什么是物联网的关键技术与应用

什么是物联网的关键技术与应用,第1张

目前涉及物联网运营的关键技术是终端接入和平台服务。终端是直接与用户接触的使用界面,而平台则是承载服务的核心系统。终端接入和平台服务保障了物联网应用端到端的服务质量,是可运营、可管理的物联网涉及网络层面的两大关键技术。
物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与因特网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网这一概念提出已有20多年,但受全球各国重视是2008年和2009年这两年,各国纷纷推出物联网相关政策,我国也开启了物联网发展里程碑的年份,列为国家五大新兴战略性产业之一。经过10年发展,物联网已不再是高高在上的概念,在云+AI等技术加持下,让物联网得到了广泛应用,产业发展迅猛,也迎来了黄金发展时代。
运营商、半导体厂商、通信设备、云服务商和应用端等形成物联网产业链,而NB-IoT和LoRa等LPWA低功耗广域网通信技术,解决物联网大规模部署连接等需求,继而使得物联网在工业、零售、物流和交通等垂直领域得到广泛应用。
在产业链积极推动下,物联网连接规模成倍速度增长,LPWAN连接的复合年增长率为109%。此外物联网高级顾问杨剑勇指出,5G技术部署,也将把物联网带上更高的层次,也让万物互联成为可能,其中运营商是万物互联积极推动者,全球运营商纷纷转型寄望于在大连接时代,不再局限做一个管道提供者,希望能抢夺物联网应用端市场,例如面向工业、教育、医疗、车联网和智慧家庭等应用场景寻求机遇。
物联网在移动监测、智能可穿戴、POS机、气象、医疗和能源等行业用途很大,而且是实现设备联网不可或缺的产品,不少相关的top域名都被注册。

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与因特网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网这一概念提出已有20多年,但受全球各国重视是2008年和2009年这两年,各国纷纷推出物联网相关政策,我国也开启了物联网发展里程碑的年份,列为国家五大新兴战略性产业之一。经过10年发展,物联网已不再是高高在上的概念,在云+AI等技术加持下,让物联网得到了广泛应用,产业发展迅猛,也迎来了黄金发展时代。
运营商、半导体厂商、通信设备、云服务商和应用端等形成物联网产业链,而NB-IoT和LoRa等LPWA低功耗广域网通信技术,解决物联网大规模部署连接等需求,继而使得物联网在工业、零售、物流和交通等垂直领域得到广泛应用。
在产业链积极推动下,物联网连接规模成倍速度增长,LPWAN连接的复合年增长率为109%。此外物联网高级顾问杨剑勇指出,5G技术部署,也将把物联网带上更高的层次,也让万物互联成为可能,其中运营商是万物互联积极推动者,全球运营商纷纷转型寄望于在大连接时代,不再局限做一个管道提供者,希望能抢夺物联网应用端市场,例如面向工业、教育、医疗、车联网和智慧家庭等应用场景寻求机遇。
物联网在移动监测、智能可穿戴、POS机、气象、医疗和能源等行业用途很大,而且是实现设备联网不可或缺的产品,不少相关的top域名都被注册。

物联网应用技术就业方向及前景如下:

1、就业方向

就业方向主要是在科学研究机构、设计院、咨询公司、建筑工程公司、物业及能源管理、建筑节能设备及产品制造生产企业等单位从事建筑节能的研究、设计、施工、运行、监测与管理等工作。

未来可从事物联网及互联网的协议标准与系统、通信架构、无线传感器、信息安全等的综合设计、开发、应用、管理与维护工作,或可继续深造,在高校或科研机构从事研究和教学工作。

2、就业前景

物联网是目前最火专业之一,薪水的起步是相对比较高。物联网应用覆盖面广,对人才需求量大,学生就业面广。现在很多企业都在招聘大量的物联网研发项目师,就业前景非常好。

物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围几乎覆盖了各行各业。 物联网专业是教育部允许高校增设新专业后,高校申请最多的学校,这也说明了国家对物联网经济的重视和人才培养的迫切性。

物联网应用技术学习内容

物联网应用技术专业培养掌握射频、嵌入式、传感器、无线传输、信息处理、物联网域名等物联网技术,掌握物联网系统的传感层、传输层和应用层关键设计等专门知识和技能。

具有从事WSN、RFID系统、局域网、安防监控系统等工程设计、施工、安装、调试、维护等工作的业务能力,具有良好服务意识与职业道德的高端技能型人才。

物联网应用技术专业核心课程有物联网概论、物联网RFID识别技术与应用、无线传感器网络技术、嵌入式接口技术、M2M 应用技术、物联网工程设计、Android 移动开发等。

