物联网技术在数字化校园建设中的应用研究

付　浩



物联网技术在数字化校园建设中的应用研究

付浩

（长沙师范学院教育技术中心，湖南长沙 410100）

随着计算机技术和网络技术的迅速发展，信息技术正对管理的改革产生深远影响，尤其近年来物联网技术的发展，在很多场合都得到了广泛地运用。数字化校园也随之迅速发展起来，它将数字化的信息资源、网络化的信息传输以及智能化的用户终端三大系统有机地结合起来。这不仅是为校园管理者提供采集信息的重要途径和手段之一，而且还能支撑着学校管理决策的实施和应用。

物联网；数字化校园；RFID技术

1　引　言

物联网——“物物相连的互联网”，其概念是1999年提出来的，即通过 RFID（射频识别）、激光扫描仪、红外感应器以及GPS（全球定位系统）等先进技术设备，按约定的协议将物品和互联网一一连接，彼此间实现信息交换和通讯的过程，最终能实现通过互联网对物品进行识别、定位、跟踪、监控以及管理的一体化和智能化的过程。主要包括信息感知、信息传递、信息存储与处理三部分。在国际上又称为传感网，这是在计算机、互联网及移动通信网三大信息产业发展后的又一次信息产业化革命。纵观世间的万事万物，小到铅笔、耳机，大到轮船、高架桥，只要安装一个微型电子芯片，把它变得智能化，这样的物体便能“开口说话”，再通过无线网络技术，人们便能和物体之间随意“交流”，物体和物体之间也能彼此“互动”。其智能化程度之高是世人有目共睹的。

2　物联网技术的应用背景

基于物联网技术正悄然发展的现实背景下，其渗透到数字化校园建设中已成为学校特色项目基础性的办学设施，其发展主要以RFID技术为核心的校园一卡通系统，这将成为新的技术潮流。其研究设计适合于中职学校的发展，而基于物联网的智能化数字校园系统为职业教育区域数字资源中心提供重要的服务。

数字化校园是以网络作为基础平台，借助高科技的信息化手段，将校园内包括教学场所、仪器设备、教学资源以及相关教学活动进行数字化管理，搭建一个数字空间，改变传统意义上的教学模式，从时间和空间上进行延展，提高学校的教学水平和工作效率，全面提升校园的信息化水平和功能，实现教研学信息一体化的教育管理机制。数字化校园就是基于互联网将数字化的资源通过用户终端呈现给广大师生。所谓“校园一卡通”即在学校内，通过采用IC卡方式将现金消费、图书借阅、身份识别等校园行为以智能化的方式实现，提高学校的综合管理水平，实现校园的高效、安全管理[1]。一卡通作为数字化校园建设的核心内容，方便学校进行基础数据的采集，构建数据库平台，通过抽取数据并加工，形成具有指导意义的决策支持数据报表，帮助学校作出正确的决策。目前随着校园在信息化领域的不断投入，数字化校园以及一卡通系统基本在全国不同层次的校园进行实施，通过构建共同的身份认证机制，加强了学校人事、图书、餐饮、住宿、教学等不同方面的数据管理，并将这些数据进行集成和共享，增强了学校综合管理能力。

随着信息技术在高校的广泛应用，校园一卡通系统的实现对提高学校教学、科研和管理水平，以及加强统一管理、提高工作质量和理顺业务关系都起到了积极的推动作用，因此基于湖南某高校在校园网建设和信息化水平具有较好基础的情况下，学校决定建立“校园一卡通”系统。而本文正是基于本人亲身参与学校一卡通系统项目建设的前提下提出来的。

3　物联网技术在数字校园中应用现状

在美国德州的许多学校中，学生的安全往往是通过智能卡来保障的。例如，美国的一个中产阶级社区常春校区（位于美国德州休斯顿北部）的一些学校正体验着这种智能卡所带来的生活便利，装有电脑芯片的标识卡已在当地逐渐推广使用，其中，已有2.8万名在校学生已经在享受着这种“福利”，由于学生的个人信息是与这种智能卡一一绑定的，因此，学生在上下校车的过程中，校车上的读卡机便能快速获取持卡人的个人信息，再借助无线网络的帮助下，学校的相关管理部门和当地的警察局并便能及时地、准确地获取这些信息，进而保障学生的安全出行。

而在美国的一些私立学院，学院的管理部门也往往是通过智能卡来统计在校学生的日常出勤情况，这些私立学院通过采用有源标签智能卡来识别学生们的个人身份，其大小与我们日常使用的信用卡相当，方便学生平时随身携带，这种用智能卡制作的学生证比以往纸做的学生证更便捷、更安全。它是每位学生的唯一证件，可统计在校学生们的日常出勤情况，而安装在整栋教学楼的网络接收器也会隔一段时间搜索一次有源标签，并记录和统计标签上对应的标识码，随后便将这些统计好了的标识码发送到学院的网络系统中，与已有的出勤数据库进行匹配与核实，如此一来，便能统计出教室里学生们的上课出勤情况。该系统的运行使得这些学院在学生的管理费用方面节省了80%。

根据英国《每日邮报》的报道，学校通过把某种带有传导性质的智能芯片缝入到学生们的校服中，再通过芯片教师可使用扫描仪查看学生的身份、照片、课上表现和出勤情况。此外，这一系统还能限制学生在上课时间走出校门。而在德国的科隆大学，学生在校内食堂就餐、公寓洗衣、地下车库停车位交费均可使用IC卡。

