嵌入式系統(tǒng)在智能物聯(lián)網(wǎng)時代背景下的教學(xué)研究

摘要：本文針對人工智能時代的特點對嵌入式技術(shù)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)進(jìn)行了分析研究。文章首先分析了嵌入式技術(shù)與智能物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景與相互關(guān)系，其次，指出了人工智能時代物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的變化以及AIoT框架的典型應(yīng)用。最后，指出了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)在教學(xué)上的側(cè)重點及注意事項。

關(guān)鍵詞：智能物聯(lián)網(wǎng);嵌入式系統(tǒng);人工智能

中圖分類號：TP39? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

1背景

近年來，隨著人工智能技術(shù)的興起，作為萬物互聯(lián)終端層面的核心技術(shù)，嵌入式技術(shù)也面臨著發(fā)展變化，在教學(xué)層面亦然如此。2018年之后，智能物聯(lián)網(wǎng)（AIOT）概念悄然出現(xiàn)，意味著傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開始面臨新的一輪轉(zhuǎn)型升級，如何應(yīng)對即將到來的挑戰(zhàn)和機遇，如何在智能物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中重新構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的課程體系，是擺在人們面前急待解決的問題，值得每個從業(yè)者認(rèn)真思考。

2018年，隨著人工智能技術(shù)的井噴式發(fā)展，智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）概念被提出。指物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將各種傳感器信息采集之后，不再是簡單的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而是在終端設(shè)備、邊緣服務(wù)器、云計算平臺上，通過人工智能算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，分析數(shù)據(jù)包括比對、調(diào)度、定位等。與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不同，在融入人工智能技術(shù)以后，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能的處理和歸納整理，甚至包括存儲和數(shù)據(jù)清洗，而這其中，也包括了云計算和大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)[1]。

2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新趨勢

2.1傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)從下向上可以概括為：“端--管--云--用”。“端”即是物聯(lián)網(wǎng)終端，主要功能是完成傳感器數(shù)據(jù)的采集、整理、校驗并最終發(fā)送到管道當(dāng)中。“管”即管道層，基本功能可以理解為數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，承擔(dān)保障通信的作用。“云”即是云平臺，主要對管道層上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和儲存。“用”指的是針對數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用，如圖1所示。

2.2智能物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

隨著智能物聯(lián)網(wǎng)的興起，云端數(shù)據(jù)處理能力開始下沉，更加貼近數(shù)據(jù)源頭，使得網(wǎng)絡(luò)邊緣成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要關(guān)口;未來，預(yù)計將有超過75%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣分析、處理與儲存，這將大大降低了云計算中心平臺的負(fù)荷，故發(fā)展為現(xiàn)在的“端--管--邊--云--用”，如圖2所示。

2.3智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)展望

在未來五年的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，有幾個領(lǐng)域?qū)⑷〉弥卮蟀l(fā)展。

2.3.1人居建筑類產(chǎn)業(yè)

人居建筑類產(chǎn)業(yè)應(yīng)用主要包括智能家居，智慧酒店，智慧辦公，智慧社區(qū)等領(lǐng)域。涉及到的功能包括照明，安防，影音娛樂，自動窗簾，身份認(rèn)證，物業(yè)管理，智慧停車，環(huán)境監(jiān)控等。目前，在全國的房地產(chǎn)開發(fā)項目中，大部分集中在一線、二線城市和新一線城市。從智能化功能落地情況看，智能物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用集中在出入口管理和小區(qū)安全管理。其次就是智能家居以及智慧停車系統(tǒng)。

2.3.2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)

為促使要素資源的高效利用、實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化、訂單式配置，工業(yè)領(lǐng)域積極推動實現(xiàn)自動化與信息化深度融合。目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用主要包括：設(shè)備管理、能源管理、工業(yè)視覺、倉儲物流、安全監(jiān)控等。工業(yè)智能化的理想狀態(tài)是鏈接用戶端與生產(chǎn)端，建立一個高度協(xié)同的數(shù)據(jù)化產(chǎn)能生態(tài)，使企業(yè)能夠快速而經(jīng)濟(jì)地處理采購、庫存、生產(chǎn)控制、質(zhì)檢、銷售，供應(yīng)鏈全鏈條。

