基于物聯網技術的高校智慧校園系統的研究

彭嵩松 劉昌鑫

摘 ?要：本文主要介紹了物聯網的概念、物聯網技術及發展和基于物聯網技術下蓬勃發展的智慧校園的概念及發展，并設計了高校智慧校園的基本結構以及在高校中的應用。

關鍵詞：物聯網技術;智慧校園;RFID

0 ?引言

隨著物聯網（Internet of things）技術的發展和“智慧地球”、“智慧城市”等概念的提出，基于高校的建設也提出了“智慧校園”的概念，高校在現有的數字校園網的基礎上，和新的科學技術相結合，構建智慧校園已勢在必行，高校資源將更有效地得到管理和共享，更好的服務于教學、科研和學習生活中。

1 ?物聯網技術

（1）物聯網的概念

物聯網是一種將信息空間和物理空間有機的結合，使之任何地點、任何時間、任何事物能互聯，實現事物的數字化和網絡化的一種新型網絡。

（2）物聯網技術

物聯網技術通過RFID、GPS、紅感器等傳感設備對事物進行的感應識別，并采集其相關的信息，再通過網絡把數據傳送到數據中心進行分析和處理，真正實現對物質世界的智能化、高效化的管理。

隨著世界經濟格局的不斷變革和科技的不斷發展，世界各國都在積極地建設自身新的經濟模式，利用科學技術創建信息化產業，國家才能在未來的國際競爭中立于不敗之地。從美國MIT首次提出物聯網概念以后，世界各國政府開始關注和重視對其的發展;2009年IBM提出了“智慧地球”的概念，歐盟提出了“物聯網行動計劃”，中國提出了“感知中國”，日韓提出了“智慧泛在”，物聯網技術在各國風起云涌，“智慧城市”遍地開花。

2 ?智慧校園物聯網

（1）智慧校園的概念

智慧校園的概念來源于智慧地球，他的目的在于把學校的師生、設備、生活環境、管理資源有機的聯系在一起，以提高和強化學校的信息化管理，并使師生更好地使用學校資源，實現學習、生活的信息化。智慧校園可以在現有的校園網的基礎上，應用物聯網和云計算等技術，真正做到校園各資源最大化共享和智能化的管理，為師生提高個性化的服務。

（2）高校智慧校園建設的情況

現在各高校都積極的提出了智慧校園的規劃并加以實施，南京郵電大學、北京大學、浙江大學、同濟大學、中南民族大學等幾十所高校都已開始了只會校園的建設當中。

北京大學在《北京大學“十二五”改革和發展規劃綱要（2011～2015）》中明確提出了智慧校園的建設：“緊緊抓住國家加快教育信息基礎設施建設、加強優質教育資源開發與應用、構建國家教育管理信息系統的機遇，研究制定北京大學智慧校園建設規劃，以物聯化、集成化、智能化為主要技術路線，以服務創新為導向，將智慧導入校園各個系統、過程和基礎設施中，將信息化深植于教學、科研、管理和生活的各個方面，全面構建智慧校園”。

中南民族大學在大規模無線校園網的建設、運行和維護經驗中，提出了無線大數據平臺在中南民族大學智慧校園建設中的實踐與應用設想。

就我校而言，大規模的無線校園網已基本建設，“一卡通”服務正在不斷完善當中。

3 ?高校智慧校園結構設計

基于物聯網技術的高校智慧校園，主要由信息感知層、網絡層、應用層、服務層組成。

（1）感知層

感知層的主要工作是及時準確的收集的各種信息，主要是通過RFID識別、紅外感應器、視頻采集、GPS等技術和設備對校園信息進行采集和動態監控。

（2）網絡層

網絡層的主要工作是安全無誤的把從感知層采集到的信息傳送到應用層。如何才能做到無論何時、何地都能有效的傳送信息呢？這就需要多種方式的網絡連接，以有線校園網為基礎，無線校園網和移動網絡的全面覆蓋為智慧校園的建設提供了穩定、高速的網絡環境。

