論物聯(lián)網(wǎng)感知校園的構(gòu)建

　　【摘要】從概念入手，介紹物聯(lián)網(wǎng)感知校園的前景、體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)運(yùn)作等，在此基礎(chǔ)上，分析物聯(lián)網(wǎng)感知校園的功能，如它在學(xué)校管理模式創(chuàng)新、學(xué)生生活方式改變、社會(huì)風(fēng)尚引領(lǐng)等方面的作用。物聯(lián)網(wǎng)感知校園優(yōu)勢(shì)明顯，發(fā)展迅速，深受社會(huì)和學(xué)界關(guān)注，在對(duì)其進(jìn)行推廣宣傳的同時(shí)，也要注意防范它的潛在弊端。
　　【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)感知校園 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 體系結(jié)構(gòu) 功能 弊端
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園概念探析
　　
　　當(dāng)人們還在感慨互聯(lián)網(wǎng)給人們生活、工作、交往等帶來(lái)翻天覆地的變化時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代又來(lái)臨了。物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。①物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但與互聯(lián)網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別。人們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交流溝通，人的主體性在其中占據(jù)重要地位，同時(shí)這個(gè)過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生人為的信息垃圾，污染網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)是在物體中植入電子標(biāo)簽，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的溝通與交流。據(jù)專(zhuān)家預(yù)計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)量之比將達(dá)到30：1。
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園就是指以師生手機(jī)中的SIM卡和標(biāo)簽識(shí)別器為主要終端設(shè)備，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、校內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)通信網(wǎng)，按照某種協(xié)議，實(shí)現(xiàn)師生身份識(shí)別、圖書(shū)借閱管理、教育管理、校內(nèi)消費(fèi)等多重功能。②感知校園是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是物聯(lián)網(wǎng)在校園生活中應(yīng)用的具體體現(xiàn)，將為師生的生活、工作、學(xué)習(xí)提供更加便捷的服務(wù)。
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園的體系結(jié)構(gòu)
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園一般來(lái)說(shuō)分為三個(gè)層面（如圖）：感知層、傳輸層、應(yīng)用層。它具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：一、三個(gè)層面相互依存，互為補(bǔ)充；二、具有協(xié)同管理、協(xié)同控制的優(yōu)勢(shì)；三、具有很強(qiáng)的兼容性，成本優(yōu)勢(shì)明顯。
　　感知層。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官，負(fù)責(zé)識(shí)別物體，即對(duì)物體的本質(zhì)屬性進(jìn)行感知、識(shí)別，讓物體自己“開(kāi)口說(shuō)話”，包括對(duì)物體的聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種信息進(jìn)行識(shí)別和管理。感知校園中的感知層主要利用手機(jī)SIM卡對(duì)學(xué)生的出生年月、籍貫、家庭情況、聯(lián)系方式、借閱情況等方面信息進(jìn)行感知，其中包括幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，如RFID、EPC、傳感器等：
　　RFID（Radio Frequency Identification）是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)主要包括RFID電子標(biāo)簽、標(biāo)簽識(shí)別器兩部分，其中RFID電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)有EPC碼。EPC（Electronic Product Code）編碼技術(shù)能夠?yàn)槲矬w提供唯一的標(biāo)識(shí)碼，是一種嚴(yán)格意義上的物品標(biāo)識(shí)，可以克服二維條形碼無(wú)法識(shí)別單個(gè)物品、條碼容易破損且信息易丟失等缺點(diǎn)。
