物聯網技術在高校校園中的應用探討

王曉雨

摘要：物聯網是新一代的信息技術之一，在高校校園網的基礎上結合物聯網技術，使得學校管理更為人性化、智能化，真正樹立以學生為主體的校園管理理念。本文首先對物聯網的相關概念進行了闡述，然后重點探討了物聯網技術在高校校園安全防范、教學管理工作、學生校園生活等方面的應用。

關鍵詞：物聯網 RFID 傳感器 校園網

中圖分類號：TP303 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0230-01

物聯網是繼互聯網之后又一次網絡大浪潮，隨著信息化社會建設的不斷加快， 高校的信息化教育也在不斷改進， 正在從“數字校園”向“智慧校園”轉變。智慧校園是物聯網技術在校園中的一種集成應用，通過對傳感數據的集中管理和大量信息的智能處理，形成了集學校管理、教育和服務為一體的應用模式。

1 物聯網的概述

目前對物聯網的普遍定義就是利用射頻識別（RFID）、無線傳感器網絡、嵌入式系統和信息處理等關鍵技術，通過射頻標簽、射頻讀寫器、紅外掃描器、傳感器等信息感知設備獲取物體或人的相關信息，按照物聯網傳輸協議完成感知信息之間的相互交換和共享的先進網絡技術。根據信息生成、處理和應用過程，可以把物聯網分為4層：感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層[1]。感知識別層主要負責數據采集，通過射頻識別、無線傳感器、紅外、藍牙等信息自動生成設備，對信息展開長期、大規模、實時的獲取。網絡構建層主要完成信息的傳輸，將感知識別層采集的數據接入到互聯網中，提供給管理服務層，是實現物與物互聯的重要基礎設施[2]。管理服務層主要對信息進行處理，可以將大規模數據高效、可靠地組織起來，為上層行業的應用提供支持。在綜合運用層，物聯網繼承了互聯網功能：電子郵件、文件傳輸，又實現了以用戶為中心的應用：萬維網、視頻點播、在線游戲、社交網絡、電子商務，再發展到物品追蹤、智能交通、智能家居、智能辦公、智能物流、智能電網[3，4]。

2 物聯網技術在校園安防中的應用

將物聯網技術應用到校園安防系統中，就可以對高校校園的安全管理進行實時監控。通過將學校原有的視頻監視系統和物聯網中的射頻識別、紅外感知、電子標簽等技術相結合，再設置相應不同等級的安全報警系統，便可以建立智能化的校園安全防范系統，實現不同安全級別門禁系統的管理，保障師生安全。比如當學生處在校園偏僻地區或危險區域時，RFID讀寫器會讀取學生卡片內的信息，并向學生發出危險提示的信息，此時相關的信息也會自動上傳到學校的監控室，并且當學生遇到突發事件時，可通過觸發應急報警裝置上的按鈕或者在RFID讀寫器感應區域內刷卡報警，從而有效地預防和阻止校園的安全事故的發生。

利用物聯網技術，還可以對進入校園的車輛進行監控和定位，能對校園的交通狀況進行有效管理，在校園各出入口及路邊安裝固定的RFID讀寫器，可以記錄出入的車輛及其在校內的行駛情況，這樣可以規范車輛在校園內的行駛和停放，對超速、亂停亂靠等違規行為進行監督。另外為了防止物品被盜，可以在教師辦公室、學生宿舍以及校內重要物品上安裝電子標簽；為了預防火災發生，可以在宿舍、實驗室、食堂等場所安裝煙霧和溫度傳感器等。

3 物聯網技術在教學管理方面的應用

3.1 考勤中的應用

高校課堂考勤是教學管理中的重要環節之一，出勤率直接影響到每個學生該科的平時成績，輔導員或班主任也會把它做為評定獎學金的重要參考。針對課堂中存在的缺勤，遲到、早退的現象，傳統方法是由任課教師逐個點名，需要花費許多時間和精力，效率低并且還占用教學時間。通過物聯網技術可以建立高效的考勤系統，主要是通過感知網絡進行考勤數據信息采集，學校給每個學生發放一個RFID標簽，該標簽上記錄了學生的學號、姓名等基本信息，當學生進入教室的時候，讀卡器就會讀取學生的信息，并將其上傳到中心服務器，服務器再對考勤系統中每個學生的考勤記錄進行對比，統計其出勤率。

