基于物联网的校园信息一体化的设计与研究

田嵩

【摘 要】物联网是综合很多学科的先进技术，本文提出了基于物联网的校园信息一体化的技术，解决当前的校园教学等各种信息分散，学生信息卡过多等现状，将校园信息有效的整合起来，方便学校进行管理和学生有效的学习和生活，为创建智能校园提出明确的研究方向。

【关键词】物联网；RFID；Wi-Fi；传感

0 引言

随着高校规模化的发展，现在很多高校存在信息共享断点以及冗余的情况，很多资源存在浪费的情况比如人力资源和物力资源浪费，比如学生使用的卡片有很多种，不仅造成资源的浪费，而且还增加学生的负担，比如校园饭卡、超市购物卡、宿舍洗澡卡、打水卡、图书管理卡等等五花八门，容易遗失，不好保管，对于教师而言，教室的开放和管理也需要信息化的管理，对于校园信息一体化的设计中，可以将师生身份认证、多媒体教室和管理、图书借阅管理、校内消费管理作为几个模块进行设计和维护，实现基于物联网的数字校园的初步设计，需要基于传感器设备的信息的识别，还有RFID射频识别技术的发展和应用。本文提出一个基于物联网的校园信息一体化技术，将校园中遇到的数字资源整合和共享，自动身份识别，图书馆借阅管理、校园安全消费，为广大师生提供高效、优质的服务，也有很好的前景。物联网的应用可以给智慧校园的发展带来很大的优势，“智慧校园”是运用云计算和物联网来实现校园信息一体化，实现智慧化的管理和服务师生，实现了校园任何人、物、信息载体之间的有效联系。因此数据采集和使用是智慧化校园建设的核心，需要进一步重视资源与应用的开发，实现数字资源和基础设施的融合，来实现校园信息一体化。

1 总体设计

1.1 初步设计

校园信息一体化的设计中，初步的设计主要从教学管理和校园生活两个方面来进行。设计的最主要的核心环境就是无线和有线的网络环境，采用RFID技术就可以实现学生生活一卡通，可以讲学生的饭卡、借阅卡、洗澡卡、打水卡以及学生上课的考勤卡等各种卡片有效的整合起来，通过RFID射频卡统一使用，首先要进行数据的采集将不同的学生的各种数据统计起来，比如学生的班级、宿舍、年龄相关的信息，这样在考试的过程中也可以作为考试证使用，方便快捷，同时也可以使用加密技术，如果发生丢失的情况，可以补办，减少不必要的麻烦。在教学管理中，每个教师也可以有相关的一卡通卡片进行射频识别，通过射频卡可以打开教室管理系统，了解学校教室的使用情况，也可以自由借阅书籍，可以打开实验室进行实验基金项目的完成，并且有效的进行了考勤，泽泻也方便了教学管理，让自己的教学过程更加透明，也可以了解自己工资的发放情况以及自己科研等相关的情况，以及关于自己的相关信息。

1.2 开发环境

1.2.1 Wi-Fi的网络环境

不同于传统的校园信息查询方法，基于Wi-Fi的网络服务有查询服务和定位服务两种方法。定位服务可以通过远程的方式有效学生的上课和教师授课情况，可以有效的管理教师和学生的考勤情况。

教师可以利用定位服务可以通过远程的控制平台了解教师的使用情况和学生的上课情况，具有物美价廉的优点。在客户端设计标题链接和滚动式信息浮动标题，用简单的方式增加了学生的信息获取和信息发布。整体采用C/S模式，C/S模式有利于降低无线定位应用信息发布服务器的运行负荷，同时使数据储存管理功能更加透明化。由于后台数据库和服务器的集中处理，智能终端将降低运行复杂程度，减少手机资源的占用，尽量减少了ios/android手机出现问题。校园信息定位客户端通过校园WIFI信号访问校内信息定位服务器，如果需要数据访问，则访问后台信息发布数据库。校园定位信息服务后台这个“云”包含了应用数据服务器、无线控制和定位信息服务器等。服务器设计采用三层处理结构和SSH框架。实现了在整个服务器中采用XML的解析和封装，便于数据快速安全的传输。

1.2.2 智能校园的层次结构

基于物联网技术的智慧校园的层次结构自顶向下可以分为感知层、应用层、网络层.其中，感知层通过各种摄像头、感知器、RFID、二维码标签等了解相关的物体的信息.网络层主要通过路由、物联网网关、M2M平台等设备将数据连接到网络中并进行数据相互传输和即时通讯.应用层借助服务支撑技术（包括名称解析、身份鉴别技术、数据库技术等）面向全体师生提供智慧服务。如图1所示。

