嵌入式系统在智能物联网时代背景下的教学研究
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摘要：本文针对人工智能时代的特点对嵌入式技术领域物联网相关专业的教学进行了分析研究。文章首先分析了嵌入式技术与智能物联网的发展背景与相互关系，其次，指出了人工智能时代物联网体系结构的变化以及AIoT框架的典型应用。最后，指出了物联网相关专业在教学上的侧重点及注意事项。
关键词：智能物联网;嵌入式系统;人工智能
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）04-0000-00
1背景
近年來，随着人工智能技术的兴起，作为万物互联终端层面的核心技术，嵌入式技术也面临着发展变化，在教学层面亦然如此。2018年之后，智能物联网（AIOT）概念悄然出现，意味着传统的物联网专业开始面临新的一轮转型升级，如何应对即将到来的挑战和机遇，如何在智能物联网当中重新构建物联网相关专业的课程体系，是摆在人们面前急待解决的问题，值得每个从业者认真思考。
2018年，随着人工智能技术的井喷式发展，智能物联网（AIoT）概念被提出。指物联网系统将各种传感器信息采集之后，不再是简单的进行数据传输，而是在终端设备、边缘服务器、云计算平台上，通过人工智能算法对数据进行智能化分析，分析数据包括比对、调度、定位等。与传统的物联网技术不同，在融入人工智能技术以后，可以对数据进行智能的处理和归纳整理，甚至包括存储和数据清洗，而这其中，也包括了云计算和大数据等前沿技术[1]。
2物联网发展的新趋势
2.1传统物联网体系结构
传统的物联网结构从下向上可以概括为：“端--管--云--用”。“端”即是物联网终端，主要功能是完成传感器数据的采集、整理、校验并最终发送到管道当中。“管”即管道层，基本功能可以理解为数据的网络传输，承担保障通信的作用。“云”即是云平台，主要对管道层上传的数据进行计算和储存。“用”指的是针对数据的具体应用，如图1所示。
2.2智能物联网体系结构
随着智能物联网的兴起，云端数据处理能力开始下沉，更加贴近数据源头，使得网络边缘成为物联网产业的重要关口;未来，预计将有超过75%的数据需要在网络边缘分析、处理与储存，这将大大降低了云计算中心平台的负荷，故发展为现在的“端--管--边--云--用”，如图2所示。
2.3智能物联网产业展望
在未来五年的物联网产业中，有几个领域将取得重大发展。
2.3.1人居建筑类产业
人居建筑类产业应用主要包括智能家居，智慧酒店，智慧办公，智慧社区等领域。涉及到的功能包括照明，安防，影音娱乐，自动窗帘，身份认证，物业管理，智慧停车，环境监控等。目前，在全国的房地产开发项目中，大部分集中在一线、二线城市和新一线城市。从智能化功能落地情况看，智能物联网的主要应用集中在出入口管理和小区安全管理。其次就是智能家居以及智慧停车系统。
2.3.2工业物联网产业
为促使要素资源的高效利用、实现生产过程的智能化、订单式配置，工业领域积极推动实现自动化与信息化深度融合。目前工业物联网的典型应用主要包括：设备管理、能源管理、工业视觉、仓储物流、安全监控等。工业智能化的理想状态是链接用户端与生产端，建立一个高度协同的数据化产能生态，使企业能够快速而经济地处理采购、库存、生产控制、质检、销售，供应链全链条。
2.3.3智能化城市产业
AIoT为智慧城市增添了智能终端感知和分析能力，将城市中数量众多、种类多样的公共设施和设备转化为信息采集、分析处理、优化控制的终端，为多部门协同的城市级中控系统提供应用落地和控制管理平台，提升城市精细化管理的效率。
3嵌入式系统教学上的应对
面临着物联网产业的迅猛发展和变化，无论在专科、本科和研究生层面，均需要对课程体系进行必要的调整。由于各个院校在师资、实训室、专业定位以及管理方面不尽相同，具体实施方法也各有千秋。本文从通用角度出发，在嵌入式终端领域总结以下几个方面。
3.1芯片
目前，中国是全球最大的电子产品制造基地。近年来，中国已成为带动全球半导体市场增长的主要动力，多年来市场需求均保持快速增长，以中国为核心的亚太地区在全球半导体市场中所占比重快速提升。根据中国半导体协会公布的数据来看，2018年中国集成电路行业销售额为6532亿元，同比增长20.7%。芯片作为驱动传统终端升级为物联网终端的核心元器件之一，得到业界高度重视，从低复杂度到高性能的计算芯片，从短距离到长距离通信芯片，各种类别芯片大量供应商参与的格局已经形成。控制芯片的主要生产厂家包括恩智浦、瑞萨、微芯科技、三星、意法半导体等。
3.2传感器
传感器是物联网终端市场的重要组成部分，从目前发展情况来看，传感器的发展呈现出两大特点：传感器成本持续走低，基本满足低端规模应用需求;传感器底层技术创新技术缓慢，面向应用的创新特征呈现。在教学当中，我们的侧重点应该放在传感器接口的控制和应用上，以应用为主，传感器数量种类繁多。根据场景选择适当的传感器即可，不可走入贪大求全的误区。
4总结
本文对当前物联网的发展趋势进行了分析，指出了AIoT背景下终端设备层的一些发展特点及嵌入式技术课程的应用方法。为各院校嵌入式技术课程的安排提供了依据。
参考文献
[1]肖灵.面向物联网应用的人工智能相关技术分析[J].中国新通信，2018，20（18）：168.
收稿日期：2020-02-22
作者简介：王雪（1979—），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，讲师，研究方向：嵌入式，物联网。
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
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