物聯網技術在智慧校園中的應用研究

丁　鵬湖南工業職業技術學院，湖南長沙　　410208

物聯網技術在智慧校園中的應用研究

丁鵬
湖南工業職業技術學院，湖南長沙410208

摘要物聯網是繼計算機、互聯網、移動通信之后科技屆的第四次信息革命，為了使校園管理簡單化、智能化，將物聯網技術應用到學校校園管理中，必將推動校園管理模式智能化、人性化、效率化，實現智慧校園。本文闡述了物聯網的概念，介紹了物聯網的體系結構，總結了物聯網的發展現狀，設計了智慧校園系統，并討論了物聯網在校園應用中所面臨的問題。

關鍵詞物聯網；RFID；智慧校園

1 物聯網的概念及系統結構

1.1物聯網概念

物聯網最早出現于1995年比爾。蓋茨寫的《未來之路》，在該書中，他已經提到物物互聯。1999年，美國麻省理工學院率先提出了物聯網的概念。2005年11月，國際電信聯盟發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，確定了物聯網概念，預示著物聯網時代已經到來。

物聯網一開始被描述為物體通過射頻識別等傳感設備與互聯網相連，使智能化的識別與管理得到實現。互聯網將來自世界各地的計算機都連接起來形成網絡，讓人與人的信息交互得以實現，物聯網拓展了互聯網，通過運用傳感器、RFID等技術，將任意時間、不同地點的物體接入網絡，以實現物品的識別，達到物與物、人與物之間的聯通，讓彼此的信息能夠共享。目前，物聯網的定義短期內還沒達成共識，我們認為，物聯網是基于互聯網、電信網等信息承載體，讓一切可以被獨立尋址的普通物理對象均能實現互聯互通的網絡。

1.2體系結構

物聯網是一門特別復雜的技術。我們根據信息的生成、傳輸、處理和使用的基本原則，一般將物聯網的體系結構分成4個層次。

1）感知識別層。它相當于人體的皮膚與五官，主要作用是信息采集和信號處理。不僅包括信息自動生成設備，主要是RFID、傳感器等，還包含能夠人工生成信息的智能電子產品。

2）網絡構建層。它相當于人的中樞神經，主要是完成信息的傳遞，把感知識別層的數據連入互聯網或其他網絡，方便管理服務層使用。

3）管理服務層。它相當于人體的大腦。主要作用是信息處理，把大規模數據高效可靠地組織起來，為上層行業應用提供支持。

4）綜合應用層。它相當于人的社會分工。與各行各業的需求相結合，將傳輸來的數據通過各類信息系統進行處理，并通過各種設備與人進行交互，通過實際應用來實現行業智能化。

2 物聯網發展現狀

2.1國內外發展現狀

目前，國外對物聯網的研究主要集中在美國、日本、歐洲等少數發達國家，他們相繼都已經制定了物聯網產業的發展戰略，出臺了關于物聯網基礎設施建設的規劃，并將物聯網作為新的經濟增長點。同時，我國政府也特別重視物聯網技術的發展。2009年8月7日，溫家寶總理在考察無錫時提出了名為“感知中國”的戰略構想，并在同年11月向首都科技界發表了一篇題為《讓科技引領中國可持續發展》的重要講話，強調要重點發展新型戰略性產業，在物聯網關鍵技術上實現新的突破。

2.2校園領域物聯網的應用現狀

浙江大學在信息化“十二五”規劃中，提出要建設一個“智慧校園”，并把紫金港校區作為智慧校園建設的試點。在國內的高等院校中，應用RFID技術已經特別常見，校園一卡通早已普及，然而在校園中，與物聯網有關的實際應用依然沒有達到智能化的程度，還停留在基本層面上，只能對某些數據進行簡單的處理，更深層次的應用還有待進一步探索。

3 基于物聯網的智能校園系統

3.1智慧校園的概念

智慧校園是應用物聯網技術來徹底改變廣大師生與學校資源交互的方式，它提高了交互的響應速度，使交互變得更為靈活，革新了校園管理的模式，實現了智慧化服務。在食堂、教室、圖書館、實驗室等基礎設施的場所內，安裝上RFID、傳感器等設備，形成以物聯網為基礎的校園智能學習生活一體化環境，實現了校園資源和智能系統的整合。

3.2智能校園系統的總體結構

設計RFID智能校園卡，提供給師生使用，將整個系統分成三大部分：RFID電子標簽卡、RFID閱讀器、后臺數據庫管理系統。師生擁有一張校園卡，卡內包含了用戶信息，并在使用處安置好閱讀器，能將讀取的信息傳至后臺數據庫，以便工作人員管理。

通過智能校園系統將RFID、傳感器等感知設備鏈接在一起，形成物聯網，實現智能校園管理。現將智能校園系統分為校園生活和教學管理兩個部分，每部分又分別包含三個子模塊。

