基于物聯網技術的智能型校園建設研究

黃子豪+張俊

【摘要】物聯網技術是一種利用傳感設備進行準確識別和定位以及監控管理的新型智慧管理技術。為了使校園管理簡化、智慧化，以期實現智慧校園，將物聯網技術運用到智能校園系統的設計中必定能夠更好的解決當前數字校園存在的資源整合與共享困難，并實現校園智慧化管理，本文將對智慧校園物聯網進行分析，并對基于物聯網技術的智能校園系統設計進行探究。

【關鍵詞】物聯網技術;智能型校園

一、物聯網的概念

物聯網（Internet of Things）簡單的講就是物與物連接的網絡，所有實物都可以通過網絡交互。具體的講就是物體通過綁定射頻識別裝備、傳感器或通過二維碼技術、全球衛星定位技術和其他智慧技術手段，遵循約定協議，接入到互聯網或其他通信網路，實現網絡上人與人、人與機器、機器與機器、物與物之間隨時隨地的互通。從技術角度講，物聯網應具備3個特征，一是全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等信息隨時隨地感知物品信息;二是可靠傳輸，通過現有各種網絡途徑，將感知到的物品信息實時、準確傳遞出去;三是智慧處理，利用智慧計算技術對接收到的大量數據和信息進行分析處理，實現對物品的智慧化控制。

二、智慧型校園的提出

隨著物聯網技術的快速發展，2008年，IBM公司首先提出了“智慧地球”的理念。2009年初，這一理念成為了美國國家戰略的重要部分。在我國，2009年溫家寶總理在無錫視察時明確指示，要迅速在無錫建立“感知中國”中心。基于這種“智慧”理念，2010年，浙江大學提出建設一個“令人激動”的“智慧校園”，即一個“開放的、創新的、協作的和智能的綜合信息服務平臺”。通過這個平臺，廣大師生和管理者可以全面、智能化、高效率地感知不同的教學資源，獲得互動、共享、協作的學習、工作和生活環境，可以定制基于角色的個性化服務，實現教學、生活與校園資源的系統整合。隨后，各高校開始了如火如荼的智慧校園建設。

三、物聯網的總體架構

根據物聯網的特征，其總體架構可以分為3個層次：感知層、網絡層和應用層。感知層是物聯網對所有物品信息智能識別和全面感知，是物聯網總體構架的最底層，是智慧校園建設的基礎。進行智慧校園建設，首先要實現所有納入管理的物品都有自己的ID標簽，并配備與之相應數量的傳感器、閱讀器等感應裝置。網絡層是物聯網對感知到的物品信息通過各種網絡途徑實時、準確傳遞出去，是物聯網總體架構的中堅層，是智慧校園建設的關鍵。目前，各高校網絡基礎建設比較成熟，多數高校實現了萬兆核心和千兆桌面的快速園區網，并在圖書館、教室等重要教學場所部署大量無線節點，基本實現網絡鋪設到校園的各個角落，為智慧校園建設提供有力支撐。應用層是物聯網把接收到的物品信息通過智能計算技術進行信息存儲、數據處理并實現信息的享、交互和發布，是物聯網總體架構的頂層，是智慧校園建設的核心。智慧校園應在數字化校園建設的信息門戶、統一認證、一卡通系統等應用層系統基礎上將其進一步融合，建立高效、統一共享的數據中心。

四、基于物聯網的智慧型校園建設的關鍵技術

1、傳感器網絡技術

傳感器網絡是集計算機技術、通信技術、信息處理技術與傳感器技術等于一體的技術。其中傳感器節點采集到的數據傳到匯聚節點后，通過互聯網或衛星等送達到管理節點。考慮到傳感器節點的通信能力和存儲能力以及移動性都比較弱，那么，在網絡協議上就要設計出能促進負載均衡和減少能量消耗的協議。

2、頻識別技術

射頻識別（RFID）是一種利用射頻信號通過空間耦合產生磁場實現無接觸傳遞信息并將信息用于自動識別的技術。典型的RFID系統是由讀卡器（包括天線、收發信機和解碼器）、射頻標簽（有源或無源）。在智慧校園中主要應用于身份識別等。如：（1）智能消費系統，每個教師和學生都擁有一張含有RFID電子標簽的校園卡，卡里包含個人的資金信息，在食堂、超市、浴室等設置FRID閱讀器，師生在閱讀器上刷卡時，相應的信息就被讀取出來。通過智能消費管理系統網絡傳遞至數據處理中心，并通過對計劃財務處消費管理后臺數據庫的查詢，讀取卡上余額，將當前消費的金額扣除，并實時更新后臺數據庫。（2）智能考勤系統，智能考勤可以將教師解放出來。每次上課前，學生用含RFID標簽的校園卡刷卡進教室。教室內的讀卡器在接收到學生刷卡記錄后。將數據發送到教學管理系統服務器上，并把數據自動更新到后臺考勤數據庫中。這樣教師就可以查詢學生的出勤情況。（3）智能圖書館系統，對每本書設置RFID卡，將該書籍所屬的分類、定位等信息記錄下來，由智能機器人通過讀卡器識別，根據該信息對書籍進行查詢、定位、歸架等操作，可方便的實現文獻架位信息收藏、文獻分類、新文獻上架等功能，完全實現圖書館的無人化、智能化，極大地節省了人工及時間。（4）智能安防管理系統，在校園安防管理中，通過射頻識別、圖像識別、GPS、無線傳導網絡、遙感等技術，并結合日常的視頻監控系統，全面感知校園的環境、人和物的變化，而計算機系統將這些感知信息進行匯總、處理，適時地進行提示或報警等等。

3、統一身份認證

統一身份認證服務可以實現統一的用戶身份認證信息管理。智慧校園的許多模塊中都涉及到身份認證問題，如何尋求一種安全協議或認證方法，能夠滿足身份認證中信息安全、保密的需求，使得用戶安全登錄到不同的系統中。

4、數據庫建設

數據庫建設是一個非常重要的工作，在智慧校園建設中起非常關鍵的作用。數據庫既有包括全體師生基本信息的基礎數據庫，也有記錄各個模塊業務處理流程和所需信息的資源數據，還有能夠存儲系統長期運行的大量歷史數據的數據倉庫。為了實現不同模塊對數據庫的不同要求，如何組建數據庫顯得十分重要。

五、結語

近年來物聯網技術發展迅猛，為智慧校園的實現提供了有力支撐，但同時我們不得不清醒的認識到智慧校園建設中所面臨的一些問題。一是缺失建設規范，沒有可供參考范本;二是數據融合難度大，早期建成的業務系統較多，其建設方式多種多樣，基礎平臺不能提供相應接口，而重建成本太大;三是安全防護難度大，感知層的節點大部分部署在難以監控的位置，其物理安全難以保障。智慧校園是一個新興的領域，任何新事物的建立必然不會一帆風順，我們應根據自身實際，有條件有步驟，對現有數字化校園逐漸進行改造，相信在信息技術不斷推進下，智慧校園會離我們越來越近。

【參考文獻】

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