基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)與發(fā)展研究

□孫承新

(江西財(cái)經(jīng)大學(xué) 江西 南昌 330013)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)與發(fā)展研究

□孫承新

(江西財(cái)經(jīng)大學(xué) 江西 南昌 330013)

隨著信息化程度的不斷提升，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，人們所處的物質(zhì)世界實(shí)現(xiàn)了高度的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是以傳感方式將虛擬網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)世界連接在一起，提供了更加現(xiàn)代化更加便利的生活方式。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用也滲透在各個(gè)領(lǐng)域，其中校園的建設(shè)依托于物聯(lián)網(wǎng)更是實(shí)現(xiàn)了智慧校園的管理與發(fā)展，為教學(xué)與師生生活提供了更加綜合的信息平臺(tái)。本文從物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵及層次出發(fā)，分析基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)的方向及存在的問題。

物聯(lián)網(wǎng)；射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）；智慧校園；身份識(shí)別

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過將網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)相連接，為人們提供了更加智能的生活方式，為生產(chǎn)生活提供了更加精準(zhǔn)的管理控制模式，其技術(shù)應(yīng)用遍布于各個(gè)領(lǐng)域中。在校園教育領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)為推動(dòng)由“數(shù)字校園”發(fā)展為“智慧校園”的轉(zhuǎn)變，帶來了科學(xué)高效的方法。

1 物聯(lián)網(wǎng)概念及關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是指借助無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)、紅外感應(yīng)、激光掃描等多種感應(yīng)及通信技術(shù)，根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議完成信息的傳遞和處理，從而實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間數(shù)據(jù)交互、信息識(shí)別的網(wǎng)絡(luò)連接。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系和構(gòu)架大致可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三個(gè)層次。感知層是指通過各種感應(yīng)器、掃描儀等感知設(shè)備獲取相關(guān)信息。網(wǎng)絡(luò)層主要是借助網(wǎng)關(guān)、路由等將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和通信。應(yīng)用層即為依托數(shù)據(jù)庫(kù)、身份識(shí)別等服務(wù)技術(shù)提供相對(duì)應(yīng)的技術(shù)服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于推動(dòng)“智能校園”到“智慧校園”的轉(zhuǎn)變具有重要意義，其相關(guān)的核心技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。

1.1 傳感器技術(shù)

傳感器是指能具有感受被測(cè)量的能力，并且能夠按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎糜谳敵鲂盘?hào)的設(shè)備或裝置。傳感器將感應(yīng)的光、溫度、聲音等信息進(jìn)行傳輸、分析、處理，生成可供使用的有效數(shù)據(jù)傳達(dá)至應(yīng)用層。其中，校園設(shè)備中的視頻監(jiān)控等裝置即為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

1.2 射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)

射頻識(shí)別技術(shù)借助于射頻信號(hào)能夠準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)，其實(shí)質(zhì)是通過空間耦合所產(chǎn)生的信號(hào)磁場(chǎng)，完成信息傳遞并使用有效信息進(jìn)行目標(biāo)對(duì)象的識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)主要由讀卡器和射頻標(biāo)簽兩部分組成。在校園中，射頻識(shí)別技術(shù)主要用于身份識(shí)別等功能。

1.3 M2M(Machine-to-Machine/man)平臺(tái)

M2M指的是無(wú)線平臺(tái)與通信相結(jié)合，借助于隱藏網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性來對(duì)應(yīng)用的開發(fā)進(jìn)行良好的優(yōu)化和升級(jí)，M2M的功能以開放的接口形式為各式各樣的應(yīng)用程序提供相對(duì)應(yīng)的功能。M2M平臺(tái)的重要價(jià)值是利用無(wú)線通信技術(shù)，為師生搭建綜合信息平臺(tái)，提供穩(wěn)定的一體化服務(wù)。

1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)不僅包括全校師生所有的信息記錄，更是對(duì)所有使用者的行為、業(yè)務(wù)流程的資源、以及支持整個(gè)系統(tǒng)操作的信息。為了實(shí)現(xiàn)智慧校園中不同內(nèi)容不同板塊的功能，數(shù)據(jù)庫(kù)需要進(jìn)行完善的建設(shè)和良好的維護(hù)，才能使得智慧校園系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。

2 物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的作用

2.1 實(shí)現(xiàn)可視化管理

傳統(tǒng)的校園管理中，由于缺少智能識(shí)別等多種技術(shù)的支持，管理多依賴于普通的監(jiān)控設(shè)備以及人孔操作，因此在管理過程中容易存在許多管理盲區(qū)以及管理效率低下等問題。智慧校園利用物聯(lián)網(wǎng)的多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，通過對(duì)校園內(nèi)環(huán)境的多方位感知，實(shí)現(xiàn)全面實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控反饋，創(chuàng)造了可視化管理環(huán)境。在可視化的管理下，管理者可以便捷的查找需要的信息，進(jìn)行智能控制，在提高管理效率的同時(shí)，減少管理盲區(qū)，為校園的教學(xué)秩序和安全保障提供可視化檢測(cè)。

