基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園總體建設(shè)模塊設(shè)計

王甜

摘? 要： 傳統(tǒng)的智慧校園總體建設(shè)模塊建設(shè)效果較差，難以達到校園建設(shè)提出的要求。為了解決上述問題，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，設(shè)計一種新的智慧校園總體建設(shè)模塊，設(shè)定工作平臺完成服務(wù)、管理、分析等多項功能，在平臺內(nèi)部引入綜合數(shù)據(jù)服務(wù)、公共數(shù)據(jù)庫、教學資源數(shù)據(jù)、信息傳達數(shù)據(jù)服務(wù)等建設(shè)內(nèi)容。在完成平臺構(gòu)建后，設(shè)定分模塊，包括智慧校園環(huán)境模塊、教學模塊、后勤模塊、消費模塊、身份管理模塊。為檢測模塊的工作效果，與傳統(tǒng)模塊進行實驗對比，結(jié)果表明，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園總體建設(shè)模塊能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)校園管理，達到用戶的使用需求。

關(guān)鍵詞： 模塊設(shè)計; 智慧校園; 建設(shè)模塊; 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù); 運行平臺構(gòu)建; 對比驗證

Abstract： As the traditional smart campus overall construction module has poor construction effect and it is difficult to meet the requirement of campus construction， a new smart campus overall construction module is designed on the basis of the Internet of Things （IoT） technology. The work platform is set to complete the service， management， analysis and other functions. The construction contents such as integrated data service， public database， teaching resource data and information transmission data service are introduced into the platform′s internal. After platform construction is completed， the sub?modules including smart campus environment module， teaching module， logistics module， consumption module and identity management module are set. The comparison with the traditional module is conducted in the experiment to detect the working effect of the modules. The results show that the smart campus overall construction module based on the IoT technology can realize the campus management within a short time and meet the user′s application requirements.

Keywords： module design; smart campus; construction module; IoT technology; operation platform construction; comparison validation

0? 引? 言

隨著時代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)覆蓋了整個地球，因此數(shù)字化技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)也隨之發(fā)展起來。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在日常生活中便完美地體現(xiàn)了出來，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園就是一個具有代表性的例子[1]。物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園的建設(shè)中由淺入深，在物聯(lián)網(wǎng)的全面應(yīng)用后，人們更加信任和依賴物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中所提供的服務(wù)模式[2]。

本文針對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用設(shè)計建設(shè)模塊。雖然智慧校園已經(jīng)成功地受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引導(dǎo)與連接，但是目前并沒有較為完整、成熟的建設(shè)模塊，因此，設(shè)計一套較為完整的智慧校園建設(shè)模塊可以提高學校的教學管理水平、教學質(zhì)量與校園生活質(zhì)量，為未來的培養(yǎng)人才工作奠定基礎(chǔ)[3]。本文將從校園環(huán)境、校園后勤、校園消費、校園身份管理等方面進行模塊建設(shè)，在校園網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把所有校園各類板塊進行連接組合，從而形成一個隱形的物聯(lián)網(wǎng)模塊，進而建成智慧校園總體模塊。

1? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建設(shè)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文進行模塊設(shè)計時，將智慧校園建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，實現(xiàn)“以人為本”的理念，將校園中的教學、后勤、生活、科技等部門通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合在一起，通過智慧校園服務(wù)平臺，將校園中的各種信息、各種物品融合，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的互聯(lián)，做到為師生服務(wù)的目的[4]。圖1為本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園的模塊總結(jié)構(gòu)。

2? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建設(shè)模塊中運行平臺設(shè)計

在建設(shè)模塊中，設(shè)定工作平臺，本文設(shè)定的平臺同時具備服務(wù)、管理、分析等多項功能[5]。

智慧校園的服務(wù)平臺建設(shè)主要包括服務(wù)的整體框架建設(shè)、教師學生的信息服務(wù)建設(shè)、集成框架建設(shè)等內(nèi)容，將這些軟件信息整合便組成了一套較為完整的軟件服務(wù)平臺。服務(wù)平臺的基礎(chǔ)框架包含信息管理、應(yīng)用管理、數(shù)字調(diào)整等。在校園網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)主要包含的網(wǎng)絡(luò)類型主要有校園無線網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)、Internet等類型。當智慧校園中建立了相對較為完善的網(wǎng)絡(luò)平臺，便可以顯著地提高智慧校園的質(zhì)量[6]。

