物联网教育应用的标准建设研究

许照慧

【摘要】    随着我国科学技术的发展，物联网在各个行业领域当中得到了较为广泛的应用，其中，物联网在教育领域当中的应用具有一定的影响价值。而物联网标准体系是物联网技术的基础内容，因此需要把物联网标准科学的融入到教育领域发展过程中，进而推动我国教育事业的长久进步。本文首先对物联网进行概述，然后分析了物联网在教育中的应用，详细介绍了物联网教育应用标准的体系结构，最后提出了智能化教育设备识别以及数据封装和传输协议的实现过程，从而确保物联网在教育行业的有效应用。

【关键词】    物联网    教育应用    标准建设

引言：

目前，物联网已经成为了国内外研究的热点话题，该技术研究内容较多，且待解决的问题也很多，而物联网标准体系是物联网研究的前提条件，对物联网各项功能的实现起到了重要的作用。

对于物联网标准体系而言，相关的技术标准较为繁琐且分散，因此需要把各项标准和教育领域的发展进行有效的结合，对标准研究框架进行细化与完善，确保物联网在教育领域当中发挥其应用价值。由此可见，对物联网教育应用的标准建设进行研究具有重要的意义。

一、物联网概述

物联网主要指利用射频识别、红外技术、定位系统等信息装置，根据对应的协议完成物品和网络之间的连接与通信，从而完成识别、定位、管理等功能。物联网具有鲜明的特征，能够将信息收集、处理、传输等过程进行结合，在不同的时间、地点完成智能化交流。物联网在各个领域当中得到了广泛的应用，其中包括智能电网、智能家居、智慧校园、智能交通等等。

二、物联网在教育中的应用分析

2.1 物联网标准的研究

物联网技术的发展及创新必须实现技术的标准化，现阶段，对物联网的技术特征、在教育行业中的应用、如何提高教学质量、开展教学管理等方面的研究较多，而关于物联网教育应用的标准化建设问题以及系统结构的顶层设计等内容研究的较少。有关学者通过研究将物联网标准划分成物联网体系结构标准、物联网标识标准、物联网信息处理标准、物联网接口标准等等几个方面，并且对相关的内容进行介绍。本文在目前物联网标准研究的基础上，对物联网教育应用的标准化建设问题进行研究与分析，构建了物联网教育应用标准的体系结构，并且对智慧校园当中的物联网标准以及数据管理标准等进行研究，从而为物联网教育应用提供科学的模式。

2.2 物联网教育应用标准的体系结构

物联网体系结构主要按照自身的特征构成，主要包括感知互动层、网络传输层以及应用服务层等几个方面，然而对于各层的体系结构却没有统一的标准。基于物联网教育应用的内容及特点，本文提出体系结构如图1所示。

物联网教育应用系统结构是一种开放性的分层式体系，由上而下依次为应用层、网络层、感知层。其中，应用层能够把物联网技术和应用系统进行结合，促进物联网在行业专业以及公共平台应用等各个方面中的有效运用。对于应用层来说，智慧校园、智慧课堂以及相关的标准问题等为主要的研究内容。

网络层利用无线网、有线网等完成对感知层信息的传输、控制等功能，其中包括了网络传输协议、数据封装等方面的网络技术标准，因此要对这些技术标准进行采标，并且科学的运用在教育领域当中。

感知层能够完成数据收集、自动识别以及智能处理等工作。在教育设备系统标准研究的过程中，需要考虑到系统结构在教育行业中的科学应用问题、技术标准问题、信息收集问题等等方面。

2.2.1教育应用的标准化原则

目前，和物联网技术有关的标准性组织主要包括W3C、ITU-T、IEEE、3GPP2等等，其中，标准组织的研究内容主要包括机器和机器之间的通信、物联网技术、传感网、射频识别技术、系统架构等诸多方向。物联网标准的相关研究逐渐走向成熟，但是物联网标准体系的建设、物联网在教育领域的应用等方面的问题仍需要进一步解决，因此，采标原则是研究的重要内容。

对于智慧校园应用层的采标、教育設备感知层的采标、数据封装网络层的采标等等，其目的都是进一步提高教育资源的利用率，优化教育服务。因此，对于采标原则的选择，一方面，可以在生态的角度进行考虑;另一方面，还要充分的考虑到教育资源的安全性、科学性。例如，选择的标准要保证资源对人类健康有益，资源的使用要节能环保，并且保证数据传输的可靠性和安全性，最后可能还要考虑道德以及伦理等方面的因素。

