物聯(lián)網(wǎng)在安全技術(shù)防范課程教學實踐中的應(yīng)用探析

引言

2009年11月，國務(wù)院批復(fù)同意《關(guān)于支持無錫建設(shè)國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)(國家傳感信息中心)情況的報告》，物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IOT)被確定為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。2010年2月，教育部辦公廳下發(fā)了《教育部辦公廳關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報和審批工作的通知》，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為加速高校教學改革、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才重點支持的專業(yè)方向之一。

應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的動力,公安院校更注重實戰(zhàn)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。安全技術(shù)防范課程在公安院校設(shè)置的目的就是培養(yǎng)符合公安實戰(zhàn)需求的人才。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在安全技術(shù)防范課程的教學實踐中，不僅適應(yīng)當前我國大力推進物聯(lián)網(wǎng)走進高校教學實踐的趨勢，也符合公安教育面向?qū)崙?zhàn)、突出實訓教學的要求，同時也是在我國全面建設(shè)小康社會關(guān)鍵時期，打擊各種智能化、科技化違法犯罪行為，保衛(wèi)經(jīng)濟文化建設(shè)成果，培養(yǎng)公安應(yīng)用型實戰(zhàn)科技人才的強烈需求。

1安全技術(shù)防范課程體系研究

當前,公安院校安全技術(shù)防范課程所使用的參考教材［4-7］主要內(nèi)容包括入侵報警、火災(zāi)報警、視頻監(jiān)控以及出入口控制等四種安防系統(tǒng)。從安防體系組成及功能的角度，將安全技術(shù)防范課程體系的學習分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)應(yīng)用三個部分，其系統(tǒng)組成及功能如表1所列。

通過學習安全技術(shù)防范課程，學生可以明確了解安防系統(tǒng)的信號處理流程。事實上，組成安防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分主要是通過各種傳感器將防區(qū)內(nèi)的物理化學信號，以有線或無線的方式通過數(shù)據(jù)傳輸部分送至數(shù)據(jù)應(yīng)用部分的報警控制器，經(jīng)報警控制器的分析、判斷來確定是否報警、反應(yīng)和制止。從體系結(jié)構(gòu)上看，物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)與安防系統(tǒng)有諸多相似之處。

2物聯(lián)網(wǎng)體系研究

物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵豐富，涉及計算機網(wǎng)絡(luò)、微電子、通信、控制等諸多領(lǐng)域，是當代信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更是深入到了社會生活的各個方面。概括來講，物聯(lián)網(wǎng)就是一個通過信息技術(shù)將各種物體與網(wǎng)絡(luò)進行連接，以幫助人們獲取與物體相關(guān)信息的巨大網(wǎng)絡(luò)。雖然，至今在學術(shù)界對物聯(lián)網(wǎng)的概念沒有統(tǒng)一的說法，但對物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的理解和認識上，基本是一致的，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)從下到上可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其功能如表2所列。

比較表2與表1可知，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的感知層，可以實現(xiàn)對防區(qū)內(nèi)危險信號的采集，網(wǎng)絡(luò)層主要是將這些危險信號通過通信網(wǎng)絡(luò)以有線或無線方式進行傳輸或處理，而應(yīng)用層則可與安防行業(yè)相結(jié)合，實現(xiàn)入侵報警、火災(zāi)報警、視頻報警以及出入口報警等功能。

3物聯(lián)網(wǎng)在安全技術(shù)防范教學實踐中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)在安全技術(shù)防范課程教學實踐中的應(yīng)用可以體現(xiàn)在理論教學和實踐教學兩個方面，但所涉及的內(nèi)容應(yīng)注重與安防工程、公安實戰(zhàn)相結(jié)合。安全技術(shù)防范課程教學應(yīng)將傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)與現(xiàn)代的物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，在理論中建立學生對物聯(lián)網(wǎng)安防的感性認識，在實踐中提高學生對物聯(lián)網(wǎng)安防的運用能力，為其以后從事相關(guān)專業(yè)的警務(wù)工作打下良好基礎(chǔ)。

3.1基本概念

著重向?qū)W生介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，讓學生認識物聯(lián)網(wǎng)；介紹物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，讓學生了解物聯(lián)網(wǎng)最新發(fā)展動向；介紹物聯(lián)網(wǎng)與安全技術(shù)防范在體系結(jié)構(gòu)方面的相似關(guān)系，讓學生明確物聯(lián)網(wǎng)與安全技術(shù)防范之間的關(guān)系；介紹物聯(lián)網(wǎng)安防在公安工作中的相關(guān)應(yīng)用，讓學生清楚學習該課程在公安實戰(zhàn)工作中的現(xiàn)實意義。

