物联网技术在高校中应用场景探索

李锴淞 邹鹏

[摘    要] 随着信息时代的高速发展，物联网技术发展日新月异。在高校中用物联网技术是高校实现管理提升的必要途径。文章介绍了物联网技术在高校中的应用，重点在教学实训，平安校园建设中的应用。为研究物联网技术的学者提供理论参考。

[关键词] 物联网技术;高校;智慧校园;应用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 086

[中图分类号] G647    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2020）01- 0215- 03

0      前    言

2009年全球金融危机，时任美国总统奥巴马将智慧化作为国家战略目标，物联网是其中的重要部分。物联网是IT技术的重要分支，随着云计算的不断发展，物联网技术引起了社会的广泛关注，成为信息产业的第三次革命。物联网技术是通过无线传感器，构成庞大的网络系统。物联网技术将现有互联网技术整合到新一代IT技术中，高校开放式的特点使得学生能学习一些基本技能，很好地凸显了信息技术的优势。随着云计算等技术兴起，物联网技术必将在高校中得到快速发展。物联网技术将实现覆盖校园的物体互联网。

1      应用物联网技术的智慧校园

物联网是通过射频识别，全球定位系统等信息传感设备，将物体与互联网连接，实现对物体的智能化识别，监控管理。建设数字校园已成为当下高校发展的必然选择。打造数字化校园必将成为物联网发展的重要方向。

物联网具有规模联网、智能管理的特点，各种信息传感设备与互联网结合形成巨大网络，网络规模与覆盖优势前所未有。所有物品与网络连接，实现智能化识别管理。

物联网技术在教育领域中的应用推动智慧校园的升级发展，使得物联网智慧校园物体连接，构建富有智慧的教育教学环境，为师生提供全面智能感知环境，使得课堂向真实的场景延伸。高校是物联网较早落地的领域，红外激光，编码认址，卫星定位等高新技术使用，使很多高校具备智能化等先进技术特征。新技术大规模集成化应用肯定了物联网在高校的应用地位。

当前高校内进行学籍管理，就餐支付等管理系统应用广泛，安全系统对学生进行追踪，查询与管理，已有很多成功案例。2008年，台湾开始利用物联网技术支持校园安全管理，国内高校使用RFID技术广泛，但物联网实际应用停留于基本层面。很多高校对构建物联网方面的知识及相关人才缺失，校园一卡通使用方便，但仍存在一些不足，如师生个人信息采集不全，难以进行跟踪追回等问题。健全物联网应用打造智能校园已成为大势所趋[1]。

2      利用物联网构建智能化教学条件

智慧校园建设依托于完善的物联网络，利用物联网技术优化基础设施管理，服务于广大师生群体。实现校园智慧化管理，其建设主要包括教学物理环境，智能化教学资源[2]。

2.1   智能化教学环境

高校建设中教学环境是人才培养的主要阵地，学校为学生发展配置良好的設施，如体育场馆，教室等，设施管理在一定程度上影响学校教学质量。 传统教学环境具有一定局限性，随着网络技术不断成熟，物联网技术受到业界关注。构建还原真实的感知课堂，让学生更好地理解知识，提高教师的教学效果。物联网技术展现出其数字化的特点，学生在实验中进行远程操控，学生更加形象地了解实验结果的实验过程，通过网络资源共享到资源管理库，为在校师生提供良好的环境。

相比于物联网在交通等方面的广泛应用，物联网的特点契合了智慧校园教学环境智能化建设。物联网技术的应用主要体现在访问信息资源手段更加丰富，设备智能化管理，信息收集更加灵活。

教师通过校园内无线计算机网络为学生提供鲜活的案例，一些先进的高科技产品能访问互联网。教学中通过教室，将采集到数据传输到校园监控管理部门，及时了解设备故障发生情况。

2.2   智能化教学资源

智能化的教学资源是开展智慧校园的前提，教学资源管理是开展智慧校园教学的关键，为教学资源管理者提供有效的访问效果分析。

智能化教学资源主要源于基于网络共享的教学资源库，主要由公共资源库，资源管理系统等组成。师生通过物联网资源访问教学资源库资源，积极促进高校开放的新型教学模式的建设，以创建网络教学为核心，进行分布式存储资源，其特点是能长期运用于教学中[3]。

3      利用物联网支撑学校管理

智慧校园设计是在校园网络基础上，通过智慧校园平台，实现将传感器连接到教学，管理各部门，将各种信息融合到校园师生群体中，实现人与物相互协作。本研究以物联网技术为背景建设校园网智慧管理网络，主要考虑学校考勤管理，教学仪器管理与图书馆管理模块。

智慧校园建设包括信息智能采集，集成处理与分析表达，信息集成是智慧校园的基础，包括网络通信系统与基本信息的采集处理。信息集成运用大数据处理等技术，信息分析表达采用云计算平台对数据形成共享，技术整合为学校考勤管理，教学仪器设备管理服务。