數(shù)據(jù)中心的平臺建設(shè)主要包含綜合數(shù)據(jù)服務(wù)、公共數(shù)據(jù)庫、教學資源數(shù)據(jù)、信息傳達數(shù)據(jù)服務(wù)等建設(shè)內(nèi)容。公共數(shù)據(jù)庫的建設(shè)核心是共享數(shù)據(jù)，通過各類網(wǎng)絡(luò)軟件向任何想要獲取數(shù)據(jù)資源的人提供數(shù)據(jù)資源共享[7]。綜合數(shù)據(jù)服務(wù)是將各類軟件中的數(shù)據(jù)進行整合，將數(shù)據(jù)進行連接聚合。數(shù)據(jù)中心平臺的建設(shè)大大地方便了師生的生活，為基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建設(shè)夯實了基礎(chǔ)[8]。

安全建設(shè)是校園的保障，安全平臺可以保障師生的人身、信息等方面的安全。本文的安全管理平臺建設(shè)主要包含安全日志、用戶中心、出勤中心、認證官網(wǎng)、知識產(chǎn)權(quán)等方面[9]。安全日志的建設(shè)主要是記錄校園內(nèi)的安全訪問記錄，基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測對智慧校園的安全方面做出控制預(yù)防。用戶中心記錄全校師生的信息，以防校外的人員入侵智慧校園系統(tǒng)。出勤中心基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以監(jiān)測師生的位置，保障人身安全。平臺還具備公告推送功能，推送是智慧校園與用戶之間最為便捷的交流方式，只需將需要傳達的信息推送到平臺中，用戶便能獲取到信息[10]。

3? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建設(shè)模塊

物聯(lián)網(wǎng)若要在智慧校園中穩(wěn)定地發(fā)揮作用，必需硬件設(shè)施來支撐物聯(lián)網(wǎng)的運作功能。物聯(lián)網(wǎng)的硬件支撐設(shè)備構(gòu)成主要有儲存器、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等裝置。采用數(shù)字虛擬技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)連接器、服務(wù)器、儲存器等硬件設(shè)施連接起來進行整合調(diào)理，提高硬件設(shè)施的功能穩(wěn)定性，還可以使這些硬件設(shè)施更加靈敏，便于控制。因此在建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園時硬件設(shè)備的良好穩(wěn)定建設(shè)是不可或缺的條件。

軟件平臺是根據(jù)學校的需求來進行編輯設(shè)置，滿足學校的信息化管理以及讓學校的日常工作更加有條理。本文建設(shè)智慧校園所需要的軟件平臺主要有服務(wù)平臺、網(wǎng)絡(luò)平臺、數(shù)據(jù)中心平臺、安全管理平臺、公告推送平臺等。

3.1? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園環(huán)境模塊設(shè)計

智慧環(huán)境的模塊建設(shè)主要建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，把校園內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施實行物聯(lián)網(wǎng)化、智能化，將校園內(nèi)的每一個教室、辦公室、操場等基礎(chǔ)設(shè)施通過互聯(lián)網(wǎng)進行關(guān)聯(lián)，再利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將校園覆蓋進行統(tǒng)一管理。這樣的智慧校園便具備了高度感知和配合能力強的特點。

智慧校園環(huán)境還包括安全環(huán)境的模塊建設(shè)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校園內(nèi)的各個路口、門口安放電子眼、檢測器等設(shè)備，提高校園安全保障。當校園內(nèi)發(fā)生安全事故時可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安全事故的產(chǎn)因、過程、涉及人員進行調(diào)查，使得校園的安全性能顯著提升。

3.2? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園教學模塊設(shè)計

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)教學模塊，可以改變教師傳統(tǒng)的教學方式方法，充分地利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以使教學變得更加豐富多彩，解決了課程內(nèi)容枯燥的問題，還能促進學生的學習積極性。智慧教學的模塊主要包括智能教室、智能設(shè)備、智能課程等部分。物聯(lián)網(wǎng)主要通過優(yōu)化教學資源，憑借物聯(lián)網(wǎng)對教室、實驗室等教學資源進行改進管理，物聯(lián)網(wǎng)可以將這些硬件設(shè)施與互聯(lián)網(wǎng)進行結(jié)合，從而達到了智慧教學的新層次?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園教學模塊如圖2所示。

圖書館的物聯(lián)網(wǎng)化也是智慧校園的模塊建設(shè)內(nèi)容之一，利用物聯(lián)網(wǎng)對圖書館進行數(shù)字化管理，使圖書館向智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷提高，可以將射頻識別技術(shù)運用到圖書館中，讓電子版的圖書進入圖書館，這將大大提升圖書館的閱讀資源。即便圖書館的閱讀資源廣泛，但是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以快速地尋找到圖書的位置。這大大地提升了圖書館的引導(dǎo)效果，同時還能緩解圖書館工作人員的整理工作壓力。

