基于物聯網的渤海船院智慧校園系統的設計

劉 麗

基于物聯網的渤海船院智慧校園系統的設計

劉 麗

摘 要：基于物聯網的渤海船院智慧校園系統的設計方案的提出，是渤海船院遷址新建后，為了給學院廣大師生提供一個互動、共享、協作、良好的學習、工作和生活環境。系統設計的必要性、功能結構、部分功能模塊的實現與核心技術是其關鍵因素。

關鍵詞：物聯網；智慧校園；視頻識別技術；傳感技術

劉麗/渤海船舶職業學院信息工程系講師，碩士（遼寧葫蘆島125000）。

一、引言

當今社會已經由工業化過渡到信息化，信息化智能管理和網絡服務已經進入快速發展的階段，在這樣的背景下促使了新的網絡技術——物聯網的形成。

早在1999年，中國就提出了什么是物聯網。物聯網（The Internet of Things）的概念就是互聯網基礎上的進一步升華，是把原來的用戶端延伸擴展到任意物品與物品之間進行信息交換和傳遞。其操作技術是通過使用射頻識別（RFID）、紅外線感應器（IS）、全球定位系統（GPS）和激光掃描器等信息傳感設備，按照事先約定好的協議，把任意物品與互聯網進行遠程連接，然后進行信息交換和傳遞，最終實現智能化辨識、定格、跟蹤、監測和管理[1]。

在20世紀90年代，伴隨著信息技術的發展和信息高速公路的出現，有了教育信息化的概念。2001年7月，教育部《全國教育事業第十個五年計劃》正式把教育信息化寫入了文件，并把其列為全國教育事業十五計劃的戰略要點，教育信息化從此被提上一個前所未有的重要地位[2]。物聯網技術的形成必將促進新一代智能校園的研究與建設，從而為高校數字化資源與信息化系統的高效整合提供有利的條件，更好地為廣大師生的工作、學習和日常生活服務。

二、智慧校園系統

智慧校園系統依托現有網絡信息化工作環境，進一步充分利用先進的感知、協同、控制等前沿信息化技術，優化基礎資源設施，獲得互動、共享、協作的學習、工作和生活環境，能為學院廣大師生提供便捷的信息化服務，為管理層人員提供高效的信息化管理手段，為決策領導者提供科學的決策依據，實現綠色節能、平安和諧、科學決策和便捷的校園綜合服務環境。

三、智慧校園系統總體設計

（一）系統設計必要性

長久以來，渤海船院一直處于同城三校區的辦學狀態，校園基礎設施、行政教學條件、后勤保障功能等各種信息比較分散，信息處理工作極其繁重、辦事效率不高；學生之間缺少交流，校園文化氣息不濃厚等，這些都給學院的正常教學和生活管理帶來了諸多的不便。2011年11月，葫蘆島市政府召開會議，船院為了自身的發展以及葫蘆島市職教資源的整合，決定船院遷址新建。為了使新校區在教學管理、生活管理和校園管理等方面簡潔化、智能化，提出了基于物聯網的渤海船院智慧校園系統的設計方案。本系統開發環境采用IIS、SQL server和ASP語言進行集成化開發。

（二）系統設計原則

目前渤海船院正在積極籌備校區遷址新建工作。渤海船院作為國家造船技能型人才培養的搖籃，基礎設施建設中的智能化系統是必不可少的。新校區的建設，為建設智能化校園帶來了重要機遇，其建設的好壞直接影響到學院的教學與科研質量，同時也影響到基礎設施、各種設備的可持續使用。因此，根據學院的總體發展要求，智慧校園總體分為智能化教育管理系統、智能化教學環境系統和智慧化校園應用服務系統三大板塊。

（三）系統功能模塊

渤海船院根據實際情況，提出了智能校園系統的功能模塊，如圖1所示。

圖1 系統功能模塊圖

1.智能化教育管理系統。智能教育管理系統是由數據服務系統、網絡通信系統以及智能終端系統構成的。數據服務系統包括用戶信息數據庫和用戶信息管理服務器以及圖書借閱管理、校內消費管理等各類應用服務器及其相應的應用數據庫、數據備份服務器，主要用于智能校園系統中用戶基本信息的存放與管理、師生學習和工作中相關信息的管理及其處理以及用戶基本信息、用戶個人賬戶信息、圖書借閱信息、多媒體教室和實驗室使用信息、校內消費信息等數據的備份。

