浅谈智慧高效的物联网校园实施方案*

2013-08-15沈振武

湖北科技学院学报 2013年3期

关键词：一卡通管理系统联网

沈振武

(湖北科技学院计算机科学与技术学院，湖北咸宁 437100)

浅谈智慧高效的物联网校园实施方案*

沈振武

(湖北科技学院计算机科学与技术学院，湖北咸宁 437100)

以湖北科技学院为例，先分析信息化建设的现状、存在的问题与不足，再提出了建设智慧校园的合理方案。科学的方案不仅可以避免重复投资，还可以缩短总体进程，快速提升湖北科技学院的办学质量和管理水平，进而提高湖北科技学院的知名度，提升湖北科技学院的核心竞争力。

物联网;智慧校园;总体方案;RFID;GPS;ZigBee

物联网是指通过射频识别(RFID)、红外感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业革命。

智慧校园是利用物联网技术来改变校园各项资源的管理，教师、学生及校园资源的人与人、人与物及物与物之间的交互方式，从而实现校园的智慧化服务和管理模式。

下面以湖北科技学院为例介绍当前智慧校园的实施方案。

一、湖北科技学院的信息化建设情况分析

1.基本情况

湖北科技学院的信息化建设起步比较早，到目前为止，已完成全校千兆主干，百兆到桌面的校园网建设，二个校区通过光纤联结在一起。校内的信息化应用主要有学院主页、OA办公系统、财务管理系统、教务信息管理系统、教材管理系统、课程中心、学生学籍管理系统、学生就业管理系统、学生工作管理系统、学校资产管理系统、档案管理系统等。

由学校和电信共同投资建设的校园一卡通系统已现雏形，学生可以用一卡通实现图书借阅，食堂买饭，打开水，超市购物等电子支付应用。

教学楼群中所有的教室都采用多媒体教学，配备了电脑、投影、音响，并组成了局域网和视频监控网。

校内建成了以视频监控为主的校园安防系统，在学生宿舍区和主要干道架设视频监控摄像头，对校内各种安全事故以及学生晚归等事后追查起到了很大的作用。

2.存在的问题与不足

学校的信息建设虽然取得了可喜的成就，但随着物联网时代的到来，原有的信息化建设方案已不能满足新的要求，很多地方已显现出不足，需要进行升级改造，具体如下。

学校网络全部是有线网且有些地方没有覆盖，而且基本上是百兆到桌面，速度太慢，无法满足物联网新应用的需求。电信、移动和联通等运营商虽都在校内组建了WIFI网，但不属于校园网，因此校内的许多应用(如课程中心、图书馆购买的期刊网等)根本无法使用。

各种应用系统在多年的建设中逐渐完善，但整体上还是各自独立成系统，没有联系。这就给管理带来了不便，决策层无法对全校作全面的了解，从而影响领导层的最后决策。重复投资的现象也时有发生。如有的学生在学工管理系统中调换了专业，但是在教务管理系统中该生却还在原班中，教师录成绩时找不到该生的信息，教务处不得不花费大量的人力物力去手工统一这些数据。

电信虽然帮助学校完成了校园一卡通，但实际上只是对原有食堂售饭和图书馆的图书管理两项统一起来，取代了原有的食堂饭卡和条码扫描方式的借书证，应用面太小。图书馆中图书的分类、查找等还停留在较原始的人工阶段。

而在教学上，多媒体教室中的网络是闲置的，电路的照明也是人去灯还亮，学生点考勤费时又费力。像一个医学院的大班，动则一百多人，一次考勤都要十来分钟。

在各个实验室里，对学生的管理是松散型的，对实验仪器使用情况、实验内容完成情况的检查、考勤都是教师手工来完成。

校、院、系里的各种实验设备、教学设备、办公设备的管理和维护更是效率低下，每年要投入数以万计的费用，重复维修，重复更换的事情时有发生。耗材使用更是无从管理，造成了很大浪费。

近几来，学院花费了大量资金，建成了以视频监控为主的校园安防系统，但这种安防系统还是以被动人防为主，出了问题再来调录像，效率低下，根本不能事先防止校园事故的发生。而且对学生晚归、出现在危险区域(如湖边、网吧、铁路等)、防火、防盗等无法进行实时监控以达到预防事故的发生。

电力控制已初步实现信息化，可以按照事先定制的程序做到按时停电，按时送电。但远远没做到智能化，即智控用电，人走灯灭，人来灯亮的程度。而水的管理则还是采用原始的人工管理模式。

校园物联网的建设就是要改掉这些不足，真正让校园高效智慧地进行管理。

二、湖北科技学院的物联网建设总体方案

1.领导重视，组建物联网建设领导小组

决策层的态度决定了今后物联网建设是否能顺利的进行，物联网建设要投入大量的资金、人力和物力。但随着智慧校园的研发与部署，对学校信息化建设产生了积极的影响，促进了学校核心竞争力的提高。同时还可以促进学院的物联网专业建设。因此要快速实现智慧校园必须组建专班，统一各院部的思想，提高领导决策的执行率。