图1 智能校园的层次结构

1.3 智慧校园的关键技术

1.3.1 射频识别技术

射频识别（radio frequency identification，RFID）是一种将信息用于自动识别的技术并实现无接触传递信息利用射频信号通过空间耦合产生磁场.典型的RFID系统是由射频标签、读卡器.在智慧校园中主要应用于身份识别等.可以根据实际情况设计出符合校园建筑的尺寸技术。

1.3.2 传感器网络技术

传感器网络是集传感器技术、信息处理技术、通信技术与计算机技术等于一体的技术.将采集到的数据传送到传感器节点后，通过卫星或互联网等送到管理节点.考虑到传感器节点的移动性和通信能力以及存储能力都比较弱，在网络协议上就要设计出能减少能量消耗和促进负载均衡的协议。

1.3.3 M2M平台的搭建

是信息技术和无线通信相结合的产物.它通过优化应用部署与开发和隐藏网络的异构性来简化，通过开放的接口为不同应用程序提供可共享的M2M功能，并充分发挥其功能.M2M平台的搭建关键在于如何通过无线通信等接人手段和内嵌的无线通信模块，实现稳定安全的通信，为校园的学生和教师提供合理的信息化服务。

1.3.4 统一身份认证

统一身份认证服务可以实现统一的用户身份认证信息管理.智能校园中许多模块都有身份认证，如何寻求一种认证方法或安全协议，能够满足身份认证中保密的需求、信息安全，使得用户都可以进行安全认证和登陆。

1.3.5 数据库建设

数据库的建设也尤为重要，特别是相关数据的采集以及安全性的维护，当然在校园信息一体化的设计中，关于教师和学生的信息需要大量的采集，所以要采用稳定的数据平台，而且需要人力和物力进行数据采集。

2 结论

基于物联网的智慧校园实现了学校的智能化管理.具有智能化、人性化和科学化的特点。同时，智慧校园构建了智能的教育教学环境，让课堂有效的实现了信息化管理，将一切信息掌握手中，更好的提高了管理效率，建立和发展智慧校园是深化教育改革、优化教育教学环境的重要途径.是未来教育教学管理的只要方向。它既有更多的挑战，又有广阔的应用前景，包括应用方法、教育观念、数据保护、安全和隐私、信息共享、资源控制、标准制定等。物联网的发展需要各方面的配合，来进行信息的共享，同时需要科技单位作为课题来进行研究，学校领导要鼓励推动学校改进的基本趋势，大力的扶持产业的建设，同时也需要大批的技术人才进行项目的研发和测试。

【参考文献】

[1]贺志强，庄君明.物联网在教育中的应用及发展趋势[J].现代远程教育研究，2011（2）：77-83.

[2]刘云浩.互联网导论[M].北京：科学出版社，2011（5）.

[3]朱仲英.传感网与物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用，2010，26（1）：1-3.

[4]宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2010（11）：2590-2599.

[5]刘云浩.互联网导论[M].北京：科学出版社，2011：4-5.

[责任编辑：谢庆云]

【摘 要】物联网是综合很多学科的先进技术，本文提出了基于物联网的校园信息一体化的技术，解决当前的校园教学等各种信息分散，学生信息卡过多等现状，将校园信息有效的整合起来，方便学校进行管理和学生有效的学习和生活，为创建智能校园提出明确的研究方向。

【关键词】物联网；RFID；Wi-Fi；传感

0 引言

随着高校规模化的发展，现在很多高校存在信息共享断点以及冗余的情况，很多资源存在浪费的情况比如人力资源和物力资源浪费，比如学生使用的卡片有很多种，不仅造成资源的浪费，而且还增加学生的负担，比如校园饭卡、超市购物卡、宿舍洗澡卡、打水卡、图书管理卡等等五花八门，容易遗失，不好保管，对于教师而言，教室的开放和管理也需要信息化的管理，对于校园信息一体化的设计中，可以将师生身份认证、多媒体教室和管理、图书借阅管理、校内消费管理作为几个模块进行设计和维护，实现基于物联网的数字校园的初步设计，需要基于传感器设备的信息的识别，还有RFID射频识别技术的发展和应用。本文提出一个基于物联网的校园信息一体化技术，将校园中遇到的数字资源整合和共享，自动身份识别，图书馆借阅管理、校园安全消费，为广大师生提供高效、优质的服务，也有很好的前景。物联网的应用可以给智慧校园的发展带来很大的优势，“智慧校园”是运用云计算和物联网来实现校园信息一体化，实现智慧化的管理和服务师生，实现了校园任何人、物、信息载体之间的有效联系。因此数据采集和使用是智慧化校园建设的核心，需要进一步重视资源与应用的开发，实现数字资源和基础设施的融合，来实现校园信息一体化。

