基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建

耿桂琳 管程程

摘? 要：文章從概念理解、頂層設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集運(yùn)用、應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)四個(gè)方面分析了智慧校園建設(shè)中存在的問(wèn)題，并提出了解決的主要方法和思路，即立足實(shí)際、深層研究、大力宣傳，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)校園數(shù)據(jù)進(jìn)行分類收集，建立綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合匯總，獲得更精細(xì)化的數(shù)據(jù)并應(yīng)用于智慧校園平臺(tái)，由此達(dá)到校園數(shù)據(jù)的高效運(yùn)用，準(zhǔn)確定位并滿足師生需求，提升智慧校園平臺(tái)服務(wù)的質(zhì)量，提高學(xué)校教育現(xiàn)代化發(fā)展水平。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);綜合數(shù)據(jù)平臺(tái);智慧校園

中圖分類號(hào)：TP393.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）17-0178-03

Abstract：This paper analyzes the problems existing in the construction of smart campus from four aspects：concept understanding，top-level design，data collection and application，and application platform construction，and puts forward the main methods and ideas to solve them，that is，based on the reality，in-depth research，vigorously promoting，using the internet of things technology to classify and collect campus data，and establishing a comprehensive data platform to collect the collected data by integrating and summarizing，we can obtain more refined data and apply it to the smart campus platform，so as to achieve the efficient use of campus data，accurately locate and meet the needs of teachers and students，improve the service quality of smart campus platform，and improve the development level of school education modernization.

Keywords：internet of things technology;integrated data platform;smart campus

0? 引? 言

伴隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，校園生活日益豐富，校園管理工作日益繁雜，校園服務(wù)質(zhì)量亟待提高，高校日常工作生活對(duì)智慧校園的需求不斷增強(qiáng)，而目前已有智慧校園平臺(tái)無(wú)法滿足高校日益多樣化的需求，為滿足師生需求，服務(wù)教學(xué)管理，構(gòu)建充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)作用的智慧校園平臺(tái)有重要意義。

本文基于2020年度國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目——基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建云平臺(tái)校園智能化建設(shè)研究，通過(guò)對(duì)校內(nèi)教室、圖書(shū)館、寢室以及門(mén)衛(wèi)管理處的實(shí)踐調(diào)查與數(shù)據(jù)收集、分析，對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)進(jìn)行了研究分析。

1? 研究背景

智慧校園是以數(shù)字校園為基礎(chǔ)提出的，是數(shù)字校園的發(fā)展和延伸。當(dāng)前國(guó)家出臺(tái)政策大力支持智慧校園的建設(shè)，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》部署了面向教育現(xiàn)代化的十大戰(zhàn)略任務(wù)，其中包括建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建立一體化智能化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺(tái)。北京大學(xué)、南京郵電大學(xué)等上百所大學(xué)已對(duì)智慧校園建設(shè)展開(kāi)了研究，取得了一些階段性成果，包括：硬件基礎(chǔ)設(shè)施已扎實(shí)穩(wěn)健，建立了能夠提供簡(jiǎn)單基礎(chǔ)服務(wù)的數(shù)字化平臺(tái)，擁有了海量數(shù)字化教學(xué)資源等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在逐步發(fā)展成熟，在智慧城市等建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，在智慧校園的建設(shè)中也逐步得到運(yùn)用。就山東華宇工學(xué)院而言，學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施已比較完善，電子監(jiān)控系統(tǒng)、校園一卡通服務(wù)等得到了較好的運(yùn)用，學(xué)校官網(wǎng)信息更新及時(shí)，官網(wǎng)中的各子系統(tǒng)如教務(wù)系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)等，分工明確，為學(xué)校智慧校園的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

2? 目的

智慧校園建設(shè)的宗旨在于服務(wù)。服務(wù)對(duì)象是學(xué)校全體師生及工作人員，智慧校園的建設(shè)要堅(jiān)持以人為本的理念，只有對(duì)師生需求進(jìn)行充分了解，才能準(zhǔn)確定位智慧校園應(yīng)提供的服務(wù)類型和服務(wù)方式，由此實(shí)現(xiàn)智慧校園的最大價(jià)值。

