物聯網技術支持下的智慧校園建設

周 亮

（江蘇城鄉建設職業學院 江蘇 常州 213147）

1 引言

自全面進入網絡與信息時代開始，如何結合物聯網與校園網成為教育界研究的重要課題之一。物聯網技術支持下的智慧校園構建，有利于豐富現代校園實驗教學、管理以及活動等環節，能夠為當前校園管理提供重要保障。因此，基于物聯網技術構建智慧校園，具備一定可行性和實際成效，有利于校園建設向智慧化和功能化方向良好發展。

2 物聯網技術與智慧校園的關系

物聯網技術在智慧校園建設中的應用，主要目的是促進校園管理信息化。物聯網技術能夠實現信息對象交換，通過互聯網連接信息，并對其進行識別與應用，為校園管理提供信息基礎。而智慧校園基于校園網信息管理，能夠利用智能信息工具為校園管理提供更加全面的數據支持。物聯網技術與智慧校園相互結合，不僅可以將信息數據應用于校園生活，還能夠促進現代校園管理建設與時代信息技術接軌，隨著時間的推移和信息技術的快速發展，物聯網技術與智慧校園的融合發展已經成為必然。

3 物聯網在智慧校園建設中的重要功能

3.1 監測校園環境

現代校園教學與管理過程中能夠運用的多媒體設備多種多樣，包括掃描儀、多媒體課件、電腦、數字屏幕等。諸多設備的正常工作確保了校園教育教學工作的順利進行，然而在實際工作當中，經常發生機器老化或線路超負荷等問題導致的校園網絡癱瘓問題。一些重要實驗室、信息設備間的溫度、濕度經常無法及時檢測，不能及時開啟相應排風、空調等溫控設備，導致實驗材料的失效與設備的損壞。這些問題嚴重影響教師與學生的工作與生活。在智慧校園建設當中，應用物聯網技術，可以有效避免上述問題的發生，物聯網技術能夠準確識別設備設施故障，自動開啟或關閉相關設備，工作人員也可以根據檢測到的故障及時修理，有效降低設備檢查工作量，且對于校園網絡有一定保障作用。

3.2 識別人員信息

智能識別方法有利于對校園內部人員的監控，物聯網技術的應用為學校提供了識別人員信息的方案，有效強化學校內部教師與學生的人身安全保障。師生信息通過系統采集，應用中通過人臉識別比對或工作卡確認信息。此外，在重要考試中，可以通過掃描識別身份證、準考證等證件，降低舞弊行為的發生率，同時也減少了相關人員的工作量，確保考試公平性，也實現智能安防。

4 基于物聯網技術支持下的智慧校園建設

4.1 整體應用框架

4.1.1 感知層

基于物聯網技術支持下的智慧校園建設應用框架中，嵌入式技術與傳感器技術是現階段普遍采用的技術條件。首先，應用為嵌入式技術的核心，嵌入式技術主要圍繞計算機技術，更適合現代校園建設中要求較高的計算機系統，其可靠性可充分促進智慧校園的建設和發展。物聯網在計算機互聯網的技術上，通過構建網絡，實現智能網絡通信與信息交換。例如智慧校園中，可以通過嵌入式技術構建綜合信息服務門戶，為師生提供統一的服務界面，為不同用戶提供不同操作頁面。在此系統中，師生可以通過此服務門戶進行資源查找、交互與學習等。其次，傳感器技術。傳感器技術主要集計算機、通信、信息處理與傳感器于一體，智慧校園建設當中，主要通過傳感器節點采集數據并且匯聚，通過互聯網送達管理節點。需要注意的是傳感器節點通信、存儲以及移動性都比較弱，因此，網絡協議當中要設計能促進負載均衡與降低能耗的協議。

4.1.2 網絡層

網絡層是智慧校園建設的重點內容之一，在整體建設應用框架當中，首先感知設備短距離通訊采取ZigBee、藍牙技術組網，各感知設備群通過網關利用網線、光纖接口接入校園網。ZigBee與藍牙具備高可靠性、復雜性低、功耗較小等特點。長距離通訊采用NB-IOT技術組網，該技術支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，具備覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少、架構優等特點。作為新興短距離與長距離無線通信技術，其所具備的多樣功能與結構，更適合在智慧校園建設中解決傳感器網絡連接問題，確保通信穩定性，為校園師生提供信息化服務。

