物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)研究

許照慧

【摘要】? ? 隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在各個行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，其中，物聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用具有一定的影響價值。而物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容，因此需要把物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)的融入到教育領(lǐng)域發(fā)展過程中，進(jìn)而推動我國教育事業(yè)的長久進(jìn)步。本文首先對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行概述，然后分析了物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)，最后提出了智能化教育設(shè)備識別以及數(shù)據(jù)封裝和傳輸協(xié)議的實現(xiàn)過程，從而確保物聯(lián)網(wǎng)在教育行業(yè)的有效應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】? ? 物聯(lián)網(wǎng)? ? 教育應(yīng)用? ? 標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

引言：

目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)話題，該技術(shù)研究內(nèi)容較多，且待解決的問題也很多，而物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系是物聯(lián)網(wǎng)研究的前提條件，對物聯(lián)網(wǎng)各項功能的實現(xiàn)起到了重要的作用。

對于物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系而言，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較為繁瑣且分散，因此需要把各項標(biāo)準(zhǔn)和教育領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行有效的結(jié)合，對標(biāo)準(zhǔn)研究框架進(jìn)行細(xì)化與完善，確保物聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域當(dāng)中發(fā)揮其應(yīng)用價值。由此可見，對物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)進(jìn)行研究具有重要的意義。

一、物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)主要指利用射頻識別、紅外技術(shù)、定位系統(tǒng)等信息裝置，根據(jù)對應(yīng)的協(xié)議完成物品和網(wǎng)絡(luò)之間的連接與通信，從而完成識別、定位、管理等功能。物聯(lián)網(wǎng)具有鮮明的特征，能夠?qū)⑿畔⑹占?、處理、傳輸?shù)冗^程進(jìn)行結(jié)合，在不同的時間、地點(diǎn)完成智能化交流。物聯(lián)網(wǎng)在各個領(lǐng)域當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其中包括智能電網(wǎng)、智能家居、智慧校園、智能交通等等。

二、物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用分析

2.1 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及創(chuàng)新必須實現(xiàn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)階段，對物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特征、在教育行業(yè)中的應(yīng)用、如何提高教學(xué)質(zhì)量、開展教學(xué)管理等方面的研究較多，而關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)問題以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的頂層設(shè)計等內(nèi)容研究的較少。有關(guān)學(xué)者通過研究將物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)劃分成物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)、物聯(lián)網(wǎng)信息處理標(biāo)準(zhǔn)、物聯(lián)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)等等幾個方面，并且對相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行介紹。本文在目前物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究的基礎(chǔ)上，對物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)問題進(jìn)行研究與分析，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)，并且對智慧校園當(dāng)中的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行研究，從而為物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用提供科學(xué)的模式。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)主要按照自身的特征構(gòu)成，主要包括感知互動層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層以及應(yīng)用服務(wù)層等幾個方面，然而對于各層的體系結(jié)構(gòu)卻沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。基于物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的內(nèi)容及特點(diǎn)，本文提出體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一種開放性的分層式體系，由上而下依次為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層。其中，應(yīng)用層能夠把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)專業(yè)以及公共平臺應(yīng)用等各個方面中的有效運(yùn)用。對于應(yīng)用層來說，智慧校園、智慧課堂以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)問題等為主要的研究內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò)層利用無線網(wǎng)、有線網(wǎng)等完成對感知層信息的傳輸、控制等功能，其中包括了網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)封裝等方面的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此要對這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采標(biāo)，并且科學(xué)的運(yùn)用在教育領(lǐng)域當(dāng)中。

感知層能夠完成數(shù)據(jù)收集、自動識別以及智能處理等工作。在教育設(shè)備系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)研究的過程中，需要考慮到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在教育行業(yè)中的科學(xué)應(yīng)用問題、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題、信息收集問題等等方面。

2.2.1教育應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化原則

目前，和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)性組織主要包括W3C、ITU-T、IEEE、3GPP2等等，其中，標(biāo)準(zhǔn)組織的研究內(nèi)容主要包括機(jī)器和機(jī)器之間的通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感網(wǎng)、射頻識別技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)等諸多方向。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)研究逐漸走向成熟，但是物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)、物聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用等方面的問題仍需要進(jìn)一步解決，因此，采標(biāo)原則是研究的重要內(nèi)容。

對于智慧校園應(yīng)用層的采標(biāo)、教育設(shè)備感知層的采標(biāo)、數(shù)據(jù)封裝網(wǎng)絡(luò)層的采標(biāo)等等，其目的都是進(jìn)一步提高教育資源的利用率，優(yōu)化教育服務(wù)。因此，對于采標(biāo)原則的選擇，一方面，可以在生態(tài)的角度進(jìn)行考慮;另一方面，還要充分的考慮到教育資源的安全性、科學(xué)性。例如，選擇的標(biāo)準(zhǔn)要保證資源對人類健康有益，資源的使用要節(jié)能環(huán)保，并且保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，最后可能還要考慮道德以及倫理等方面的因素。

2.2.2感知層及物聯(lián)網(wǎng)教育設(shè)備體系的標(biāo)準(zhǔn)