1 总体设计

1.1 初步设计

校园信息一体化的设计中，初步的设计主要从教学管理和校园生活两个方面来进行。设计的最主要的核心环境就是无线和有线的网络环境，采用RFID技术就可以实现学生生活一卡通，可以讲学生的饭卡、借阅卡、洗澡卡、打水卡以及学生上课的考勤卡等各种卡片有效的整合起来，通过RFID射频卡统一使用，首先要进行数据的采集将不同的学生的各种数据统计起来，比如学生的班级、宿舍、年龄相关的信息，这样在考试的过程中也可以作为考试证使用，方便快捷，同时也可以使用加密技术，如果发生丢失的情况，可以补办，减少不必要的麻烦。在教学管理中，每个教师也可以有相关的一卡通卡片进行射频识别，通过射频卡可以打开教室管理系统，了解学校教室的使用情况，也可以自由借阅书籍，可以打开实验室进行实验基金项目的完成，并且有效的进行了考勤，泽泻也方便了教学管理，让自己的教学过程更加透明，也可以了解自己工资的发放情况以及自己科研等相关的情况，以及关于自己的相关信息。

1.2 开发环境

1.2.1 Wi-Fi的网络环境

不同于传统的校园信息查询方法，基于Wi-Fi的网络服务有查询服务和定位服务两种方法。定位服务可以通过远程的方式有效学生的上课和教师授课情况，可以有效的管理教师和学生的考勤情况。

教师可以利用定位服务可以通过远程的控制平台了解教师的使用情况和学生的上课情况，具有物美价廉的优点。在客户端设计标题链接和滚动式信息浮动标题，用简单的方式增加了学生的信息获取和信息发布。整体采用C/S模式，C/S模式有利于降低无线定位应用信息发布服务器的运行负荷，同时使数据储存管理功能更加透明化。由于后台数据库和服务器的集中处理，智能终端将降低运行复杂程度，减少手机资源的占用，尽量减少了ios/android手机出现问题。校园信息定位客户端通过校园WIFI信号访问校内信息定位服务器，如果需要数据访问，则访问后台信息发布数据库。校园定位信息服务后台这个“云”包含了应用数据服务器、无线控制和定位信息服务器等。服务器设计采用三层处理结构和SSH框架。实现了在整个服务器中采用XML的解析和封装，便于数据快速安全的传输。

1.2.2 智能校园的层次结构

基于物联网技术的智慧校园的层次结构自顶向下可以分为感知层、应用层、网络层.其中，感知层通过各种摄像头、感知器、RFID、二维码标签等了解相关的物体的信息.网络层主要通过路由、物联网网关、M2M平台等设备将数据连接到网络中并进行数据相互传输和即时通讯.应用层借助服务支撑技术（包括名称解析、身份鉴别技术、数据库技术等）面向全体师生提供智慧服务。如图1所示。

图1 智能校园的层次结构

1.3 智慧校园的关键技术

1.3.1 射频识别技术

射频识别（radio frequency identification，RFID）是一种将信息用于自动识别的技术并实现无接触传递信息利用射频信号通过空间耦合产生磁场.典型的RFID系统是由射频标签、读卡器.在智慧校园中主要应用于身份识别等.可以根据实际情况设计出符合校园建筑的尺寸技术。

1.3.2 传感器网络技术

传感器网络是集传感器技术、信息处理技术、通信技术与计算机技术等于一体的技术.将采集到的数据传送到传感器节点后，通过卫星或互联网等送到管理节点.考虑到传感器节点的移动性和通信能力以及存储能力都比较弱，在网络协议上就要设计出能减少能量消耗和促进负载均衡的协议。

1.3.3 M2M平台的搭建

是信息技术和无线通信相结合的产物.它通过优化应用部署与开发和隐藏网络的异构性来简化，通过开放的接口为不同应用程序提供可共享的M2M功能，并充分发挥其功能.M2M平台的搭建关键在于如何通过无线通信等接人手段和内嵌的无线通信模块，实现稳定安全的通信，为校园的学生和教师提供合理的信息化服务。

1.3.4 统一身份认证

统一身份认证服务可以实现统一的用户身份认证信息管理.智能校园中许多模块都有身份认证，如何寻求一种认证方法或安全协议，能够满足身份认证中保密的需求、信息安全，使得用户都可以进行安全认证和登陆。

