物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化校園建設(shè)中的應(yīng)用研究

付　浩

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化校園建設(shè)中的應(yīng)用研究

付浩

（長(zhǎng)沙師范學(xué)院教育技術(shù)中心，湖南長(zhǎng)沙 410100）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)正對(duì)管理的改革產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，尤其近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在很多場(chǎng)合都得到了廣泛地運(yùn)用。數(shù)字化校園也隨之迅速發(fā)展起來(lái)，它將數(shù)字化的信息資源、網(wǎng)絡(luò)化的信息傳輸以及智能化的用戶終端三大系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。這不僅是為校園管理者提供采集信息的重要途徑和手段之一，而且還能支撐著學(xué)校管理決策的實(shí)施和應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)字化校園；RFID技術(shù)

1　引　言

物聯(lián)網(wǎng)——“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，其概念是1999年提出來(lái)的，即通過(guò) RFID（射頻識(shí)別）、激光掃描儀、紅外感應(yīng)器以及GPS（全球定位系統(tǒng)）等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，按約定的協(xié)議將物品和互聯(lián)網(wǎng)一一連接，彼此間實(shí)現(xiàn)信息交換和通訊的過(guò)程，最終能實(shí)現(xiàn)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)物品進(jìn)行識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控以及管理的一體化和智能化的過(guò)程。主要包括信息感知、信息傳遞、信息存儲(chǔ)與處理三部分。在國(guó)際上又稱為傳感網(wǎng)，這是在計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信網(wǎng)三大信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展后的又一次信息產(chǎn)業(yè)化革命?？v觀世間的萬(wàn)事萬(wàn)物，小到鉛筆、耳機(jī)，大到輪船、高架橋，只要安裝一個(gè)微型電子芯片，把它變得智能化，這樣的物體便能“開口說(shuō)話”，再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們便能和物體之間隨意“交流”，物體和物體之間也能彼此“互動(dòng)”。其智能化程度之高是世人有目共睹的。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用背景

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正悄然發(fā)展的現(xiàn)實(shí)背景下，其滲透到數(shù)字化校園建設(shè)中已成為學(xué)校特色項(xiàng)目基礎(chǔ)性的辦學(xué)設(shè)施，其發(fā)展主要以RFID技術(shù)為核心的校園一卡通系統(tǒng)，這將成為新的技術(shù)潮流。其研究設(shè)計(jì)適合于中職學(xué)校的發(fā)展，而基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化數(shù)字校園系統(tǒng)為職業(yè)教育區(qū)域數(shù)字資源中心提供重要的服務(wù)。

數(shù)字化校園是以網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)平臺(tái)，借助高科技的信息化手段，將校園內(nèi)包括教學(xué)場(chǎng)所、儀器設(shè)備、教學(xué)資源以及相關(guān)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行數(shù)字化管理，搭建一個(gè)數(shù)字空間，改變傳統(tǒng)意義上的教學(xué)模式，從時(shí)間和空間上進(jìn)行延展，提高學(xué)校的教學(xué)水平和工作效率，全面提升校園的信息化水平和功能，實(shí)現(xiàn)教研學(xué)信息一體化的教育管理機(jī)制。數(shù)字化校園就是基于互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)字化的資源通過(guò)用戶終端呈現(xiàn)給廣大師生。所謂“校園一卡通”即在學(xué)校內(nèi)，通過(guò)采用IC卡方式將現(xiàn)金消費(fèi)、圖書借閱、身份識(shí)別等校園行為以智能化的方式實(shí)現(xiàn)，提高學(xué)校的綜合管理水平，實(shí)現(xiàn)校園的高效、安全管理[1]。一卡通作為數(shù)字化校園建設(shè)的核心內(nèi)容，方便學(xué)校進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，通過(guò)抽取數(shù)據(jù)并加工，形成具有指導(dǎo)意義的決策支持?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)表，幫助學(xué)校作出正確的決策。目前隨著校園在信息化領(lǐng)域的不斷投入，數(shù)字化校園以及一卡通系統(tǒng)基本在全國(guó)不同層次的校園進(jìn)行實(shí)施，通過(guò)構(gòu)建共同的身份認(rèn)證機(jī)制，加強(qiáng)了學(xué)校人事、圖書、餐飲、住宿、教學(xué)等不同方面的數(shù)據(jù)管理，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和共享，增強(qiáng)了學(xué)校綜合管理能力。

隨著信息技術(shù)在高校的廣泛應(yīng)用，校園一卡通系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)對(duì)提高學(xué)校教學(xué)、科研和管理水平，以及加強(qiáng)統(tǒng)一管理、提高工作質(zhì)量和理順業(yè)務(wù)關(guān)系都起到了積極的推動(dòng)作用，因此基于湖南某高校在校園網(wǎng)建設(shè)和信息化水平具有較好基礎(chǔ)的情況下，學(xué)校決定建立“校園一卡通”系統(tǒng)。而本文正是基于本人親身參與學(xué)校一卡通系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)的前提下提出來(lái)的。