對于基本概念方面的教學實踐，可以通過視頻演示物聯(lián)網(wǎng)在安防工程和公安工作中的應(yīng)用案例，或者以任務(wù)書的形式對物聯(lián)網(wǎng)在安防行業(yè)中的應(yīng)用展開調(diào)查，以認知方式促進學生對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的理解。另外，還可以通過物聯(lián)網(wǎng)學習網(wǎng)站、物聯(lián)網(wǎng)知識競賽，甚至開展物聯(lián)網(wǎng)文藝展演來激發(fā)學生學習物聯(lián)網(wǎng)的興趣和自主學習的積極性。

3.2數(shù)據(jù)感知

在數(shù)據(jù)感知方面，可以著重向?qū)W生介紹與安防系統(tǒng)相關(guān)的各種傳感技術(shù)，例如開關(guān)、振動、聲波(超聲波、可聞聲波和次聲波)、紅外、微波、光電、光纖、視頻、指紋等在安防行業(yè)中應(yīng)用的傳統(tǒng)傳感器的工作原理和使用安裝方法，另外還應(yīng)包括例如傳感網(wǎng)、一維和二維條碼、射頻識別(RFID，RadioFrequencyIdentification)等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，突出物聯(lián)網(wǎng)的信息感知和物體識別這兩個方面的作用。

該部分的教學實踐應(yīng)根據(jù)安防行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用，例如在入侵報警系統(tǒng)中的移動人體紅外信號采集與誤報警識別，在火災(zāi)報警系統(tǒng)中，火災(zāi)發(fā)生后的光、熱、煙以及氣味等信息的采集與火識別，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像、聲音以及報警聯(lián)動信息的采集與人像識別，出入口控制系統(tǒng)中的人像、指紋、車牌以及卡片信息的采集與人像、危險物品、車輛識別等。在模擬的實驗實訓環(huán)境下，讓學生掌握各種傳感器的使用范圍和應(yīng)用場合，引導學生學會多種數(shù)據(jù)的綜合采集與識別，并依靠軟件系統(tǒng)集成在同一界面，以軟硬件結(jié)合方式鞏固學生對物聯(lián)網(wǎng)安防數(shù)據(jù)感知的理解。

3.3數(shù)據(jù)傳輸

很顯然，這部分涉及到通信方面的知識。首先，需要向?qū)W生闡明物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系：物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)接入方式與終端系統(tǒng)的延伸，也是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能的擴展［9］;其次，應(yīng)介紹互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的特點與作用，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)方面包括公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN)、非對稱數(shù)字用戶環(huán)路(AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN)等有線通信知識，以及無線廣域網(wǎng)(WirelessWideAreaNetwork，WWAN)、無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)，物聯(lián)網(wǎng)方面包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSN)；最后，介紹物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通接口方面的知識，是學習物聯(lián)網(wǎng)擴展應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵一環(huán)。

該部分的實踐教學，應(yīng)主要突出物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的交會對接以及傳感器節(jié)點的組網(wǎng)通信，例如無線保真(Wi-Fi，WirelessFidelity),ZigBee，實現(xiàn)對采集信息的融合和初步處理,為下一步物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)的決策提供信息傳輸通道。大量傳感器節(jié)點組網(wǎng)通信方式多種多樣，學生可以深入理解物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)中信息傳輸?shù)姆绞胶蛣?chuàng)新路由協(xié)議，擺脫傳統(tǒng)程式化實驗實訓方式，突出實踐和創(chuàng)新，幫助學生提高專業(yè)素質(zhì)，增強應(yīng)變能力，對適應(yīng)日趨復(fù)雜的社會治安形勢具有現(xiàn)實意義。3.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)過感知、傳輸，最終的目的是為了應(yīng)用。安全技術(shù)防范課程的主要目的是培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。因此，該部分應(yīng)著重向?qū)W生介紹傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全以及物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)(例如TinyOS、MAINTISOS、MagnetOS)等技術(shù)。

安防系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理的最終目的就是要實現(xiàn)對報警聯(lián)動裝置的控制，這就使得這部分的實踐教學具有一定的獨立性，同時在此基礎(chǔ)上，又具有綜合性。例如，進一步將各種數(shù)據(jù)和報警信息進行融合和挖掘，可以以此為依據(jù)制定應(yīng)急預(yù)案、突發(fā)事件現(xiàn)場處置、案件決策指揮，有利于培養(yǎng)學生分析問題、思考問題、解決問題的能力，強化公安機關(guān)的指導監(jiān)督作用，明確該課程在警察職業(yè)中的角色意識。

