淺談智慧高效的物聯(lián)網(wǎng)校園實施方案*

沈振武

(湖北科技學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

淺談智慧高效的物聯(lián)網(wǎng)校園實施方案*

沈振武

(湖北科技學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

以湖北科技學(xué)院為例，先分析信息化建設(shè)的現(xiàn)狀、存在的問題與不足，再提出了建設(shè)智慧校園的合理方案?？茖W(xué)的方案不僅可以避免重復(fù)投資，還可以縮短總體進程，快速提升湖北科技學(xué)院的辦學(xué)質(zhì)量和管理水平，進而提高湖北科技學(xué)院的知名度，提升湖北科技學(xué)院的核心競爭力。

物聯(lián)網(wǎng);智慧校園;總體方案;RFID;GPS;ZigBee

物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)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，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命。

智慧校園是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來改變校園各項資源的管理，教師、學(xué)生及校園資源的人與人、人與物及物與物之間的交互方式，從而實現(xiàn)校園的智慧化服務(wù)和管理模式。

下面以湖北科技學(xué)院為例介紹當(dāng)前智慧校園的實施方案。

一、湖北科技學(xué)院的信息化建設(shè)情況分析

1.基本情況

湖北科技學(xué)院的信息化建設(shè)起步比較早，到目前為止，已完成全校千兆主干，百兆到桌面的校園網(wǎng)建設(shè)，二個校區(qū)通過光纖聯(lián)結(jié)在一起。校內(nèi)的信息化應(yīng)用主要有學(xué)院主頁、OA辦公系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、教務(wù)信息管理系統(tǒng)、教材管理系統(tǒng)、課程中心、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)、學(xué)生就業(yè)管理系統(tǒng)、學(xué)生工作管理系統(tǒng)、學(xué)校資產(chǎn)管理系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)等。

由學(xué)校和電信共同投資建設(shè)的校園一卡通系統(tǒng)已現(xiàn)雛形，學(xué)生可以用一卡通實現(xiàn)圖書借閱，食堂買飯，打開水，超市購物等電子支付應(yīng)用。

教學(xué)樓群中所有的教室都采用多媒體教學(xué)，配備了電腦、投影、音響，并組成了局域網(wǎng)和視頻監(jiān)控網(wǎng)。

校內(nèi)建成了以視頻監(jiān)控為主的校園安防系統(tǒng)，在學(xué)生宿舍區(qū)和主要干道架設(shè)視頻監(jiān)控攝像頭，對校內(nèi)各種安全事故以及學(xué)生晚歸等事后追查起到了很大的作用。

2.存在的問題與不足

學(xué)校的信息建設(shè)雖然取得了可喜的成就，但隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，原有的信息化建設(shè)方案已不能滿足新的要求，很多地方已顯現(xiàn)出不足，需要進行升級改造，具體如下。

學(xué)校網(wǎng)絡(luò)全部是有線網(wǎng)且有些地方?jīng)]有覆蓋，而且基本上是百兆到桌面，速度太慢，無法滿足物聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用的需求。電信、移動和聯(lián)通等運營商雖都在校內(nèi)組建了WIFI網(wǎng)，但不屬于校園網(wǎng)，因此校內(nèi)的許多應(yīng)用(如課程中心、圖書館購買的期刊網(wǎng)等)根本無法使用。

各種應(yīng)用系統(tǒng)在多年的建設(shè)中逐漸完善，但整體上還是各自獨立成系統(tǒng)，沒有聯(lián)系。這就給管理帶來了不便，決策層無法對全校作全面的了解，從而影響領(lǐng)導(dǎo)層的最后決策。重復(fù)投資的現(xiàn)象也時有發(fā)生。如有的學(xué)生在學(xué)工管理系統(tǒng)中調(diào)換了專業(yè)，但是在教務(wù)管理系統(tǒng)中該生卻還在原班中，教師錄成績時找不到該生的信息，教務(wù)處不得不花費大量的人力物力去手工統(tǒng)一這些數(shù)據(jù)。

電信雖然幫助學(xué)校完成了校園一卡通，但實際上只是對原有食堂售飯和圖書館的圖書管理兩項統(tǒng)一起來，取代了原有的食堂飯卡和條碼掃描方式的借書證，應(yīng)用面太小。圖書館中圖書的分類、查找等還停留在較原始的人工階段。

