淺談物聯網在智慧校園中的發展

田繼紅　關博

[摘要]數字校園和智慧校園都是信息技術發展下改變校園學習和文化生活的概念，其中物聯網是實現“智慧校園”不可或缺的關鍵。本文從物聯網組成的三個技術層面分別與智慧校園相結合分析和探討了物聯網在國內智慧校園中的發展現狀。

[關鍵詞]物聯網；智慧校園；數字校園

0引言

物聯網，顧名思義，即萬物相連的互聯網，簡稱IoT（Internet of Things）。它是利用局部網絡或互聯網等通信技術，把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起，形成人與物、物與物相聯，實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。物聯網是互聯網的延伸。它把人與人的互聯擴展到物與物之間進行信息交換和通信。從它誕生開始就被認定是“下一個工業革命”，作為當今信息通信行業的典型代表，已經成為當下最熱門的術語。并以快速的發展態勢不斷滲透不斷進入各行各業，改變著人們的生活，實現著人們的夢想。將人們的生產和生活方式帶向童話般的智能世界。智慧城市、智慧醫療、智慧校園、智慧家庭等一系列嶄新的概念撲面而來。

1物聯網現狀分析

2009年，物聯網被正式列為國家五大新戰略產業。“十二五”時期，我國物聯網發展取得了顯著成效，與發達國家保持同步，成為全球物聯網發展最為活躍的地區之一。已經形成了從元器件廠商、設備商、軟件商、系統集成商一直到電信運營商的完整的產業鏈。2017年1月，工信部發布《物聯網發展規劃（2016-2020年）》，提出到2020年，物聯網總體產業規模突破1.5萬億元。今年的“政府工作報告”中再次提出要深入實施《中國制造2025》，加快大數據、云計算、物聯網應用的發展。盡管物聯網經歷了2016年初的智能硬件行業遇冷，但今年的物聯網行業將進入復蘇期。隨著通信技術的發展，5G時代即將到來，這都為物聯網的發展帶來了更大的動力。

2物聯網讓智慧校園不再是夢想

智慧校園是建立在物聯網基礎上的，可以說它是互聯網時代數字校園的升級，二者密不可分。又有質的區別。智慧校園和數字校園，都是信息技術在學校的應用，都是致力于解決校園信息化的方案。二者的區別在于，數字校園強調的是統一的信息編碼及通過單點登錄提供系統授權后的服務。而智慧校園是在數字校園基礎上將服務延伸及擴展到物。即首先要有一個統一的基礎設施平臺，要有有線和無線雙網覆蓋的網絡環境，之后再建立統一的數據共享平臺和綜合信息服務平臺。這樣才能對數字化的信息進行智能分析，為管理者和師生按需提供學習、生活的智能化服務環境。簡言之，如果說數字校園解放了手腳，那么智慧校園就是解放了大腦。智慧校園的智慧就是通過物聯網來實現的。

物聯網技術以互聯網為基礎，涉及智能感知、網絡通信息、云計算、人工智能、信息處理等很多先進技術，簡單概括物聯網由三個層組成：感知層、網絡層和應用層。下面我們來看是如何通過物聯網的三個層實現智慧校園的。

2.1感知層是信息采集的關鍵部分

感知層通過感應器、數碼相機等設備實時持續獲得人或物的精確信息。然后通過RFID、條碼、工業現場總線、藍牙、紅外等短距離傳輸技術傳遞數據。形象地說就像人的皮膚和五官是用于識別和感受物體的。智慧校園就是把感應器安裝到教室、圖書館、食堂、實驗室、校門等處，通過物聯網來普遍連接。目前國內物聯網感知層發展狀況不佳：一是負責數據采集的傳感設備國產化程度低，對國外的依賴度較大，無法滿足龐大的市場需求；二是負責數據傳遞的RFID技術標準不一，造成不同公司的產品互不兼容。但這并沒影響到物聯網的發展速度。主要體現在校園一卡通、門禁車輛人員進出管理、后勤的教室宿舍用水、用電管理、校園綠化等等已經在國內各大中小學廣泛使用。但這僅是智慧校園中一些可實現的智能模塊。真正的智慧校園還只是一個愿景，只有完成了整個校園所有環節的智能化，讓師生有效感受到無處不在的智能體驗才是真正的智慧校園。