随着信息技术的爆炸式发展,课堂的图景正在不断地发生变化,传统的一支粉笔、一本书,已经远远适应不了孩子们的发展需求。在2014年地平线报告基础教育版、2014上海基础教育信息化进程蓝皮书发布会,都对未来课堂进行了大胆的预测分析,可以想象,云课堂、“创客”、大数据等一系列酷炫的应用,都将在未来5年内进入课堂,真正地颠覆我们传统的观念。也许将来课堂上面,老师、学生有个好的创意,立即就可以通过3D打印机打印出来;也许,现在正在读中小学的孩子,未来可能从事的工作竟有六成都还没有“被发明”;也许当下的成年人帮孩子准备的工作能力,等他们到了25岁时,相匹配的工作可能已消失……
这些正在慢慢成为现实,那么,未来的课堂会是怎么样的?我们大胆设想一下:
图景一自带设备真正实现个性化学习
以前,我们是背着书包上学堂;未来课堂,这样的图景不再,孩子不用背着书包,而是带着酷炫的ipad、移动设备走进课堂。
2014年地平线报告基础教育版预测,自带设备将是1至2年内就将实现的技术。自带设备亦成为自带技术,指人们把自己的笔记本电脑、智能手机、平板电脑、kindle等移动设备带到学习或工作环境的做法。给学生选择自带设备的机会,以节省熟悉新设备所需的时间和精力。学生在设备上可利用和建构个性化的内容,让每位学生都能以自身独特的方式对新学科新知识进行探索。
可以想象,这样对于孩子而言,学习将变得更加自主化。自带设备作为技术手段,将预示出很好地适应个性化学习风格的愿景,让学生具备更强的主人翁意识。
图景二云计算让“学习场”无处不在
iPad上跳出一段清晰的影像:“请问以下哪只不是昆虫?”面对蜘蛛等数十张,学生们像玩游戏一样寻找答案……杨浦区教育局副局长吴巍与来宾分享了二师附小的师生共同演绎的小学科学类探究课《走进昆虫的世界》。这种由云平台、交互教学平台和移动学习平台构成的“创智云课堂”已在杨浦区27所学校试点,实现从预习、互动交流、作业测验、课外阅读的全数字化记录。
云计算构建了一个无处不在的“学习场”。只要有网络,所有学生都可以通过某种终端设备,依靠云计算访问和共享信息、硬件设备和应用程序。云计算也为各种创新的教学模式和方法提供了各种可能。
相比于过去的传统教室授课,如今上海的中小学正为学生打造一个更庞大的“学习场”,而这也是1-2年内越来越多的沪上中小学生将会体验到的新学习方式——利用云计算技术,借助平板电脑等智能设备,以及微课程制作,让开放内容深入到中小学具体的教学环节中,让学生处在一个“无处不在的学习场”,进行随时随地的学习。
图景三“大数据分析”将孩子的思维过程完全呈现出来
过去教师只能通过学生做题结果评判对错,却很难知道他们的思考过程。在未来,大数据以及学习分析技术,将让孩子们的思维呈现出来。
大境中学校长姚晓红透露,该校创新采用了一套“IM-MEX课程”,能通过学生对选择信息的记录描绘出学生在题目信息项之间“游走”的过程,不仅可比较不同学生思维过程的特点,也可比较同一学生思维发展变化,让老师更清晰了解学生“想什么”“怎么做”“问题出在哪里”等。
学习分析在中小学校中已开始逐渐发展。许多利用成熟的网络追踪工具精确地捕捉到学生在学习网络课程时的行为,不仅可以记录简单的变量,如一个主题所花费的时间,还可以记录越来越多的细节信息。
图景四游戏化技术,让孩子学习更加轻松
“学习就像玩游戏一样!”在未来的3-4年内,家长可能会越来越多听到孩子发出这样的感慨。专家透露,未来3-4年将会有越来越多的教育游戏和学习游戏出现,学生们通过游戏进行学习的比重将会比现在多得多。
美国心理协会在2013年的一项研究中强调了视频游戏在认知、动机、情感以及社交方面对人类行为的影响。一些教育公司为学校提供了基于游戏的教学方法,帮助儿童提高他们眼手协调性、短期记忆力、注意力集中性、服从指挥以及解决问题的能力。
将游戏的元素应用于教与学领域,将教与学游戏化。而游戏元素(艺术性、社交性、可合作性)如:炫酷的界面、角色扮演、任务、闯关升级、经验值、生命值、奖章等,这些都是值得借鉴于教育的。
图景五“创客”式自主学习形态出现
5年内的课堂会是什么样子?专家给出的方向是——“创客”(努力把创意变成现实的人)。互联网让鼓励协作、创造和积极参与的“创客”运动得以发展,3D打印机的出现,将让学生“还没有足够的力气使用打磨工具的时候,就已经可以创造出各种各样的实体物品了”。“创客”式学习形态正在不断传播普及,学生即将经历作为消费者到创造者的转变。
世界外国语小学校长张悦颖介绍,该校通过一年多来在3D打印课上的实践和探索,学生们对小车动力学研究、船体浮力与结构研究等专题进行科学探究,培养了自我学习、群体合作、专项探究的创客能力。闸北区和田路小学则尝试通过3D设计课,让学生用3D设计软件将想法变成设计图。
同时,随着语音识别等技术的发展,已开始出现人与机器直接交流的学习方式,在互联网学习中,机器还采取潜在同伴的方式,诊断出学习者在该领域内所处的学习水平,以同伴的身份促进学生的个性化发展。这种技术将可能在未来5年内得到进一步更新与普及。
图景六物联网和可穿戴技术进入课堂
未来5年,在教育领域,物联网技术和可穿戴技术也可能进入课堂。想象一下,孩子带着智能手环参加各种体育锻炼,能够更好地了解自己身体的状况;想象一下,物联网将孩子介入到互联网中,让年轻的爸爸妈妈再也不用担心孩子的安全啦。这些都可能是未来5年,物联网和可穿戴技术带给教育的巨大变化。
目前,易于预见的物联网技术是当学生登录校园网时就能及时被系统识别,开展科学实验的设备和实验箱也能够根据自身的规范和需求进行自动校准。此外,物联网的诞生,让我们对教学环境的研究有了新的思路,我们可以更细致的了解到学生学习环境的变化,与及这种变化对学生学习的影响。
至于可穿戴技术的应用,那就更加广泛了。想象一下现在的触屏技术,让大部分人可以非常轻松地 *** 控设备。比起以前还需要一定阶段学习才能够掌握如何使用台式计算的时代,如今,平板电脑、智能手机更加直观地让大部分能够轻松驾驭。不仅如此,随着手势控制,体感触控的不断升级,直觉技术范畴内的技术正在不断地得到应用。在地平线报告里介绍了其中一种较为典型的技术。
“其中,一项技术叫电震动。电震动是一项更为真实的体验式学习技术。它是指当手指滑过一个带静电的、绝缘表面时,产生静电力而导致有d力、黏性、颠簸或振动感的过程。这项技术能使学生在观看内容或媒介时产生触摸实物的感觉。同时,它还能够满足身体或智力残疾者的需要,为他们获取学习内容提供便利,这些都使它成为特殊教育中一项令人极其兴奋的技术。”