3　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字校園中應(yīng)用現(xiàn)狀

在美國(guó)德州的許多學(xué)校中，學(xué)生的安全往往是通過(guò)智能卡來(lái)保障的。例如，美國(guó)的一個(gè)中產(chǎn)階級(jí)社區(qū)常春校區(qū)（位于美國(guó)德州休斯頓北部）的一些學(xué)校正體驗(yàn)著這種智能卡所帶來(lái)的生活便利，裝有電腦芯片的標(biāo)識(shí)卡已在當(dāng)?shù)刂饾u推廣使用，其中，已有2.8萬(wàn)名在校學(xué)生已經(jīng)在享受著這種“福利”，由于學(xué)生的個(gè)人信息是與這種智能卡一一綁定的，因此，學(xué)生在上下校車的過(guò)程中，校車上的讀卡機(jī)便能快速獲取持卡人的個(gè)人信息，再借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的幫助下，學(xué)校的相關(guān)管理部門和當(dāng)?shù)氐木炀植⒈隳芗皶r(shí)地、準(zhǔn)確地獲取這些信息，進(jìn)而保障學(xué)生的安全出行。

而在美國(guó)的一些私立學(xué)院，學(xué)院的管理部門也往往是通過(guò)智能卡來(lái)統(tǒng)計(jì)在校學(xué)生的日常出勤情況，這些私立學(xué)院通過(guò)采用有源標(biāo)簽智能卡來(lái)識(shí)別學(xué)生們的個(gè)人身份，其大小與我們?nèi)粘Ｊ褂玫男庞每ㄏ喈?dāng)，方便學(xué)生平時(shí)隨身攜帶，這種用智能卡制作的學(xué)生證比以往紙做的學(xué)生證更便捷、更安全。它是每位學(xué)生的唯一證件，可統(tǒng)計(jì)在校學(xué)生們的日常出勤情況，而安裝在整棟教學(xué)樓的網(wǎng)絡(luò)接收器也會(huì)隔一段時(shí)間搜索一次有源標(biāo)簽，并記錄和統(tǒng)計(jì)標(biāo)簽上對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)碼，隨后便將這些統(tǒng)計(jì)好了的標(biāo)識(shí)碼發(fā)送到學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，與已有的出勤數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配與核實(shí)，如此一來(lái)，便能統(tǒng)計(jì)出教室里學(xué)生們的上課出勤情況。該系統(tǒng)的運(yùn)行使得這些學(xué)院在學(xué)生的管理費(fèi)用方面節(jié)省了80%。

根據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》的報(bào)道，學(xué)校通過(guò)把某種帶有傳導(dǎo)性質(zhì)的智能芯片縫入到學(xué)生們的校服中，再通過(guò)芯片教師可使用掃描儀查看學(xué)生的身份、照片、課上表現(xiàn)和出勤情況。此外，這一系統(tǒng)還能限制學(xué)生在上課時(shí)間走出校門。而在德國(guó)的科隆大學(xué)，學(xué)生在校內(nèi)食堂就餐、公寓洗衣、地下車庫(kù)停車位交費(fèi)均可使用IC卡。

在中國(guó)，由于國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及國(guó)家重大科技專項(xiàng)的大力支持，國(guó)內(nèi)在傳感網(wǎng)技術(shù)、光子和微電子器件與集成系統(tǒng)技術(shù)、高性能云計(jì)算與大規(guī)模并行處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及其演進(jìn)技術(shù)以及新一代寬帶無(wú)線通信技術(shù)等領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展，并相繼建立了一批具有專業(yè)性、高水平的科研機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)化基地，比如：傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及傳感器產(chǎn)業(yè)化基地等等，同時(shí)，也開展了一批國(guó)家級(jí)的重大應(yīng)用項(xiàng)目[2]。目前國(guó)內(nèi)的一些大城市，北京、上海、江蘇、浙江、深圳和無(wú)錫等城市都在研究如何發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，以及制定相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展藍(lán)圖，提供相關(guān)的扶持新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策。縱觀全國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已逐步滲透到全國(guó)各地的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