（3）應用層

應用層的主要工作是有效的整合和管理各種信息，實現信息的統一管理。基于現有的各項管理系統，例如財務管理系統、學籍管理系統、圖書管理系統、科研管理系統、設備管理系統、后勤管理系統等，提供統一的管理平臺，利用云計算、云存儲的技術和設備有效地把數據整合在一起，實現信息的統一、智能的管理。

（4）服務層

服務層的主要工作是為師生提供具體、有效地服務的平臺。在這個平臺上，師生可以使用共享的教學資源和科研資源，老師管理和了解學生的學習情況，查詢相關的信息，提供生活服務。

4 ?高校智慧校園的應用

隨著近幾年的“智慧校園”的研究和建設，以高效、統一管理校園資源，實現信息化、科學化的校園管理為目標，在教學、科研、管理、生活、服務等方面實現了智慧應用。

（1）教學服務

智慧教學下的管理，可以更全面更實用的為教學服務，學生不僅可以隨時隨地的學習、提交學習報告、查詢資料，還可以和老師在線討論、參與課程討論;老師可以隨時批改作業，及時了解學生學習情況，及時給予指導，利用智慧教學平臺，大大增加了師生的交流的時間;同時，基于該平臺可以實現更多樣的考查方式，促進學生的學習，提高學習質量。

利用智慧教學平臺，學生可以及時查看教室和開放實驗室的當前的使用情況，根據需求，自主的選擇學習內容，完成自己的課后實驗或設計，最大化的為學生提供及時、有效地資源服務。

（2）科研服務

智慧校園能有效管理學校各類科研項目，師生可以查看感興趣的項目情況，積極參與到學校的科研項目中;同時，通過科研平臺能夠及時了解更多的科研信息，促進科研的研究、調整科研進度并更最大的實現科研項目之間的協助，提高了科研團隊的工作效率。

（3）資源共享

在智慧校園平臺上，可以提供許多教學、科研、管理、生活中的學習資源，為師生自主學習提供高品質的學習資料，例如：本校的精品課程的建設、開放實驗設計、科研研究資源、在線學習等;同時，可以提供更多資源的鏈接，例如：中國知網、萬方數據庫、超星數據圖書館等學習資源。

（4）生活服務

在智慧校園平臺上，師生可以查詢學校的相關規則制度，了解相關部門的工作流程。隨著虛擬校園平臺的提供，我們可以在虛擬校園里“散步”，快速的熟悉學校環境;還可以設定場景和人物，去了解各部門工作的流程，更快的適應和了解學校各項工作。

為了更好的服務于學生，以一卡通為基礎的物聯網已經在各高校開始建設。過去，學生吃飯要飯卡，打水要水卡，到圖書館借書要借閱證，去醫務室要醫療卡，學校交費要銀行卡，而以一卡通為基礎的物聯網將各種卡的功能進行整合，實現一卡完成多項功能，同時能及時查詢自己在校的各種消費情況，給師生的生活帶來了太多的便利。

（5）智能監控

為了有效地管理設備資源，為師生提供更安全的服務，在智慧校園的平臺上可以對學校公共空間做到有效地監管，同時也可以有效對師生進行考勤的管理;例如設置門禁、視頻監控和紅外感應器等設備。

為有效地管理教學秩序，基于本平臺，教師可以及時查看學生是否到勤，根據需要啟動教室的移動信號的屏蔽儀，有效地防止學生上課時用手機上網。

教室管理人員可以及時了解各教室情況，對教室中的電燈、電風扇、多媒體設備進行及時的打開和關閉。

5 ?總結

智慧校園將真正為師生提供人與人、人與校園、人與物、物與物的和諧共處、節約高效的泛在網絡和管理智慧。目前，智慧校園建設還存在很多知識、技術方面的問題：智慧校園建設的技術還不成熟;個人資源信息的高度集中下網絡安全存在很大隱患;智慧校園對校園的信息化管理如何避免一些不人性化的操作;諸多問題都需要我們去學習和解決，智慧校園的建設將任重而道遠。

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本文為江西省教育規劃項目“物聯網技術支持下的智慧校園構建與泛在服務模式創新研究”（11YB060）的部分研究成果