1 无处不在的数据分析
越来越多的企业在利用从他们客户那里收集到的大数据更好地了解客户需求,并且优化产品使其能更好地服务客户。这就是无处不在的数据分析,它更看重数据的质量,而非数量。将数据最大化地转变为有价值的创新,利用数据洞悉市场,以此为基础做出明智的商业判断。
如果关注数据质量,将收集到的所有信息进行筛选就变得至关重要。例如人工智能,其需要迅速地完成一系列动作:数据收集、分析,并且瞬间作出判断采取行动。严格来讲,对数据质量的关注需要嵌入到数据采集的过程中。在这样的数据分析背后也要关注消费者信息的私密性。GfK2015年进行的针对全球20个地区的消费者研究结果表明,全世界消费者都在担心他们的数据是怎样被收集、售卖和利用的。
2 虚拟现实(VR)
2016年,从行业到消费者,从硬件到软件,关于虚拟现实,一切都处在被普及教育的阶段。随着三大巨头接连推出消费级产品,且“售罄”之讯频传,虚拟现实作为最受关注的新智能领域迅速席卷全球。全球VR头显市场规模预计在2020年会达到28亿美元,其中供游戏者使用的VR头显设备占据多数份额。中国市场2016年全年零售量会达到300万台左右,从GfK监测的VR头显在线市场来看,从2016年1月到4月,VR头显零售量几乎翻了20倍,虚拟现实硬件产品正在经历一场初期爆发式的增长。但目前依然是以VR盒子为主。整体来看,中国的VR市场现在还处于野蛮生长的阶段。相信在未来VR应用会逐步向直播、旅游培训、医疗、装修、房地产、教育等领域渗透。
3 人工智能(AI)
人工智能最终是重现一遍人类思考的过程。作为一个人工制造的机器,终极形态的AI将拥有与我们相同的智力水平:学习、推理、使用语言、构想原始创意。然而只拥有学习能力的AI已经快速地渗透到我们的生活中了。语音识别是目前人工智能中落地较早、目前投入及研发的核心领域之一。基于人工智能,各个厂商可发挥的空间很大,不一样的应用及方向才是真正有趣的地方。2016年,AI助理的发展或许会超越智能手机的发展。人工智能是一块有待探索与开发的市场,这块市场拥有多种可能性。
4 可穿戴产品
智能手表、健康监测手环、相机、GPS定位设备及心率监测设备进入主流市场还需多久尽管万众瞩目的Google Glass及Apple
Watch的发布已经俘获了消费者的想象力,但只有少数消费者接纳了这些设备。中国可穿戴市场2016年销量预计达3160万台,环比2015年上涨32%,但其中以价格较低的手环产品占据市场的大多数,整体市场销量持续上升的同时增速减缓,市场经过了2015年跳跃式发展后开始进入一个更趋理性的阶段。如果可穿戴产品想要吸引更多的消费者,有以下四点需要注意:一是与物联网的融合,把可穿戴设备和现有的个人科技生态相融合将会成为扩大市场的基础性举措。二是设计和材质,外形设计已经成为可穿戴产品跟上时代潮流的一大绊脚石。三是精准有效的信息收集,提高数据的准确性和解读能力是可穿戴厂商正在解决的另一大问题。四是引人注目的新案例,特色鲜明的产品会逐渐与消费者建立特有联系。
5 视频消费
视频消费的发展速度比之前任何人预期的还要快,并且线上已经成了人们观看视频的主要渠道。从社交媒体上的短片到视频网站的服务和套餐服务,甚至到最近大火的视频直播,消费者似乎可以在任何时间、任何平台看到想看的视频内容。事实上,有人预言到2019年,80%的互联网流量消费将来自于视频观看。而随着投入到这个领域的玩家越来越多,从内容的生产者和发布者到各大品牌、厂商,互相合作会成为一种需求,只有通过这样多方之间的信息互换才能够释放更大的能量。
6 无人机
据GfK中国估算,2014年中国航拍消费级无人机市场为近6亿元,到2018年将激增到60亿元。而民用无人机市场更是有望在未来10年形成千亿元级规模,未来发展空间广阔。
