物联网技术在智慧校园中的应用研究

2015-12-12鹏湖南工业职业技术学院湖南长沙410208

科技传播 2015年11期

丁　鹏湖南工业职业技术学院，湖南长沙　　410208

物联网技术在智慧校园中的应用研究

丁鹏
湖南工业职业技术学院，湖南长沙410208

摘要物联网是继计算机、互联网、移动通信之后科技届的第四次信息革命，为了使校园管理简单化、智能化，将物联网技术应用到学校校园管理中，必将推动校园管理模式智能化、人性化、效率化，实现智慧校园。本文阐述了物联网的概念，介绍了物联网的体系结构，总结了物联网的发展现状，设计了智慧校园系统，并讨论了物联网在校园应用中所面临的问题。

关键词物联网；RFID；智慧校园

1 物联网的概念及系统结构

1.1物联网概念

物联网最早出现于1995年比尔。盖茨写的《未来之路》，在该书中，他已经提到物物互联。1999年，美国麻省理工学院率先提出了物联网的概念。2005年11月，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，确定了物联网概念，预示着物联网时代已经到来。

物联网一开始被描述为物体通过射频识别等传感设备与互联网相连，使智能化的识别与管理得到实现。互联网将来自世界各地的计算机都连接起来形成网络，让人与人的信息交互得以实现，物联网拓展了互联网，通过运用传感器、RFID等技术，将任意时间、不同地点的物体接入网络，以实现物品的识别，达到物与物、人与物之间的联通，让彼此的信息能够共享。目前，物联网的定义短期内还没达成共识，我们认为，物联网是基于互联网、电信网等信息承载体，让一切可以被独立寻址的普通物理对象均能实现互联互通的网络。

1.2体系结构

物联网是一门特别复杂的技术。我们根据信息的生成、传输、处理和使用的基本原则，一般将物联网的体系结构分成4个层次。

1）感知识别层。它相当于人体的皮肤与五官，主要作用是信息采集和信号处理。不仅包括信息自动生成设备，主要是RFID、传感器等，还包含能够人工生成信息的智能电子产品。

2）网络构建层。它相当于人的中枢神经，主要是完成信息的传递，把感知识别层的数据连入互联网或其他网络，方便管理服务层使用。

3）管理服务层。它相当于人体的大脑。主要作用是信息处理，把大规模数据高效可靠地组织起来，为上层行业应用提供支持。

4）综合应用层。它相当于人的社会分工。与各行各业的需求相结合，将传输来的数据通过各类信息系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互，通过实际应用来实现行业智能化。

2 物联网发展现状

2.1国内外发展现状

目前，国外对物联网的研究主要集中在美国、日本、欧洲等少数发达国家，他们相继都已经制定了物联网产业的发展战略，出台了关于物联网基础设施建设的规划，并将物联网作为新的经济增长点。同时，我国政府也特别重视物联网技术的发展。2009年8月7日，温家宝总理在考察无锡时提出了名为“感知中国”的战略构想，并在同年11月向首都科技界发表了一篇题为《让科技引领中国可持续发展》的重要讲话，强调要重点发展新型战略性产业，在物联网关键技术上实现新的突破。

2.2校园领域物联网的应用现状

浙江大学在信息化“十二五”规划中，提出要建设一个“智慧校园”，并把紫金港校区作为智慧校园建设的试点。在国内的高等院校中，应用RFID技术已经特别常见，校园一卡通早已普及，然而在校园中，与物联网有关的实际应用依然没有达到智能化的程度，还停留在基本层面上，只能对某些数据进行简单的处理，更深层次的应用还有待进一步探索。

3 基于物联网的智能校园系统

3.1智慧校园的概念

智慧校园是应用物联网技术来彻底改变广大师生与学校资源交互的方式，它提高了交互的响应速度，使交互变得更为灵活，革新了校园管理的模式，实现了智慧化服务。在食堂、教室、图书馆、实验室等基础设施的场所内，安装上RFID、传感器等设备，形成以物联网为基础的校园智能学习生活一体化环境，实现了校园资源和智能系统的整合。

3.2智能校园系统的总体结构

设计RFID智能校园卡，提供给师生使用，将整个系统分成三大部分：RFID电子标签卡、RFID阅读器、后台数据库管理系统。师生拥有一张校园卡，卡内包含了用户信息，并在使用处安置好阅读器，能将读取的信息传至后台数据库，以便工作人员管理。

通过智能校园系统将RFID、传感器等感知设备链接在一起，形成物联网，实现智能校园管理。现将智能校园系统分为校园生活和教学管理两个部分，每部分又分别包含三个子模块。