4.1.3 應用層

基于物聯網技術支持下的智慧校園建設整體應用框架中，大數據分析與云計算技術是首選。首先，大數據分析。主要體現在數據庫的應用與建設，大數據分析在智慧校園建設過程中占據重要地位。校園數據庫是一個龐大的系統，其中包括全部師生基礎信息，以及校園各模塊的信息管理數據，同時還擔任保存大量歷史信息數據的任務。大數據技術可以應用在智慧校園建設的各個方面，例如信息共享，可以通過互聯網將校園信息數據在云端進行融合實現交互，實現師生與學習資源的互通，并結合個人興趣為師生提供針對性地可選擇內容。校園服務方面，運用智能感知技術與物聯網技術結合構建校園管理與服務信息化平臺，保障后勤服務水平，打造便捷校園信息化服務平臺。其次，云計算技術。主要應用于智慧校園的平臺構建當中，作為云計算架構的最高層，應用層可以充分利用云計算技術，將網絡中計算出的不同用戶需求進行再次整合與劃分，為不同需求用戶提供針對性服務，更好地滿足師生需求。

4.2 模塊設計

4.2.1 身份管理模塊

身份管理模塊主要對在校師生進行身份認證與統一管理，可到智慧校園管理中心提出申請，以RFID電子標簽形式在SIM卡中寫入個人信息，使其成為身份識別終端，師生可以利用SIM卡射頻標簽與基本信息，在師生信息基本數據庫當中進行轉換。而在教師離職或學生畢業時，可以去智慧校園管理中心刪除個人信息，取消SIM卡自動識別功能，使其成為普通手機卡。此外，若個人信息發生改變，也可及時申請更改。身份管理模塊同時還可應用在考勤當中，可根據最近一次身份識別標簽識別器位置開展定位或追蹤等。

4.2.2 智慧教學模塊

在模塊設計中，智慧教學模塊主要包含五個主要子模塊，即教學設備、智慧教室、智慧課程、智慧考核以及實驗實訓。在智慧教師方面，主要通過對教室內設備、環境、人等進行感知與監控，綜合利用信息，結合不同教學內容，提供個性教學模式，優化教學內容，提供教學資源獲取的便利性，加深教學深度，優化教室電氣布局等。教學設備方面，通過物聯網將各類設備連接成一個整體，以提高教學設備利用率為目的，優化教學設備使用。智慧課程方面，主要借助互聯網、手機等移動終端設備，使其與數據庫相互連接，為師生提供方便快捷的資源共享平臺。

4.2.3 智慧后勤模塊

智慧后勤模塊也是物聯網應用于智慧校園建設的重點內容之一，主要體現在智慧安防、醫療、樓宇、路燈管理與訪客等方面。其中智慧安防模塊主要通過遙感技術、視頻監控系統和射頻識別，感知校園內環境變化，通過計算機系統將信息匯總，根據不同情況進行提示與警報。醫療模塊方面，主要通過物聯網技術對師生進行醫療感知和管理，并提供智慧體檢功能。樓宇模塊主要是利用物聯網技術實現教學樓與宿舍樓的智能化管理，通過物聯網連接水電、消防等方面，形成全面管理網絡。路燈管模塊則實現與實時天氣并行，根據天氣、時間等變化對校園路燈采取智能化管理[1-2]。

5 結論

現代物聯網技術的發展日新月異，物聯網技術在很多領域當中的應用都發揮出了重要的作用。物聯網技術引進到智慧校園建設中是未來教育教學領域發展的必然途徑。物聯網技術支持下的智慧校園建設對現代教育信息化發展的進步具有重要促進作用，人們可以根據物聯網設計出智慧校園總體結構，身份認證、安防管理、教學、后勤等管理只是智慧校園建設中的一部分，未來教育界還應加大對智慧校園建設的支持和投資，充分利用物聯網技術，提高智慧校園建設信息化發展水平[3]。