物聯網技術與幼兒園安全管理

江雁冰，陳世聯

(重慶師范大學 教育科學學院，重慶 401331)

幼兒園的安全問題關系到幼兒的生命安全和健康成長，關系到家庭的平安幸福，也關系到社會的和諧穩定。《幼兒園教育指導綱要(試行)》中明確指出：“幼兒園必須把保護幼兒的生命和促進幼兒的健康放在工作的首位?！钡牵陙碛變簣@安全事故諸如校車事故、幼兒園行兇、幼兒走失、幼兒被冒領等一系列安全事故卻屢屢發生。物聯網作為繼計算機、互聯網與移動通信網之后的第三次信息革命浪潮[1]，將為學前教育帶來新的機遇和挑戰。物聯網技術應用于幼兒園安全管理，將更好地為幼兒園創設安全和諧的環境，提高幼兒園安全管理的效率，從而保障幼兒的生命安全和健康成長。

一、物聯網技術概述

(一)物聯網的概念

1995年，微軟總裁比爾·蓋茨在《未來之路》中首次提到物聯網。直到2005年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上，國際電信聯盟(ITU)正式將物聯網稱為“The Internet of Things(IOT)”，提出物聯網能夠實現任何時間、任何地點、任意物體(anytime,anyplace,anythings connection)之間的互聯。物聯網為人們提供智能化的生活、工作和學習環境，變革人們的生活、工作和學習方式。目前物聯網主要應用于物流、交通、工業、農業、醫療、家居、環境監測等各大領域。2010年以來，物聯網開始應用于教育領域，越來越多的教育裝備企業進入物聯網產業共同推進的教育信息化推進的浪潮中[2]。目前物聯網仍處于發展階段。因此，物聯網還沒有統一的概念，眾多學者從不同的角度去理解和解釋，說法不一：從技術角度理解，物聯網就是一種實現人與物、物與物之間的自動化信息交互與處理的智能網絡；從應用角度理解，物聯網就是實現人類社會與物理系統的整合，達到更加精細和動態的方式去管理生產和生活[3]。綜上所述，物聯網就是通過各種智能傳感設備，按約定的協議，經過網絡傳輸，與互聯網連接起來，以實現對物體的識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

(二)物聯網的特點

物聯網這一新技術與已有技術相比具有自身的特點。一是全面感知。物聯網通過RFID讀寫器、條碼識讀器、傳感器、攝像頭、傳感器網絡等智能信息傳感設備全面感知物體的存在，主動獲取物體的靜態和動態信息。二是可靠傳遞。物聯網前端通過各種終端與互聯網相連，或傳感器網關與無線網絡相連，經過網絡層將感知的信息進行無障礙、高可靠、高安全的傳輸。三是智能處理。物聯網應用層將獲取的感知信息，利用互聯網，結合計算機技術與無線移動通信技術，完成通訊并及時地進行信息控制，從而提供豐富的智能化服務。

(三)物聯網的技術優勢

物聯網的架構體系中包括感知層、網絡層和應用層。感知層核心技術包括射頻識別技術(RFID,Radio Frequency Identification)、傳感技術(WSN)、定位技術(GPRS)、激光掃描技術等；網絡層核心技術包括有線通信技術和無線通信技術(紅外線、藍牙、Wi-Fi、ZigBee、3G等)；應用層核心技術包括智能控制技術、系統集成技術、資源打包技術、 軟件設計技術、納米技術等?？梢姡锫摼W是傳感網與互聯網、移動通信網,“三網”高效融合的產物,是信息系統與物理系統高效融合的產物(又稱信息物理融合系統)[4]。因此，物聯網融合了傳感網、互聯網和移動通信網技術，與互聯網相比具有以下技術優勢：連接范圍擴大。物聯網實現物理世界中物與物、人與物、人與人之間連接，甚至是細如灰塵的顆粒都可能被標記和聯網[5]，即“智能塵?！?，比互聯網擴大了連接范圍。應用領域更廣。物聯網比互聯網更加生活化、實用化、人性化，在物流、交通、工業、農業、醫療、家居、環境等各大領域廣泛應用，比互聯網的應用領域更廣。信息獲取和處理智能化。物聯網直接與各類傳感器相連，不需要人們通過鍵盤輸入信息，而是自動獲取信息，并進行自動處理[6]，比互聯網更加智能化。

