物聯(lián)網(wǎng)高校應(yīng)用模式探析

劉萍　趙文廣

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從“概念”階段跨步到了“穩(wěn)步落地”階段，在各行各業(yè)的作用也日益凸顯，呈現(xiàn)出從瑣碎化到系統(tǒng)整體化的趨勢(shì)。文章通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、原理的闡述，相關(guān)核心關(guān)鍵技術(shù)的分析，提出來(lái)物聯(lián)網(wǎng)在高校的應(yīng)用模式，從而對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在“智慧校園”中的應(yīng)用提出積極建議。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智慧校園;信息安全

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）05-0090-02

1 物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things，IoT）的理念最初是由微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨于1995年在《未來(lái)之路》一書中首次提出，在書中多處描述了未來(lái)的智能生活，但迫于當(dāng)時(shí)終端技術(shù)的局限性，這些構(gòu)想無(wú)法實(shí)現(xiàn)。隨著硬件終端設(shè)備尤其是射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）標(biāo)簽技術(shù)的迅猛發(fā)展，1999 年美國(guó)麻省理工學(xué)院提出了要將RFID、電子產(chǎn)品代碼（Electronic Product Code，EPC）和互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)商品的智能化管理，該系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的原型。2005年國(guó)際電信聯(lián)盟ITU（International Telecommunication Union）正式發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告書指出了“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的來(lái)臨，其中正式提出了信息與通信的新的溝通維度：無(wú)論何時(shí)、無(wú)論何地、無(wú)論何物、無(wú)論何服務(wù)、無(wú)論何網(wǎng)都可以保持最佳聯(lián)系和提供最好服務(wù)。最初的物聯(lián)網(wǎng)依托于射頻技術(shù)，進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著芯片技術(shù)、傳感器、分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的高速發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域的研究者分別從不同方面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了深入研究，其涵義也有了深刻的改變，迄今為止仍未明確提出一個(gè)權(quán)威且精準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)定義。但對(duì)各種定義的核心思想簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。

2 物聯(lián)網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)最常見(jiàn)的四項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)分別是：RFID射頻識(shí)別技術(shù)、傳感和識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)。

2.1 RFID射頻識(shí)別技術(shù)

RFID射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，主要的表現(xiàn)為RFID標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽由IC芯片和無(wú)線通信天線組成，其中芯片用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，天線用來(lái)與讀寫器進(jìn)行非接觸式數(shù)據(jù)交換。RFID射頻識(shí)別技術(shù)通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，它可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)對(duì)象，并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，具有抗干擾性強(qiáng)、識(shí)別速度快、安全性高、數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 傳感和識(shí)別技術(shù)

傳感和識(shí)別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知“物”來(lái)獲取信息和實(shí)現(xiàn)“物”控制的重要環(huán)節(jié)，它將感知到的“物”轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號(hào)并實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中“物”的標(biāo)識(shí)和信息的獲取，例如能感受規(guī)定的被測(cè)量，例如溫濕度、電壓、電流，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用的輸出信號(hào)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制，網(wǎng)絡(luò)速度決定了“物”連接的速度和穩(wěn)定性。

2.4 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)將計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，它的優(yōu)勢(shì)在于能使物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)秒內(nèi)處理海量數(shù)據(jù)。它同時(shí)也具有超強(qiáng)的存儲(chǔ)能力，是一種整合可擴(kuò)展計(jì)算、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)、應(yīng)用等分布資源進(jìn)行協(xié)同工作的模式。

3 物聯(lián)網(wǎng)在智慧化校園中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)可以將現(xiàn)有需要大量勞力或大量時(shí)間的管理流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并可以通過(guò)各種各樣的方法對(duì)某些流程加以精簡(jiǎn)化，在這個(gè)過(guò)程中，絕大多數(shù)的改進(jìn)是漸進(jìn)的。在校園建設(shè)過(guò)程中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的“智慧校園”不僅可以對(duì)校園管理、教學(xué)環(huán)境、課堂教學(xué)和師生生活形成有利影響，而且還會(huì)使校園其它在各方面的服務(wù)能力和效率得到有效提升。

3.1 校園管理智慧化

物聯(lián)網(wǎng)使校園信息化管理變得更“智慧”，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)可以獲得類似于人類的感知能力、通信能力、交流能力、處理和存儲(chǔ)能力、決策能力。以建設(shè)學(xué)校智慧校園相關(guān)資產(chǎn)交換機(jī)部分為例，可以建立相關(guān)設(shè)備檔案袋，進(jìn)行其生命周期管理 （包括詢價(jià)、購(gòu)買、使用、維護(hù)、報(bào)廢等）、設(shè)備配置信息管理（包括編碼、購(gòu)買日期、廠家品牌規(guī)格、主件附件可選件等詳細(xì)配置）、設(shè)備維護(hù)信息管理（包括位置變更、配置變動(dòng)、運(yùn)維記錄、故障記錄、責(zé)任人、運(yùn)行設(shè)備自動(dòng)配置等）和設(shè)備其他信息管理（價(jià)格、集成商、保修信息、采購(gòu)合同等）。將這些信息納入物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)智能傳感器可以把交換機(jī)的很多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳回給數(shù)據(jù)中心，這樣就可以對(duì)目前基于手工的數(shù)據(jù)采集流程進(jìn)行自動(dòng)化。當(dāng)成百上千臺(tái)交換機(jī)同時(shí)運(yùn)作時(shí)，就會(huì)得到一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)比這些數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，可以對(duì)很多交換機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，配置進(jìn)行調(diào)整，甚至及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，做到提前維修。之前可能會(huì)花很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行各種診斷和故障排除，現(xiàn)在很短時(shí)間就可以完成，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了效率上的數(shù)量級(jí)提升。

