基于物聯(lián)網技術的智能型校園建設研究

黃子豪+張俊

【摘要】物聯(lián)網技術是一種利用傳感設備進行準確識別和定位以及監(jiān)控管理的新型智慧管理技術。為了使校園管理簡化、智慧化，以期實現(xiàn)智慧校園，將物聯(lián)網技術運用到智能校園系統(tǒng)的設計中必定能夠更好的解決當前數(shù)字校園存在的資源整合與共享困難，并實現(xiàn)校園智慧化管理，本文將對智慧校園物聯(lián)網進行分析，并對基于物聯(lián)網技術的智能校園系統(tǒng)設計進行探究。

【關鍵詞】物聯(lián)網技術;智能型校園

一、物聯(lián)網的概念

物聯(lián)網（Internet of Things）簡單的講就是物與物連接的網絡，所有實物都可以通過網絡交互。具體的講就是物體通過綁定射頻識別裝備、傳感器或通過二維碼技術、全球衛(wèi)星定位技術和其他智慧技術手段，遵循約定協(xié)議，接入到互聯(lián)網或其他通信網路，實現(xiàn)網絡上人與人、人與機器、機器與機器、物與物之間隨時隨地的互通。從技術角度講，物聯(lián)網應具備3個特征，一是全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等信息隨時隨地感知物品信息;二是可靠傳輸，通過現(xiàn)有各種網絡途徑，將感知到的物品信息實時、準確傳遞出去;三是智慧處理，利用智慧計算技術對接收到的大量數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，實現(xiàn)對物品的智慧化控制。

二、智慧型校園的提出

隨著物聯(lián)網技術的快速發(fā)展，2008年，IBM公司首先提出了“智慧地球”的理念。2009年初，這一理念成為了美國國家戰(zhàn)略的重要部分。在我國，2009年溫家寶總理在無錫視察時明確指示，要迅速在無錫建立“感知中國”中心?；谶@種“智慧”理念，2010年，浙江大學提出建設一個“令人激動”的“智慧校園”，即一個“開放的、創(chuàng)新的、協(xié)作的和智能的綜合信息服務平臺”。通過這個平臺，廣大師生和管理者可以全面、智能化、高效率地感知不同的教學資源，獲得互動、共享、協(xié)作的學習、工作和生活環(huán)境，可以定制基于角色的個性化服務，實現(xiàn)教學、生活與校園資源的系統(tǒng)整合。隨后，各高校開始了如火如荼的智慧校園建設。

三、物聯(lián)網的總體架構

根據(jù)物聯(lián)網的特征，其總體架構可以分為3個層次：感知層、網絡層和應用層。感知層是物聯(lián)網對所有物品信息智能識別和全面感知，是物聯(lián)網總體構架的最底層，是智慧校園建設的基礎。進行智慧校園建設，首先要實現(xiàn)所有納入管理的物品都有自己的ID標簽，并配備與之相應數(shù)量的傳感器、閱讀器等感應裝置。網絡層是物聯(lián)網對感知到的物品信息通過各種網絡途徑實時、準確傳遞出去，是物聯(lián)網總體架構的中堅層，是智慧校園建設的關鍵。目前，各高校網絡基礎建設比較成熟，多數(shù)高校實現(xiàn)了萬兆核心和千兆桌面的快速園區(qū)網，并在圖書館、教室等重要教學場所部署大量無線節(jié)點，基本實現(xiàn)網絡鋪設到校園的各個角落，為智慧校園建設提供有力支撐。應用層是物聯(lián)網把接收到的物品信息通過智能計算技術進行信息存儲、數(shù)據(jù)處理并實現(xiàn)信息的享、交互和發(fā)布，是物聯(lián)網總體架構的頂層，是智慧校園建設的核心。智慧校園應在數(shù)字化校園建設的信息門戶、統(tǒng)一認證、一卡通系統(tǒng)等應用層系統(tǒng)基礎上將其進一步融合，建立高效、統(tǒng)一共享的數(shù)據(jù)中心。

四、基于物聯(lián)網的智慧型校園建設的關鍵技術

1、傳感器網絡技術

傳感器網絡是集計算機技術、通信技術、信息處理技術與傳感器技術等于一體的技術。其中傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)傳到匯聚節(jié)點后，通過互聯(lián)網或衛(wèi)星等送達到管理節(jié)點。考慮到傳感器節(jié)點的通信能力和存儲能力以及移動性都比較弱，那么，在網絡協(xié)議上就要設計出能促進負載均衡和減少能量消耗的協(xié)議。