而在教學(xué)上，多媒體教室中的網(wǎng)絡(luò)是閑置的，電路的照明也是人去燈還亮，學(xué)生點考勤費時又費力。像一個醫(yī)學(xué)院的大班，動則一百多人，一次考勤都要十來分鐘。

在各個實驗室里，對學(xué)生的管理是松散型的，對實驗儀器使用情況、實驗內(nèi)容完成情況的檢查、考勤都是教師手工來完成。

校、院、系里的各種實驗設(shè)備、教學(xué)設(shè)備、辦公設(shè)備的管理和維護更是效率低下，每年要投入數(shù)以萬計的費用，重復(fù)維修，重復(fù)更換的事情時有發(fā)生。耗材使用更是無從管理，造成了很大浪費。

近幾來，學(xué)院花費了大量資金，建成了以視頻監(jiān)控為主的校園安防系統(tǒng)，但這種安防系統(tǒng)還是以被動人防為主，出了問題再來調(diào)錄像，效率低下，根本不能事先防止校園事故的發(fā)生。而且對學(xué)生晚歸、出現(xiàn)在危險區(qū)域(如湖邊、網(wǎng)吧、鐵路等)、防火、防盜等無法進行實時監(jiān)控以達到預(yù)防事故的發(fā)生。

電力控制已初步實現(xiàn)信息化，可以按照事先定制的程序做到按時停電，按時送電。但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒做到智能化，即智控用電，人走燈滅，人來燈亮的程度。而水的管理則還是采用原始的人工管理模式。

校園物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)就是要改掉這些不足，真正讓校園高效智慧地進行管理。

二、湖北科技學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)總體方案

1.領(lǐng)導(dǎo)重視，組建物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組

決策層的態(tài)度決定了今后物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是否能順利的進行，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要投入大量的資金、人力和物力。但隨著智慧校園的研發(fā)與部署，對學(xué)校信息化建設(shè)產(chǎn)生了積極的影響，促進了學(xué)校核心競爭力的提高。同時還可以促進學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)。因此要快速實現(xiàn)智慧校園必須組建專班，統(tǒng)一各院部的思想，提高領(lǐng)導(dǎo)決策的執(zhí)行率。

2.確立智慧校園的科學(xué)實施規(guī)劃

沒有科學(xué)合理的規(guī)劃會使學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)無序建設(shè)且重復(fù)投資，造成嚴(yán)重的浪費。比如學(xué)校前期花費大量的資金開發(fā)了各種信息管理系統(tǒng)，如財務(wù)管理、教務(wù)管理、學(xué)工管理、資產(chǎn)管理等，但這些系統(tǒng)都是相對獨立運行，彼此沒有聯(lián)系，就無法給決策層的智能決策提供依據(jù)。而在高效智慧的校園中，各系統(tǒng)高度一致，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，數(shù)據(jù)共享，云計算、云存儲等各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。因此在建設(shè)前必須要有統(tǒng)一、科學(xué)的規(guī)劃，除了一些基本條件外，還要考慮到各系統(tǒng)的銜接以及系統(tǒng)的可擴展性，充分考慮新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用。

3.提升網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)全千兆網(wǎng)絡(luò)，并以WIFI覆蓋整個校園

網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)的好壞直接決定了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效果。因此要在原來校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行改造。一是強化對網(wǎng)絡(luò)的管理以保障網(wǎng)絡(luò)的通暢;二是要把原來的百兆到桌面改成全千兆;三是在沒有布線或不方便布線的區(qū)域進行無線網(wǎng)(WIFI)絡(luò)覆蓋。

4.組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是物聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)容之一，因此必須高度重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。在學(xué)校的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中主要采用RFID技術(shù)和ZigBee技術(shù)。RFID技術(shù)主要應(yīng)用在各種身份識別的場合，如圖書館系統(tǒng)、后勤系統(tǒng)、實驗室管理系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)以及安防系統(tǒng)(人身安全)中。而ZigBee技術(shù)主要應(yīng)用在安防系統(tǒng)(防火、防盜)。因此在學(xué)校的智慧校園建設(shè)設(shè)計方案中，要充分考慮到對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擴充需求。

