高校智慧校園建設中物聯網技術的應用分析

閆華

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.028

摘 要：隨著高校信息化建設的不斷推進，智慧校園逐漸成為高校信息化建設的重點。在智慧校園建設中，物聯網技術對于實現智慧校園十分關鍵，與校園管理活動的融合是物聯網示范應用方向之一。本文以物聯網在智慧校園層次結構與建設中的關鍵技術應用為研究視角，設計高校智慧校園系統，并總結智慧校園建設中遇到的問題，提出可行性方案。

關鍵詞：高校信息化建設 智慧校園 物聯網

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0028-02

1 智慧校園與物聯網概述

1.1 智慧校園

隨著IBM公司提出“智慧地球”概念之后，“智慧+”逐漸融入到各行各業，“智慧校園”也開始成為高校信息化建設的重要組成部分。隨著我國高校對“智慧校園”建設的深入研究與建設，越來越多的現代化技術被廣泛應用于“智慧校園”建設。智慧校園具有三個核心特征，一是為師生提供全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺，提供基于角色的個性化服務；二是將網絡信息服務融入到高校各個應用型服務領域，實現互聯協助；三是通過信息服務平臺與智能感知環境為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。

1.2 物聯網技術

智慧校園建設與物聯網技術密不可分，通過物聯網技術，從技術上完成高校校園內各個物件的交互聯通，實現“智能化”功能，比如手機開門、手機借書、手機考勤、手機消費、未來教室、電子圍籬、車牌識別、智能樓宇、無線校園、訪客系統、移動智能卡、校園一卡通、高校教科網等。從定義上來看，物聯網技術是通過RFID、紅外感應、全球定位系統、激光掃描等信息傳感設備，按照預先設計好的協議，將物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，進而實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理。

2 基于物聯網技術的智慧校園建設

2.1 高校智慧校園的整體設計

從高校智慧校園建設的本質目標來看，智慧校園是為了更好的服務高校教學、科研以及學習、生活，因此在基于物聯網技術的高校智慧校園建設中，總體目標是：在現有校園網的基礎上，將高校各事物通過EPC、RFID以及各種傳感設備連接到校園網上，實現高校內的教學、科研、生活、后勤、行政、學生管理等各部門連成物聯網，打造“以人為本”的智慧校園平臺，為全校師生服務?；谶@種設計目標，高校智慧校園共設計六大模塊，即身份管理、智慧消費、智慧后勤、智慧圖書、智慧教學、智慧科研。

2.2 主要功能模塊分析

基于物聯網技術的高校智慧校園共設計六大模塊，結合高校實際，每個模塊的功能設計如下。

（1）身份管理模塊：從當前高校師生現狀來看，基本已實現了手機全覆蓋，因此基于手機SIM卡對師生身份進行統一認證與管理，主要運用RFID電子標簽形式記錄信息，實現手機SIM卡的統一識別管理，包括子模塊功能有信息管理、身份識別、信息查詢、信息追蹤。

（2）智慧教學模塊：利用現代教育技術與物聯網技術，使各教學設備互聯互通，以及教學資源與師生設備的互聯互通，并在身份識別驗證的前提下完成教學、學習、實訓、考核等智慧化教學。主要子模塊功能有教學設備、智慧教室、智慧教學、實驗實訓、智慧考核。

（3）智慧科研模塊：通過智能校園網絡實現各級部門之間的信息互通，提高科研信息的時效性，以及各種科研活動、科研項目的線上監督管理。主要子模塊功能有項目管理、學術交流、成果管理、政策法規。

（4）智能后勤模塊：實現后勤管理工作的網絡化與智能化，比如智能視頻監控、車輛智能識別、教學設備的智能管理、學生宿舍樓與餐廳的智能管理、水電智能管理等。主要子模塊功能智能安防、智能樓宇、智能醫療、路燈管理、訪客管理。

