智慧校園物聯應用體系建設

任杰

建設校園一卡通系統、電子門鎖、校園環境監測系統，同步建設智慧校園綜合管理平臺、公眾號等軟件平臺。在各類應用系統的建設需求中提煉共性能力，初步構建校園物聯能力底座

隨著傳感器、網絡、軟件技術的發展，催生了大量的物聯應用，大大提高了人們的生產生活水平。特別是國家提出的新基建戰略，也引發了學校管理者們的思考。

南京某高級中學作為一所百年名校，認識到高科技將會對教學帶來的提升作用，希望通過建設校園新型基礎設施來提升師生們的教學、生活環境，全面地促進教學質量的提升。為此，該學校通過建設校園一卡通系統、電子門鎖、校園環境監測系統等一系列物聯網應用，提升校園管理的規范性、師生生活的便利性、家長的參與度，打造有溫度、有靈魂的校園文化。目前，建設成果得到了師生、家長們的廣泛認可和歡迎。

建設智慧校園物聯應用

校園一卡通系統。當前，常用的校園一卡通普遍使用非接觸式的IC卡。每一位學生及教職員工配發一張卡，這張卡片就是學生或員工的身份證明，使用這張卡片可以在校園內完成與身份相關的各類活動。一卡通應用場景覆蓋校園學習工作生活的方方面面，如出入校園、教室、辦公室的門禁、考勤、食堂用餐、校園超市或自助售賣終端消費，圖書館借書、住宿學生的生活使用等，極大地方便了師生在校內的生活。一卡通還與移動應用進行結合，手機登錄App或小程序等應用，通過掃碼等方式，實現了“無卡通”，使用更方便。同時可以通過手機進行各類信息的查詢，如考勤信息、消費情況等。

電子門鎖。電子門鎖取代傳統的機械門鎖，具有更方便、更安全、更可控的特點。師生不用攜帶鑰匙，通過密碼或自身的生物特征（指紋等）即可開鎖，開鎖的權限可以通過后臺系統進行靈活配置，避免了鑰匙被復制使用的風險。減輕了日常管理的工作量，提高了校園的安全系數。

校園環境監測系統。通過在教室、操場等場所安裝空氣質量傳感器，采集CO2、甲醛、PM2.5、PM10、溫濕度、噪聲等指標，實時監測校園環境，并將指標超標的情況及時通知給班主任、任課老師可以采取通風透氣或室內教學等措施，共同監督、維護廣大師生的教學環境，充分體現學校的人文關懷。

構建校園物聯能力底座

隨著科技的進步，越來越多的物聯應用會進入校園，如何讓各類應用融入智慧校園的整體建設規劃，是當下就需要開始考慮的事情。在本次智慧校園物聯應用的建設過程中，筆者發現，構建校園物聯能力底座是支撐物聯應用發展的重要保證。

校園物聯能力底座要具備物聯應用的通用能力，才能起到支撐各類物聯應用的作用。因此，這個底座要具有能承載各類傳感器接入的統一網絡，能處理各類傳感器數據的數據處理平臺，能標識所有接入實體的統一ID體系，能服務各類應用的統一消息通知系統等通用能力。

統一網絡。物聯能力底座應該能夠滿足各類傳感器以各類傳感網絡接入，如5G、4G、3G、NB—IoT、WiFi、ZigBee、有線等，在能力底座中適配各類網絡，屏蔽網絡對接細節，才能更好地支撐上層應用的快速擴展。在項目建設方案中進行網絡選型時，需要從經濟性、適用性等多方面進行考量。為了滿足教學工作需要，學校已經建設了覆蓋校園大部分區域的WiFi網絡。特別值得指出的是，在智慧校園物聯應用體系建設中，應該充分利用校園現有的WiFi資源，進行補充強化，可以同時兼顧教學和管理應用使用，節省投資。在本次環境監測系統建設中，主要使用了WiFi網絡接入的設備，輔以少量的4G或NB—IoT網絡作為補充，使用效果達到預期。

統一數據處理平臺。在進行物聯應用項目建設時，項目的發起，往往是以解決某一類具體需求為目標，從建設成果來看，是建成了很多獨立的小應用。這就是物聯應用的“碎片化”特點，“碎片化”的結果就是應用之間是割裂的，運行維護難度大、數據無法打通、無法綜合利用建設成果，形成一個有機整體。從建設智慧校園物聯應用體系長遠規劃來看，需要一個統一的數據處理平臺，接入所有校園物聯應用的設備，完成數據的獲取、解析和存儲功能，并向各物聯應用提供物聯數據服務。在本次項目中，學校建設了統一的數據處理平臺，通過這種“1（一個統一數據處理平臺）+N（N個物聯應用）”的新型建設模式，確保建設進度可控、數據質量達標，使物聯數據形成有機整體，提升物聯數據的價值，提高了學校的智慧化水平。

統一ID體系。在每一個物聯應用系統中都會為應用中的實體（傳感器、IC卡、人等）提供一個唯一標識（ID），多個物聯應用整合在一起時，在多個系統中同時存在的實體會面臨著擁有多個ID的情況。物聯能力底座需要建立一套統一的ID體系，并可以為ID體系在不同的應用中配置不同的表達標簽。如以學校工號作為在校師生的唯一ID，將IC、手機、人臉作為這個ID的表達標簽。在不同的應用中可以使用不同的表達標簽，內部對應的是同一個實體。以應用場景舉例：某個學生進校經過了體溫監測系統，通過人臉識別了他的身份完成了入校打卡并識別體溫正常，中午用IC卡在食堂用餐消費，家長可以通過手機查詢孩子的賬戶是否余額充足。學生的日常應用，可能是由多個廠家提供的服務，因此要保證數據的流轉暢通，離不開物聯能力底座中統一ID體系的支撐。

統一消息通知系統。在物聯應用使用的過程中，能夠獲得及時反饋是非常重要的用戶體驗。對IC卡賬戶進行充值，用戶會收到充值金額與余額信息推送。教室的空氣質量下降，立刻會發出消息通知到班主任老師，采取相應措施。作為物聯能力底座需要整合各類消息通知能力，為各項物聯應用提供統一的消息通知服務。但是需要注意避免重復建設，必須加強對消息通知行為的管理。為南京某高中建設的統一消息通知系統，整合了短信、公眾號、小程序、App、郵件等消息能力，不僅服務于物聯應用，也為教學系統提供服務，已經形成了重要的底座能力。

從智慧校園建設頂層規劃的角度出發，建設校園物聯應用體系，應該構建物聯能力底座，提供物聯應用的通用能力。通過底座賦能，能夠加快物聯應用的建設速度，降低應用系統運維難度，持續支撐校園智慧化水平的提升，為師生提供更好的教學生活服務。

（作者單位：中通服咨詢設計研究院有限公司）

物聯能力底座要具有能承載各類傳感器接入的統一網絡，能處理各類傳感器數據的數據處理平臺，能標識所有接入實體的統一ID體系，能服務各類應用的統一消息通知系統等通用能力。