基于物聯網的智慧校園導航系統的研究

鄧曉旭

【關鍵詞】物聯網 智慧校園 導航系統

隨著物聯網技術的發展和“感知中國”、“智慧地球”等概念的提出，在我國的高校之中又掀起了一陣“智慧校園”的浪潮，也就是在我們現有的校園網的基礎上，結合新的科技技術，創造出可以更有效的實現資源的管理和共享，使之更好的服務于學生。

1 物聯網發展背景

來自于美國麻省理工學院AutoID中心的Ashton教授于1999年提出來物聯網的概念，其基本含義指的是：通過使用射頻技術（RFID）等信息傳感設備將全部的物體都與互聯網鏈接起來，并通過客戶端的控制實現對物品的智能化辨別、管理和操作。通過這種技術可以將人、物、信息相互連通交流，實現它們三者的智能連接。

自物聯網誕生之時，就受到了世界各國的寵愛，它也成為了新一代技術發展的風向標。2005年，國際電信聯盟（ITU）首次對物聯網的具體概念進行了詳細的闡述。美國政府在2009年提出了“智慧地球”的先進理念，并且將物聯網提升為國家戰略。此外，日本與韓國在2004年都分別提出了U-Japan和U-Korea計劃，都希望通過構建世界先進的物聯網基礎設施的手段，將自身建成全球ICT最先進的國家，打造成未來廣播通信融合領域一流水平的強國。

物聯網就其本身來說，代表了下一代信息發展技術，但是就它的某些應用領域和應用方式來說，中國公眾也不算太生疏。我們國家政府也高度重視物聯網的發展，溫家寶總理在2009年視察中科院無錫物聯網產業研究所時，也針對物聯網在我國的發展和應用提出了一些看法和要求，并且還提出了“感知中國”的概念。同年11月，國家傳感信息中心成立，且物聯網正式被列入我國國家五大新興戰略性產業之一，物聯網在中國的發展受到了其他國家不可比擬的極大關注度。

2 物聯網技術分析

2.1 物聯網技術

顧名思義，物聯網就是指“通過物體相連的互聯網”，英文名為Internet of Things。它源自于互聯網的應用拓展，是在互聯網基礎上進行的業務和應用。這有兩層的意思：首先，物聯網技術的基礎核心仍然是互聯網，是在其基礎上進行延伸與擴展得到的網絡技術；其次，物聯網的用戶端延伸擴展到了任意物品以及物品之間的信息交換與通訊。繼計算機、互聯網的浪潮之后，物聯網成為世界信息產業發展的第三次浪潮。

各種感知技術也廣泛地應用在物聯網的試劑應用中，也就是在所有需要進行識別的物體上面裝置EPC電子產品編碼、大量的多種類型的傳感器等等，之后利用射頻識別的技術進行掃描或者利用長按技術進行掃描物體，捕獲到物體的信息，并且將獲得的信息，通過各種有線或者無線網絡與互聯網進行融合處理，之后再將獲取的信息傳遞及時準確地傳遞出去，并在相應的網絡數據處理中心進行信息共享、信息交互或信息智能處理，然后將已處理的的信息通過物聯網傳播，實現對受感應物體實施智能控制。

2.2 物聯網的層次模型

目前，物聯網還沒有一個廣泛認同的體系結構，但是根據現在已有的研究中我們可以簡單歸納出來一個基本的物聯網體系結構。

2.2.1 智能物體層

也即是感知層，這部分是指通過傳感器收集和捕獲受感知物體的相關數據，從而感知試劑存在的物理世界。由于這個過程存在局部的互動性，因此要求系統必須具有一定的數據儲存和計算能力。

2.2.2 數據傳輸層

使用有線或者無線方式介入獲得的數據，并提供編碼、認知等服務，并且實施這些服務。

2.2.3 信息關聯層

即網絡層，這個層面就是通過云計算存儲、管理數據，并且對數據進行處理及整合，在不同網絡中實現對物聯網中受感知物體信息的傳輸，因此這個層面是連接應用層和感知層的紐帶，形成一個對應真實世界的虛擬世界。

2.2.4 應用服務層

也稱應用層，基于物聯網開發各種面對用戶的應用程序和軟件，用戶通過這些程序和軟件對物聯網中的物體下達指令，管理和控制這些物體，從虛擬世界中獲取信息，提供豐富的服務于用戶的應用，從而實現物聯網的智能管理與控制。

2.3 關鍵技術

物聯網的應用主要依賴于四個關鍵技術：射頻識別技術、智能技術、傳感技術和納米技術。射頻識別技術是一種非接觸式的自動識別技術，而智能技術則是對物體的自動識別智能操作，具有非常重要的作用。傳感技術是探知受感知物體的狀態和特征，并將生成的有效數據傳遞給應用層。物聯網上納米技術的應用主要是感應設備的微縮化和可嵌入功能。

3 智慧校園導航系統物聯網研究

校園導航系統是基于物聯網的理論基礎，使用谷歌地圖的在線地圖作為系統載體，另外通過富客戶端開發技術、數據庫技術等先進物聯網技術，設計實現了智慧校園導航系統的理念。校園導航系統,實現了路徑導航、信息查詢、辦事指南、地圖與數據輸入編輯、數據輸出、用戶管理及三維虛擬校園導航等功能,并提供了與現有校園系統集成的接口。系統有效的提升校園數字化進程,為學校日后的更加全面、智能的校園網絡平臺打下基礎。

