基于物聯網的校園信息一體化的設計與研究

田 嵩

(湖北理工學院 計算機學院，湖北 黃石435003)

0 引言

隨著高校規模化的發展，現在很多高校存在信息共享斷點以及冗余的情況， 很多資源存在浪費的情況比如人力資源和物力資源浪費，比如學生使用的卡片有很多種，不僅造成資源的浪費，而且還增加學生的負擔，比如校園飯卡、超市購物卡、宿舍洗澡卡、打水卡、圖書管理卡等等五花八門，容易遺失，不好保管，對于教師而言，教室的開放和管理也需要信息化的管理，對于校園信息一體化的設計中，可以將師生身份認證、多媒體教室和管理、圖書借閱管理、校內消費管理作為幾個模塊進行設計和維護， 實現基于物聯網的數字校園的初步設計，需要基于傳感器設備的信息的識別，還有RFID 射頻識別技術的發展和應用。 本文提出一個基于物聯網的校園信息一體化技術，將校園中遇到的數字資源整合和共享，自動身份識別，圖書館借閱管理、校園安全消費，為廣大師生提供高效、優質的服務，也有很好的前景。 物聯網的應用可以給智慧校園的發展帶來很大的優勢，“智慧校園”是運用云計算和物聯網來實現校園信息一體化， 實現智慧化的管理和服務師生，實現了校園任何人、物、信息載體之間的有效聯系。因此數據采集和使用是智慧化校園建設的核心， 需要進一步重視資源與應用的開發，實現數字資源和基礎設施的融合，來實現校園信息一體化。個“云”包含了應用數據服務器、無線控制和定位信息服務器等。 服務器設計采用三層處理結構和SSH 框架。 實現了在整個服務器中采用XML 的解析和封裝，便于數據快速安全的傳輸。

1.2.2 智能校園的層次結構

基于物聯網技術的智慧校園的層次結構自頂向下可以分為感知層、應用層、網絡層.其中，感知層通過各種攝像頭、感知器、RFID、二維碼標簽等了解相關的物體的信息.網絡層主要通過路由、物聯網網關、M2M 平臺等設備將數據連接到網絡中并進行數據相互傳輸和即時通訊.應用層借助服務支撐技術(包括名稱解析、身份鑒別技術、數據庫技術等)面向全體師生提供智慧服務。 如圖1 所示。

圖1 智能校園的層次結構

1 總體設計

1.1 初步設計

校園信息一體化的設計中，初步的設計主要從教學管理和校園生活兩個方面來進行。設計的最主要的核心環境就是無線和有線的網絡環境，采用RFID 技術就可以實現學生生活一卡通，可以講學生的飯卡、借閱卡、洗澡卡、打水卡以及學生上課的考勤卡等各種卡片有效的整合起來，通過RFID 射頻卡統一使用，首先要進行數據的采集將不同的學生的各種數據統計起來，比如學生的班級、宿舍、年齡相關的信息，這樣在考試的過程中也可以作為考試證使用，方便快捷，同時也可以使用加密技術，如果發生丟失的情況，可以補辦，減少不必要的麻煩。 在教學管理中，每個教師也可以有相關的一卡通卡片進行射頻識別，通過射頻卡可以打開教室管理系統，了解學校教室的使用情況，也可以自由借閱書籍，可以打開實驗室進行實驗基金項目的完成，并且有效的進行了考勤，澤瀉也方便了教學管理，讓自己的教學過程更加透明， 也可以了解自己工資的發放情況以及自己科研等相關的情況，以及關于自己的相關信息。

1.2 開發環境

1.2.1 Wi-Fi 的網絡環境

不同于傳統的校園信息查詢方法，基于Wi-Fi 的網絡服務有查詢服務和定位服務兩種方法。定位服務可以通過遠程的方式有效學生的上課和教師授課情況，可以有效的管理教師和學生的考勤情況。

教師可以利用定位服務可以通過遠程的控制平臺了解教師的使用情況和學生的上課情況，具有物美價廉的優點。 在客戶端設計標題鏈接和滾動式信息浮動標題，用簡單的方式增加了學生的信息獲取和信息發布。 整體采用C／S 模式，C／S 模式有利于降低無線定位應用信息發布服務器的運行負荷，同時使數據儲存管理功能更加透明化。 由于后臺數據庫和服務器的集中處理， 智能終端將降低運行復雜程度，減少手機資源的占用，盡量減少了ios／android 手機出現問題。 校園信息定位客戶端通過校園WIFI 信號訪問校內信息定位服務器， 如果需要數據訪問，則訪問后臺信息發布數據庫。 校園定位信息服務后臺這

1.3 智慧校園的關鍵技術

1.3.1 射頻識別技術

射頻識別(radio frequency identification，RFID)是一種將信息用于自動識別的技術并實現無接觸傳遞信息利用射頻信號通過空間耦合產生磁場.典型的RFID 系統是由射頻標簽、讀卡器.在智慧校園中主要應用于身份識別等.可以根據實際情況設計出符合校園建筑的尺寸技術。

1.3.2 傳感器網絡技術

傳感器網絡是集傳感器技術、信息處理技術、通信技術與計算機技術等于一體的技術.將采集到的數據傳送到傳感器節點后，通過衛星或互聯網等送到管理節點.考慮到傳感器節點的移動性和通信能力以及存儲能力都比較弱，在網絡協議上就要設計出能減少能量消耗和促進負載均衡的協議。

1.3.3 M2M 平臺的搭建

是信息技術和無線通信相結合的產物.它通過優化應用部署與開發和隱藏網絡的異構性來簡化，通過開放的接口為不同應用程序提供可共享的M2M 功能，并充分發揮其功能.M2M 平臺的搭建關鍵在于如何通過無線通信等接人手段和內嵌的無線通信模塊，實現穩定安全的通信，為校園的學生和教師提供合理的信息化服務。

1.3.4 統一身份認證

統一身份認證服務可以實現統一的用戶身份認證信息管理.智能校園中許多模塊都有身份認證，如何尋求一種認證方法或安全協議，能夠滿足身份認證中保密的需求、信息安全，使得用戶都可以進行安全認證和登陸。

1.3.5 數據庫建設

數據庫的建設也尤為重要，特別是相關數據的采集以及安全性的維護，當然在校園信息一體化的設計中，關于教師和學生的信息需要大量的采集，所以要采用穩定的數據平臺，而且需要人力和物力進行數據采集。

2 結論

基于物聯網的智慧校園實現了學校的智能化管理.具有智能化、人性化和科學化的特點。同時，智慧校園構建了智能的教育教學環境，讓課堂有效的實現了信息化管理，將一切信息掌握手中，更好的提高了管理效率，建立和發展智慧校園是深化教育改革、優化教育教學環境的重要途徑.是未來教育教學管理的只要方向。 它既有更多的挑戰，又有廣闊的應用前景，包括應用方法、教育觀念、數據保護、安全和隱私、信息共享、資源控制、標準制定等。 物聯網的發展需要各方面的配合，來進行信息的共享，同時需要科技單位作為課題來進行研究，學校領導要鼓勵推動學校改進的基本趨勢，大力的扶持產業的建設，同時也需要大批的技術人才進行項目的研發和測試。

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