基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校智慧校園建設(shè)應(yīng)用研究

羅夏　劉羽

【摘 要】高校的智慧校園建設(shè)已成為各高校的信息化發(fā)展的趨勢(shì)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為現(xiàn)下流行的“智慧校園”建設(shè)發(fā)展的必經(jīng)之路。本文通過(guò)調(diào)研我校信息化校園的現(xiàn)狀，提出一種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于校園信息化建設(shè)的趨勢(shì)。有效突破目前這種較為低級(jí)的資源管理模式，實(shí)現(xiàn)方便快捷的進(jìn)行資源管理并有效降低校園能耗。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);智慧校園;數(shù)據(jù)安全;X509證書(shū)

中圖分類號(hào)： G649.2;F592文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）17-0231-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.110

Research on the Application of University Smart Campus Construction Based on Internet of Things Technology

LUO Xia LIU Yu

（Anqing Medical College， Anqing Anhui 246052， China）

【Abstract】The construction of smart campus has become the trend of informationization development of colleges and universities. With the rise of Internet of Things Technology， it will become the only way for the development of the "smart campus". This paper proposes a trend of IoT technology applied to campus information construction by investigating the current situation of our school's informationized campus. It is aimed at effectively breaking through the current low-level resource management modeand reducing campus energy consumption， and finally realizing convenient and rapid resource management.

【Key words】Internet of Things; Smart campus; Data security; X509 certificate

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品和物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。而智慧校園是以現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，整合信息系統(tǒng)，擴(kuò)建感知層在終端，以開(kāi)放的教育形式，舒適便利的生活方式，服務(wù)廣大師生。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智慧校園概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的英文為Internet of Things（IOT），也稱為Web of Things，即物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則是指通過(guò)RFID（射頻識(shí)別）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、激光掃描器、紅外感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按相關(guān)協(xié)議約定，可以將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息通訊和交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1.2 智慧校園

智慧校園是指以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，智慧化校園工作、學(xué)習(xí)和生活為一體化環(huán)境，這個(gè)一體化環(huán)境以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合。這是無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、豐富多彩的校園文化、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、方便周到的校園生活。簡(jiǎn)而言之，“要做一個(gè)安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能的校園”。2018年6月7日，《智慧校園總體框架》（Smart campus overall framework）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。

2 傳統(tǒng)信息化校園存在的常見(jiàn)問(wèn)題

傳統(tǒng)的信息化校園存在很多無(wú)法及時(shí)管控的問(wèn)題：如校園設(shè)備繁多，缺少統(tǒng)一規(guī)劃，各系統(tǒng)分布散亂，難以統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)智能感知、控制、管理;能耗巨大，缺乏統(tǒng)一用電分析管控;場(chǎng)景異常缺乏安全報(bào)警;校園場(chǎng)景比較復(fù)雜，建設(shè)困難;校園各種安全事故頻發(fā)，難以防范;缺乏完善的個(gè)性化服務(wù)及決策支持系統(tǒng)等。

以教室為例，教室有電燈、風(fēng)扇、空調(diào)、投影、電腦、窗簾等，種類繁多，不便統(tǒng)一管控;教室、寢室，室內(nèi)沒(méi)人了，但燈、空調(diào)、風(fēng)扇等電器仍開(kāi)著在耗能，無(wú)法統(tǒng)一管控;空調(diào)漏水、地下室被淹等異常狀況出現(xiàn)，無(wú)法第一時(shí)間知曉;學(xué)校有各種場(chǎng)景教室、機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室、會(huì)議室、食堂等，每個(gè)場(chǎng)景都有不同的系統(tǒng)設(shè)備，建設(shè)全場(chǎng)景難度較大。

3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用下的校園網(wǎng)建設(shè)

3.1 建設(shè)思路

由于智慧校園的涉及范圍廣、信息終端數(shù)量大，還需要實(shí)現(xiàn)各種終端的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理數(shù)據(jù)及其自動(dòng)控制。啟用基于M2M平臺(tái)的智慧校園體系分為三個(gè)層次（應(yīng)用層、傳輸層及感知層），運(yùn)用傳感器等技術(shù)，使信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)感知需要的信息，按照約定的協(xié)議，通過(guò)可能的網(wǎng)絡(luò)，基于無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）、紫蜂（ZigBee）、遠(yuǎn)距離無(wú)線電（LoRa）的無(wú)線局域網(wǎng)、紅外感應(yīng)器、RS485等接入方式，把物與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的泛在鏈接，對(duì)物實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的智慧化管理、識(shí)別、監(jiān)控和跟蹤。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用下燈光、風(fēng)扇、空調(diào)、窗簾、電教設(shè)備、智能門(mén)鎖等電器設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)方式具體設(shè)計(jì)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)教室智能化管理、實(shí)驗(yàn)室機(jī)房智慧化監(jiān)控、寢室智慧化服務(wù)，節(jié)省人員管理成本，提高設(shè)備管理效率，加固用電安全，為學(xué)生打造“體驗(yàn)式教育”的未來(lái)校園。

校園里，課堂教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生接受系統(tǒng)教育最重要的一環(huán)，做好教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)，是掌握好教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，建立“體驗(yàn)教學(xué)”應(yīng)用場(chǎng)景，提高教學(xué)水平的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)校園的教學(xué)方式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的需要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集智慧課堂、環(huán)境調(diào)節(jié)、用電安全、智慧消防等及遠(yuǎn)程控制于一體的新型現(xiàn)代化智慧校園系統(tǒng)在被逐步地推廣和運(yùn)用。智慧校園作為一種新型的管理模式和現(xiàn)代化教育教學(xué)手段，給教育行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。

3.2 數(shù)據(jù)安全保障

數(shù)據(jù)傳輸安全，在傳輸層MQTT（消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議）使用TLS（傳輸層安全性協(xié)議）不但可以加密通訊，還可以使用X509證書(shū)來(lái)認(rèn)證設(shè)備;在應(yīng)用層，可以通過(guò)客戶機(jī)標(biāo)識(shí)符、賬號(hào)密碼及X509證書(shū)等方式，在應(yīng)用層驗(yàn)證設(shè)備安全性。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全可以通過(guò)將數(shù)據(jù)全部本地平臺(tái)存儲(chǔ)的方式;管理平臺(tái)及應(yīng)用入口均可通過(guò)https加密傳輸。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建設(shè)現(xiàn)在正處于探索階段，而本文所提及的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)也僅僅只是整體智慧校園建設(shè)的一個(gè)開(kāi)始。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟和完善，學(xué)校會(huì)在各個(gè)不同的領(lǐng)域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)的應(yīng)用產(chǎn)生不同的需求。加強(qiáng)智慧校園的建設(shè)，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知物理環(huán)境的作用，給在校師生在教與學(xué)的過(guò)程中和日常生活上提供更多的個(gè)性化服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]楊英.基于數(shù)字校園網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019（02）：258-259.