二、物聯網技術在幼兒園安全管理中的作用

(一)幼兒園的安全隱患

1. 幼兒身心特點隱患。3—6歲幼兒動作不協調，好奇心強，安全意識弱，保護能力低，控制能力弱，對危險事物不能作出正確判斷，不能預見行為后果，極易發生安全事故。

2. 設施設備安全隱患。幼兒園設施設備陳舊老化，如滑梯、海洋球、秋千等大型玩具年久失修。部分園內建筑消防設施不足，消防通道不符合要求，從而導致意外事故發生。

3. 藥品、食品、飲用水隱患。不具備藥理知識的教師易給幼兒喂錯藥，而不負責，不細心的保育員會給幼兒提供不安全、不衛生的食品，不能控制開水、湯菜的溫度，造成幼兒意外傷害。

4. 校車安全隱患。目前幼兒園校車安全事故仍然不斷發生，其原因主要是校車超載，超速，遺漏幼兒等，部分幼兒園甚至使用私家車代替校車，存在嚴重的安全隱患。

5. 門衛管理疏忽隱患。入園和離園是幼兒園一日生活活動的重要環節，關系到幼兒的生命安全，但因門衛管理疏忽導致幼兒走失或被冒領、綁架、傷害等事故[7]。

此外，教師欠缺預見安全隱患能力，家長過度保護幼兒，忽略幼兒獨立能力的培養以及自然災害，尋仇報復、突發性犯罪活動等外來因素造成安全事故[8]。

(二)物聯網技術的作用

1. 創設溫馨、安全、交互的校園環境。物聯網能智能地處理數據，利用物聯網技術控制幼兒園設施設備，從而為幼兒提供一個溫馨、安全、交互的校園環境，使校園變得人性化、智能化。在幼兒園公共設施設備中嵌入各種智能傳感器，同時在危險區域設置感應點，經無線網絡傳輸，通過計算機信息處理系統，建立智能控制系統，實時監控和調節校園環境。一旦傳感器感知危險信息便通過報警系統提醒幼兒和管理員。

2.提供安全的物品和飲食。物聯網能全面感知物的信息，在幼兒園大型玩具、工具、材料、家具等物品中嵌入智能傳感器,教師通過物聯網用戶終端設備，如手機、電腦等設備便可實時獲取這些物品的動態數據信息,從而保證給幼兒提供安全的物品。同時采用智能的飲食材料存儲設備，在食堂安裝視頻監控系統，從而保證從飲食材料的選取到制作過程的安全。

3.保證幼兒乘車安全。物聯網在交通領域應用廣泛，幼兒園校車管理可引進交通領域相應物聯網技術，建立物聯網校車安全管理系統，結合視頻監控系統和信息處理系統，便可有效地保證幼兒乘車安全，預防交通事故發生，從而保證幼兒的生命安全。同時利用智能語音系統提醒幼兒安全乘車，方便家長接送孩子。

4.讓家長更加放心。物聯網能可靠傳遞數據，在幼兒園安全管理中利用物聯網技術可讓家長更加放心。通過讓幼兒和家長使用RFID電子卡能有效地保證家長接送幼兒和探訪安全。同時通過視頻監控系統，建立物聯網技術平臺，通過網絡系統，家長可通過手機或電腦便能實時了解幼兒在園情況和乘車情況。

