淺談物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的發(fā)展

田繼紅　關(guān)博

[摘要]數(shù)字校園和智慧校園都是信息技術(shù)發(fā)展下改變校園學(xué)習(xí)和文化生活的概念，其中物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)“智慧校園”不可或缺的關(guān)鍵。本文從物聯(lián)網(wǎng)組成的三個技術(shù)層面分別與智慧校園相結(jié)合分析和探討了物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)智慧校園中的發(fā)展現(xiàn)狀。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)；智慧校園；數(shù)字校園

0引言

物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，即萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)，簡稱IoT（Internet of Things）。它是利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸。它把人與人的互聯(lián)擴展到物與物之間進(jìn)行信息交換和通信。從它誕生開始就被認(rèn)定是“下一個工業(yè)革命”，作為當(dāng)今信息通信行業(yè)的典型代表，已經(jīng)成為當(dāng)下最熱門的術(shù)語。并以快速的發(fā)展態(tài)勢不斷滲透不斷進(jìn)入各行各業(yè)，改變著人們的生活，實現(xiàn)著人們的夢想。將人們的生產(chǎn)和生活方式帶向童話般的智能世界。智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧校園、智慧家庭等一系列嶄新的概念撲面而來。

1物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀分析

2009年，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)?！笆濉睍r期，我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展取得了顯著成效，與發(fā)達(dá)國家保持同步，成為全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最為活躍的地區(qū)之一。已經(jīng)形成了從元器件廠商、設(shè)備商、軟件商、系統(tǒng)集成商一直到電信運營商的完整的產(chǎn)業(yè)鏈。2017年1月，工信部發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，提出到2020年，物聯(lián)網(wǎng)總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破1.5萬億元。今年的“政府工作報告”中再次提出要深入實施《中國制造2025》，加快大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展。盡管物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了2016年初的智能硬件行業(yè)遇冷，但今年的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)將進(jìn)入復(fù)蘇期。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，5G時代即將到來，這都為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了更大的動力。

2物聯(lián)網(wǎng)讓智慧校園不再是夢想

智慧校園是建立在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的，可以說它是互聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)字校園的升級，二者密不可分。又有質(zhì)的區(qū)別。智慧校園和數(shù)字校園，都是信息技術(shù)在學(xué)校的應(yīng)用，都是致力于解決校園信息化的方案。二者的區(qū)別在于，數(shù)字校園強調(diào)的是統(tǒng)一的信息編碼及通過單點登錄提供系統(tǒng)授權(quán)后的服務(wù)。而智慧校園是在數(shù)字校園基礎(chǔ)上將服務(wù)延伸及擴展到物。即首先要有一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施平臺，要有有線和無線雙網(wǎng)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，之后再建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺和綜合信息服務(wù)平臺。這樣才能對數(shù)字化的信息進(jìn)行智能分析，為管理者和師生按需提供學(xué)習(xí)、生活的智能化服務(wù)環(huán)境。簡言之，如果說數(shù)字校園解放了手腳，那么智慧校園就是解放了大腦。智慧校園的智慧就是通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)的。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，涉及智能感知、網(wǎng)絡(luò)通信息、云計算、人工智能、信息處理等很多先進(jìn)技術(shù)，簡單概括物聯(lián)網(wǎng)由三個層組成：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。下面我們來看是如何通過物聯(lián)網(wǎng)的三個層實現(xiàn)智慧校園的。

2.1感知層是信息采集的關(guān)鍵部分

感知層通過感應(yīng)器、數(shù)碼相機等設(shè)備實時持續(xù)獲得人或物的精確信息。然后通過RFID、條碼、工業(yè)現(xiàn)場總線、藍(lán)牙、紅外等短距離傳輸技術(shù)傳遞數(shù)據(jù)。形象地說就像人的皮膚和五官是用于識別和感受物體的。智慧校園就是把感應(yīng)器安裝到教室、圖書館、食堂、實驗室、校門等處，通過物聯(lián)網(wǎng)來普遍連接。目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)感知層發(fā)展?fàn)顩r不佳：一是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的傳感設(shè)備國產(chǎn)化程度低，對國外的依賴度較大，無法滿足龐大的市場需求；二是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳遞的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一，造成不同公司的產(chǎn)品互不兼容。但這并沒影響到物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度。主要體現(xiàn)在校園一卡通、門禁車輛人員進(jìn)出管理、后勤的教室宿舍用水、用電管理、校園綠化等等已經(jīng)在國內(nèi)各大中小學(xué)廣泛使用。但這僅是智慧校園中一些可實現(xiàn)的智能模塊。真正的智慧校園還只是一個愿景，只有完成了整個校園所有環(huán)節(jié)的智能化，讓師生有效感受到無處不在的智能體驗才是真正的智慧校園。