學(xué)校的一卡通其實就是RFID卡?，F(xiàn)在就是要在此基礎(chǔ)上升級一卡通，首先是要確定電子標(biāo)簽的種類:微波、高頻、中頻還是低頻，選擇的依據(jù)是讀寫范圍和并發(fā)性要求。大學(xué)生基本上都有手機，因有些學(xué)校的電子標(biāo)簽可以選擇RFID_SIM卡，直接安裝在手機里。在校內(nèi)以RFID為主，可以應(yīng)用在各種身份認(rèn)證的場合，如考勤、電子支付等。相比其它RFID，RFID_SIM卡讀寫距離遠(yuǎn)，并發(fā)識別能力強。在校外由以GPS為主，可以應(yīng)用在學(xué)生安全方面，實時得到學(xué)生的準(zhǔn)確位置信息。其次是發(fā)卡的對象，學(xué)校的一卡通原來只給學(xué)生發(fā)放一張RFID卡，現(xiàn)在給教師、職工和學(xué)生都要發(fā)放的RFID卡，還要給圖書、重要的設(shè)備(服務(wù)器)或物品(汽車、圖書)配備一個RFID電子標(biāo)簽。最后是讀寫裝置，除了原有的一卡通業(yè)務(wù)外，在各校門口地埋RFID讀寫器，就可以查看學(xué)生進出校門的情況，還可以查看汽車等其它含有RFID電子標(biāo)簽的設(shè)備進出校門情況。在教室門口安置讀寫器或者教師佩戴腕表讀寫器，就可以對學(xué)生進行考勤。在實驗設(shè)備上安置讀寫器就可以查看設(shè)備的使用情況以及對使用者的合法性進行檢驗。在圖書館安置讀寫器就可以對圖書進行借還管理。由RFID讀寫器組建的網(wǎng)絡(luò)還可以對人員、設(shè)備和圖書的位置在校內(nèi)進行定位查詢。

5.組建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室

在現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身存在很多問題需要解決，如缺乏統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、缺少物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)人才等。在計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院組建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室既可以培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)方面的專業(yè)人才，又可以研究和測試物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，為進一步實現(xiàn)智慧校園提供全方位的支持。

6.組建物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵應(yīng)用示范區(qū)

建立示范區(qū)的目的是為了進一步將實驗室中的理論結(jié)合學(xué)校的實際。物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)是一個漫長的過程，一開始就全方位展開顯然是不合時宜的。針對管理中迫切需要解決問題或亟需提高的領(lǐng)域建立以下幾個重點示范區(qū):

招生、迎新示范區(qū)——將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(RFID)應(yīng)用到招生和迎新上。

學(xué)生安全示范區(qū)——將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(ZigBee、RFID、GPS)應(yīng)用到學(xué)生的安全管理上。

教學(xué)應(yīng)用示范區(qū)——將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(云服務(wù))應(yīng)用到日常教學(xué)上。

另外還有幾個已經(jīng)在用，但需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行改造的項目:

后勤管理系統(tǒng)——在原來食堂打飯、打水洗澡等方面結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行升級。

圖書館管理系統(tǒng)——在原有的圖書館管理系統(tǒng)中增加電子標(biāo)簽等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行升級。

7.以校園一卡通為基礎(chǔ)，逐步組建并完善招生、迎新、教學(xué)、后勤、圖書、財務(wù)、教務(wù)、學(xué)工、安防、資產(chǎn)管理等各方面多層次的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并實現(xiàn)協(xié)同統(tǒng)一，真正做到校內(nèi)一卡通，真正做到智慧化管理校園。

智慧的校園是要實現(xiàn)整個校園的智慧化管理，在應(yīng)用示范區(qū)的運行和管理都基本成熟后，就可以對全校進行大范圍、全方位物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實施，并把工作的重點從基礎(chǔ)設(shè)施(硬件)的建設(shè)轉(zhuǎn)移到以軟件設(shè)計為主的應(yīng)用服務(wù)上，開發(fā)一系列針對性強、有特色、有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用系統(tǒng)。

三、結(jié) 語

智慧校園毫無疑問將促進高校建設(shè)的飛速發(fā)展，對高校的信息化建設(shè)產(chǎn)生了積極的影響，提高了學(xué)校的核心競爭力，各高校應(yīng)充分利用這一機遇。但作為一個新興事物，還有很多問題亟需解決，還有一個完善和發(fā)展的漫長過程，這就要求在規(guī)劃設(shè)計上科學(xué)合理，聯(lián)系各校的實際情況進行，切忌盲目跟進。

TP393

A

2095－4654(2013)03－0168－02

2012－12－23