感知層能夠?qū)ξ锢硎录约皵?shù)據(jù)等進(jìn)行收集，并且對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行協(xié)調(diào)操作，從而減少數(shù)據(jù)的冗余，有效的接入到廣域網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。感知層主要為傳感網(wǎng)、射頻識別等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中，傳感網(wǎng)利用傳感器檢測環(huán)境當(dāng)中的紅外、雷達(dá)、地震信號等，并且對物質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行檢測，TEDS標(biāo)準(zhǔn)、IRIG以及CBRN等是重要的傳感器格式、接口的標(biāo)準(zhǔn)。而射頻識別標(biāo)準(zhǔn)能夠解決接口、通信、信息共享等問題，推動射頻識別技術(shù)的有效應(yīng)用。射頻識別標(biāo)準(zhǔn)主要包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等幾個方面。在教育設(shè)備當(dāng)中融入物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，可以促進(jìn)設(shè)備的智能化應(yīng)用，從而給教育行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2.2.3網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)封裝和傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用體系的網(wǎng)絡(luò)層主要實現(xiàn)信息傳輸?shù)裙δ?，通過信息系統(tǒng)將感知層得到的相關(guān)的數(shù)據(jù)信息安全、穩(wěn)定的進(jìn)行傳輸，確保用戶之間可以完成大量程、高精度的通信，不斷的擴(kuò)大通信范圍。網(wǎng)絡(luò)層主要包括電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及企業(yè)的專網(wǎng)等多種形式。

根據(jù)著作《物聯(lián)網(wǎng)》可知，物聯(lián)網(wǎng)可以分為有線的長、短距離以及無線長、短距離，同時闡述了一些典型的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。例如，IP、3G、4G、ZigBee標(biāo)準(zhǔn)以及無線長距離當(dāng)中的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)等。該部分為物聯(lián)網(wǎng)的重要構(gòu)成部分：機(jī)器之間的通信，即M2M，目前，許多機(jī)器設(shè)備都沒有通信的功能。M2M主要指機(jī)器對機(jī)器或者人對機(jī)器，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換以及通信等功能。ZigBee、IEEE 802.15等都是無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展在一定程度上推動了ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，具有延時短、組網(wǎng)靈活、容量大等優(yōu)點(diǎn)，因此，在采標(biāo)的過程中，智慧課堂建設(shè)的M2M能夠應(yīng)用ZigBee標(biāo)準(zhǔn)完成信息傳輸功能，而在智慧校園當(dāng)中的M2M能夠利用IP、3G等標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.4智慧校園等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用體系的應(yīng)用層主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的管理及處理，同時把信息應(yīng)用在各個領(lǐng)域當(dāng)中。應(yīng)用層由物聯(lián)網(wǎng)中間件以及應(yīng)用等部分組成，其中，中間件能夠把設(shè)備控制、通信管理等公用能力進(jìn)行封裝，并且促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有效應(yīng)用;而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要對象是用戶，包括企業(yè)以及行業(yè)的應(yīng)用，對于教育領(lǐng)域而言，主要表現(xiàn)在智慧校園、智能實驗室以及智慧課堂等方面。建立M2M數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)之后，能夠有效的解決機(jī)器的通信問題，同時產(chǎn)生了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括OASOS的oBIX標(biāo)準(zhǔn)、BITX ml標(biāo)準(zhǔn)、oMIX標(biāo)準(zhǔn)（同方）以及WMMP標(biāo)準(zhǔn)（移動）等等。

三、智能化教育設(shè)備識別的實現(xiàn)

由于物聯(lián)網(wǎng)的研究內(nèi)容較多，研究范圍廣泛，所以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)研究的方向也存在較大的差異性，這樣就使得標(biāo)準(zhǔn)的制定全部分散在各個標(biāo)準(zhǔn)組織當(dāng)中，因此產(chǎn)生了標(biāo)準(zhǔn)分散等問題?，F(xiàn)階段，需要建立統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，并且加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化組織之間的合作與溝通，從而形成統(tǒng)一的、合理的物聯(lián)網(wǎng)信息管理的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，這也是需要解決的重點(diǎn)問題。一些標(biāo)準(zhǔn)化組織獎應(yīng)用層信息標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)合，從而產(chǎn)生元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，以此作為物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)暮诵模龠M(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域以元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。

元數(shù)據(jù)主要指能夠完成網(wǎng)絡(luò)資源的識別、管理及定位等功能的數(shù)據(jù)。把元數(shù)據(jù)的表示對象逐漸的拓展到智能設(shè)備識別等方面，智能設(shè)備元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)芾碓O(shè)備進(jìn)行識別、定位等。另外，資源元數(shù)據(jù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE LOM、DC等等。本文以DC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，完成物聯(lián)網(wǎng)智能智能設(shè)備的元數(shù)據(jù)格式，其中，元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要有通用、技術(shù)、命令等等類型。

四、數(shù)據(jù)封裝和傳輸協(xié)議的實現(xiàn)

根據(jù)元數(shù)據(jù)格式，通過XML語言進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝和傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中傳輸時，需要將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在TCP及UDP協(xié)議進(jìn)行封裝，再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議封裝，然后為鏈路層的PPP協(xié)議封裝，從而將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)當(dāng)中，經(jīng)過路由器中轉(zhuǎn)，最終傳送到監(jiān)控中心。在接收端，對數(shù)據(jù)完成解析工作，明確其目標(biāo)代碼。另外，為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，可以通過握手傳輸?shù)确绞郊訌?qiáng)安全性能。

五、結(jié)束語

本文通過對物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的研究，使我們了解到了，物聯(lián)網(wǎng)在教育行業(yè)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容，因此需要把物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)的融入到教育領(lǐng)域發(fā)展過程中，建立完善的物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)感知層及物聯(lián)網(wǎng)教育設(shè)備體系標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)封裝和傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及智慧校園等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的有效應(yīng)用，進(jìn)而推動我國教育事業(yè)的長久進(jìn)步。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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