物联网的关键技术

院校专业：

基本学制：三年 | 招生对象： | 学历：中专 | 专业代码：710102

培养目标

培养目标

本专业培养德智体美劳全面发展，掌握扎实的科学文化基础和传感器应用、网络通 信、综合布线、物联网项目工程实施等知识，具备物联网生产施工、物联网技术服务、 系统运维等能力，具有工匠精神和信息素养，能够从事物联网设备安装与调试、物联网 系统集成实施、物联网系统监控、物联网产品制造与检测、售后技术支持等工作的技术 技能人才。

职业能力要求

职业能力要求

1 具有物联网产品装配、焊接、检测与调试的能力； 2 具有感知层设备质量检测、典型传感网安装组建与调试的能力； 3 具有物联网项目施工图识读、物联网设备安装与调试的能力； 4 具有物联网平台、数据库及应用程序安装、配置与运行维护的能力； 5 具有物联网样机试制、数据采集与标注、应用程序辅助开发的能力； 6 具有物联网系统应用程序安装、使用、维护、系统监控与故障维修的能力； 7 具有初步将 5G、人工智能等现代信息技术应用于物联网领域的能力； 8 具有终身学习和可持续发展的能力。

专业教学主要内容

专业教学主要内容

专业基础课程：电工电子技术与技能、计算机组装与维修、计算机网络技术基础、 程序设计基础。 专业核心课程：单片机技术及应用、数据库技术及应用、传感器与传感网技术应用、 网络综合布线技术、物联网技术及应用、物联网设备安装与调试、物联网运维与服务。 实习实训：对接真实职业场景或工作情境，在校内外进行物联网综合布线、物联网 电子产品制作、物联网设备安装与调试、物联网工程实施等实训。在物联网系统集成企 业、物联网产品制造企业等单位进行岗位实习。

专业（技能）方向

专业（技能）方向

职业资格证书举例

职业资格证书举例

职业技能等级证书：物联网智能家居系统集成和应用、物联网安装调试与运维、物 联网工程实施与运维

继续学习专业举例

接续高职专科专业举例：物联网应用技术、工业互联网技术 接续高职本科专业举例：物联网工程技术、工业互联网技术 接续普通本科专业举例：物联网工程、计算机科学与技术

就业方向

就业方向

面向物联网安装调试员等职业，物联网设备安装与调试、物联网系统运行与维护、 物联网系统监控、物联网产品制造与测试、物联网项目辅助开发和售后技术支持等岗位 （群）。

对应职业（岗位）

对应职业（岗位）

其他信息：

物联网应用技术是物联网在大学专科（高职）层次的唯一专业，属于电子信息类，升本专业为物联网工程（计算机类）。 本专业培养掌握射频、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。专业课程有C语言程序设计，Java程序设计，TCP/IP网络协议，RFID技术，计算机原理，程序设计原理等。

深圳有一家叫做元望谷，做RFID产品的，涉及仓储物流农业等，广州的有一家叫上源的做应用软件的，做信息的处理，广州的还有一家叫飞瑞敖，做光载无线交换机的，做信息的传达，提供有完备的高校的物联网实验室建设方案，三个公司三足鼎立，各占了物联网三个层面的一层，与各层的公司也都有业务合作，都各有长处，要说物联网实验室解决方案做得好的，首推飞瑞敖的物联网实验室解决方案，因为他家着重在这一点，其他家的目前还没有着重做物联网实验室解决方案。

物联网就是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，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。
通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”，它包含两层含义：
第一，物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网；
第二，物联网的用户端不仅包括人，还包括物品，物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。

物联网的体系结构可以分为感知层，网络层和应用层三个层次。

感知层。是物联网发展和应用的基础，包括传感器或读卡器等数据采集设备、数据接入到网关之前的传感器网络。感知层以RFID、传感与控制、短距离无线通信等为主要技术，其任务是识别物体和采集系统中的相关信息，从而实现对“物”的认识与感知。

网络层。是建立在现有通信网络和互联网基础之上的融合网络，网络层通过各种接入设备与移动通信网和互联网相连，其主要任务是通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现信息的传输、初步处理、分类、聚合等，用于沟通感知层和应用层。目前国内通信设备和运营商实力较强，是我国互联网技术领域最成熟的部分。

应用层。是将物联网技术与专业技术相互融合，利用分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务。应用层是物联网发展的目的。物联网的应用可分为控制型、查询型、管理型和扫描型等，可通过现有的手机、电脑等终端实现广泛的智能化应用解决方案。

资料拓展：

物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成，两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后，通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件，然后通过ONS解析获取产品的对象名称，继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统，利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。