1.3.5 数据库建设

数据库的建设也尤为重要，特别是相关数据的采集以及安全性的维护，当然在校园信息一体化的设计中，关于教师和学生的信息需要大量的采集，所以要采用稳定的数据平台，而且需要人力和物力进行数据采集。

2 结论

基于物联网的智慧校园实现了学校的智能化管理.具有智能化、人性化和科学化的特点。同时，智慧校园构建了智能的教育教学环境，让课堂有效的实现了信息化管理，将一切信息掌握手中，更好的提高了管理效率，建立和发展智慧校园是深化教育改革、优化教育教学环境的重要途径.是未来教育教学管理的只要方向。它既有更多的挑战，又有广阔的应用前景，包括应用方法、教育观念、数据保护、安全和隐私、信息共享、资源控制、标准制定等。物联网的发展需要各方面的配合，来进行信息的共享，同时需要科技单位作为课题来进行研究，学校领导要鼓励推动学校改进的基本趋势，大力的扶持产业的建设，同时也需要大批的技术人才进行项目的研发和测试。

【参考文献】

[1]贺志强，庄君明.物联网在教育中的应用及发展趋势[J].现代远程教育研究，2011（2）：77-83.

[2]刘云浩.互联网导论[M].北京：科学出版社，2011（5）.

[3]朱仲英.传感网与物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用，2010，26（1）：1-3.

[4]宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2010（11）：2590-2599.

[5]刘云浩.互联网导论[M].北京：科学出版社，2011：4-5.

[责任编辑：谢庆云]

【摘 要】物联网是综合很多学科的先进技术，本文提出了基于物联网的校园信息一体化的技术，解决当前的校园教学等各种信息分散，学生信息卡过多等现状，将校园信息有效的整合起来，方便学校进行管理和学生有效的学习和生活，为创建智能校园提出明确的研究方向。

【关键词】物联网；RFID；Wi-Fi；传感

0 引言

随着高校规模化的发展，现在很多高校存在信息共享断点以及冗余的情况，很多资源存在浪费的情况比如人力资源和物力资源浪费，比如学生使用的卡片有很多种，不仅造成资源的浪费，而且还增加学生的负担，比如校园饭卡、超市购物卡、宿舍洗澡卡、打水卡、图书管理卡等等五花八门，容易遗失，不好保管，对于教师而言，教室的开放和管理也需要信息化的管理，对于校园信息一体化的设计中，可以将师生身份认证、多媒体教室和管理、图书借阅管理、校内消费管理作为几个模块进行设计和维护，实现基于物联网的数字校园的初步设计，需要基于传感器设备的信息的识别，还有RFID射频识别技术的发展和应用。本文提出一个基于物联网的校园信息一体化技术，将校园中遇到的数字资源整合和共享，自动身份识别，图书馆借阅管理、校园安全消费，为广大师生提供高效、优质的服务，也有很好的前景。物联网的应用可以给智慧校园的发展带来很大的优势，“智慧校园”是运用云计算和物联网来实现校园信息一体化，实现智慧化的管理和服务师生，实现了校园任何人、物、信息载体之间的有效联系。因此数据采集和使用是智慧化校园建设的核心，需要进一步重视资源与应用的开发，实现数字资源和基础设施的融合，来实现校园信息一体化。

1 总体设计

1.1 初步设计

校园信息一体化的设计中，初步的设计主要从教学管理和校园生活两个方面来进行。设计的最主要的核心环境就是无线和有线的网络环境，采用RFID技术就可以实现学生生活一卡通，可以讲学生的饭卡、借阅卡、洗澡卡、打水卡以及学生上课的考勤卡等各种卡片有效的整合起来，通过RFID射频卡统一使用，首先要进行数据的采集将不同的学生的各种数据统计起来，比如学生的班级、宿舍、年龄相关的信息，这样在考试的过程中也可以作为考试证使用，方便快捷，同时也可以使用加密技术，如果发生丢失的情况，可以补办，减少不必要的麻烦。在教学管理中，每个教师也可以有相关的一卡通卡片进行射频识别，通过射频卡可以打开教室管理系统，了解学校教室的使用情况，也可以自由借阅书籍，可以打开实验室进行实验基金项目的完成，并且有效的进行了考勤，泽泻也方便了教学管理，让自己的教学过程更加透明，也可以了解自己工资的发放情况以及自己科研等相关的情况，以及关于自己的相关信息。

1.2 开发环境

1.2.1 Wi-Fi的网络环境

不同于传统的校园信息查询方法，基于Wi-Fi的网络服务有查询服务和定位服务两种方法。定位服务可以通过远程的方式有效学生的上课和教师授课情况，可以有效的管理教师和学生的考勤情况。