2.2 創(chuàng)建現(xiàn)代化智能教學(xué)環(huán)境

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速的今天，人們可以通過遠(yuǎn)程教育、資源共享等方式獲取教育資源，獲得所需的教育服務(wù)。但傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)存在虛擬性，無(wú)法真實(shí)觸碰與感受，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將虛擬網(wǎng)絡(luò)與真實(shí)空間相連接，使得教學(xué)過程中的場(chǎng)景和物件數(shù)字化、可視化，創(chuàng)建更加立體更加真實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景，極大地促進(jìn)了人與設(shè)備，人與環(huán)境的交互，增加了師生之間已經(jīng)學(xué)生之間的交流，加深學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的感知和接受?，F(xiàn)代化智能教學(xué)環(huán)境對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量，豐富教學(xué)方式具有積極的影響。

2.3 平衡教育資源

在現(xiàn)今的教育制度下，發(fā)達(dá)地區(qū)與欠發(fā)達(dá)地區(qū)、高收入人群與低收入人群存在著嚴(yán)重的教育資源不平衡問題。發(fā)達(dá)區(qū)域內(nèi)優(yōu)質(zhì)的教師，現(xiàn)今的多媒體設(shè)備以及豐富的教學(xué)資源都是欠發(fā)達(dá)地區(qū)難以獲得的，由此形成了教育不公平現(xiàn)象。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園，可以將教育資源進(jìn)行整合，各個(gè)學(xué)校進(jìn)行資源共享，人們可以利用最低的成本獲取最豐富的教育資源，從而實(shí)現(xiàn)教育資源均衡問題?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園對(duì)于消除各學(xué)校各地區(qū)的教育水平差距，提高教學(xué)效率、降低成本具有重要的異議。

3 物聯(lián)網(wǎng)智慧校園的具體應(yīng)用

3.1 身份管理

在校園里管理中，全校師生的身份信息認(rèn)證管理是一個(gè)重要的部分。在智慧校園系統(tǒng)中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對(duì)身份進(jìn)行統(tǒng)一的驗(yàn)證和管理。目前移動(dòng)手機(jī)已經(jīng)成為校園師生中廣泛使用的通信設(shè)備，因此可以通過將師生的完整個(gè)人信息以射頻標(biāo)簽的形式寫入SIM卡中，并且記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行認(rèn)證管理。新生入學(xué)畢業(yè)，教師入職離職都可通過SIM卡的信息進(jìn)行登記或者更改?；谖锫?lián)網(wǎng)的身份識(shí)別功能，師生在校期間，所有的信息都可同步記錄，減少重復(fù)登記冗雜的行政事務(wù)，同時(shí)還可以可以通過射頻標(biāo)簽對(duì)其考勤、成績(jī)等各方面活動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，提高管理效率及準(zhǔn)確性。

3.2 智能教學(xué)

作為校園內(nèi)最重要的任務(wù)之一，教學(xué)是智慧校園最重要的一個(gè)模塊。智慧校園通過對(duì)教室、設(shè)備、課堂、考核等方面的綜合管理，促使學(xué)校教學(xué)任務(wù)更加科學(xué)高效的進(jìn)行。首先，智慧教室可精確的感應(yīng)到環(huán)境的變化、師生的狀態(tài)、設(shè)備的運(yùn)行情況，并根據(jù)感知的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和形式，利用現(xiàn)代化教學(xué)手段及設(shè)備，呈現(xiàn)出更加豐富的情景式教學(xué)，以加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知，從而提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量。其次，傳統(tǒng)的教室設(shè)備是相互獨(dú)立操作的，在智慧校園中，設(shè)備與設(shè)備之間相互連接，師生可以便捷的使用多媒體設(shè)備，解決以往設(shè)備使用效率低的問題。再者，物聯(lián)網(wǎng)的身份識(shí)別技術(shù)可以對(duì)學(xué)生的課堂出勤、課堂表現(xiàn)進(jìn)行綜合的考核，在節(jié)約教師教學(xué)時(shí)間的同時(shí)，也能夠做到公平公正的考核。

3.3 智慧后勤

目前，我國(guó)各高校的規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)后勤管理而言，增加了一定的難度。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介入，可以使得后勤管理更加科學(xué)有序。智慧后勤主要包括校園安全、設(shè)備管理以及師生生活。第一，安全管理部門利用GPS定位技術(shù)、身份識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)等對(duì)校園內(nèi)師生人身財(cái)產(chǎn)安全、消防安全等問題進(jìn)行全面監(jiān)控，以保證校內(nèi)教學(xué)秩序的正常進(jìn)行。第二，對(duì)于各種水電及其他設(shè)備可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在無(wú)人使用狀態(tài)下停止工作已達(dá)到節(jié)能減排的目的，同時(shí)，系統(tǒng)還需檢測(cè)設(shè)備的異常情況確保正常作業(yè)。第三，師生的消費(fèi)、出入校園都可利用FRID標(biāo)簽進(jìn)行統(tǒng)一管理，人們可以通過一卡通進(jìn)行繳費(fèi)消費(fèi)，并根據(jù)學(xué)生的消費(fèi)記錄對(duì)當(dāng)前學(xué)生的消費(fèi)狀況進(jìn)行調(diào)研。

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1004-7026（2017）02-0121-02

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.02.093