因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看，物联网中三个层次值得关注，也即是说，物联网由三部分组成：一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别。二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络，即输入输出控制终端。

当前，物联网（IoT）技术领域充释着各种标准，像NB-IoT、LoRa、SigFox等，他们正通过各自擅长的技术和应用抢夺IoT风口，以争取在这片广阔的市场上取得优势。
这里写描述
NB-IoT是由电信标准延伸而出的，主要是由电信运营商支持，而LoRa则是一个商业运用平台，两者主要区别在于商业运营的模式：NB-IoT基本是由电信运营商来把控运营，所以使用者必须使用它的网关及服务，而LoRa就量对开放一些，有各种不同的组合方式，商业的模式是完全不同的。
技术层面上来看，NB-IoT和LoRa的差异其实并不是很大，属于各有优劣。而相对于某些领域，国内有一些用户在并行使用这两种技术和网络。NB-IoT相对而言是受限于基站的，而LoRa则要加入一个网关相对简单容易，并且总的来说价格要比NB-IOT低廉。用户可以根据需求，增加不同的网关覆盖。所以从覆盖程度上来说LoRa的覆盖程度可能比NB-IoT更广一点。
LPWAN又称LPN，全称为LowPower Wide Area Network或者LowPower Network，指的是一种无线网络。这种无线网络的优势在于低功耗与远距离，通常用于电池供电的传感器节点组网。因为低功耗与低速率的特点，这种网络和其他用于商业，个人数据共享的无线网络(如WiFi，蓝牙等)有着明显的区别。
在广泛应用中，LPWAN可使用集中器组建为私有网络，也可利用网关连到公有网络上去。
LPWAN因为跟LoRaWAN名字类似，再加上最近的LoRaWAN在IoT领域引起的热潮，使得不少人对这两个概念有所混淆。事实上LoRaWAN仅仅是LPWAN的一种，还有几种类似的技术在与LoRaWAN进行竞争。
概括来讲，LPWAN具有如下特点：
• 双向通信，有应答
• 星形拓扑(一般情况下不使用中继器，也不使用Mesh组网，以求简洁)
• 低数据速率
• 低成本
• 非常长的电池使用时间
• 通信距离较远
LPWAN适合的应用:
• IoT，M2M
• 工业自动化
• 低功耗应用
• 电池供电的传感器
• 智慧城市，智慧农业，抄表，街灯控制等等
LoraWAN和Lora之间关系
虽然一样是因为名字类似，很多人会将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层，但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲，LoRaWAN可以使用任何物理层的协议，LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。
LoraWAN的主要竞争技术
这里写描述
如今市场上存在多个同样使用LoRa作为物理层的LPWAN技术，例如深圳艾森智能（AISenz Inc）的aiCast。aiCast支持单播、多播和组播，比LoRaWAN更加复杂完备。许多LoRaWAN下不可能的应用因此可以实现。
Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps)，也有一些较有前景的应用案例。
NB-IoT(Narrow Band-IoT)是电信业基于现有移动通信技术的IoT网络。其特点是使用现有的蜂窝通信硬件与频段。不管是电信商还是硬件商，对这项技术热情不减。
关键技术Lora简介
LoRaWAN的核心技术是LoRa。而LoRa是一种Semtech的私有调制技术(2012收购CycleoSAS公司得来)。所以为了便于不熟悉数字通信技术的人们理解，先介绍两个常见的调制技术FSK与OOK。选用这两个调制方式是因为：
1这两个是最简单、最基础、最常见的数字通信调制方式
2在Semtech的SX127x芯片上与LoRa同时被支持，尤其是FSK经常被用来与LoRa比较性能。
OOK
OOK全称为On-Off Keying。核心思想是用有载波表示一个二进制值(一般是1，也可能反向表示0)，无载波表示另外一个二进制值(正向是0，反向是1)。
在0与1切换时也会插入一个比较短的空的无载波间隔，可以为多径延迟增加一点冗余以便接收端解调。OOK对于低功耗的无线应用很有优势，因为只用传输大约一半的载波，其余时间可以关掉载波以省功耗。缺点是抗噪音性能较差。
这里写描述
FSK
FSK全称为Frequency Shift Keying。LoRaWAN协议也在某些频段写明除LoRa之外也支持(G)FSK。FSK的核心思想是用两种频率的载波分别表示1与0。只要两种频率相差足够大，接收端用简单的滤波器即可完成解调。
对于发送端，简单的做法就是做两个频率发生器，一个频率在Fmark，另一个频率在Fspace。用基带信号的1与0控制输出即可完成FSK调制。但这样的实现中，两个频率源的相位通常不同步，而导致0与1切换时产生不连续，最终对接收器来讲会产生额外的干扰。实际的FSK系统通常只使用一个频率源，在0与1切换时控制频率源发生偏移。
这里写描述
GFSK是基带信号进入调制前加一个高斯(Gaussian)窗口，使得频率的偏移更加平滑。目的是减少边带(Sideband)频率的功率，以降低对相邻频段的干扰。代价是增加了码间干扰。
对于这一方面的研究实验发现：学习Lora调制技术的一些准备及发现
然而，对于“悠久历史积累”和高安全、易部署等综合优势的LoRa阵营来说，最近几年里，在技术和落地方面虽取得了长足的进步，但离真正的规模、解决行业客户的切实问题是有着不小的差距。那么，究竟是技术壁垒突破较难？产业链生态不健全？亦或者是商业模式限制了从业者对市场规模的想象？对于LoRa产业链的广大从业者而言，找到制约LoRa技术大规模发展的瓶颈，并联手产业合力突围对推动产业良性发展至关重要。

