物聯網技術在智能校園中的應用

韓 蔚 宋文敏

(萊蕪職業技術學院，山東 萊蕪 271100)

0 引言

物聯網的概念大同小異，主要是指利用射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID）技術、無線通信技術、紅外感應器、全球定位系統（GPS）、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換與通訊，先進的云計算技術和超級計算機則可以對海量數據進行整理分析，幫助人們做出正確的行動決策，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監測和管理的一種網絡[1]。由此可見，物聯網實現了物與物的相連，其基礎仍然是互聯網，其目的仍然是進行信息交換與通訊。本文以物聯網在校園智能化建設方面的研究綜述為基礎，探討了物聯網技術在智能校園中的應用。

1 物聯網技術簡介

從技術架構上看，物聯網可以分為：感知層、網絡層和應用層[2]。

感知層是由各種傳感器以及傳感網關構成的，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，它是物聯網識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。

網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，負責傳遞和處理感知層獲取的信息，相當于人的神經中樞和大腦。

應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它和各行各業的需求相結合，實現物聯網的智能應用。

物聯網的技術特點讓其迅速應用到社會生活的各個領域、各個角落，包括綠色農業、工業監控、海洋漁業、公共安全、城市管理、遠程醫療、物流管理、智能交通和環境監測等方面。《2010-2011年中國物聯網發展年度報告》顯示：我國的安防、交通和醫療三大領域有望在物聯網發展中率先受益；到2015年，我國物聯網產業將實現5000億元的規模，年均增長率達11%左右。在這樣的形勢下，物聯網在教育中的研究和應用更受到足夠的關心和重視，下面探討物聯網技術在智能校園中的應用。

2 物聯網技術在智能校園中的應用

2.1 教學方面的應用

在教學方面通過物聯網技術可以實現現實世界與虛擬世界的互聯，可以使教學環境中的每個物件與虛擬學習環境進行無縫整合。比如教師在做教學設計、編寫教案或是上課時不用再刻意關注教學設備的存在，不需要學習它的使用方法。在授課過程中僅僅通過語言或簡單的動作指令就可以隨心所欲地使用物聯網技術控制下的任意設備，如投影儀、音箱、燈光等等，使得教學效果達到最大化。

另外，智能化教學也體現在教學環境上。可以利用傳感器網絡，實現教學環境的實時信息反饋。[3]可以在教學樓內安裝密集的傳感器，并用IPV6網絡連接，以此來自動調節教室內的溫度、濕度、照明度等，使得教學環境最佳。比如在實訓基地安裝所需的傳感器設備，當外在條件與實訓基地設定條件不相適宜時，可以進行報警，并將實訓期間的報警次數記錄到RFID標簽設備中，教師可以方便地查看學生的實訓情況。

2.2 學生管理方面的應用

物聯網在學生管理方面的應用主要包括學生上課考勤管理和學生安全管理兩個方面。

在傳統意義上教師對學生進行考勤主要是計算學生上課的出勤率，在很大程度上浪費了學生課堂聽課的時間。而采用物聯網技術之后，學生可以使用含有RFID標簽 （為在校的每個學生配備RFID標簽，該電子標簽中預先儲存好了學生的姓名、班級等基本信息）的校園卡刷卡進入教室，教室內的讀卡器在接收到學生刷卡記錄后，將數據發送到教學管理系統服務器上，并把數據自動更新到后臺數據庫中，從而統計出該學生的出勤情況。

在學生安全管理方面，通過在校園的圍墻或其他敏感地帶預先設置傳感器終端設備等可以判斷監測闖入人或物的具體大小和位置，同時依靠相應的攝像頭監控該區域，利用圖像識別技術跟蹤闖入的人或物，相應的提醒信息也立即發送到學校保衛人員的手持設備中，方便附近的人員前去現場。另外，可以在宿舍區安裝識別系統，對在校學生進行清點，如有異常立即跟蹤學生行蹤。

2.3 學生生活方面的應用

物聯網在學生生活方面的應用包括餐廳管理、洗浴中心管理以及大學生超市管理等。以餐廳管理為例。

餐廳管理是智能校園的一個重要組成，以基于RFID技術的餐廳管理系統為核心[4]。師生每人都持有一張含有RFID電子標簽的飯卡，飯卡中包含了用戶的個人信息。同時，在餐廳的每個出售窗口安置一個RFID閱讀器，在師生買飯的同時，閱讀器將讀到的信息傳至后臺數據庫查詢，讀取卡上金額，并扣除消費金額。而整個的后臺數據庫會將用戶的信息存儲在數據庫中方便管理人員對餐廳銷售情況進行查詢。

3 結語

毫無疑問，智能校園給師生帶來了極大便利，同時也面臨著很多的挑戰。首先，物聯網技術建設智能校園不單單是一個技術問題，也涉及到人們的認知以及成本的控制等多方面問題。其次，個人隱私安全，如何保護師生個人隱私成為物聯網技術應用于智能校園亟待解決的問題[5]。總之，智能校園建設目前還處在初級階段，但從長遠來看物聯網應用前景非常廣泛，它必將會創造更加豐富的校園生活和校園文明。

［1］孫其博，劉杰，等.物聯網：概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京郵電大學學報，2010，33（3）：1-9.

［2］董愛軍，何施，易明.物聯網產業化發展現狀與框架體系初探[J].科技進步與對策，2011，28（4）：61-65.

［3］鄧趙紅，桑慶兵.物聯網在教育中的應用與思考[J].無錫職業技術學院學報，2010，9（4）：48-51.

［4］何印，劉施羽，等.淺談 RFID技術在高校食堂管理中的應用[J].科技資訊，2009（26）：212-213.

［5］李一，陳火峰.關于物聯網的研究思考[J].價值工程，2010（8）：126-127.