　　EPC為物體提供了一張“名片”，有力地保障了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。但EPC存儲(chǔ)信息有限，為解決這一難題，感知校園的應(yīng)用層中有名稱(chēng)解析服務(wù)器可以及時(shí)對(duì)EPC中的信息進(jìn)行解碼分析，最終獲取相應(yīng)的詳細(xì)信息。
　　傳感器是一種能感知預(yù)定被測(cè)指標(biāo)并按照一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件和裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，是物聯(lián)網(wǎng)中采集信息和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界感知的重要設(shè)備。傳感器種類(lèi)很多，如速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器、位置傳感器、能耗傳感器等。感知校園中的標(biāo)簽識(shí)別器是射線輻射傳感器。
　　傳輸層。傳輸層是感知校園體系中的中間層，好比物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)信息的傳遞。它包括互聯(lián)網(wǎng)、校內(nèi)無(wú)線網(wǎng)及移動(dòng)通信網(wǎng)，是溝通感知層與應(yīng)用層的中間媒介。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用必須以能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為前提，所以說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)的核心與基層仍為互聯(lián)網(wǎng)。
　　應(yīng)用層。應(yīng)用層包括應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶信息數(shù)據(jù)庫(kù)及名稱(chēng)解析服務(wù)器等。物體的信息通過(guò)傳輸層傳輸?shù)綉?yīng)用層，進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度分析及應(yīng)用，然后將處理結(jié)果通過(guò)傳輸層反饋到感知層，實(shí)現(xiàn)協(xié)同感知、協(xié)同管理。應(yīng)用層中的關(guān)鍵技術(shù)有云計(jì)算、海量存儲(chǔ)、安全存儲(chǔ)、職能處理等。
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園具體的工作過(guò)程可以具體概括為：首先，將師生的基本信息以RFID電子標(biāo)簽的形式寫(xiě)入其SIM卡中；其次，當(dāng)師生攜帶含有個(gè)人EPC信息的手機(jī)通過(guò)標(biāo)簽識(shí)別器時(shí)，標(biāo)簽識(shí)別器自動(dòng)感應(yīng)，快速讀取電子標(biāo)簽中的信息，并將信息通過(guò)傳輸層傳遞到應(yīng)用層；最后，應(yīng)用層通過(guò)名稱(chēng)解析服務(wù)器對(duì)信息進(jìn)行分析處理，并將處理的結(jié)果通過(guò)傳輸層反饋到感知層。
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園的功能分析
　　
　　簡(jiǎn)單的說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是用物與物的信息傳遞來(lái)替代人與人、人與物的信息傳遞，它最直接的好處就是有效減少能耗，大大減少信息垃圾的產(chǎn)生，提升效率，保障安全。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)感知校園的功能分析，具體如下：
　　對(duì)于學(xué)校，它是一種新的管理模式。首先，它有利于提高教學(xué)效率。RFID、傳感器等技術(shù)的引入，可以在教室中構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，對(duì)師生進(jìn)行身份識(shí)別，對(duì)上課信息進(jìn)行處理，一方面可以改進(jìn)教師考評(píng)體系，另一方面又可以對(duì)學(xué)生的出勤情況、課程選擇等信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，為學(xué)校后續(xù)的課程管理、師資管理帶來(lái)便捷。物聯(lián)網(wǎng)感知校園可以提供一個(gè)智能化、共享的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。教師只要獲得一個(gè)授權(quán)，就可以在教室里通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行操作，真正做到真實(shí)、直觀、低碳。
　　其次，有利于構(gòu)建平安校園。近年來(lái)校園暴力事件頻發(fā)，社會(huì)各界普遍關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)感知校園的一個(gè)顯著功能就是能有力地保障校園安全，如門(mén)禁功能可以很大程度上防止不法分子的潛入；在手機(jī)、筆記本等貴重物品中植入芯片，利用全球定位功能，可以迅速搜尋物體的方位，有效減少經(jīng)濟(jì)損失。
　　再者，物聯(lián)網(wǎng)感知校園有利于監(jiān)控校園環(huán)境。相關(guān)技術(shù)的引入，使得我們可以對(duì)校園的空氣濕度、污染指數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障校園環(huán)境質(zhì)量。甚至，它可以根據(jù)當(dāng)天的溫度、濕度，自動(dòng)調(diào)節(jié)教室燈光的強(qiáng)弱、窗簾的升降等。