三、物聯網技術在幼兒園安全管理中的應用

(一)保證校園環境安全

一是室內安全。在幼兒園教室、活動室和寢室安裝光線、溫度、濕度傳感器實時感知室內的環境信息，通過無線網絡將感知的數據信息傳輸到計算機信息處理系統，從而通過智能控制系統自動地調節室內的照明、溫濕度以及投影儀的流明度，控制室內的空氣更換率，從而保證一個溫馨、舒適、安全的室內環境。二是室外安全。在幼兒園室外的一些危險區域，如深水區、樓頂、電路系統、煤氣管道等設置感應點，通過建立危險區域預警系統保證幼兒的生命安全。當幼兒靠近這些危險區域時，根據幼兒身心年齡特點設計的腕部RFID電子標簽就會發出無線信號，感應點就會感應，讀取幼兒RFID電子標簽中的個人信息，通過無線網絡傳輸到幼兒園安全管理監控中心，利用智能語音系統提醒幼兒，同時提醒管理員采取措施，這樣便創設了一個交互的校園環境，從而保證幼兒的生命安全。此外，在幼兒園危險設施設備如消防設施、變壓器、電源等管理設備中潛入智能傳感器，實時記錄這些設施設備的動態信息，若有危險數據出現便立即向幼兒園安全管理監控中心報警，一方面有助于管理員了解危險設施設備的運作狀況和檢查這些設施設備的安全性，另一方面有效地避免幼兒接觸危險設施設備。

(二)保證幼兒園物品安全

幼兒園必須保證玩具、工具、材料、家具等物品整潔有序，更重要的是保證這些物品具有安全性。因此，根據物聯網技術在物流中的廣泛應用，借鑒相應的物聯網技術可有效地保證幼兒園為幼兒提供安全的物品，并為幼兒園物品管理提供方便。在大型玩具、工具、材料、家具等物品中嵌入智能傳感器并貼上RFID電子標簽，一方面在幼兒園教學活動前后，通過電子掃描器讀取物品的RFID電子標簽便可迅速地獲取物品的基本信息，如生產日期、大小、形狀、顏色、編號等，從而方便教師統計和整理物品。另一方面傳感器可實時感知物品的溫度、濕度、壓力、硬度等數據信息，可方便管理員了解物品的安全情況和檢查危險物品的受損程度。一旦傳感器感知到危險數據，報警器便向幼兒園安全管理監控中心發出危險信號進行報警，同時智能語音系統通過接近真人的聲音提醒幼兒停止相應的危險行為并通知教師采取相應的措施，從而避免幼兒接觸或使用危險物品。

(三)保證幼兒飲食安全

幼兒園的飲食安全關系到幼兒的生命安全和健康成長。因此，幼兒園必須確保給幼兒提供安全的飲用水、正確的藥品、衛生的飯菜以及新鮮的水果和點心等。利用物聯網技術，在飲水設備中嵌入溫度傳感器和溫度控制系統可根據不同季節控制幼兒飲用水的溫度，如夏天控制水溫與室溫相同，冬天則控制水溫在40度左右。同時在飲水機中安裝感應設備和開關自動控制系統，從而建立自動打水系統。幼兒只需走進飲水機，飲水機就能感應到幼兒腕部的RFID電子標簽發出的無線信號，自動打水，防止幼兒燙傷事件的發生。通過智能語音系統還可提醒幼兒適時喝水，促進幼兒養成良好的飲水習慣。為了避免教師給幼兒喂錯藥，教師可通過幼兒RFID卡查詢當天記錄的幼兒用藥信息，包括藥品名稱、劑量等。此外，根據物聯網技術在農業領域的應用，幼兒園食堂可采用智能存儲設備，保證食品的衛生、安全和新鮮，同時保障給幼兒提供40度以下的飯菜。食堂安裝視頻監控系統，食堂工作人員若有違規現象，報警系統就會立即向幼兒園安全管理監控中心報警。

(四)保證幼兒交通安全

物聯網技術可有效地保證幼兒園校車安全。根據物聯網技術在交通領域的廣泛應用，目前部分幼兒園校車管理中已開始運用物聯網技術。通過視頻監控系統和車輛控制系統，建立物聯網網絡平臺，可讓幼兒乘車更加安全，讓家長更加放心。如江蘇連元實驗幼兒園使用物聯網“平安校車”安全管理系統即可完整地記錄校車的運行時間、行駛路線、學生乘坐情況等基本信息，實現校車安全的動態監管，為幼兒乘車安全增添一道屏障。該系統保證一人一座，拒絕超載，通過紅、綠、白三種顏色提醒，避免在車上遺漏幼兒。并且家長手機可綁定系統，當幼兒上下車刷卡時，便可了解孩子的乘車情況。家長在站點接送孩子時，持家長 RFID 卡在車門處 RFID 讀取器進行身份驗證，系統使用語音或屏顯方式讓駕駛員、跟車老師獲取家長信息，并與幼兒 RFID 卡進行比對，避免假冒、錯接幼兒[9]。此外，若有幼兒忘記帶卡，司機還可通過該系統代替幼兒刷卡。