2.3.3智能化城市產(chǎn)業(yè)

AIoT為智慧城市增添了智能終端感知和分析能力，將城市中數(shù)量眾多、種類多樣的公共設(shè)施和設(shè)備轉(zhuǎn)化為信息采集、分析處理、優(yōu)化控制的終端，為多部門協(xié)同的城市級中控系統(tǒng)提供應(yīng)用落地和控制管理平臺，提升城市精細(xì)化管理的效率。

3嵌入式系統(tǒng)教學(xué)上的應(yīng)對

面臨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和變化，無論在專科、本科和研究生層面，均需要對課程體系進(jìn)行必要的調(diào)整。由于各個院校在師資、實訓(xùn)室、專業(yè)定位以及管理方面不盡相同，具體實施方法也各有千秋。本文從通用角度出發(fā)，在嵌入式終端領(lǐng)域總結(jié)以下幾個方面。

3.1芯片

目前，中國是全球最大的電子產(chǎn)品制造基地。近年來，中國已成為帶動全球半導(dǎo)體市場增長的主要動力，多年來市場需求均保持快速增長，以中國為核心的亞太地區(qū)在全球半導(dǎo)體市場中所占比重快速提升。根據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會公布的數(shù)據(jù)來看，2018年中國集成電路行業(yè)銷售額為6532億元，同比增長20.7%。芯片作為驅(qū)動傳統(tǒng)終端升級為物聯(lián)網(wǎng)終端的核心元器件之一，得到業(yè)界高度重視，從低復(fù)雜度到高性能的計算芯片，從短距離到長距離通信芯片，各種類別芯片大量供應(yīng)商參與的格局已經(jīng)形成。控制芯片的主要生產(chǎn)廠家包括恩智浦、瑞薩、微芯科技、三星、意法半導(dǎo)體等。

3.2傳感器

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)終端市場的重要組成部分，從目前發(fā)展情況來看，傳感器的發(fā)展呈現(xiàn)出兩大特點：傳感器成本持續(xù)走低，基本滿足低端規(guī)模應(yīng)用需求;傳感器底層技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)緩慢，面向應(yīng)用的創(chuàng)新特征呈現(xiàn)。在教學(xué)當(dāng)中，我們的側(cè)重點應(yīng)該放在傳感器接口的控制和應(yīng)用上，以應(yīng)用為主，傳感器數(shù)量種類繁多。根據(jù)場景選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅骷纯桑豢勺呷胴澊笄笕恼`區(qū)。

4總結(jié)

本文對當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，指出了AIoT背景下終端設(shè)備層的一些發(fā)展特點及嵌入式技術(shù)課程的應(yīng)用方法。為各院校嵌入式技術(shù)課程的安排提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]肖靈.面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的人工智能相關(guān)技術(shù)分析[J].中國新通信，2018，20（18）：168.

收稿日期：2020-02-22

作者簡介：王雪（1979—），男，遼寧沈陽人，碩士研究生，講師，研究方向：嵌入式，物聯(lián)網(wǎng)。

The Research of Embedded System in the Era of Intelligent Internet of Things

WANG Xue

（Liaoning Vocational College of Rail Transit， Shenyang Liaoning 110023）

Abstract：Based on the characteristics of the era of artificial intelligence， this paper analyzes the teaching of IoT related majors in the field of embedded technology. This paper firstly analyzes the development background and mutual relationship between embedded technology and intelligent Internet of things， and then points out the changes of Internet of things architecture and typical application of AIoT framework in the era of artificial intelligence. Finally， it points out the emphases and matters needing attention in the teaching of IoT related majors.

Keywords： Intelligent Internet of Things; Embedded System; Artificial Intelligence