物聯網高校應用模式探析

劉萍　趙文廣

摘要：隨著物聯網技術的發展，物聯網已經從“概念”階段跨步到了“穩步落地”階段，在各行各業的作用也日益凸顯，呈現出從瑣碎化到系統整體化的趨勢。文章通過對物聯網的基本概念、原理的闡述，相關核心關鍵技術的分析，提出來物聯網在高校的應用模式，從而對物聯網在“智慧校園”中的應用提出積極建議。

關鍵詞：物聯網;智慧校園;信息安全

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0090-02

1 物聯網簡介

物聯網（Internet of things，IoT）的理念最初是由微軟創始人比爾·蓋茨于1995年在《未來之路》一書中首次提出，在書中多處描述了未來的智能生活，但迫于當時終端技術的局限性，這些構想無法實現。隨著硬件終端設備尤其是射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）標簽技術的迅猛發展，1999 年美國麻省理工學院提出了要將RFID、電子產品代碼（Electronic Product Code，EPC）和互聯網連接起來，實現商品的智能化管理，該系統是物聯網的原型。2005年國際電信聯盟ITU（International Telecommunication Union）正式發布物聯網報告書指出了“物聯網”時代的來臨，其中正式提出了信息與通信的新的溝通維度：無論何時、無論何地、無論何物、無論何服務、無論何網都可以保持最佳聯系和提供最好服務。最初的物聯網依托于射頻技術，進入21世紀后，隨著芯片技術、傳感器、分布式計算、網格計算、云計算、人工智能等技術的高速發展，相關領域的研究者分別從不同方面對物聯網進行了深入研究，其涵義也有了深刻的改變，迄今為止仍未明確提出一個權威且精準的物聯網定義。但對各種定義的核心思想簡而言之，物聯網就是“物物相連的互聯網”。

2 物聯網核心關鍵技術

物聯網最常見的四項核心關鍵技術分別是：RFID射頻識別技術、傳感和識別技術、網絡通信技術、云計算技術。

2.1 RFID射頻識別技術

RFID射頻識別技術是一種非接觸式的自動識別技術，主要的表現為RFID標簽。RFID標簽由IC芯片和無線通信天線組成，其中芯片用來存儲數據，天線用來與讀寫器進行非接觸式數據交換。RFID射頻識別技術通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，它可識別高速運動的目標對象，并可同時識別多個標簽，具有抗干擾性強、識別速度快、安全性高、數據容量大等優點。

2.2 傳感和識別技術

傳感和識別技術是物聯網感知“物”來獲取信息和實現“物”控制的重要環節，它將感知到的“物”轉化成可供處理的數字信號并實現對物聯網中“物”的標識和信息的獲取，例如能感受規定的被測量，例如溫濕度、電壓、電流，并按照一定的規律轉換成可用的輸出信號。

2.3 網絡通信技術

網絡通信技術主要實現物聯網數據信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制，網絡速度決定了“物”連接的速度和穩定性。

2.4 云計算技術

云計算技術將計算分布在大量的分布式計算機上，它的優勢在于能使物聯網在數秒內處理海量數據。它同時也具有超強的存儲能力，是一種整合可擴展計算、數據、存儲、應用等分布資源進行協同工作的模式。

3 物聯網在智慧化校園中的應用

物聯網可以將現有需要大量勞力或大量時間的管理流程實現自動化，并可以通過各種各樣的方法對某些流程加以精簡化，在這個過程中，絕大多數的改進是漸進的。在校園建設過程中，采用物聯網技術建設的“智慧校園”不僅可以對校園管理、教學環境、課堂教學和師生生活形成有利影響，而且還會使校園其它在各方面的服務能力和效率得到有效提升。

3.1 校園管理智慧化

物聯網使校園信息化管理變得更“智慧”，通過物聯網可以獲得類似于人類的感知能力、通信能力、交流能力、處理和存儲能力、決策能力。以建設學校智慧校園相關資產交換機部分為例，可以建立相關設備檔案袋，進行其生命周期管理 （包括詢價、購買、使用、維護、報廢等）、設備配置信息管理（包括編碼、購買日期、廠家品牌規格、主件附件可選件等詳細配置）、設備維護信息管理（包括位置變更、配置變動、運維記錄、故障記錄、責任人、運行設備自動配置等）和設備其他信息管理（價格、集成商、保修信息、采購合同等）。將這些信息納入物聯網，通過智能傳感器可以把交換機的很多實時數據傳回給數據中心，這樣就可以對目前基于手工的數據采集流程進行自動化。當成百上千臺交換機同時運作時，就會得到一個龐大的數據庫，對比這些數據，對這些數據進行深度挖掘，可以對很多交換機的運行情況進行監控，配置進行調整，甚至及時發現故障，做到提前維修。之前可能會花很長時間進行各種診斷和故障排除，現在很短時間就可以完成，物聯網的應用實現了效率上的數量級提升。