什么是工业物联网平台？工业物联网平台就是一种工业物联网软件，它允许组织安全地管理工业物联网生态系统中所有互联的人员、系统和物体。那，工业物联网平台具有哪些特点呢？

一、什么是工业物联网平台
定义工业物联网平台时，要认识到，物联网创建了一种新的集成水平，随着成千上万的工业物联网设备连接到网络上，企业需要管理的端点数量比以往任何时候都要多得多。但是，这不是简简单单的设备问题，工业物联网网络实际上是一个由人、系统和物体组成的数字生态系统。这就需要一个工业物联网平台来安全有效地管理这个生态系统中的每个元素。
最好的工业物联网平台可以将设备与企业应用软件完美整合，使得数据能够在互联的人、系统和物体之间无缝而安全的流动。
工业物联网平台应具备以下功能：
▲设备整合功能
这涵盖了工业物联网上传感器、执行器、标签和信标等所有设备的配置、管理和淘汰。工业物联网平台应该能够自动摄取物联网数据，并使其可用于网络上的其它元素。
▲数据整合功能
工业物联网的价值就在于数据，必须能够对其进行捕获、集成和管理。工业物联网平台将新的物联网主数据与现有的应用软件数据以及来自社交媒体等其他来源的数据关联起来，以探求其相关性。
▲流程整合功能
作为数字生态系统的一部分，工业物联网元素并非孤立于业务运作之外。工业物联网解决方案必须嵌入到企业业务流程和工作流程中。为此，工业物联网平台将物联网业务逻辑整合到其他后端系统中，并将物联网数据部署到工作流程管理中，从而实现物联网解决方案、业务流程和工作流程的整合。
▲生态系统服务
工业物联网平台负责安全地建立、启动和管理数字生态系统中人、设备、数据和设备的可信交互。
二、工业物联网平台有哪些类型
虽然工业物联网平台研发的初衷是为了管理和控制工业物联网设备与数据，但已经发展出了许多不同类型的平台以适应不同的用例。实际上，很难对工业物联网平台进行归类，反而工业物联网平台供应商正在改进其平台产品以满足客户要求和特定业务需求。
工业物联网平台将提供不同的功能组合，包括工业物联网端点管理与连接性，物联网数据的捕获、摄取与处理，数据的可视化与分析，以及将物联网数据整合到业务流程和工作流程中。
在比较不同类型的平台时，都应基于组织的业务需求和特定的IT基础架构，并将之与工业物联网的解决方案相匹配。
三、工业物联网平台具有哪些特点
因此，最佳的工业物联网平台因组织而异，并且单一的平台功能集无法为每个用例提供足够的解决方案。但无论如何，任何工业物联网平台都应具备以下特性：
▲安全
安全是工业物联网平台的核心，既要保护所有的物联网端点免受外部网络攻击，又要应对源自组织内部的潜在恶意活动。
▲连接性
必须快速安全地配置每个工业物联网设备，并管理其生命周期的所有阶段，包括在按需配置、注册、激活、挂起、未挂起、删除和重置设备时对其进行跟踪与授权。
▲集成
集成是工业物联网面临的最大挑战之一。工业物联网平台允许物联网设备无缝而安全地与不同的企业应用软件、云服务、移动APP和传统系统连接并共享信息。
▲识别
工业物联网平台能够为最广泛的物联网设备提供支持。无论在工业物联网架构中的任何地方，都能够自动感知物联网设备的存在，以建立安全连接，并可以快速地建立设备凭证，或在需要时将其自动分配。
▲分析
物联网设备极大地增加了组织内的数据量。工业物联网分析应该是工业物联网平台最强大的功能之一。它能够将工业物联网数据进行适当的可视化和分析，并从中提出切实可行的见解，用于改进数据驱动型决策。
四、工业物联网平台能改变什么
工业物联网平台是物联网项目成功实施的基础。没有有效的平台，任何大规模的工业物联网部署都不能实现其全部价值。最好的工业物联网平台能够给组织带来很多效益，包括：
▲降低成本
管理和维护迥然不同的工业物联网设备和网络，成本高昂、耗时且复杂。工业物联网平台将整个管理流程集中到一起，能够大幅度地降低企业的负担和成本。（来源物联之家网）另外，随着越来越多的组织寻求工业物联网供应商来管理其网络，最好的工业物联网平台使得供应商能够提供按需付费的定价模式。
▲改善运营
工业物联网解决方案能够提供设备性能和人员的实时信息，以帮助简化和改进业务流程和工作流程。通过捕获物联网数据并将其与其他内部、外部来源的数据进行整合，工业物联网平台可促进诸如预测性维护以及基于跟踪的供应链可见性等领域的运营改进。
▲提高生产效率
平台为部署新的工业物联网应用软件（例如DigitalTwins数据孪生）打好了基础。利用这些软件来进行新产品的设计、研发与生产，将有助于推动企业创新和提高生产效率。
▲物联网数据货币化
创新型公司已经开始利用他们从物联网数据获得的洞察力来开发新的产品和服务。在产品的整个生命周期中，售后与服务比原始采购更加有利可图。工业物联网平台能够在产品生产及使用的每个阶段捕获数据并进行分析。这样就可以创建新的数据驱动型服务以及开发全新的数据驱动型产品。
▲提高物联网安全
众所周知，物联网设备缺乏企业级的安全性。工业物联网传感器等设备除了执行特定的通知任务之外，几乎没有什么计算能力，也无法提供多层安全性。工业物联网平台能够提供所有的身份管理功能，例如安全认证与授权，以确保物联网端点不会受到网络攻击。
五、关于正达信通ZedaCloud物联网云平台
ZedaCloud物联网云平台是基于云计算原理开发的物联网应用系统，是ZedaSmart云边端物联网整体解决方案的核心，是一个综合性的物联网解决方案。ZedaCloud物联网云平台基于微服务架构设计，满足分层分布式计算架构，支持私有化和公有云两种部署方式，既可单机系统部署，也可集群部署，灵活应变，满足不同的应用需求。平台可适配于各种物联网应用系统，支持包括mqtt、modbus、NB-IoT、LoRa等在内的多种通信协议，实时监测接入设备和传感器的数据及运行状态。并且，还能与市面上绝大多数物联网硬件无缝对接，完成物联设备的数据接入、控制、存储、分析、展示等，实现对硬件设备的远程管理，做到精确感知、精准 *** 作、精细管理、智能分析，可应用于工业领域的设备管理、能源管理、安全环保，应用于结构体安全监测、地质灾害监测，应用于建筑领域的机房动环监控、楼宇综合监控等应用场景。