在中国，由于国家“863”计划、国家自然科学基金以及国家重大科技专项的大力支持，国内在传感网技术、光子和微电子器件与集成系统技术、高性能云计算与大规模并行处理技术、物联网体系架构及其演进技术以及新一代宽带无线通信技术等领域取得了突破性的进展，并相继建立了一批具有专业性、高水平的科研机构和产业化基地，比如：传感器网络实验室、传感技术国家重点实验室以及传感器产业化基地等等，同时，也开展了一批国家级的重大应用项目[2]。目前国内的一些大城市，北京、上海、江苏、浙江、深圳和无锡等城市都在研究如何发展物联网产业，以及制定相关的物联网产业化发展蓝图，提供相关的扶持新兴产业发展的优惠政策。纵观全国，物联网产业已逐步渗透到全国各地的新兴产业领域。

4　物联网技术已经成熟

物联网在国内的发展主要有技术、政策和市场三个方面的优势。首先，在技术方面，虽然物联网是一个新兴的产业，但我国的科研能力和技术研发水平已逐步提高，中科院早在1999年就启动了传感网研究，并组建了2000多人的科研团队，相继投入了数亿元的科研经费，在诸多的领域中取得了突破性的科研成果，比如：微型传感器、传感器终端机、无线智能传感器网络通信技术以及移动基站等领域，随后也形成了这样一条完整的产业链：由材料、技术、器件和系统再到网络。在全球物联网体系中，中国同美国、德国、韩国等国家一同制定了一套国际标准，其影响力和国际地位举足轻重。而且，在知识产权方面，我国还申请了一大批网络和通信等领域的技术专利，通过技术层面的不断累积，这为我国日后在物联网技术上的发展与突破奠定了坚实的软实力基础。其次，在政策方面，我国政府对物联网发展的重视程度是显而易见的。2006年国家相关部门拟定了信息化发展战略方针，2007年十七大大会上提出了信息化和工业化融合发展的概念，2009年国家政策议事日程首次纳入了一个新兴命题“感知中国”，2010年在国家《政府工作报告》的内容中，讨论了国家重点产业的振兴计划布局，也将“加快物联网的研发应用”的产业项目纳入其中，国内的某些发达地区与城市也试着去设想和规划有关“物联网”产业的发展格局。毋庸置疑地说，短短的几年时间里，在我国政府部门的全力扶持下，“物联网”已不再是一个概念上的科学术语了，早已成为了一个现实的产业。2009年9月，我国成立了传感网标准工作组，随后在上海的浦东国际机场和世博园区建造了世界上最大的物联网技术系统。最后，在市场方面，中国近年来互联网产业迅速发展，网民数量全球第一，这对未来“物联网”产业的发展具备了良好的市场基础。“物联网”将现实生活中所有的物品与互联网进行对接，这样便能远程控制这些物品，从而使物和物或人和物之间相互交换信息。由于目前“物联网”产业的使用范围和需求非常广泛，其潜在的市场规模极其巨大，同时其产业的发展还将促进视频识别系统、微电子以及传感器等一系列相关产业的共同发展，从而带来巨大的产业集群效益。

随着我国综合实力的不断增强，加大了在教育领域的投入，学校在信息化建设领域取得了十分显著的成效，为校园一卡通的建设奠定了良好的基础。由于校园一卡通系统很多地方都涉及到消费和结算业务，因此需要跟银行进行业务和数据的对接，通过IC卡载体，银行为学校师生提供金融服务，一卡通为学校进行信息化管理，可见学校和银行进行合作成为一卡通系统建设的重要组成部分，而且可以为二者带来长远的经济、社会和管理上的效益[3]。

5　结束语

随着科学技术的日益更新，我们完全可以自信地宣称：“给我一个物联网，我可以感知地球”。当前物联网的发展，技术方面表现出可信化、嵌入化、融合化以及智能化的特点，而管理应用方面则表现出服务化、工程化、标准化以及开放化的特点。利用RFID技术制成的智能卡，其应用领域之广和功能之强都是有目共睹的，较早应用于国外的学校，如新加坡大学从1991年就开始使用IC卡来实现校园一卡通，马来西亚等多所大学也有相关的应用。他们将院校教职员工和学生的证件、图书借阅档案管理、教职工考勤、工资发放、食堂管理、停车场、溜冰场、校园内公用电话、小卖部以及其他小金额消费等功能都整合在一张非接触式的IC卡上，通过运作该系统，院校便可以提高生产和管理的效率，改善繁琐和低效的管理模式，从而才能有更多的精力来学习和从事科研工作。

[1]张尧辰.校园一卡通电子商务初探[J].北京:中国物流与采购,2011,(13):56-57.

[2]宋大潞.新建中学数字化弱电设计的体会[J].山西:山西建筑,2009,(36):182-183.

[3]王娟琳,李俊华,陶宇伟,王仲琴.校园一卡通系统的数据分析与信息标准化[J].安徽:电脑知识与技术.2009,(31):8852-8853.

（责任编校：何俊华）

2017－01－10

付浩（1983－），男，汉族，湖南省长沙市人，硕士，长沙师范学院助理工程师，研究方向为软件工程网络安全协议。

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1673-2219（2017）06-0107-02