3.2 教學(xué)環(huán)境智慧化

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境智能化，它在校園內(nèi)還可廣泛應(yīng)用于校內(nèi)課堂教學(xué)環(huán)境管理、圖書借閱管理等多個(gè)領(lǐng)域。例如，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)環(huán)境自適應(yīng)中，它可實(shí)時(shí)采集與課堂環(huán)境有關(guān)的的各類信息，例如教師講課聲音、教室光線、教室溫度等，自動(dòng)分析并對(duì)課堂各類設(shè)備按照采集信息進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整至適宜狀態(tài);教師可以通過(guò)多媒體系統(tǒng)按需求遠(yuǎn)程操作各類教學(xué)設(shè)備;教室及多媒體管理員可以對(duì)教室及其設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理等。在圖書借閱管理方面，學(xué)校可以建立智能圖書管理系統(tǒng)，為每本書設(shè)置RFID標(biāo)簽，這樣就可以在圖書自助借還機(jī)上利用RFID標(biāo)簽一次讀取多本圖書，完成自助借閱及歸還圖書等操作。

3.3 課堂教學(xué)智慧化

不論是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，還是MOOC、微課、手機(jī)課堂或其他互聯(lián)網(wǎng)的授課形式，信息仍然更多的是從教師到學(xué)生的單向傳輸，大量的學(xué)生仍然在被動(dòng)接受知識(shí)。課堂教學(xué)物聯(lián)化可以使其中的每件物品數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，同時(shí)，再將學(xué)生的行為、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)過(guò)程、知識(shí)掌握情況等也作為“物”進(jìn)行數(shù)字化，這樣就可以使用各類智能終端跟蹤這些抽象的內(nèi)容并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式加以存儲(chǔ)，從而完成人與人、物與物以及人與物的交互，做到實(shí)時(shí)捕捉、分析教與學(xué)的需求信息，以及對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3.4 師生生活智慧化

現(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)也改變著高校師生員工的生活。以食堂為例，食堂是學(xué)生及教師的就餐場(chǎng)所，滿足學(xué)生及教師日常生活的基本需求。但是，當(dāng)前食堂的管理模式仍舊面臨包括排隊(duì)、人工結(jié)算導(dǎo)致結(jié)算效率不高等一些問(wèn)題，就餐高峰時(shí)期無(wú)法滿足師生的基本需求。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智慧餐盤系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，可以提高食堂結(jié)算效率。智慧餐盤系統(tǒng)具備了智能結(jié)算功能，通過(guò)識(shí)別每個(gè)餐具的RFID標(biāo)簽，發(fā)送信息至系統(tǒng)，完成對(duì)餐飲數(shù)據(jù)的調(diào)取并計(jì)算出最終價(jià)格。而后系統(tǒng)讀取就餐者校園卡信息，查詢校園卡余額并實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)，如余額不夠則記賬，待校園卡下次充值時(shí)直接扣除差額。智慧餐盤系統(tǒng)在保證系統(tǒng)整體可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)就餐費(fèi)用的準(zhǔn)確記錄并自動(dòng)結(jié)算，提高了校園食堂的管理效率，提升了服務(wù)能力，增強(qiáng)了師生的滿意度。

4 物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中面臨的安全威脅

在通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)獲取學(xué)習(xí)和生活便利的同時(shí)，也不能忽視它帶來(lái)的巨大的安全隱患，信息化與網(wǎng)絡(luò)化帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題在物聯(lián)網(wǎng)中會(huì)變得更加復(fù)雜。對(duì)管理者來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題是首要問(wèn)題。智慧校園中終端設(shè)備種類多、數(shù)量大，任意一個(gè)RFID標(biāo)簽或者智能終端都有可能被遠(yuǎn)程侵入，而RFID標(biāo)簽或智能終端由于受能量、處理能力、存儲(chǔ)空間等影響無(wú)法運(yùn)行復(fù)雜的安全軟件，不能有效甄別惡意程序的侵入，從而可能會(huì)自動(dòng)地將本地終端上存儲(chǔ)的信息傳輸?shù)綄?duì)方服務(wù)器上，造成信息泄漏。除此之外，通過(guò)無(wú)線通信方式的信息傳輸信號(hào)也容易被竊取和干擾。因此，當(dāng)利用物聯(lián)網(wǎng)采集各種各樣的大數(shù)據(jù)時(shí)，要更加重視數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，將更多的投入用來(lái)保障智慧校園系統(tǒng)內(nèi)信息不被侵犯，這不僅僅是為了減少安全上的漏洞，也是為了能夠盡早發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊并降低這些攻擊對(duì)于業(yè)務(wù)造成的影響，保證數(shù)據(jù)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)作為先進(jìn)技術(shù)之一，是學(xué)校提升管理水平、改善教學(xué)環(huán)境、充實(shí)課堂教學(xué)、方便師生生活的重要技術(shù)手段。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是真正的大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)規(guī)模會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)規(guī)模，因此物聯(lián)網(wǎng)在高校的發(fā)展中要更加重視數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，做到逐步推進(jìn)，在保障安全的同時(shí)不斷探索新的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] （美）馬切伊·克蘭茲.物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代[M].周海云，譯.北京：中信出版社，2018：1.

[2] 李麗麗.物聯(lián)網(wǎng)在高校教育中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2015（2）：67-69.

[3] 王金甫，施勇，王亮.物聯(lián)網(wǎng)安全[M].北京：北京大學(xué)出版社，2014：5.