(五)保證接送探訪幼兒安全

家長接送幼兒和探訪安全是幼兒園安全管理中的一個重要方面，而物聯網技術則能有效地保證家長接送幼兒和探訪安全。利用物聯網技術，家長和幼兒攜帶各自RFID電子卡，其中存儲家長和幼兒的基本信息，如姓名、照片、卡號等。入園時，幼兒在校門口刷卡，RFID讀取器便會顯示該幼兒的照片和基本信息，經門衛或保安確認后方可入園。離園時，家長在校門口刷卡，通過 RFID 讀取器驗證家長卡信息。只有家長卡中讀取出來的幼兒卡號與孩子身上佩帶的幼兒卡卡號相一致時，門衛或保安才允許家屬接走孩子[10]。當有臨時訪客需入園時，需到保安處領取臨時RFID卡，方可入園。當訪客結束訪問時，訪客在門衛處歸還 RFID 卡，系統解除訪問權限[11]。同時通過智能語音系統，家長在接送幼兒刷卡時，該系統采用語音讀報的方式，通過接近真人的聲音讀出幼兒的班級與姓名，當非法卡出現時會立即語音報警，僅合法卡才會呼叫幼兒的姓名，這解決了家長和幼兒的安全隱患。

(六)保證掌握幼兒實時狀況

利用物聯網技術可方便家長隨時掌握幼兒在園的實時狀況。通過幼兒園視頻監控系統實時監控師幼的教學活動，建立物聯網技術平臺，開通網站，家長可通過手機綁定系統或電腦登陸網站隨時查詢幼兒在園的實時狀況。如江蘇無錫太湖實驗托幼中心是江蘇省首家運用物聯網技術平臺，開通“寶寶在線”管理幼兒園。通過該平臺，家長可通過手機接受短信了解幼兒的入園、離園和乘車情況，也可通過電腦登錄該網站隨時查看幼兒在園的實時視頻圖像。這也為一些幼兒園突發事故調查提供方便，通過視頻監控系統調查相應視頻，家長和管理員能夠及時得到準確的消息和線索。同時在幼兒腕部的RFID電子標簽中嵌入溫度傳感器，及時反饋幼兒的體溫，保育員便可隨時了解幼兒的健康狀況。若有危險數據信息出現，報警器便提醒保育員立即采取相應措施。此外，由于物聯網技術融合了傳感技術和網絡技術，在幼兒園安全管理中這一新技術能更好地預防火災、水災等災難性事件，減少幼兒遭受意外傷害，并能及時向幼兒園安全管理監控中心報警，從而能夠智能地處理突發事件。

參考文獻：

[1]魏長寬.物聯網后互聯網時代的信息革命[M].北京：中國經濟出版社，2010.37.

[2]中國金卡網.技術有待突破—物聯網接軌教育信息化[J].金卡工程，2011，(10)：35.

[3]楊剛，沈沛意，鄭春紅，等.物聯網理論與技術[M].北京：科學出版社，2010.5.

[4]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.

[5]ITU.The Internet of Things[M].Switzerland:Geneva,2005.3-5.

[6]王焱.基于物聯網的英語互動教學模式的研究[J].軟件導刊，2010，(6)：53-54.

[7]萬莉.安全重于泰山 管理是關鍵——淺談幼兒園安全管理中的疏忽[J].現代閱讀，2012，(10)：69.

[8]李炳珍.幼兒園安全管理工作的思考[J].學前教育研究，2008，(11)：58.

[9]樂亞萍.車輛接送中的幼兒安全管理[J].早期教育(教師版).2009，(4):38-38.

[10]龔偉.基于RFID和SR技術的小區幼兒園接送系統設計研究[J].今日科苑，2010，(24)：114-116.

[11]曾慶勇.RFID技術在幼兒園安全管理中的應用分析[J].軟件，2012，33(1)：127.