2.2網(wǎng)絡(luò)層是進(jìn)行高效、安全、可靠的信息傳輸系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)層是感知層和應(yīng)用層的橋梁。相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞系統(tǒng)。由于網(wǎng)絡(luò)層承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹厝危匀灰蕾嚮ヂ?lián)網(wǎng)、有線無線通信網(wǎng)等，并且有更高的質(zhì)量要求。網(wǎng)絡(luò)層是我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相對成熟的領(lǐng)域。這歸功于通信產(chǎn)業(yè)，大量鋪設(shè)光纖的結(jié)果。另外很多學(xué)校已經(jīng)完成了數(shù)字校園時期的基本平臺建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)布局，能夠做到有線網(wǎng)絡(luò)和無線WiFi全覆蓋。但還有一些院校由于受資金等一些條件限制無法完成理想的網(wǎng)絡(luò)布局。縱觀國內(nèi)一些院校的普遍做法，有一種校企合作的新形模式可以借鑒。即企業(yè)投資網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，運營之后，學(xué)生的上網(wǎng)費用校方和企業(yè)按比例分成，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營的校企共贏。對于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有困難的學(xué)?？梢钥紤]探討這些新的解決模式。去年錦州醫(yī)科大學(xué)就是在資金投入和學(xué)校搬遷重復(fù)建設(shè)的兩難選擇時采用了校企合作模式解決WiFi全覆蓋的問題。今年在學(xué)校零投入的前提下全校師生已經(jīng)開始享用無處不在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境了。

2.3應(yīng)用層是將獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，最終給出智能的響應(yīng)

應(yīng)用層位于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)中的最頂層，其功能為“處理”，即通過數(shù)據(jù)中心進(jìn)行信息處理，相當(dāng)于人的大腦。應(yīng)用層與感知層是物聯(lián)網(wǎng)的顯著特征和核心所在。應(yīng)用層可以對感知層采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、處理和知識挖掘，從而實現(xiàn)對物理世界的實時控制、精確管理和科學(xué)決策。目前國內(nèi)大部分院?；就瓿闪藬?shù)字校園的基礎(chǔ)建設(shè)，一些關(guān)鍵的應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)運行多年，如財務(wù)系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)生系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)雖然收集到了大量的數(shù)據(jù)信息，但相對獨立形成了“應(yīng)用孤島”，用戶在使用過程中需要在不同系統(tǒng)間進(jìn)行用戶切換，不僅費時費力而且浪費數(shù)據(jù)資源。那么智慧校園是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的一體化環(huán)境，就是要在應(yīng)用層消除“應(yīng)用孤島”，以各種應(yīng)用系統(tǒng)為載體，統(tǒng)一應(yīng)用入口和服務(wù)界面，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分整合，在基于大數(shù)據(jù)的前提下，做出決策分析，為學(xué)校構(gòu)建智能化的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，實現(xiàn)數(shù)字校園向智慧校園的升級轉(zhuǎn)換。

在智慧校園的概念提出之后，國內(nèi)很多院校便將其列入“十二五規(guī)劃”，并開始籌劃、實施智慧校園的建設(shè)。從2015年開始，國內(nèi)許多學(xué)校包括中小學(xué)校都從手機移動客戶端人手，推出了“手機OA”“迎新離校”“消費查詢”“手機圖書館”等功能模塊，使用戶可以方便的通過手機隨時隨地查詢各類常用信息。體驗高效、便捷的學(xué)習(xí)和生活。比如學(xué)生可以通過手機客戶端了解哪個教室有空位以便提前預(yù)訂座位。或者去食堂之前查看當(dāng)日的菜譜，以決定去哪個食堂用餐。再比如，利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測教室溫度，通過智能調(diào)控達(dá)到合適的溫度為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境?；蛘咄ㄟ^“手機圖書館”檢索館藏資源，續(xù)借、預(yù)約圖書，可以閱讀電子書刊、接收圖書到期提醒信息、繳納圖書超期費用等等。國外大學(xué)也在不斷嘗試通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效的教學(xué)管理。在美國的亞利桑那大學(xué)，為學(xué)生辦理智能學(xué)生證。智能學(xué)生證里有一個射頻識別芯片，當(dāng)學(xué)生走入教室上課時可以通過無線傳感器自動注冊，在終端設(shè)備的應(yīng)用程序里就可以查看學(xué)生的出勤狀態(tài)，便于教師的教學(xué)管理。校園作為知識與信息服務(wù)的前沿陣地，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，正在把物聯(lián)網(wǎng)逐步融人到校園的安全、教學(xué)、管理等場景，實現(xiàn)教學(xué)、生活與校園資源和系統(tǒng)的整合，將智慧校園的建設(shè)不斷推向新的高度。

3結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)給我們帶來了足夠的憧憬，如果要讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及到校園成為真正意義上的智慧校園，依然任重而道遠(yuǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的過程中，它也顯示出了脆弱的一面，其中最大的問題就是安全隱患。2016年，黑客利用物聯(lián)網(wǎng)成功實施了多起網(wǎng)絡(luò)安全事故。今年，大型的物聯(lián)網(wǎng)攻擊還會大幅增加，這也對物聯(lián)網(wǎng)的安全提出了新的要求。除此以外物聯(lián)網(wǎng)還有許多難以克服的技術(shù)問題。這也成為目前制約物聯(lián)網(wǎng)帶動智慧方式走入社會生活的瓶頸。但可以肯定地說物聯(lián)網(wǎng)正在快速前進(jìn)。相信不久的將來積極向上的校園文化生活、嚴(yán)謹(jǐn)智能的教學(xué)科研管理、高效透明的行政管理、溫馨人性化的后勤服務(wù)，一定會讓智慧教育呈現(xiàn)出童話般的美景。