2、頻識別技術

射頻識別（RFID）是一種利用射頻信號通過空間耦合產生磁場實現(xiàn)無接觸傳遞信息并將信息用于自動識別的技術。典型的RFID系統(tǒng)是由讀卡器（包括天線、收發(fā)信機和解碼器）、射頻標簽（有源或無源）。在智慧校園中主要應用于身份識別等。如：（1）智能消費系統(tǒng)，每個教師和學生都擁有一張含有RFID電子標簽的校園卡，卡里包含個人的資金信息，在食堂、超市、浴室等設置FRID閱讀器，師生在閱讀器上刷卡時，相應的信息就被讀取出來。通過智能消費管理系統(tǒng)網絡傳遞至數(shù)據(jù)處理中心，并通過對計劃財務處消費管理后臺數(shù)據(jù)庫的查詢，讀取卡上余額，將當前消費的金額扣除，并實時更新后臺數(shù)據(jù)庫。（2）智能考勤系統(tǒng)，智能考勤可以將教師解放出來。每次上課前，學生用含RFID標簽的校園卡刷卡進教室。教室內的讀卡器在接收到學生刷卡記錄后。將數(shù)據(jù)發(fā)送到教學管理系統(tǒng)服務器上，并把數(shù)據(jù)自動更新到后臺考勤數(shù)據(jù)庫中。這樣教師就可以查詢學生的出勤情況。（3）智能圖書館系統(tǒng)，對每本書設置RFID卡，將該書籍所屬的分類、定位等信息記錄下來，由智能機器人通過讀卡器識別，根據(jù)該信息對書籍進行查詢、定位、歸架等操作，可方便的實現(xiàn)文獻架位信息收藏、文獻分類、新文獻上架等功能，完全實現(xiàn)圖書館的無人化、智能化，極大地節(jié)省了人工及時間。（4）智能安防管理系統(tǒng)，在校園安防管理中，通過射頻識別、圖像識別、GPS、無線傳導網絡、遙感等技術，并結合日常的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，全面感知校園的環(huán)境、人和物的變化，而計算機系統(tǒng)將這些感知信息進行匯總、處理，適時地進行提示或報警等等。

3、統(tǒng)一身份認證

統(tǒng)一身份認證服務可以實現(xiàn)統(tǒng)一的用戶身份認證信息管理。智慧校園的許多模塊中都涉及到身份認證問題，如何尋求一種安全協(xié)議或認證方法，能夠滿足身份認證中信息安全、保密的需求，使得用戶安全登錄到不同的系統(tǒng)中。

4、數(shù)據(jù)庫建設

數(shù)據(jù)庫建設是一個非常重要的工作，在智慧校園建設中起非常關鍵的作用。數(shù)據(jù)庫既有包括全體師生基本信息的基礎數(shù)據(jù)庫，也有記錄各個模塊業(yè)務處理流程和所需信息的資源數(shù)據(jù)，還有能夠存儲系統(tǒng)長期運行的大量歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)倉庫。為了實現(xiàn)不同模塊對數(shù)據(jù)庫的不同要求，如何組建數(shù)據(jù)庫顯得十分重要。

五、結語

近年來物聯(lián)網技術發(fā)展迅猛，為智慧校園的實現(xiàn)提供了有力支撐，但同時我們不得不清醒的認識到智慧校園建設中所面臨的一些問題。一是缺失建設規(guī)范，沒有可供參考范本;二是數(shù)據(jù)融合難度大，早期建成的業(yè)務系統(tǒng)較多，其建設方式多種多樣，基礎平臺不能提供相應接口，而重建成本太大;三是安全防護難度大，感知層的節(jié)點大部分部署在難以監(jiān)控的位置，其物理安全難以保障。智慧校園是一個新興的領域，任何新事物的建立必然不會一帆風順，我們應根據(jù)自身實際，有條件有步驟，對現(xiàn)有數(shù)字化校園逐漸進行改造，相信在信息技術不斷推進下，智慧校園會離我們越來越近。

【參考文獻】

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