3.2 教學中的應用

高校課堂教學中引入物聯網技術可以大大提高教學質量，數字化校園建設中，人們已經通過互聯網教學獲取了豐富的教育教學資源，但是互聯網的局限在于它的虛擬性，缺少真實的感知。而物聯網技術的引入，可以使真實空間與虛擬學習環境實現有機結合，創造真實互動的智能化教學環境，比如在實驗課中，可以根據無線傳感技術、視頻監控技術來搭建真實的微型化實驗環境，通過對實驗數據的實時獲取，學生可以全程觀察和記錄實驗的整個過程，使學生身處課堂之中，卻可以真切的感受到真實的場景，讓學生體驗到只有實踐才能感知到的知識和感悟，從而拓展學生的知識空間與視野，并提高學習的興趣。另外，在教學質量評估中，可通過物聯網技術對教師課堂教學進行監控監督，教務管理部門也可以通過物聯網終端設備掌握學生和教師對整個教學環節的反饋情況，對教學中存在的問題及時進行修正，從而實現高校教學工作管理優化的目的。

3.3 圖書館中的應用

物聯網技術在圖書館中的應用主要是利用RFID技術、電子標簽技術對圖書實時跟蹤，感知圖書的信息。圖書的借還可以在無人狀態下運行，實現自助。用戶借還圖書時，只需將自己的借閱證放在圖書館中的圖書管理系統的可視化界面進行掃描，RFID系統就可讀取借閱證中的讀者信息，再讀取圖書RFID標簽中的數據并通過無線網絡與圖書館的管理系統相連，就可完成圖書的借還，無需專業的圖書館管理人員進行處理，用戶檢索圖書時也能快速定位圖書的具體位置。另外圖書館管理人員進行圖書盤點時，手持專用的RFID讀寫器，對書架上的圖書進行掃描閱讀，即可對雜亂的圖書進行分類、整理、盤點工作，方便快捷。

4 物聯網技術在學生生活方面的應用

4.1 校園食堂中的應用

高校食堂是學生在校生活的重要場所，食品安全和食品衛生關系到每個學生的身心健康。借助于RFID技術和智能編碼技術，對每天進入食堂倉庫的每一批次食品分類編碼并粘貼上相應的RFID標簽，標簽上記錄著食品的品名、類型、生產日期及保質期等相關信息，在食品倉庫中安裝RFID智能讀寫器，將讀取到的食品信息，通過網絡傳輸到后臺數據庫中，便可以實現對庫存食品信息的實時感知，使管理者及時發現和處理過期食品，消除食品安全隱患。另外，通過RFID技術還可以將食品生產、加工、銷售的各個環節連接起來，甚至可以逆向追蹤到食品的產地、生產者等信息，這樣可以優選供貨商，并且如果出現食品問題時能快速追蹤到問題環節，并采取有效措施，使危害降到最低。

4.2 學生宿舍中的應用

為了保證學生住宿的安全，學校可在學生宿舍樓入口處設置RFID讀寫器，并加設智能門禁系統，禁止無關人員進入宿舍，學生進出宿舍必須刷卡，卡里整合有RFID標簽，記錄著學生信息，該系統會自動記錄人員出入情況，并生成多次無刷卡記錄或者晚歸學生的名單，通過此名單學管科和宿舍管理員可以對晚歸、未歸的學生及時處理。另外，利用物聯網技術還可以對宿舍內的照明、供電供水設備實行遠程監控和實時感知，實現節能減排，智能地節水節電的目的，并可預防火災的發生，如遇緊急情況也可及時疏散學生。

4.3 校園消費中的應用

物聯網技術還可以應用于學生的校園消費方面，包括食堂就餐、洗衣以及超市購物等。運用RFID技術整合校園一卡通，如前所述，每個學生都擁有一張含有RFID電子標簽的校園一卡通，卡里包含學生個人信息及資金信息，在食堂、超市等消費場所設置RFID閱讀器，學生刷卡消費時，閱讀器就會將讀取的信息通過智能消費管理系統網絡傳遞至數據處理中心，利用校園一卡通的電子支付功能，對消費管理后臺數據庫的查詢，讀取卡上資金余額，將當前消費的金額扣除，并實時更新電子錢包及數據庫中的信息，使得學生在學校中真正能夠實現“一卡在手，遍走校園”的境界。

5 結語

物聯網技術在高校校園中的各項應用，使得學校的教學和管理更為科學合理，為教育事業的可持續發展提供了全面的感知，高效的管理和優質的服務。

參考文獻

[1]劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社，2011.

[2]王濤.無線網路技術導論[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]劉強，崔麗，劉海明.物聯網關鍵技術與運用[J].計算機科學，2010（6）：1-4.

[4]陳海明，崔莉，謝開斌.物聯網體系結構與實現方法的比較研究[J].計算機學報，2013，36（1）：168-188.