此次智慧校園建設(shè)研究以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用已有的如人臉識(shí)別技術(shù)、RFID技術(shù)等，獲取范圍更加廣闊的校園數(shù)據(jù)。建立綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析，破解數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題，進(jìn)一步定位師生需求并提供更加精細(xì)化的服務(wù)。促進(jìn)學(xué)校教育方式變革，提高教育水平，推進(jìn)學(xué)校管理模式升級(jí)，減輕管理壓力、維護(hù)管理秩序、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、拓寬學(xué)習(xí)空間、提高學(xué)習(xí)效率、便捷師生的日常生活，實(shí)現(xiàn)“三個(gè)一”的目標(biāo)，即：一個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)平臺(tái)，統(tǒng)一管理。力求突破智慧校園建設(shè)瓶頸，為山東華宇工學(xué)院以及其他高校的智慧校園建設(shè)提供思路。

3? 智慧校園建設(shè)中存在的問(wèn)題分析

智慧校園的建設(shè)是一個(gè)艱巨而長(zhǎng)久的工程，當(dāng)前各高校在建設(shè)過(guò)程中已取得了不小的成就，但在概念理解，頂層設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集運(yùn)用、應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)等方面仍存在各種問(wèn)題和不足。下文從這四個(gè)方面具體分析。

3.1? 概念理解

智慧校園并沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的、清晰地定義，各高校對(duì)智慧校園的概念存在不同的理解，甚至存在理解的偏差，導(dǎo)致智慧校園的建設(shè)浮于表面或迷失方向。

3.2? 頂層設(shè)計(jì)

建設(shè)智慧校園是為了服務(wù)于學(xué)校教育信息化建設(shè)，各學(xué)校教育水平，校園環(huán)境，發(fā)展?fàn)顩r存在差異，對(duì)智慧校園的建設(shè)需求有所不同，而大部分高校做出的頂層設(shè)計(jì)未立足于學(xué)校實(shí)際，導(dǎo)致智慧校園建設(shè)失去本質(zhì)意義。

3.3? 數(shù)據(jù)采集運(yùn)用

3.3.1? 數(shù)據(jù)采集缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，采集數(shù)據(jù)的方式更加多樣，由于采集數(shù)據(jù)的方式不同，獲取的數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法進(jìn)行橫向交流，造成校園數(shù)據(jù)的浪費(fèi)。現(xiàn)有的獲取校園數(shù)據(jù)的硬件設(shè)施如表1所示。

3.3.2? 數(shù)據(jù)橫向交流受阻

目前學(xué)校的信息化建設(shè)在不斷地增強(qiáng)，但各部門(mén)的信息化管理比較獨(dú)立，各部門(mén)根據(jù)自身需要，選取不同的數(shù)據(jù)采集方式，獨(dú)立的對(duì)校園數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、運(yùn)用，數(shù)據(jù)來(lái)源層次單一，例如學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)，招生系統(tǒng)等，大多獨(dú)立運(yùn)行，互不聯(lián)系，彼此間數(shù)據(jù)沒(méi)有做到更好地共享與對(duì)接，校園數(shù)據(jù)得不到充分利用，造成校園數(shù)據(jù)浪費(fèi)，降低了各部門(mén)工作的效率和質(zhì)量。

3.4? 應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)

近年來(lái)，各類別智慧校園應(yīng)用平臺(tái)層出不窮，已有平臺(tái)多存在服務(wù)不到位、不全面的問(wèn)題，多個(gè)應(yīng)用軟件共用，增加了師生壓力。

4? 解決方案

4.1? 概念理解

造成對(duì)智慧校園理解偏差或不理解的原因主要分為兩個(gè)：第一，對(duì)智慧校園的科學(xué)定義尚不明確;第二，智慧校園的宣傳不到位。解決此問(wèn)題首先需要對(duì)智慧校園進(jìn)行更深層、更細(xì)致的研究，給出更加明確的定義;其次，加強(qiáng)宣傳力度，采用問(wèn)卷、講座等形式加深師生對(duì)智慧校園的理解。