3.1   学校考勤管理

学校可为各类人员配备校园一卡通RFID设备，实现考勤部门对校内人员的实时感应，对师生及后勤人员进行自动优化考勤管理。如教师通过考勤确定课程出勤情况。

考勤管理涉及身份认证技术，如何寻求相对安全的认证协议是保证校园人员身份认证的关键，身份信息采用数据库进行收集，包含考勤模块的处理流程记录，及师生与在校人员的基本信息。

3.2   学校图书管理

在学校教学中，图书馆是学生获取知识的主要场所，校园图书馆智能化建设需要加强图书馆管理，目前高校图书馆管理是主要涉及图书馆使用，采购与文献检索管理。图书馆使用管理模块通过RFID卡使师生能利用物联网技术进行图书借还，降低人员安排。

图书馆采购管理主要根据教学需要，与商家联系进行采购。及时汇总新书发布情况，统计师生的反馈意见。文献检索管理通过智能化检索设备，实现图书馆的无人化管理，通过共享网络进行发布，使图书查询不受时空限制。

教学仪器智能化管理能减少人员配置，学校对购入教学设备贴上智能化标签，利用无线传感器技术进行传输。设备管理员进行维护后通过物联网技术及时反馈使用情况，教学中能通过管理系统看到显示设备状态，在使用上实现智能化使用的合理性、实验管理人员只用查询设备使用数据库即可进行统计。

4      物联网在智慧校园中的技术需求

物聯网在智慧校园中的应用强调实现人与设备的定位管理，主要包括感知系统、应用系统与网络系统。感知系统基于传感器进行信息收集及设备控制。目前感知系统通过射频识别、全球定位系统等信息传感设备，感知系统是物联网中最底层的部分。

网络系统将采集信息通过网络方式传输，网络通信有4G无线通信技术，WiFi技术。将网络的边界拓展到每个实物，应用系统通过软件将大量数据进行分析处理，控制设备的操作。目前应用系统主要采用云计算，机器学习等技术，应用系统计算处理采集的大量数据，对感知系统操作物体进行管理控制。

物联网在智慧校园中有许多应用场景，如提供环境及设备告警、实现用电安全及节能、环境系统智能管控、水消防系统智能化管理、机房动力系统无人运维等，帮助提升高校的办学水平和教学条件。

5      以环境系统为例

环境系统如图1所示。

办公室是人员密集场所，而且人员在室内逗留的时间也会较长，室内环境情况的好坏也会影响员工的工作效率和情绪，通过物联网技术实现室内温湿度智能化管控，针对不同的空调形态使用相对应的产品，水冷系统的中央空调、会议室红外遥控的立柜空调、小型休息室的壁挂空调等，都可以通过物联网技术使之保持在一个恒定舒适的范围内，不仅让室内员工保持愉悦的心情，同时也减少管理人员的运维成本。

5.1   温湿度监测

在物联网平台上，可以设置室内温湿度变化范围。夏天空调温度处于26 ℃至28 ℃之间，人体舒适感最佳，采用物联网技术改造传统空调之后，当温湿度超过设定范围后，物联网平台联动空调自动调节环境温度，如果室内有红外遥控的加湿器，也可以跟平台联动实现室内湿度管控，同时温湿度变化情况也会在平台生成报表明细，并通过直观的图像进行展现，如图2所示。

5.2   中央空调管控

中央空调控制如图3所示。

温湿度智能调节—中央空调环境调节系统设备组件：智能空调面板、温湿度传感器，见图4。

室内多角落部署温湿度传感器，实时监测温湿度数据，通过LoRa无线通信协议回传至上层物联平台，平台根据物联策略执行工作，一旦温度超过阈值，下发指令中央空调加大风速，以便快速降低温度，见图5。

中央空调风速实时控制，平台通过温度数据实时调整风速大小，无须人工控制便可实现室内温湿度控制。

5.3   立柜/壁挂空调控制

空调控制见图6。

温湿度智能调节—壁挂/立柜空调环境调节系统设备组件：红外遥控器、温湿度传感器、智能排插/插座、加湿器/除湿器。

由于空调采集的温度只是周围位置的情况，在室内多个角落部署高精度温湿度传感器，采集整体室内温湿度情况并反馈至平台，物联平台收集数据之后进行统计分析，联动红外遥控器和智能排插/插座控制空调和除湿器/加湿器，从而调节室内温湿度情况。

6      结    语

物联网技术在智慧校园中的应用具有广阔的前景，能够实现知识向真实场景延伸，培养学生的科学素养，加强师生教学互动，为校园物资管理减少人员的投入，其广阔的应用场景伴随更多的调整，如应用方法，数据保护等，物联网应用应认识其真正意义，了解其功能及使用方法，主动探索新型教学模式。物联网在高校的应用需要一定的规划以达到最大的使用效果。

主要参考文献

[1]蒋涛.物联网技术在高校校园中的应用[J].信息与电脑：理论版，2019（8）：141-142.

[2]赵阳.物联网技术在高校档案管理中的应用[J].科技传播，2019，11（8）：141-142.

[3]黄叶超.物联网技术在高校智慧实验室构建中的应用[J].佳木斯职业学院学报，2018（12）：402-403.