基于物聯(lián)網(wǎng)的校園信息一體化的設(shè)計與研究

田 嵩

(湖北理工學(xué)院 計算機學(xué)院，湖北 黃石435003)

0 引言

隨著高校規(guī)模化的發(fā)展，現(xiàn)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(xué)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(xué)生的負(fù)擔(dān)，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(shè)計中，可以將師生身份認(rèn)證、多媒體教室和管理、圖書借閱管理、校內(nèi)消費管理作為幾個模塊進行設(shè)計和維護， 實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字校園的初步設(shè)計，需要基于傳感器設(shè)備的信息的識別，還有RFID 射頻識別技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。 本文提出一個基于物聯(lián)網(wǎng)的校園信息一體化技術(shù)，將校園中遇到的數(shù)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(yōu)質(zhì)的服務(wù)，也有很好的前景。 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以給智慧校園的發(fā)展帶來很大的優(yōu)勢，“智慧校園”是運用云計算和物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)校園信息一體化， 實現(xiàn)智慧化的管理和服務(wù)師生，實現(xiàn)了校園任何人、物、信息載體之間的有效聯(lián)系。因此數(shù)據(jù)采集和使用是智慧化校園建設(shè)的核心， 需要進一步重視資源與應(yīng)用的開發(fā)，實現(xiàn)數(shù)字資源和基礎(chǔ)設(shè)施的融合，來實現(xiàn)校園信息一體化。個“云”包含了應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)器、無線控制和定位信息服務(wù)器等。 服務(wù)器設(shè)計采用三層處理結(jié)構(gòu)和SSH 框架。 實現(xiàn)了在整個服務(wù)器中采用XML 的解析和封裝，便于數(shù)據(jù)快速安全的傳輸。

1.2.2 智能校園的層次結(jié)構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園的層次結(jié)構(gòu)自頂向下可以分為感知層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層.其中，感知層通過各種攝像頭、感知器、RFID、二維碼標(biāo)簽等了解相關(guān)的物體的信息.網(wǎng)絡(luò)層主要通過路由、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、M2M 平臺等設(shè)備將數(shù)據(jù)連接到網(wǎng)絡(luò)中并進行數(shù)據(jù)相互傳輸和即時通訊.應(yīng)用層借助服務(wù)支撐技術(shù)(包括名稱解析、身份鑒別技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等)面向全體師生提供智慧服務(wù)。 如圖1 所示。

圖1 智能校園的層次結(jié)構(gòu)

1 總體設(shè)計

1.1 初步設(shè)計

校園信息一體化的設(shè)計中，初步的設(shè)計主要從教學(xué)管理和校園生活兩個方面來進行。設(shè)計的最主要的核心環(huán)境就是無線和有線的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，采用RFID 技術(shù)就可以實現(xiàn)學(xué)生生活一卡通，可以講學(xué)生的飯卡、借閱卡、洗澡卡、打水卡以及學(xué)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(tǒng)一使用，首先要進行數(shù)據(jù)的采集將不同的學(xué)生的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計起來，比如學(xué)生的班級、宿舍、年齡相關(guān)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(shù)，如果發(fā)生丟失的情況，可以補辦，減少不必要的麻煩。 在教學(xué)管理中，每個教師也可以有相關(guān)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(tǒng)，了解學(xué)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(xué)管理，讓自己的教學(xué)過程更加透明， 也可以了解自己工資的發(fā)放情況以及自己科研等相關(guān)的情況，以及關(guān)于自己的相關(guān)信息。

1.2 開發(fā)環(huán)境

1.2.1 Wi-Fi 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

不同于傳統(tǒng)的校園信息查詢方法，基于Wi-Fi 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)有查詢服務(wù)和定位服務(wù)兩種方法。定位服務(wù)可以通過遠(yuǎn)程的方式有效學(xué)生的上課和教師授課情況，可以有效的管理教師和學(xué)生的考勤情況。

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

1.3 智慧校園的關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 射頻識別技術(shù)

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

1.3.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)是集傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)與計算機技術(shù)等于一體的技術(shù).將采集到的數(shù)據(jù)傳送到傳感器節(jié)點后，通過衛(wèi)星或互聯(lián)網(wǎng)等送到管理節(jié)點.考慮到傳感器節(jié)點的移動性和通信能力以及存儲能力都比較弱，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上就要設(shè)計出能減少能量消耗和促進負(fù)載均衡的協(xié)議。

1.3.3 M2M 平臺的搭建

是信息技術(shù)和無線通信相結(jié)合的產(chǎn)物.它通過優(yōu)化應(yīng)用部署與開發(fā)和隱藏網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性來簡化，通過開放的接口為不同應(yīng)用程序提供可共享的M2M 功能，并充分發(fā)揮其功能.M2M 平臺的搭建關(guān)鍵在于如何通過無線通信等接人手段和內(nèi)嵌的無線通信模塊，實現(xiàn)穩(wěn)定安全的通信，為校園的學(xué)生和教師提供合理的信息化服務(wù)。

1.3.4 統(tǒng)一身份認(rèn)證

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

1.3.5 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

數(shù)據(jù)庫的建設(shè)也尤為重要，特別是相關(guān)數(shù)據(jù)的采集以及安全性的維護，當(dāng)然在校園信息一體化的設(shè)計中，關(guān)于教師和學(xué)生的信息需要大量的采集，所以要采用穩(wěn)定的數(shù)據(jù)平臺，而且需要人力和物力進行數(shù)據(jù)采集。

2 結(jié)論

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園實現(xiàn)了學(xué)校的智能化管理.具有智能化、人性化和科學(xué)化的特點。同時，智慧校園構(gòu)建了智能的教育教學(xué)環(huán)境，讓課堂有效的實現(xiàn)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(fā)展智慧校園是深化教育改革、優(yōu)化教育教學(xué)環(huán)境的重要途徑.是未來教育教學(xué)管理的只要方向。 它既有更多的挑戰(zhàn)，又有廣闊的應(yīng)用前景，包括應(yīng)用方法、教育觀念、數(shù)據(jù)保護、安全和隱私、信息共享、資源控制、標(biāo)準(zhǔn)制定等。 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)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(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要鼓勵推動學(xué)校改進的基本趨勢，大力的扶持產(chǎn)業(yè)的建設(shè)，同時也需要大批的技術(shù)人才進行項目的研發(fā)和測試。

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