3.1 智慧校園的概念

智慧校園就是以物聯網技術為基礎，對老師和學生在與學校內中的各種資源和學校管理系統進行智能互動的一種應用。目前，在我們校園中廣泛應用的物聯網系統有智能消費管理系統、智能教學管理系統、智能安防管理系統等。

3.2 智慧校園導航系統

數字化校園系統就是在校園網的基礎上實現對信息的數字化、管理的自動化、服務的智能化、校園的虛擬化以及資源利用的最大化。數字化校園系統建設的一項最基本內容就是設計一款數字地圖。具有數字地圖功能的數字校園系統可以起到導航與分析的作用。智慧校園導航系統是采用富客戶端的開發技術，通過調用Maps API所提供的相關支持，構建一個可以發布于校園查詢網絡平臺的全方位、生動、圖文并茂地展示校園信息的平臺。校園地理信息展示平臺中，實現了GIS技術、富客戶端開發技術、API技術、數據庫技術等先進技術的完美融合，極大地促進了校園的數字化水平與信息化水平，為在校的師生與社會各界想要更加全面了解認識學校的人們搭建了一個很好的大學虛擬平臺。

3.2.2 數據庫設計

校園導航系統地圖的數據庫主要分為實體數據庫和屬性數據庫兩部分。

導航系統中的實體數據庫包括校內的地點表與校內名稱表。校內地點表就是校園地點的基本信息，主要包括對校園內地點的名詞，類別，唯一性標識等；校內名稱表就是指學校地點的名稱，主要是地點的標準名稱和常用名稱等。

屬性數據庫主要包括兩大類：與空間數據相對應的實體屬性和在教學過程中所生成的報表或者臨時數據以及教師學生的基本信息等等。對于前者，它對應的是設計各個圖層的結構以及完成數據庫表格。而后者則是主要涉及的是將教職工、學生、科研、專注信息表及論文和文件索引表等的數據結構單獨設計出來，之后再將它們存儲在數據庫中。設計數據的分類存儲，可以方便技術人員或者領導的查詢和檢索，同時也比較方便管理，使信息存儲更趨于規范化、查詢檢索更加方便。數據的更新更具有實時性，數據應用于輸出也更加的科學與智能化。

3.2.2 SVG成圖

出于實現跨平臺交流，低網絡負載，構建具有強交互性的校園電子地圖導航網站的設計目的，SVG校園電子地圖導航使用戶可以更快，更便捷的查詢到需要的信息。但是隨著數據網絡傳輸數據的不斷運行，僅僅以位圖作為校園導航系統的電子地圖不單單會使得網絡輸入的負荷急劇地增大，而且也會由于網絡輸入的負載過大問題，導致客戶端導航圖加載時間過長，影響用戶的使用流暢程度。而網絡矢量圖即SVG正是可以適應網絡時代要求的應用，網絡傳播數據量大而引起的問題可以通過這種成圖方式得到很好的解決。

在進行SVG導航圖的成圖過程中，最常用的就是在支持SVG格式的畫圖軟件之中重新做一幅圖像，然后將其保存為SVG格式。

3.2.3 地圖查詢

在這個功能之中，我們采用的是對整個地圖進行分區查詢的方式，就是首先對整個學校的地點進行職能劃分，這種方式可以實現對一個分區中的地點進行集體查詢。學校地點按照職能可以分為“學生公寓區”、“運動休閑區”、“教研教學區”、“公共服務區”、“教室辦公區”和“科學研究區”等六個分區。用戶可以在導航系統界面中選擇需要查詢的分區，之后便可以在地圖上顯示出這個地點的所在位置，即相應位置顏色會閃爍。

同時出于人性化的考慮，我們還會增加地圖模糊查詢的功能，其主要是為了避免用戶所輸入的名稱與查詢地點在地圖中的標準名稱不一致，因此我們設計了這個人性化的功能。例如一般情況下，我們把“南五宿舍樓”簡稱為“南五”，而且我們輸入的查詢地點名稱可能會有“五號樓”、“鴛鴦樓”、“研究生宿舍樓”等多種樣式，地圖模糊查詢的功能正是解決一個地點多種名稱查詢的問題的最佳選擇。

4 小結

日前，高校的管理日趨自動化、信息化、科學化、網絡化和智能化，將物聯網用用于校園導航系統中正符合了這一潮流趨勢。計算機軟硬件的迅猛發展，都使得校園導航系統與校園網結合這條路不僅僅是可行的，更是十分有必要的。不同的用戶可以根據自己不一樣的需求，非常直接地從系統中獲得自己所需要的信息，之后再通過導航系統的查詢檢索功能與其強大的空間分析功能，可以綜合地展示校園各個方面的內容，這樣不僅僅可以在領導對校園的發展進行規劃時提供一個決策工具和更加符合現代化潮流的管理手段，更可以提高學校的知名度，為學校創造一個良好的社會效應。

參考文獻

[1]武廣臣,劉艷.基于ArcGIS Engine的數字校園導航系統的研究與實現[J].遼寧科技學院學報,2009,11(1):12-13.

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