4教學實踐中所面臨的主要問題

4.1思想認識問題

目前，物聯(lián)網(wǎng)安防的應(yīng)用還處于起步階段，盡管已經(jīng)有部分院校［10-12］在物聯(lián)網(wǎng)教學方面初見成效，但是在公安實戰(zhàn)中的應(yīng)用還處在研究階段。當前公安院校在這個方面還沒有積累足夠的教學實踐經(jīng)驗，而且在安全技術(shù)防范課程中的應(yīng)用更是沒有啟動，沒有成形的教學實踐模板，這就使得公安院校相關(guān)主管部門的決策者對于物聯(lián)網(wǎng)在安全技術(shù)防范課程教學實踐中的應(yīng)用嘗試會有所顧忌，舉棋不定。

4.2課程體系設(shè)置問題

不管是物聯(lián)網(wǎng)，還是安全技術(shù)防范這門課，其內(nèi)容中都涵蓋了大量的物理、電子、通信、計算機處理甚至高等數(shù)學等方面的知識，綜合性非常強，這對于公安專業(yè)的學生，學習起來還是比較困難的，沒有必要的前導課程做鋪墊，勢必無法達到應(yīng)有的教學效果。

即使課程體系經(jīng)過完善之后，隨之而來的將是教材問題。教材決定著課程教學實踐的成敗，市面上適用于安全技術(shù)防范課程的教材本來就比較少，而適用于公安院校且以物聯(lián)網(wǎng)為應(yīng)用背景的安防教材幾乎是空白，因此，是自編講義還是出版教材，這都將是試圖在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面有所突破所必須跨越的鴻溝。

另外，教師問題將伴隨著教材問題同時出現(xiàn)。安全技術(shù)防范課程的任課教師需要有深厚的安防工程經(jīng)驗和豐富的案件處置經(jīng)歷，而且物聯(lián)網(wǎng)是一門新興的技術(shù)，這就要求任課教師要不斷地充實和完善自己的知識結(jié)構(gòu)，結(jié)合最新的安防成果和與安防工程相關(guān)的科技犯罪案例，將復(fù)雜的問題簡單化,讓學生更容易接受并理解。這無疑又對任課教師提出了更高的要求。

4.3資金投入問題

物聯(lián)網(wǎng)在安全技術(shù)防范課程的推廣應(yīng)用需要大量的硬件和軟件。安全技術(shù)防范作為工程實踐性比較強的課程，單一的課堂講解無法達到教學目標，也不符合公安教育的要求。因此,需要配備配套的實驗實訓軟硬件設(shè)施，主要包括實驗實訓場地的建設(shè)、配套設(shè)施的裝修，大量傳感器、數(shù)據(jù)通信和處理設(shè)備以及配套軟件的購置及更新，這些都需要大量的資金投入。

軟件投入則包括教師安防行業(yè)調(diào)研與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)培訓，還需要定期參與安防工程的方案論證、項目驗收等公安一線的掛職；另外，邀請或選聘那些在公安一線有著扎實的理論功底和豐富的安防工程經(jīng)驗的專家以及物聯(lián)網(wǎng)方面的專家學者來校做講座或成為專職教師，這些都將是不小的開支。因此，資金的投入使得物聯(lián)網(wǎng)在安全技術(shù)防范課程中的應(yīng)用可能會受到一定的限制。

5結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃顯示，物聯(lián)網(wǎng)在安防領(lǐng)域已經(jīng)初步取得了一定效果。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被確定為國家性戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，黨的十八大報告中再次強調(diào)了“推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展”。在良好的政策環(huán)境下，物聯(lián)網(wǎng)為公安院校安全技術(shù)防范

課程的教學實踐帶來了嶄新的思路。通過物聯(lián)網(wǎng)在教學實踐中 的應(yīng)用，能激發(fā)學生學習興趣和主動性，優(yōu)化課程體系，完善 教師的知識結(jié)構(gòu)，更有利于學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的培 養(yǎng)和提高，為其以后靈活應(yīng)對復(fù)雜多變的治安環(huán)境提供良好 的實戰(zhàn)平臺。但是，我們也不能不看到，物聯(lián)網(wǎng)在安全技術(shù)防 范課程中的應(yīng)用還處在起步和探索階段，還有許多問題需要 解決。

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