4.2? 頂層設(shè)計(jì)

在智慧校園建設(shè)中，立足學(xué)校實(shí)際，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷、實(shí)地考察等方式，深入了解學(xué)校具體情況，而非僅局限于已有數(shù)據(jù)，是解決頂層設(shè)計(jì)偏離實(shí)際的關(guān)鍵。

4.3? 構(gòu)建集收集、處理校園數(shù)據(jù)于一體的綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)采集。校園數(shù)據(jù)的采集以一卡通刷卡采集為主，人臉識(shí)別技術(shù)、電子監(jiān)控等為輔，做到全方位，精細(xì)化的數(shù)據(jù)采集。

4.3.1? 一卡通技術(shù)

目前一卡通技術(shù)的運(yùn)用最為普遍，一卡通技術(shù)受環(huán)境的限制較小。只需安裝感應(yīng)器，就可進(jìn)行使用，靈活性強(qiáng)。一卡通最大的優(yōu)勢(shì)在于可以進(jìn)行明確的身份認(rèn)證，收集到的信息能夠準(zhǔn)確到個(gè)體，除了進(jìn)行購(gòu)物消費(fèi)外，可以將其應(yīng)用范圍拓展到更廣闊的領(lǐng)域，如門(mén)禁刷卡，教室考勤簽到，圖書(shū)館刷卡進(jìn)出，借書(shū)還書(shū)登記等。

4.3.2? 人臉識(shí)別技術(shù)

人臉識(shí)別技術(shù)是指利用分析比較的計(jì)算機(jī)技術(shù)識(shí)別人臉，人臉識(shí)別技術(shù)具有自然性、非接觸性、不易察覺(jué)性和非侵?jǐn)_性四個(gè)優(yōu)勢(shì)

一卡通技術(shù)簡(jiǎn)潔方便，但存在的弊端不可輕視。一卡通易丟失、磨損、消磁。因此可能會(huì)導(dǎo)致資金盜刷，門(mén)禁考勤簽到不可避免地會(huì)出現(xiàn)代簽問(wèn)題，存在較多的安全隱患，結(jié)合人臉識(shí)別技術(shù)，能夠極大增強(qiáng)其安全性。以教室簽到考勤為例，如圖1所示。

學(xué)生到達(dá)教室門(mén)口，將一卡通放置于感應(yīng)器上，確認(rèn)是否為本教室本班學(xué)生，信息確認(rèn)后刷臉進(jìn)入教室，如果學(xué)生一卡通丟失或忘帶，可先進(jìn)行刷臉認(rèn)證，彈出一卡通信息，確認(rèn)信息是否正確，確認(rèn)后進(jìn)入或離開(kāi)教室。

通過(guò)此流程進(jìn)行考勤，首先可以確認(rèn)進(jìn)入教室的都為本班學(xué)生，有效防止了其他人員進(jìn)入，提高了教室的安全性;其次，“一卡通+人臉識(shí)別”雙認(rèn)證方式，有效防止代簽現(xiàn)象，減少遲到早退現(xiàn)象，利于教師進(jìn)行學(xué)生考勤，方便課堂管理，節(jié)省上課點(diǎn)名時(shí)間，提高學(xué)生上課的積極性;同時(shí)，減少了因一卡通丟失造成的不必要麻煩。

“一卡通+人臉識(shí)別”雙認(rèn)證方式，在門(mén)禁，校園購(gòu)物，圖書(shū)館借書(shū)等多領(lǐng)域都可發(fā)揮作用。