（5）智能圖書模塊：智慧圖書模塊主要應用于高校圖書館，實現圖書館書籍管理、借閱信息管理等功能，主要子模塊功能包括圖書管理、文獻檢索、智慧流通、智慧采購。在物聯網技術的支撐下，每本圖書均可設置RFID卡，能夠實現借閱與規劃的智能化管理。此外，還可實現信息采集功能，根據師生反饋的需求信息進行集中智能采購。智慧流通則可實現自助服務，師生不受地址與時間的限制，均可通過物聯網連接到智能圖書館，享受智慧服務。

（6）智能消費模塊：高校校園內的智慧消費主要是以校園一卡通的模式來實現的，通過網絡可讀取相應信息，并以短信、微信等形式反饋給卡主。校園一卡通的主要消費場所有學校食堂、學校超市、學校浴室、學校醫務室、微機室以及茶水房與洗衣房等。

2.3 主要建設內容

在主要智能模塊框架下，高校智慧校園的主要實踐內容如下。

一是校園一卡通，這是高校智慧校園的主要組成部分。在物聯網基礎上，校園一卡通需具備如下功能：門禁、考勤、借書、就餐、用水電、消費、簽到、公共設施等。此外，在智慧教學功能的支持下，校園一卡通還可借助終端設備實現排課、圖書借閱、賬戶信息、消費情況、網絡教學資源等互動查詢功能。

二是教室配置管理，這是智慧教學的輔助功能，主要應用于學生的第二課堂學習。師生通過物聯網可查詢教室使用情況，并合理安排時間學習計劃。此外教室配置管理還可輔助學校后勤完成教室的統一管理與調配。

三是校園指揮系統，基于物聯網構建一個先進性、實時性、開放性與可靠性的網絡視頻監控系統，并配以車輛管理系統，對校內車位使用信息進行動態管理，對出入學校的車輛信息進行綜合管理。校園指揮系統提供三維實景模擬電子地圖，全面展現校區重點區域，實現重點監控管理。

四是校區地理信息系統，利用GIS技術，實現校園模擬電子地圖，地圖與文字、圖片相結合展現。

五是多媒體教室，需實現以下功能：（1）通過實物展示臺將圖片通過放大屏幕顯示出來；（2）能播放圖片、文字、視頻、動畫、音頻等多種多媒體信息；（3）可與多種信息網相連接，比如有線電視、校園網等；（4）配備音響系統和控制銀幕、照明、窗簾等輔助設備。

3 智慧校園建設中的物聯網關鍵技術

智慧校園的層次結構自上而下包括服務層、網絡層與感知層，感知層包括感知器、FRID、二維碼標簽、攝像頭等，通過M2M平臺與物聯網網關與網絡層互通，然后在數據庫技術、身份識別技術、名稱解析技術等支撐下，實現服務層的各項功能，比如智慧教室、圖書借閱、智慧消費、智能樓宇監控等。

在高校智慧校園建設中，所涉及到的物聯網關鍵技術主要有以下幾個方面：一是傳感器網絡技術，針對高校智慧校園建設的實際情況，尤其是傳感器采集節點的移動性較弱，存儲能力與通信能力不強，在設計中要設計出能促進負載均衡和減少能量消耗的協議。二是射頻識別技術，在高校智慧校園中主要用于身份識別，實現途徑是RFID系統（包括讀卡器與射頻標簽），在設計中要結合高校校園的實際來確定最佳天線的物理尺寸。三是M2M平臺搭建，以無線通信等接入手段實現安全穩定的通信。四是統一身份認證技術，即在整個高校智慧校園中，所有身份認證需要遵循統一的安全協議或認證方法，進而保證身份認證的統一性。五是數據庫技術，即實現所有信息收集、存儲與調閱的功能，包括師生信息以及智慧校園物聯網中所有事物的信息存儲。六是人工情感技術，實現自然的、和諧的人際交互。

隨著物聯網技術的快速發展，為高校智慧校園的實現提供了極大的幫助。高校智慧校園建設實踐中發現，智慧校園建設是一項復雜的系統工程，不僅要投入大量資金，還需要強大的技術支持，因此，在實踐建設中，高?？沙浞掷酶鞣劫Y源，共同建設智慧校園。

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