无人机并不算是新产品。无人机在航拍、地形测绘、商业运输以及救援部署,甚至在自动机械化生产上,都可以起到作用,无人机技术在诸多领域所能发挥的用途正在被进一步挖掘出来并且会在降低商业成本、提高商业效率方面起到很好的催化作用。但是在实现这样的美好愿景之前依然有很长的路要走。目前无人机依然面对诸多阻碍,如缺乏“感知-避障”技术、载物重量上的限制、没有夜视功能以及电池续航时间有限等。
7 移动支付
全球移动支付市场比较复杂。目前传统的支付方式在许多成熟市场中都有着强大的根基,无法轻易撼动。相反,一些非洲市场和亚洲发展中国家市场则直接迈入了移动支付时代。在这样一个碎片化的环境中,对于品牌、制造商和零售商来说,理解移动支付当下的全球格局以及它的演变趋势至关重要。在中国,阿里巴巴、腾讯等第三方玩家已经率先鼓励联网用户通过手机在实体店或网店进行支付。小米、OPPO、魅族旗下具备支付功能的手机的使用也意味着在这一市场中,移动支付不仅存在,而且触手可及。而那些被认为将第一时间接受新兴技术的市场则呈现出与上述地区的截然不同的局面。当前,一些市场仍需提高消费者对于移动支付的认知度,而对于另一些市场而言,要做的则是减少移动支付的使用壁垒。
8 智能汽车
随着物联网技术的越发成熟,智能汽车也将应运而生。许多豪华轿车已经配备了大显示屏,并且车载大屏也会继续成为趋势,在2016年底或2017年初,为前排乘客设计的额外显示器也将出现在高档汽车中。为了让乘客更好地体验“增强现实(AR)”技术,一些OEMs甚至想要把显示屏幕延伸到整个挡风玻璃或者侧窗。屏显技术的进步为那些企图走到传统汽车供应商前头去的电子消费厂商和初创企业们打开了大门。过去,受到物联技术的限制,OEMs很难找到一个正确的商业模式,但是现在,机会来了。通过了解细分市场消费者的需求和喜好,量身开发车载APP和配套服务从而获取相应的报酬成为可能。
9 3D打印
3D打印机的销量目前还比较小。但是,随着更多的厂商加入到该领域以及消费者的认知度逐渐提高,这种情况在明年应该可以得到改变。拿德国为例,3D打印机的销量在去年增长了71%,而且需求还在进一步扩大。消费者认为3D打印技术极具吸引力,3D打印在最有可能影响他们生活的科技中排名第三。这比智能汽车、云计算、可穿戴设备还有物联网的排名都要靠前。这表明这项新技术的知识普及在全球已经非常高了。价格一直是新兴科技难以普及的主要障碍。但是随着成本的下降,价格也将不再是阻碍,3D打印技术的优势会变得越加明显和突出:更低的装配成本,减少浪费,极低的运输和配送费用和更快的新产品上市速度。
10 智能家居
一股智能家居的“淘金热”正在各领域中展开,传统厂家、互联网公司、国际技术提供商及零售商等各种组织都在寻求最大限度地参与到未来家居领域中来。根据GfK针对全球7国消费者所作的研究表明:绝大多数消费者(90%)知道智能家居,50%的消费者认为智能家居能改变他们的生活,78%的消费者同意这是一个具有吸引力的理念。目前智能家居想要获得成功的关键是让消费者能明白智能家居技术是如何提升他们的生活品质,并且提供参与度高且有效的用户体验。现在需要行业协作和消费者教育来驱动需求,并推动智能家居从厂商领导发展向消费者需求主导发展的创新转变。行业相关参与者需要合作并组建不同以往的合作关系。这会确保不同的设备和服务能在后台彼此连接来满足对便捷的需求。只有满足了这一点,智能家居的真正价值才能得以体现。根据GfK中国对家电智能化研究,中国家电产品智能化应用发展速度位于世界前列,但目前也处于厂商、零售商等供给方主导的阶段,还处于智能连接、手机远程控制等初级智能向更高级智能功能探索和尝试的阶段。中国庞大的用户基础和互联网业态演变将为智能家居的发展和创新提供良好的土壤,预计智能家居未来将会催生类似BAT级别的新企业。
参考:十大技术全面开启物联网时代>主要学科有:
“主要学物联网概论、物联网硬件基础、无线传感网应用技术、RFID应用技术、M2M应用技术、物联网应用软件开发、Android移动开发等。物联网应用技术培养具有从事WSN、RFID系统、局域网、安防监控系统等工程设计、施工、安装、调试、维护等工作能力的高端技能型人才。”