4　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟

物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展主要有技術(shù)、政策和市場(chǎng)三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。首先，在技術(shù)方面，雖然物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，但我國(guó)的科研能力和技術(shù)研發(fā)水平已逐步提高，中科院早在1999年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)研究，并組建了2000多人的科研團(tuán)隊(duì)，相繼投入了數(shù)億元的科研經(jīng)費(fèi)，在諸多的領(lǐng)域中取得了突破性的科研成果，比如：微型傳感器、傳感器終端機(jī)、無(wú)線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及移動(dòng)基站等領(lǐng)域，隨后也形成了這樣一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈：由材料、技術(shù)、器件和系統(tǒng)再到網(wǎng)絡(luò)。在全球物聯(lián)網(wǎng)體系中，中國(guó)同美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家一同制定了一套國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其影響力和國(guó)際地位舉足輕重。而且，在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面，我國(guó)還申請(qǐng)了一大批網(wǎng)絡(luò)和通信等領(lǐng)域的技術(shù)專利，通過(guò)技術(shù)層面的不斷累積，這為我國(guó)日后在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的發(fā)展與突破奠定了堅(jiān)實(shí)的軟實(shí)力基礎(chǔ)。其次，在政策方面，我國(guó)政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重視程度是顯而易見的。2006年國(guó)家相關(guān)部門擬定了信息化發(fā)展戰(zhàn)略方針，2007年十七大大會(huì)上提出了信息化和工業(yè)化融合發(fā)展的概念，2009年國(guó)家政策議事日程首次納入了一個(gè)新興命題“感知中國(guó)”，2010年在國(guó)家《政府工作報(bào)告》的內(nèi)容中，討論了國(guó)家重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的振興計(jì)劃布局，也將“加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用”的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目納入其中，國(guó)內(nèi)的某些發(fā)達(dá)地區(qū)與城市也試著去設(shè)想和規(guī)劃有關(guān)“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局。毋庸置疑地說(shuō)，短短的幾年時(shí)間里，在我國(guó)政府部門的全力扶持下，“物聯(lián)網(wǎng)”已不再是一個(gè)概念上的科學(xué)術(shù)語(yǔ)了，早已成為了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)業(yè)。2009年9月，我國(guó)成立了傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組，隨后在上海的浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)和世博園區(qū)建造了世界上最大的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)。最后，在市場(chǎng)方面，中國(guó)近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，網(wǎng)民數(shù)量全球第一，這對(duì)未來(lái)“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具備了良好的市場(chǎng)基礎(chǔ)?！拔锫?lián)網(wǎng)”將現(xiàn)實(shí)生活中所有的物品與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行對(duì)接，這樣便能遠(yuǎn)程控制這些物品，從而使物和物或人和物之間相互交換信息。由于目前“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的使用范圍和需求非常廣泛，其潛在的市場(chǎng)規(guī)模極其巨大，同時(shí)其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還將促進(jìn)視頻識(shí)別系統(tǒng)、微電子以及傳感器等一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，從而帶來(lái)巨大的產(chǎn)業(yè)集群效益。

隨著我國(guó)綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，加大了在教育領(lǐng)域的投入，學(xué)校在信息化建設(shè)領(lǐng)域取得了十分顯著的成效，為校園一卡通的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。由于校園一卡通系統(tǒng)很多地方都涉及到消費(fèi)和結(jié)算業(yè)務(wù)，因此需要跟銀行進(jìn)行業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的對(duì)接，通過(guò)IC卡載體，銀行為學(xué)校師生提供金融服務(wù)，一卡通為學(xué)校進(jìn)行信息化管理，可見學(xué)校和銀行進(jìn)行合作成為一卡通系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分，而且可以為二者帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和管理上的效益[3]。

5　結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的日益更新，我們完全可以自信地宣稱：“給我一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)，我可以感知地球”。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，技術(shù)方面表現(xiàn)出可信化、嵌入化、融合化以及智能化的特點(diǎn)，而管理應(yīng)用方面則表現(xiàn)出服務(wù)化、工程化、標(biāo)準(zhǔn)化以及開放化的特點(diǎn)。利用RFID技術(shù)制成的智能卡，其應(yīng)用領(lǐng)域之廣和功能之強(qiáng)都是有目共睹的，較早應(yīng)用于國(guó)外的學(xué)校，如新加坡大學(xué)從1991年就開始使用IC卡來(lái)實(shí)現(xiàn)校園一卡通，馬來(lái)西亞等多所大學(xué)也有相關(guān)的應(yīng)用。他們將院校教職員工和學(xué)生的證件、圖書借閱檔案管理、教職工考勤、工資發(fā)放、食堂管理、停車場(chǎng)、溜冰場(chǎng)、校園內(nèi)公用電話、小賣部以及其他小金額消費(fèi)等功能都整合在一張非接觸式的IC卡上，通過(guò)運(yùn)作該系統(tǒng)，院校便可以提高生產(chǎn)和管理的效率，改善繁瑣和低效的管理模式，從而才能有更多的精力來(lái)學(xué)習(xí)和從事科研工作。

[1]張堯辰.校園一卡通電子商務(wù)初探[J].北京:中國(guó)物流與采購(gòu),2011,(13):56-57.

[2]宋大潞.新建中學(xué)數(shù)字化弱電設(shè)計(jì)的體會(huì)[J].山西:山西建筑,2009,(36):182-183.

[3]王娟琳,李俊華,陶宇偉,王仲琴.校園一卡通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析與信息標(biāo)準(zhǔn)化[J].安徽:電腦知識(shí)與技術(shù).2009,(31):8852-8853.

（責(zé)任編校：何俊華）

2017－01－10

付浩（1983－），男，漢族，湖南省長(zhǎng)沙市人，碩士，長(zhǎng)沙師范學(xué)院助理工程師，研究方向?yàn)檐浖こ叹W(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議。

TP393

A

1673-2219（2017）06-0107-02