4.3.3? 電子監(jiān)控

電子監(jiān)控在交通安全、家居安全、校園安全等方面已得到廣泛應(yīng)用，電子監(jiān)控是安防監(jiān)控系統(tǒng)必不可少的工具，校園內(nèi)監(jiān)控設(shè)備的安裝已相當(dāng)普遍。電子監(jiān)控不僅可以用于安防系統(tǒng)，也可把它當(dāng)作聯(lián)系各系統(tǒng)的媒介。即當(dāng)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，將信息傳送至綜合信息平臺(tái)并再次進(jìn)行分析處理，處理后的信息迅速傳輸至智慧校園平臺(tái)的相關(guān)子系統(tǒng)，對(duì)事件給出具體解決方案，這樣可以有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，減少安全隱患。

4.4? 數(shù)據(jù)整合

造成校園數(shù)據(jù)浪費(fèi)的最大原因在于收集到的校園數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行整合處理，建立綜合信息平臺(tái)，統(tǒng)一收集數(shù)據(jù)。將其進(jìn)行處理后配分到各子系統(tǒng)，可有效減少數(shù)據(jù)浪費(fèi)。綜合信息平臺(tái)設(shè)計(jì)如圖2所示。

通過(guò)一卡通、人臉識(shí)別、電子監(jiān)控、RFID等技術(shù)采集到的校園數(shù)據(jù)，統(tǒng)一匯集到信息處理中心，利用人機(jī)交互技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)的對(duì)話，利用云計(jì)算等技術(shù)將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取的巨大數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，通過(guò)由多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行分析處理并返回給用戶。在此中心，不同方式獲取到的校園數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行橫向或縱向的交流，得到更加充分的整合，解決了校園數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題。經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)，根據(jù)各子系統(tǒng)需要，輸送到各子系統(tǒng)內(nèi)，各子系統(tǒng)間仍相互聯(lián)系，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次交換，由此達(dá)到校園數(shù)據(jù)的最大化利用。

根據(jù)師生在校工作、學(xué)習(xí)和生活需要，結(jié)合已有校園服務(wù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)與不足，整合各校園服務(wù)系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的智慧校園服務(wù)平臺(tái)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)綜合信息平臺(tái)，立足山東華宇工學(xué)院實(shí)際需求，對(duì)智慧校園平臺(tái)作如圖3所示的設(shè)計(jì)。

該智慧校園平臺(tái)設(shè)計(jì)宗旨是“一個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)平臺(tái)，統(tǒng)一服務(wù)”，智慧校園服務(wù)平臺(tái)從綜合信息平臺(tái)獲取校園信息，進(jìn)行利用，服務(wù)對(duì)象為全體師生和教職工，平臺(tái)由教務(wù)系統(tǒng)、圖書(shū)館系統(tǒng)、校園安全系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)四部分構(gòu)成，各部分下細(xì)分具體服務(wù)，如教務(wù)系統(tǒng)部分下設(shè)個(gè)人信息、教學(xué)信息兩部分，可根據(jù)學(xué)校具體情況，添加或減少服務(wù)類型。并且，各系統(tǒng)可進(jìn)行調(diào)整與完善，力求建立能夠滿足校園生活，學(xué)習(xí)等所有需求的綜合性服務(wù)平臺(tái)。

5? 結(jié)? 論

綜上所述，智慧校園在概念理解、頂層設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集運(yùn)用和應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)四個(gè)方面均存在一些問(wèn)題，進(jìn)一步明確智慧校園定義，立足學(xué)校實(shí)際，因地制宜的展開(kāi)智慧校園的建設(shè)，利用綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)破除數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題，構(gòu)建集教學(xué)與生活于一體的一站式智慧校園服務(wù)平臺(tái)，不斷提高智慧校園建設(shè)的廣度與深度，才能進(jìn)一步滿足師生需求，使智慧校園價(jià)值得到最大化利用，推進(jìn)教育方式和生活方式變革。

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作者簡(jiǎn)介：耿桂琳（2001.06—），女，漢族，山東臨沂人，本科在讀，研究方向：財(cái)務(wù)管理;管程程（1983.04—），女，漢族，山東德州人，副教授，碩士研究生，研究方向：經(jīng)濟(jì)管理。