3.2.1校园生活

主要包括消费管理、后勤管理、安防管理。

消费管理：校园师生的消费主要是指一日三餐及生活购物。我们给每个师生都设计一张含有RFID电子标签的校园卡，卡内附有个人信息，并在学校消费场地安装好RFID阅读器，当学生要去食堂吃饭或去超市购物时，只需在对应的阅读器上刷一下卡，卡内信息就被读取出来，利用网络传至系统数据中心，通过后台数据库的查询来正确读取卡内余额，系统会自动扣除本次消费所该支付的实际金额，并进行电子钱包的实时更新。

后勤管理：主要包括校园的照明管理、浴室管理。将某些传感设备安装在教室等场所，应用无线遥感、声控等技术，完成自动照明，同时可以根据现场环境来调节灯光强度，当感应器感应到所有人都离开教室后会给系统相应的指令将灯关闭以避免浪费。还可以在澡堂里的浴室内安装上用水消费的传感设备，学生在洗澡时只需将卡放在读卡器上，喷头将自动出水并进行流量计算，当感应到人离开时又会自动停止送水和金额扣费，从而达到节水的目的。

安防管理：在校园安防管理中，利用射频识别、无线传感等技术，与视频监控系统结合起来，将传感器合理部署在学校某些地区，计算机系统会汇总处理这些信息，恰当进行提醒或是自动报警，如果有人擅自强行闯入学校的警戒区，系统将通过布署在该场所的传感终端，来判断闯入者实际位置，使用调整后的移动摄像头对该区域进行重点监控，并记录下图像资料，方便安保人员进行处理。通过应用物联网技术来感知学校周边环境，实现校园安全管理。

3.2.2教学管理

主要包括图书管理、考勤管理、实训管理。

图书管理：智能图书馆是结合物联网技术来实现无需人工值守的智能服务和高效管理。智能校园系统中的图书管理主要是RFID电子标签在图书馆中的应用。在图书管理过程中，可以考虑在每一本书中安装上RFID卡，用它来记录该书籍所属的分类、定位、被谁借阅等信息，并根据该信息对书籍进行查询、定位、等操作，方便工作人员进行高效率的归架整理。

考勤管理：教师对学生的课堂考勤耗费了太多的精力，使教学的时间缩短了，合理有效的考勤系统既节约了时间，又提高了效率。学生在听课时都需要在课前进入教室时主动向装置在教室内的读卡器刷一下卡，当智能设备接收到本次刷卡记录后，便会把数据马上发送到系统服务器，该数据也会实时更新到后台数据库，那么教师就可以了解到学生课堂出勤情况。

实训管理：首先考虑在实训教室里的机器设备上安装好适合的传感器，然后通过使用阅读器来获取实训室内各机器的信息，最后借助网络进行统一的设备管理。此外，在学生进行动手实训的过程中，若操作有误便自动警告，甚至中断整个实验过程，从而避免掉各种损失，并将本学期所有的不当操作次数详细记录至智能卡中，使教师能及时掌握学生的实训情况。

4 物联网应用于智慧校园存在的问题

目前，智慧校园还存在许多问题：

1）标准缺失。物联网可以应用在各行各业，但每个领域的行业要求不同，导致它的标准不统一，这制约了它的发展。

2）成本问题。建设智慧校园首先要构建好统一的基础设施平台，最好能具备有线和无线双网覆盖的成熟网络环境。基础设施的投入资金有限，如何在保证质量的前提下来节约成本。

3）信息安全与隐私保护。信息在传送过程中需要连入网络，信息是否安全可靠应受到重视。此外，由于物联网本身能够记录个人信息，如何保证隐私不被遭到侵犯已成为很大问题。

4）管理机制尚不完备。在智慧校园中，物联网究竟将如何维护、如何使用、如何管理等。

5 结论

智能校园系统是利用物联网技术来实现学校的智能化管理，让校园里的人、物、信息载体在任何时间和任何地点都能实现互联互通，为全校师生展现了智慧化的业务和服务模式。

文中论述了物联网的概念，并在智慧校园中应用了物联网技术，设计了智能校园系统的总体结构，探讨了物联网应用于智慧校园还存在的问题。当前，智慧校园的建设还处于起步阶段，发展还不明朗，可从长远来看，前景异常光明，总有一天，它会像信息化“十二五”规划所描绘的那样，成为一个安全、稳定、环保、节能的校园。新的时代，我们应该再接再厉，共同推进智慧校园的可持续发展。

参考文献

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作者简介：丁鹏，硕士，助教，研究方向：物联网技术