物聯網在智慧校園中的應用

寇 杰

（陜西財經職業技術學院，陜西 咸陽 712000）

校園物聯網就是建立在傳統校園信息化的基礎上，以網絡為依托，利用數字化手段借助物聯網技術對校園環境、資源、活動等各個方面和環節進行綜合管理。利用這個平臺，根據學校園區的布局，設計整體架構，在硬件、網絡基礎上運用豐富的軟件信息管理系統，高效便捷地實現學校的教學、科研、管理和服務等活動，提高教學質量、科研水平和管理水平。

物聯網其實就是“物和物之間連接的互聯網”，這個概念是在1999年提出的。物聯網可分為三層：第一是設備層，通過各種技術手段，來實現和物相關的信息識別和采集；第二是信號傳輸和獲取層，包括現在的互聯網、通信網、各種接入網和專用網，目的是對采集來的信息進行傳輸和處理；第三是應用層，即輸入輸出控制終端。其中傳感技術和通信技術實現前兩層，主要由無線射頻識別（RFID）、傳感網等技術構成，而第三層則是以軟件為主的數據應用及處理技術。

國內外眾多高校、科研院所先后開展了無線傳感器網絡的研究，為其進一步的發展以及最終的商業化奠定了堅實的基礎。目前國內在基礎技術層面已經獲得了重大突破，但是基于物聯網技術能夠為用戶提供哪些獨特的服務，還需要我們探索。物聯網示范應用的主要方向之一就是與校園管理活動融合，促進智慧校園的建設。

智慧校園是通過利用物聯網技術來改變師生與校園資源相互交互的方式，以便提高交互的明確性、靈活性和響應速度，從而實現智慧化服務和管理的校園模式。所謂智慧校園是把感應器裝備到教室、宿舍、圖書館、實驗室等各種現實物體中，把它們通過互聯網相連，然后再接入互聯網，實現教學、生活與校園資源和系統的結合。

物聯網在智慧校園中的應用主要包括教學管理和校園生活兩方面：

1 教學管理：包括日常教學、智慧圖書館、實驗室管理和考勤管理等

1.1 日常教學

利用物聯網技術有利于建立全面和主動的教學管理體系，利用RFID 技術的支持，可以完善教學管理的組織系統、評價和考核系統，從而保障教學質量并進行有效的監控；物聯網能為學生的自主學習、合作學習等提供環境，有利于拓展學習空間、培養學生的自主學習能力。

1.2 智慧圖書館

通過物聯網圖書館可以實現智慧化的服務和管理。理想模式就是無需人工服務學生自助完成圖書的借閱和歸還。目前物聯網在圖書館中的應用，主要是RFID 電子標簽的應用。

1.3 實驗室管理

物聯網應用到實驗室中主要包括設備管理、實驗過程管理和智能插座等。

設備管理：RFID 存儲實驗設備的基本屬性等信息，利用閱讀器方便地獲取相關信息，然后再利用網絡進行統一管理。

實驗過程管理：首先，RFID 可以幫助學生方便地獲取實驗步驟、操作要點、使用幫助等信息。其次，在實驗過程中，使用不當時能自動警告并中斷實驗過程，避免不必要的損失。另外，實驗數據可以被實時采集并以適當的方式提供給實驗者，實現實驗教學的數字化、網絡化與智能化。

智能插座除了擁有傳統電源插座功能外，它能夠將各個實驗設備的耗電量信息實時反饋給實驗室管理員，管理員能隨時開關插座，實現插座與人的對話，起到高效節能和保護試驗設備的作用。

1.4 考勤管理

學生考勤是學校日常教學過程中必不可少的一個組成部分。常規考勤工作主要都由教師承擔，耗費教師極大的時間與精力。基于RFID技術的考勤管理工作流程：每次上課前，學生用含RFID 標簽的校園卡(或手機卡)刷卡進教室，教室內的設備在接收到讀卡器發送來的學生刷卡記錄數據后，將數據發送到遠程服務器；遠程服務器接收到數據后，將數據存儲到數據庫中；然后，教務人員或者教師通過瀏覽器登錄到考勤查詢網站，可以實時地遠程查詢某一節課或某一位學生或某個教室在某一段時間內的考勤情況；學期結束時，每門課程學生的出勤情況或者某個學生在一個學期的出勤情況可以自動統計出來。

2 校園生活：包括食堂管理、浴室水控管理、智能照明控制等

2.1 食堂管理

食堂管理是智慧校園重要組成部分，基于RFID 技術的食堂管理系統主要分成三部分：

含RFID 電子標簽的飯卡：師生每人擁有一張這樣的飯卡，卡里面包含了用戶信息。

RFID 閱讀器：在每個食堂售飯窗口安置一個RFID 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。

后臺數據庫管理系統：將用戶的注冊信息存儲在數據庫中，可以方便管理員對食堂消費業務的查詢。

2.2 校園用水水控管理

基于RFID 技術的水控管理，可以實現用水自動化管理，主要功能有：

信息數據實時顯示：當RFID 卡位于閱讀器感應區時，閱讀器就顯示卡上余額，然后可立即進入用水計費狀態。

消費模式：消費模式采用實時計費模式，即讀卡就出水，并根據用水量實時進行扣費；

計費方式：按使用的流量計費，即外接脈沖流量表，可根據計算產生的流量進行計費。

水控管理可以運用到學生的洗浴和飲用用水中，督促培養學生的節約用水習慣。

2.3 智能照明

智能照明是利用物聯網技術，使校園內的燈能夠無線自主組網，使每一盞燈都能遙測和遙控，教室和道路的燈接受控制中心的命令，反饋燈的各種狀態，根據光線強度和時段自動調節照明亮度。智能照明的應用會極大節省資源的開支，順應國家節能的號召。

智慧校園是建立在物聯網上以實現智慧化的校園服務和管理，通過物聯網校園內任何人、任何物、任何信息載體、任何時間、任何地點的互聯互通，這些海量信息在物聯網平臺的聚合下而產生新的信息，從而給廣大師生提供了智慧化的業務和服務模式。毫無疑問，智慧校園能為師生帶來極大便利，同時也面臨著許多挑戰。首先是成本問題，建設智慧校園首先要有一個完善的基礎設施平臺，包括有線與無線雙網覆蓋的網絡環境，高效的管理設備和功能齊全的管理軟件；其次是師生隱私安全問題，由于物聯網可以跟蹤用戶的行動、習慣以及偏好等，信息資源及師生隱私如何得到保護成為創建智慧校園亟待解決的問題；最后，管理機制尚不完備，物聯網如何維護、如何管理、如何使用都是很大的問題。

目前，智慧校園還處于摸索階段，前景還不明朗，但從長遠來看，由于物聯網應用前景相當廣闊，智慧校園一定會慢慢實現。

［1］王曉靜.張晉物聯網研究綜述[J].遼寧大 學學報：自然科學版，2010，37(1)：37-38.

［2］李盧一.鄭燕林物聯網在教育中的應用[J].現代教育技術，2010，20(2)：8-10.