　　對(duì)于學(xué)生，它是一種新的生活方式。首先，它有利于實(shí)施數(shù)字迎新。物聯(lián)網(wǎng)感知校園的新生入學(xué)模式是：新生在入學(xué)前會(huì)收到學(xué)校發(fā)給他們的一個(gè)數(shù)字迎新系統(tǒng)網(wǎng)址，新生通過(guò)自己的考號(hào)及初始密碼登入，按照要求進(jìn)行個(gè)人信息注冊(cè)，如姓名、籍貫、聯(lián)系方式、到達(dá)時(shí)間等。感知校園系統(tǒng)根據(jù)信息安排校車(chē)接送，極大提高校車(chē)使用效率。新生到達(dá)學(xué)校后會(huì)免費(fèi)領(lǐng)取一個(gè)含有個(gè)人EPC信息的手機(jī)，只要將手機(jī)放入感應(yīng)區(qū)，學(xué)校就會(huì)了解學(xué)生繳費(fèi)情況和個(gè)人信息，同時(shí)也意味著新生報(bào)到結(jié)束。
　　其次，方便學(xué)生生活、學(xué)習(xí)。物聯(lián)網(wǎng)感知校園中使用的手機(jī)包含兩大內(nèi)容：一、支付系統(tǒng)，學(xué)生通過(guò)手機(jī)不但可以支付水費(fèi)、電費(fèi)，還可以購(gòu)物和就餐付款，真正實(shí)現(xiàn)一卡在手、暢通無(wú)憂。二、識(shí)別系統(tǒng)，學(xué)生可以利用手機(jī)出入校園、查詢(xún)成績(jī)、選修課程、借閱圖書(shū)等，有利于校園信息化的實(shí)現(xiàn)，提高效率。
　　對(duì)于社會(huì)，它是一種新的風(fēng)尚。高校往往是新思想、新理念、新思維的發(fā)祥地，同時(shí)也是新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方式的實(shí)踐基地。物聯(lián)網(wǎng)在校園中的發(fā)展，不僅體現(xiàn)高校自身的價(jià)值，也為物聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)其他領(lǐng)域的發(fā)展提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園的現(xiàn)狀及弊端解析
　　
　　物聯(lián)網(wǎng)感知校園已成燎原之勢(shì)，《光明日?qǐng)?bào)》、《中國(guó)青年報(bào)》等多家媒體都曾撰文專(zhuān)門(mén)介紹“智慧校園”的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，各大企業(yè)同高校之間也積極協(xié)作。學(xué)者專(zhuān)家也從各個(gè)角度對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了解析。李俊華研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)字校園系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及功能模塊，分析了身份識(shí)別、圖書(shū)借閱管理、多媒體教室與實(shí)驗(yàn)室管理、校內(nèi)消費(fèi)等方面內(nèi)容。③楊丙根介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念、涵義、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，并在分析校園安防系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上重點(diǎn)介紹了物聯(lián)網(wǎng)在平安校園管理中的應(yīng)用。④
　　與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)感知校園的潛在弊端也不容忽視。譬如，物聯(lián)網(wǎng)提供的門(mén)禁功能在上下課時(shí)無(wú)法保證學(xué)生快速有效的通過(guò)，學(xué)生必須排隊(duì)刷卡，造成擁堵，反而會(huì)產(chǎn)生新的安全隱患。學(xué)生手機(jī)SIM卡中的電子標(biāo)簽（EPC信息）能在遠(yuǎn)程不受控制地被任意掃描、定位、識(shí)別，導(dǎo)致個(gè)人隱私遭受侵犯。（作者單位分別為：常州大學(xué)黨委辦公室，夏邑縣供電局、鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院；本文系2010年度常州科教城（高職教育園區(qū)）院?？蒲谢痦?xiàng)目“高校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)踐與創(chuàng)新”研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：K2010202）
　　
　　注釋
　?、偈Y林濤：“互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)”，《電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化》，2010年第2期。
　?、谕跞郑骸爸悄苄蛿?shù)字校園網(wǎng)的探索”，《湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》，2009年第15期。
　　③李俊華：“基于物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)字校園研究與設(shè)計(jì)”，《梧州學(xué)院學(xué)報(bào)》，2010年第3期。
　?、軛畋骸拔锫?lián)網(wǎng)在平安校園建設(shè)中的應(yīng)用”，《無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》，2010年第3期。