2.2.2感知层及物联网教育设备体系的标准

感知层能够对物理事件以及数据等进行收集，并且对数据信息进行协调操作，从而减少数据的冗余，有效的接入到广域网络当中。感知层主要为传感网、射频识别等相关标准。其中，传感网利用传感器检测环境当中的红外、雷达、地震信号等，并且对物质现象进行检测，TEDS标准、IRIG以及CBRN等是重要的传感器格式、接口的标准。而射频识别标准能够解决接口、通信、信息共享等问题，推动射频识别技术的有效应用。射频识别标准主要包括技术标准、结构标准、应用标准等几个方面。在教育设备当中融入物联网相关技术，可以促进设备的智能化应用，从而给教育行业提供优质的服务。

2.2.3网络层、数据封装和传输协议标准

物联网教育应用体系的网络层主要实现信息传输等功能，通过信息系统将感知层得到的相关的数据信息安全、稳定的进行传输，确保用户之间可以完成大量程、高精度的通信，不断的扩大通信范围。网络层主要包括电信网、互联网以及企业的专网等多种形式。

根据著作《物联网》可知，物联网可以分为有线的长、短距离以及无线长、短距离，同时阐述了一些典型的物联网标准。例如，IP、3G、4G、ZigBee标准以及无线长距离当中的TD-SCDMA标准等。该部分为物联网的重要构成部分：机器之间的通信，即M2M，目前，许多机器设备都没有通信的功能。M2M主要指机器对机器或者人对机器，主要实现数据交换以及通信等功能。ZigBee、IEEE 802.15等都是无线通信技术标准。物联网的快速发展在一定程度上推动了ZigBee标准的应用，具有延时短、组网灵活、容量大等优点，因此，在采标的过程中，智慧课堂建设的M2M能够应用ZigBee标准完成信息传输功能，而在智慧校园当中的M2M能够利用IP、3G等标准。

2.2.4智慧校园等相关标准

物联网教育应用体系的应用层主要是进行数据信息的管理及处理，同时把信息应用在各个领域当中。应用层由物联网中间件以及应用等部分组成，其中，中间件能够把设备控制、通信管理等公用能力进行封装，并且促进物联网有效应用;而物联网应用主要对象是用户，包括企业以及行业的应用，对于教育领域而言，主要表现在智慧校园、智能实验室以及智慧课堂等方面。建立M2M数据交换标准之后，能够有效的解决机器的通信问题，同时产生了相关的标准，其中包括OASOS的oBIX标准、BITX ml标准、oMIX标准（同方）以及WMMP标准（移动）等等。

三、智能化教育设备识别的实现

由于物联网的研究内容较多，研究范围广泛，所以进行标准研究的方向也存在较大的差异性，这样就使得标准的制定全部分散在各个标准组织当中，因此产生了标准分散等问题。现阶段，需要建立统一的物联网标准体系，并且加强标准化组织之间的合作与沟通，从而形成统一的、合理的物联网信息管理的应用标准，这也是需要解决的重点问题。一些标准化组织奖应用层信息标准进行结合，从而产生元数据标准，以此作为物联网信息传输的核心，促进物联网应用领域以元数据标准为基础形成相应的数据交换标准。

元数据主要指能够完成网络资源的识别、管理及定位等功能的数据。把元数据的表示对象逐渐的拓展到智能设备识别等方面，智能设备元数据标准能够对管理设备进行识别、定位等。另外，资源元数据的相关标准包括IEEE LOM、DC等等。本文以DC标准为基础，完成物联网智能智能设备的元数据格式，其中，元数据标准主要有通用、技术、命令等等类型。

四、数据封装和传输协议的实现

根据元数据格式，通过XML语言进行数据封装和传输。当数据信息在网络当中传输时，需要将待传输的数据在TCP及UDP协议进行封装，再进行网络层的IP协议封装，然后为链路层的PPP协议封装，从而将数据信息传输的互联网当中，经过路由器中转，最终传送到监控中心。在接收端，对数据完成解析工作，明确其目标代码。另外，为了提高数据传输的安全性，可以通过握手传输等方式加强安全性能。

五、结束语

本文通过对物联网教育应用的标准建设的研究，使我们了解到了，物联网在教育行业当中得到了广泛的应用，而物联网标准体系是物联网技术的基础内容，因此需要把物联网标准科学的融入到教育领域发展过程中，建立完善的物联网教育应用标准的体系结构，加强感知层及物联网教育设备体系标准、网络层、数据封装和传输协议标准以及智慧校园等相关标准的有效应用，进而推动我国教育事业的长久进步。

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