教师可以利用定位服务可以通过远程的控制平台了解教师的使用情况和学生的上课情况，具有物美价廉的优点。在客户端设计标题链接和滚动式信息浮动标题，用简单的方式增加了学生的信息获取和信息发布。整体采用C/S模式，C/S模式有利于降低无线定位应用信息发布服务器的运行负荷，同时使数据储存管理功能更加透明化。由于后台数据库和服务器的集中处理，智能终端将降低运行复杂程度，减少手机资源的占用，尽量减少了ios/android手机出现问题。校园信息定位客户端通过校园WIFI信号访问校内信息定位服务器，如果需要数据访问，则访问后台信息发布数据库。校园定位信息服务后台这个“云”包含了应用数据服务器、无线控制和定位信息服务器等。服务器设计采用三层处理结构和SSH框架。实现了在整个服务器中采用XML的解析和封装，便于数据快速安全的传输。

1.2.2 智能校园的层次结构

基于物联网技术的智慧校园的层次结构自顶向下可以分为感知层、应用层、网络层.其中，感知层通过各种摄像头、感知器、RFID、二维码标签等了解相关的物体的信息.网络层主要通过路由、物联网网关、M2M平台等设备将数据连接到网络中并进行数据相互传输和即时通讯.应用层借助服务支撑技术（包括名称解析、身份鉴别技术、数据库技术等）面向全体师生提供智慧服务。如图1所示。

图1 智能校园的层次结构

1.3 智慧校园的关键技术

1.3.1 射频识别技术

射频识别（radio frequency identification，RFID）是一种将信息用于自动识别的技术并实现无接触传递信息利用射频信号通过空间耦合产生磁场.典型的RFID系统是由射频标签、读卡器.在智慧校园中主要应用于身份识别等.可以根据实际情况设计出符合校园建筑的尺寸技术。

1.3.2 传感器网络技术

传感器网络是集传感器技术、信息处理技术、通信技术与计算机技术等于一体的技术.将采集到的数据传送到传感器节点后，通过卫星或互联网等送到管理节点.考虑到传感器节点的移动性和通信能力以及存储能力都比较弱，在网络协议上就要设计出能减少能量消耗和促进负载均衡的协议。

1.3.3 M2M平台的搭建

是信息技术和无线通信相结合的产物.它通过优化应用部署与开发和隐藏网络的异构性来简化，通过开放的接口为不同应用程序提供可共享的M2M功能，并充分发挥其功能.M2M平台的搭建关键在于如何通过无线通信等接人手段和内嵌的无线通信模块，实现稳定安全的通信，为校园的学生和教师提供合理的信息化服务。

1.3.4 统一身份认证

统一身份认证服务可以实现统一的用户身份认证信息管理.智能校园中许多模块都有身份认证，如何寻求一种认证方法或安全协议，能够满足身份认证中保密的需求、信息安全，使得用户都可以进行安全认证和登陆。

1.3.5 数据库建设

数据库的建设也尤为重要，特别是相关数据的采集以及安全性的维护，当然在校园信息一体化的设计中，关于教师和学生的信息需要大量的采集，所以要采用稳定的数据平台，而且需要人力和物力进行数据采集。

2 结论

基于物联网的智慧校园实现了学校的智能化管理.具有智能化、人性化和科学化的特点。同时，智慧校园构建了智能的教育教学环境，让课堂有效的实现了信息化管理，将一切信息掌握手中，更好的提高了管理效率，建立和发展智慧校园是深化教育改革、优化教育教学环境的重要途径.是未来教育教学管理的只要方向。它既有更多的挑战，又有广阔的应用前景，包括应用方法、教育观念、数据保护、安全和隐私、信息共享、资源控制、标准制定等。物联网的发展需要各方面的配合，来进行信息的共享，同时需要科技单位作为课题来进行研究，学校领导要鼓励推动学校改进的基本趋势，大力的扶持产业的建设，同时也需要大批的技术人才进行项目的研发和测试。

【参考文献】

[1]贺志强，庄君明.物联网在教育中的应用及发展趋势[J].现代远程教育研究，2011（2）：77-83.

[2]刘云浩.互联网导论[M].北京：科学出版社，2011（5）.

[3]朱仲英.传感网与物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用，2010，26（1）：1-3.

[4]宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2010（11）：2590-2599.

[5]刘云浩.互联网导论[M].北京：科学出版社，2011：4-5.

[责任编辑：谢庆云]