2.2網絡層是進行高效、安全、可靠的信息傳輸系統

網絡層是感知層和應用層的橋梁。相當于人的神經中樞系統。由于網絡層承擔著數據傳輸的重任，仍然依賴互聯網、有線無線通信網等，并且有更高的質量要求。網絡層是我國物聯網發展相對成熟的領域。這歸功于通信產業，大量鋪設光纖的結果。另外很多學校已經完成了數字校園時期的基本平臺建設和網絡布局，能夠做到有線網絡和無線WiFi全覆蓋。但還有一些院校由于受資金等一些條件限制無法完成理想的網絡布局。縱觀國內一些院校的普遍做法，有一種校企合作的新形模式可以借鑒。即企業投資網絡建設，運營之后，學生的上網費用校方和企業按比例分成，實現網絡建設和運營的校企共贏。對于網絡建設有困難的學校可以考慮探討這些新的解決模式。去年錦州醫科大學就是在資金投入和學校搬遷重復建設的兩難選擇時采用了校企合作模式解決WiFi全覆蓋的問題。今年在學校零投入的前提下全校師生已經開始享用無處不在的網絡環境了。

2.3應用層是將獲得的數據信息進行處理，最終給出智能的響應

應用層位于物聯網三層結構中的最頂層，其功能為“處理”，即通過數據中心進行信息處理，相當于人的大腦。應用層與感知層是物聯網的顯著特征和核心所在。應用層可以對感知層采集來的數據進行計算、處理和知識挖掘，從而實現對物理世界的實時控制、精確管理和科學決策。目前國內大部分院校基本完成了數字校園的基礎建設，一些關鍵的應用系統已經運行多年，如財務系統、教務系統、學生系統、圖書管理系統等。這些系統雖然收集到了大量的數據信息，但相對獨立形成了“應用孤島”，用戶在使用過程中需要在不同系統間進行用戶切換，不僅費時費力而且浪費數據資源。那么智慧校園是以物聯網為基礎的一體化環境，就是要在應用層消除“應用孤島”，以各種應用系統為載體，統一應用入口和服務界面，將教學、科研、管理和校園生活進行充分整合，在基于大數據的前提下，做出決策分析，為學校構建智能化的學習和生活環境，實現數字校園向智慧校園的升級轉換。

在智慧校園的概念提出之后，國內很多院校便將其列入“十二五規劃”，并開始籌劃、實施智慧校園的建設。從2015年開始，國內許多學校包括中小學校都從手機移動客戶端人手，推出了“手機OA”“迎新離校”“消費查詢”“手機圖書館”等功能模塊，使用戶可以方便的通過手機隨時隨地查詢各類常用信息。體驗高效、便捷的學習和生活。比如學生可以通過手機客戶端了解哪個教室有空位以便提前預訂座位。或者去食堂之前查看當日的菜譜，以決定去哪個食堂用餐。再比如，利用物聯網設備監測教室溫度，通過智能調控達到合適的溫度為學生提供良好的學習環境。或者通過“手機圖書館”檢索館藏資源，續借、預約圖書，可以閱讀電子書刊、接收圖書到期提醒信息、繳納圖書超期費用等等。國外大學也在不斷嘗試通過物聯網進行有效的教學管理。在美國的亞利桑那大學，為學生辦理智能學生證。智能學生證里有一個射頻識別芯片，當學生走入教室上課時可以通過無線傳感器自動注冊，在終端設備的應用程序里就可以查看學生的出勤狀態，便于教師的教學管理。校園作為知識與信息服務的前沿陣地，隨著技術的不斷發展，正在把物聯網逐步融人到校園的安全、教學、管理等場景，實現教學、生活與校園資源和系統的整合，將智慧校園的建設不斷推向新的高度。

3結語

物聯網給我們帶來了足夠的憧憬，如果要讓物聯網技術普及到校園成為真正意義上的智慧校園，依然任重而道遠。在物聯網快速發展的過程中，它也顯示出了脆弱的一面，其中最大的問題就是安全隱患。2016年，黑客利用物聯網成功實施了多起網絡安全事故。今年，大型的物聯網攻擊還會大幅增加，這也對物聯網的安全提出了新的要求。除此以外物聯網還有許多難以克服的技術問題。這也成為目前制約物聯網帶動智慧方式走入社會生活的瓶頸。但可以肯定地說物聯網正在快速前進。相信不久的將來積極向上的校園文化生活、嚴謹智能的教學科研管理、高效透明的行政管理、溫馨人性化的后勤服務，一定會讓智慧教育呈現出童話般的美景。