物联网技术涵盖感知层、网络层、平台层和应用层四个部分。

感知层的主要功能就是采集物理世界的数据，其是人类世界跟物理世界进行交流的关键桥梁。比如在智能喝水领域会采用一种流量传感器，只要用户喝水，流量传感器就会立即采集到本次的喝水量是多少，再比如小区的门禁卡，先将用户信息录入中央处理系统，然后用户每次进门的时候直接刷卡就行。（了解更多智慧人脸识别解决方案，欢迎咨询 汉玛智慧）

网络层主要功能就是传输信息，将感知层获得的数据传送至指定目的地。物联网中的“网”字其实包含了2个部分：接入网络、互联网。以前的互联网只是打通了人与人之间的信息交互，但是没有打通人与物或物与物之间的交互，因为物本身不具有联网能力。后来发展出将物连接入网的技术，我们称其为设备接入网，通过这一网络可以将物与互联网打通，实现人与物和物与物之间的信息交互，大大增加了信息互通的边界，更有利于通过大数据、云计算、AI智能等先进技术的应用来增加物理和人类世界的丰富度。

平台层可为设备提供安全可靠的连接通信能力，向下连接海量设备，支撑数据上报至云端，向上提供云端API，服务端通过调用云端API将指令下发至设备端，实现远程控制。物联网平台主要包含设备接入、设备管理、安全管理、消息通信、监控运维以及数据应用等。

应用层是物联网的最终目的，其主要是将设备端收集来的数据进行处理，从而给不同的行业提供智能服务。目前物联网涉及的行业众多，比如电力、物流、环保、农业、工业、城市管理、家居生活等，但本质上采用的物联网服务类型主要包括物流监控、污染监控、智能交通、智能家居、手机钱包、高速公路不停车收费、远程抄表、智能检索等。

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