3.3? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園后勤模塊設(shè)計

智慧后勤模板主要由智能醫(yī)療、智能安防、智能樓宇、智能路燈等四個部分組成。

智能醫(yī)療主要通過物聯(lián)網(wǎng)為師生提供醫(yī)療感知功能，讓師生能夠及時地發(fā)現(xiàn)自身的健康狀況，還能讓師生更好地樹立起預(yù)防疾病的意識。

智能安防主要利用全球定位服務(wù)、紅外線感知、射頻識別等技術(shù)實現(xiàn)智能安防。物聯(lián)網(wǎng)將這些設(shè)備進行聯(lián)合統(tǒng)一管理，從而達到更好的安防效果，讓校園成為無死角的感應(yīng)安防系統(tǒng)。

智能樓宇借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將教師辦公樓和學生宿舍進行整合，主要針對于宿舍、辦公樓內(nèi)的水電管理。智能路燈是管理校園內(nèi)的所有路燈，根據(jù)不同的時間、天氣對路燈進行實時智能管理。

3.4? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園消費模塊設(shè)計

校園內(nèi)的消費是師生生活中的重要組成部分，例如每天的一日三餐、洗浴、水房等消費。在物聯(lián)網(wǎng)的推動下能夠促進師生消費的主動性，還能對師生的消費情況做出分析。智慧校園可以為師生辦理消費一卡通，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)對消費卡進行查詢，掌握師生的消費情況與飲食狀況，以便滿足師生消費的需求。綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智慧校園的消費模塊中既方便了師生的消費過程，還能幫助學生鍛煉合理消費的能力，讓智慧校園變得更加完善。

3.5? 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園身份管理模塊設(shè)計

身份管理模塊是針對全校師生身份信息的認證與管理。學校的師生可以將自己的個人基本信息上傳到物聯(lián)網(wǎng)電子標簽，師生的智慧卡可以在智慧校園數(shù)據(jù)庫中進行提取交換，在教師離職或?qū)W生畢業(yè)后可以到身份管理中心刪除自己的信息。利用這些信息可以查詢師生的信息，比如出勤情況、身份職位情況、參加活動次數(shù)等，有利于學校對師生的統(tǒng)一管理。模塊的設(shè)計圖如圖3所示。

4? 實驗研究

為了檢測本文設(shè)計模塊的有效性，選用傳統(tǒng)智能校園建設(shè)模塊進行實驗對比，發(fā)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園總體建設(shè)模塊建設(shè)更受歡迎。傳統(tǒng)校園不具備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，校園中的物品與物品之間、物品與人之間并不存在感應(yīng)聯(lián)系，師生在校園中的生活方式比較繁瑣，經(jīng)?；ㄙM一些不必要的時間在日常生活中。而本實驗中將針對智慧校園與傳統(tǒng)校園進行對比。物聯(lián)網(wǎng)主要是通過紅外線感應(yīng)器、GPS定位系統(tǒng)、激光傳感器、無線射頻識別等技術(shù)或設(shè)備將所有物體以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)連接起來，進行信息轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對物體的智能化跟蹤、管理、識別、定位。因此，物聯(lián)網(wǎng)的宗旨就是萬物互聯(lián)、智能服務(wù)生活，通過互聯(lián)網(wǎng)的信息連通特性和感應(yīng)能力實現(xiàn)智慧校園與智能化息息相關(guān)，智能化校園的校園內(nèi)被智能傳感器覆蓋，從而形成物聯(lián)網(wǎng)。以物聯(lián)網(wǎng)的角度來分析智慧校園，智慧校園的主要組成分為智慧后勤、智慧教學、智慧環(huán)境、智慧管理等方面。通過物聯(lián)網(wǎng)將這些智能化模塊連接起來便形成了較為完整的智慧校園。

物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應(yīng)用使校園智能化，利用互聯(lián)網(wǎng)手段以及無線傳感技術(shù)和各類監(jiān)測設(shè)備讓物體之間進行感應(yīng)互動，使物體與物體之間具備感知性。物聯(lián)網(wǎng)的這種手段可以讓人們更好地感應(yīng)周圍環(huán)境，盡可能地方便人們的生活，將復(fù)雜繁瑣的生活活動交給物聯(lián)網(wǎng)所控制的智能化設(shè)備來解決。這便是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園特征——智能化。

5? 結(jié)? 語

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展蓬勃向上，已經(jīng)就用于很多方面。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧校園的建設(shè)相結(jié)合不僅促進了教育事業(yè)的發(fā)展，還可以完善智慧校園模塊建設(shè)。本文便以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)建設(shè)了身份管理模塊、消費模塊、后勤模塊、教學模塊以及環(huán)境模塊。這將大大地提升智慧校園的性能，為建設(shè)更加完善的智慧校園提供了有力的條件。

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