3.2.1校園生活

主要包括消費管理、后勤管理、安防管理。

消費管理：校園師生的消費主要是指一日三餐及生活購物。我們給每個師生都設計一張含有RFID電子標簽的校園卡，卡內附有個人信息，并在學校消費場地安裝好RFID閱讀器，當學生要去食堂吃飯或去超市購物時，只需在對應的閱讀器上刷一下卡，卡內信息就被讀取出來，利用網絡傳至系統數據中心，通過后臺數據庫的查詢來正確讀取卡內余額，系統會自動扣除本次消費所該支付的實際金額，并進行電子錢包的實時更新。

后勤管理：主要包括校園的照明管理、浴室管理。將某些傳感設備安裝在教室等場所，應用無線遙感、聲控等技術，完成自動照明，同時可以根據現場環境來調節燈光強度，當感應器感應到所有人都離開教室后會給系統相應的指令將燈關閉以避免浪費。還可以在澡堂里的浴室內安裝上用水消費的傳感設備，學生在洗澡時只需將卡放在讀卡器上，噴頭將自動出水并進行流量計算，當感應到人離開時又會自動停止送水和金額扣費，從而達到節水的目的。

安防管理：在校園安防管理中，利用射頻識別、無線傳感等技術，與視頻監控系統結合起來，將傳感器合理部署在學校某些地區，計算機系統會匯總處理這些信息，恰當進行提醒或是自動報警，如果有人擅自強行闖入學校的警戒區，系統將通過布署在該場所的傳感終端，來判斷闖入者實際位置，使用調整后的移動攝像頭對該區域進行重點監控，并記錄下圖像資料，方便安保人員進行處理。通過應用物聯網技術來感知學校周邊環境，實現校園安全管理。

3.2.2教學管理

主要包括圖書管理、考勤管理、實訓管理。

圖書管理：智能圖書館是結合物聯網技術來實現無需人工值守的智能服務和高效管理。智能校園系統中的圖書管理主要是RFID電子標簽在圖書館中的應用。在圖書管理過程中，可以考慮在每一本書中安裝上RFID卡，用它來記錄該書籍所屬的分類、定位、被誰借閱等信息，并根據該信息對書籍進行查詢、定位、等操作，方便工作人員進行高效率的歸架整理。

考勤管理：教師對學生的課堂考勤耗費了太多的精力，使教學的時間縮短了，合理有效的考勤系統既節約了時間，又提高了效率。學生在聽課時都需要在課前進入教室時主動向裝置在教室內的讀卡器刷一下卡，當智能設備接收到本次刷卡記錄后，便會把數據馬上發送到系統服務器，該數據也會實時更新到后臺數據庫，那么教師就可以了解到學生課堂出勤情況。

實訓管理：首先考慮在實訓教室里的機器設備上安裝好適合的傳感器，然后通過使用閱讀器來獲取實訓室內各機器的信息，最后借助網絡進行統一的設備管理。此外，在學生進行動手實訓的過程中，若操作有誤便自動警告，甚至中斷整個實驗過程，從而避免掉各種損失，并將本學期所有的不當操作次數詳細記錄至智能卡中，使教師能及時掌握學生的實訓情況。

4 物聯網應用于智慧校園存在的問題

目前，智慧校園還存在許多問題：

1）標準缺失。物聯網可以應用在各行各業，但每個領域的行業要求不同，導致它的標準不統一，這制約了它的發展。

2）成本問題。建設智慧校園首先要構建好統一的基礎設施平臺，最好能具備有線和無線雙網覆蓋的成熟網絡環境。基礎設施的投入資金有限，如何在保證質量的前提下來節約成本。

3）信息安全與隱私保護。信息在傳送過程中需要連入網絡，信息是否安全可靠應受到重視。此外，由于物聯網本身能夠記錄個人信息，如何保證隱私不被遭到侵犯已成為很大問題。

4）管理機制尚不完備。在智慧校園中，物聯網究竟將如何維護、如何使用、如何管理等。

5 結論

智能校園系統是利用物聯網技術來實現學校的智能化管理，讓校園里的人、物、信息載體在任何時間和任何地點都能實現互聯互通，為全校師生展現了智慧化的業務和服務模式。

文中論述了物聯網的概念，并在智慧校園中應用了物聯網技術，設計了智能校園系統的總體結構，探討了物聯網應用于智慧校園還存在的問題。當前，智慧校園的建設還處于起步階段，發展還不明朗，可從長遠來看，前景異常光明，總有一天，它會像信息化“十二五”規劃所描繪的那樣，成為一個安全、穩定、環保、節能的校園。新的時代，我們應該再接再厲，共同推進智慧校園的可持續發展。

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作者簡介：丁鵬，碩士，助教，研究方向：物聯網技術

中圖分類號TP39

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）140-0093-02