2.确立智慧校园的科学实施规划

没有科学合理的规划会使学院的物联网无序建设且重复投资，造成严重的浪费。比如学校前期花费大量的资金开发了各种信息管理系统，如财务管理、教务管理、学工管理、资产管理等，但这些系统都是相对独立运行，彼此没有联系，就无法给决策层的智能决策提供依据。而在高效智慧的校园中，各系统高度一致，协调统一，数据共享，云计算、云存储等各种新技术不断涌现。因此在建设前必须要有统一、科学的规划，除了一些基本条件外，还要考虑到各系统的衔接以及系统的可扩展性，充分考虑新设备、新技术的应用。

3.提升网络基础设施，实现全千兆网络，并以WIFI覆盖整个校园

网络是物联网的基础，网络的好坏直接决定了物联网的应用效果。因此要在原来校园网的基础上进行改造。一是强化对网络的管理以保障网络的通畅;二是要把原来的百兆到桌面改成全千兆;三是在没有布线或不方便布线的区域进行无线网(WIFI)络覆盖。

4.组建无线传感器网络(WSN)

无线传感器网络(WSN)是物联网的核心内容之一，因此必须高度重视无线传感器网络的建设。在学校的无线传感网络中主要采用RFID技术和ZigBee技术。RFID技术主要应用在各种身份识别的场合，如图书馆系统、后勤系统、实验室管理系统、考勤系统以及安防系统(人身安全)中。而ZigBee技术主要应用在安防系统(防火、防盗)。因此在学校的智慧校园建设设计方案中，要充分考虑到对无线传感器网络的扩充需求。

学校的一卡通其实就是RFID卡。现在就是要在此基础上升级一卡通，首先是要确定电子标签的种类:微波、高频、中频还是低频，选择的依据是读写范围和并发性要求。大学生基本上都有手机，因有些学校的电子标签可以选择RFID_SIM卡，直接安装在手机里。在校内以RFID为主，可以应用在各种身份认证的场合，如考勤、电子支付等。相比其它RFID，RFID_SIM卡读写距离远，并发识别能力强。在校外由以GPS为主，可以应用在学生安全方面，实时得到学生的准确位置信息。其次是发卡的对象，学校的一卡通原来只给学生发放一张RFID卡，现在给教师、职工和学生都要发放的RFID卡，还要给图书、重要的设备(服务器)或物品(汽车、图书)配备一个RFID电子标签。最后是读写装置，除了原有的一卡通业务外，在各校门口地埋RFID读写器，就可以查看学生进出校门的情况，还可以查看汽车等其它含有RFID电子标签的设备进出校门情况。在教室门口安置读写器或者教师佩戴腕表读写器，就可以对学生进行考勤。在实验设备上安置读写器就可以查看设备的使用情况以及对使用者的合法性进行检验。在图书馆安置读写器就可以对图书进行借还管理。由RFID读写器组建的网络还可以对人员、设备和图书的位置在校内进行定位查询。

5.组建物联网专业实验室

在现代物联网建设中，物联网技术本身存在很多问题需要解决，如缺乏统一的物联网标准、缺少物联网技术专业人才等。在计算机科学与技术学院组建物联网专业实验室既可以培养物联网方面的专业人才，又可以研究和测试物联网的相关技术，为进一步实现智慧校园提供全方位的支持。

6.组建物联网关键应用示范区

建立示范区的目的是为了进一步将实验室中的理论结合学校的实际。物联网的建设是一个漫长的过程，一开始就全方位展开显然是不合时宜的。针对管理中迫切需要解决问题或亟需提高的领域建立以下几个重点示范区:

招生、迎新示范区——将物联网技术(RFID)应用到招生和迎新上。

学生安全示范区——将物联网技术(ZigBee、RFID、GPS)应用到学生的安全管理上。

教学应用示范区——将物联网技术(云服务)应用到日常教学上。

另外还有几个已经在用，但需要结合物联网技术进行改造的项目:

后勤管理系统——在原来食堂打饭、打水洗澡等方面结合物联网技术进行升级。

图书馆管理系统——在原有的图书馆管理系统中增加电子标签等物联网技术进行升级。

7.以校园一卡通为基础，逐步组建并完善招生、迎新、教学、后勤、图书、财务、教务、学工、安防、资产管理等各方面多层次的物联网应用，并实现协同统一，真正做到校内一卡通，真正做到智慧化管理校园。

智慧的校园是要实现整个校园的智慧化管理，在应用示范区的运行和管理都基本成熟后，就可以对全校进行大范围、全方位物联网应用的实施，并把工作的重点从基础设施(硬件)的建设转移到以软件设计为主的应用服务上，开发一系列针对性强、有特色、有自主知识产权的应用系统。