網絡通信系統包括互聯網、校內無線通信網和移動通信網組成，主要用于智能數字校園相關數據信息的交換與實時通信等。

智能終端系統包括具有SIM卡的智能終端——標簽識別器，主要用于實時采集存儲在手機SIM卡中的用戶信息。這樣，通過師生手機SIM卡提供的統一用戶識別機制，可方便地實現智能終端校園系統內各類數據信息的高效管理與校內共享以及現有各類信息管理系統、數字化辦公系統的集成[3]。

2.智能化教學環境系統。智能化教學環境系統是由校園內智能化樓宇系統以及安全防范智能化系統構成的。樓宇智能化系統是由公共教學樓、實驗綜合樓、圖書館、行政辦公樓、教職工和學生食堂以及學生宿舍樓等地的智能化綜合系統組成。此系統是通過計算機技術對那些帶有各種傳感器和執行器的設備進行綜合監控的系統，其功能是對樓內的各種設施（照明、電力、空調、暖通、給排水、防盜等）進行集中的自動檢測和控制，實現操作管理自動化，并且最終能夠達到舒適性、高效性、方便性、安全性和可靠性五大目標。

安全防范智能化系統包括消防智能化系統(自動檢測、自動報警、自動噴淋等)和安全防范智能化系統(閉路電視監控系統、防盜報警系統、同時監測系統等)，該系統能夠把監視區的一切信息（圖像、聲音）準確無誤的監視監測出來并傳送到監控中心。

3.智能化校園應用服務系統。智能化校園應用服務系統是由手機一卡通以及校園節能減排系統構成的。目前，手機在大學生群體中已經普及。手機一卡通是指在校大學生校內購物拿著手機就可以當信用卡用。進超市購物、到餐廳就餐、干洗店洗衣服等都能用手機直接付款，圖書館借書、上課考勤等都可以通過手機一卡通實現。基于RFID技術的移動一卡通應用，全面支持手機實現錢包和鑰匙的功能，只要將銀聯卡磁條信息和個人身份識別信息集成到支持RFID的雙界面SIM卡中，手機用戶就可以實現各種門禁刷卡和手機刷卡消費了。

校園節能減排系統的設置是因為校園樓宇內的各種設備每天都在消耗巨大的能量，學校要肩負起節能減排的任務，必須要實現能源管理自動化，能夠自動監測和控制各種設備的用電量，根據具體情況進行電能調配，避免出現在高峰期大量用電，最終達到資源節約、合理地使用。如教室、辦公室等場所光線好時或者室內無人時，通過光控設備自動將照明或空調關閉。學生在教學樓內上晚自習，如果教室人數達不到自動控制設備規定的人數時，教室的風扇和照明設備就自動關閉，達到節能減耗、創建綠色校園的目的[4]。

4.系統實現技術核心。本系統主要結合RFID和Wi-Fi技術，實現了固定物件和移動物件的標識與定位跟蹤；采用GPS和SmartThings技術，實時感知儀器設備的狀態，提供遠程關控的能力；采用GPRS技術，實時感知車內外場景和移動定位；采用視頻識別技術，感知教學場景；采用無限傳感網絡技術，實現低碳綠色的校園環境等。如為師生手機SIM卡、學生證和教工證上貼上RFID電子標簽，當師生攜帶具RFID電子標簽的手機通過標簽識別器時，電子標簽被標簽識別器自動感應并通過無線網絡將電子標簽中的信息傳送到信息處理中心，經過處理之后再將結果發送到標簽識別器上，從而實現靈活、高效的自動身份識別和信息管理。

四、結語

我們采用物聯網技術，ASP為開發語言，通過大量的調研與實地考察分析，設計出了渤海船院智慧校園系統。此系統將學院的教學、科研、管理與校園資源和應用系統進行了整合，從而實現智慧化服務和管理的校園模式。通過智慧校園項目的建設，可以提高學院的信息服務和應用的質量與水平，建立一個開放的、創新的、協作的和智能的綜合信息服務平臺。通過綜合信息服務平臺，每個使用者可以獲得互動、共享、協作的學習、工作和生活環境，實現教育信息資源的有效采集、分析、應用和服務。

：

[1]韓雪.基于物聯網技術的智慧校園系統的設計研究[J].電子設計工程,2011,12，(19):41-43

[2]呂倩.基于云計算及物聯網構建智慧校園 [J].計算機科學，2011,10，(38):18-21

[3]張永波.RFID技術在“智慧校園”中的應用[J].軟件導刊,2011,5，(10):133-134

[4]李俊華.基于物聯網的智能數字校園研究與設計[J].梧州學院學報,2010,6，(20):49-54

中圖分類號：P208

B

1671-6531（2012）11-0132-01

：郭一鶴