3.2 教學環境智慧化

物聯網應用還可以實現教學環境智能化，它在校園內還可廣泛應用于校內課堂教學環境管理、圖書借閱管理等多個領域。例如，將物聯網技術應用于課堂教學環境自適應中，它可實時采集與課堂環境有關的的各類信息，例如教師講課聲音、教室光線、教室溫度等，自動分析并對課堂各類設備按照采集信息進行自動調整至適宜狀態;教師可以通過多媒體系統按需求遠程操作各類教學設備;教室及多媒體管理員可以對教室及其設備進行實時監控管理等。在圖書借閱管理方面，學校可以建立智能圖書管理系統，為每本書設置RFID標簽，這樣就可以在圖書自助借還機上利用RFID標簽一次讀取多本圖書，完成自助借閱及歸還圖書等操作。

3.3 課堂教學智慧化

不論是傳統的課堂教學模式，還是MOOC、微課、手機課堂或其他互聯網的授課形式，信息仍然更多的是從教師到學生的單向傳輸，大量的學生仍然在被動接受知識。課堂教學物聯化可以使其中的每件物品數字化、網絡化、智能化，同時，再將學生的行為、學習習慣、學習過程、知識掌握情況等也作為“物”進行數字化，這樣就可以使用各類智能終端跟蹤這些抽象的內容并將其轉化為數字形式加以存儲，從而完成人與人、物與物以及人與物的交互，做到實時捕捉、分析教與學的需求信息，以及對相關資源進行相應的調整。

3.4 師生生活智慧化

現今，物聯網也改變著高校師生員工的生活。以食堂為例，食堂是學生及教師的就餐場所，滿足學生及教師日常生活的基本需求。但是，當前食堂的管理模式仍舊面臨包括排隊、人工結算導致結算效率不高等一些問題，就餐高峰時期無法滿足師生的基本需求。通過物聯網智慧餐盤系統的實現，可以提高食堂結算效率。智慧餐盤系統具備了智能結算功能，通過識別每個餐具的RFID標簽，發送信息至系統，完成對餐飲數據的調取并計算出最終價格。而后系統讀取就餐者校園卡信息，查詢校園卡余額并實現扣費，如余額不夠則記賬，待校園卡下次充值時直接扣除差額。智慧餐盤系統在保證系統整體可靠性的同時實現了對就餐費用的準確記錄并自動結算，提高了校園食堂的管理效率，提升了服務能力，增強了師生的滿意度。

4 物聯網在智慧校園中面臨的安全威脅

在通過物聯網獲取學習和生活便利的同時，也不能忽視它帶來的巨大的安全隱患，信息化與網絡化帶來的風險問題在物聯網中會變得更加復雜。對管理者來說，物聯網安全問題是首要問題。智慧校園中終端設備種類多、數量大，任意一個RFID標簽或者智能終端都有可能被遠程侵入，而RFID標簽或智能終端由于受能量、處理能力、存儲空間等影響無法運行復雜的安全軟件，不能有效甄別惡意程序的侵入，從而可能會自動地將本地終端上存儲的信息傳輸到對方服務器上，造成信息泄漏。除此之外，通過無線通信方式的信息傳輸信號也容易被竊取和干擾。因此，當利用物聯網采集各種各樣的大數據時，要更加重視數據安全問題，將更多的投入用來保障智慧校園系統內信息不被侵犯，這不僅僅是為了減少安全上的漏洞，也是為了能夠盡早發現網絡攻擊并降低這些攻擊對于業務造成的影響，保證數據安全。

5 結語

物聯網作為先進技術之一，是學校提升管理水平、改善教學環境、充實課堂教學、方便師生生活的重要技術手段。同時，物聯網時代是真正的大數據時代，數據規模會遠遠超出傳統互聯網數據規模，因此物聯網在高校的發展中要更加重視數據安全問題，做到逐步推進，在保障安全的同時不斷探索新的發展方向。

參考文獻

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