●传感器技术:价格低廉、性能良好的传感器是物联网应用的基石,物联网的发展要求更准确、更智能、更高效以及兼容性更强的传感器技术。智能数据采集技术是传感器技术发展的一个新方向。信息的泛在化对传感器和传感装置提出了更高的要求。具体如,微型化:元器件的微小型化,要求节约资源与能源;智能化:具备自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术;低功耗与能量获取技术:供电方式为电池、阳光、风、温度、振动等多种方式。\x0d\●设备兼容技术:大部分情况下,企业会基于现有的工业系统建造工业物联网,如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容,兼容关键是标准的统一。目前,工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、Modus协议,已经较好地解决了兼容性问题,大多数工业设备生产厂商基于这些协议开发了各类传感器、控制器等。近年来,随着工业无线传感器网络应用日渐普遍,当前工业无线的WirelessHART、ISA100.11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802.15.4无线网络协议,并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议,丰富了工业物联网系统的组成与功能。\x0d\●网络技术:网络是构成工业物联网的核心之一,数据在系统不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络,有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中,能提供高速率高带宽的数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术,无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低,有利于传感器功能的扩展,因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。\x0d\传统的有线网络技术较为成熟,在众多场合已得到了应用验证。然而,当无线网络技术应用于工业环境时,会面临如下问题:工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络,工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段,它解决了传统的无线网络技术应用于工业现场环境时的不足,提供了高可靠性、高实时性以及高安全性,主要技术包括:自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。\x0d\●信息处理技术:工业信息出现爆炸式增长,工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战,如何有效处理、分析、记录这些数据,提炼出对工业生产有指导性建议的结果,是工业物联网的核心所在,也是难点所在。\x0d\当前业界大数据处理技术有很多,如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象,通过对环境数据的分析以及用户行为的建模,可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知,更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化,以便得出更准确的分析结果。\x0d\●安全技术:工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程,信息安全对于企业运营起到关键作用,例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行,如何保证在数据采集以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。


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