物聯網技術在高校中應用場景探索

李鍇淞 鄒鵬

[摘? ? 要] 隨著信息時代的高速發展，物聯網技術發展日新月異。在高校中用物聯網技術是高校實現管理提升的必要途徑。文章介紹了物聯網技術在高校中的應用，重點在教學實訓，平安校園建設中的應用。為研究物聯網技術的學者提供理論參考。

[關鍵詞] 物聯網技術;高校;智慧校園;應用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 086

[中圖分類號] G647? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）01- 0215- 03

0? ? ? 前? ? 言

2009年全球金融危機，時任美國總統奧巴馬將智慧化作為國家戰略目標，物聯網是其中的重要部分。物聯網是IT技術的重要分支，隨著云計算的不斷發展，物聯網技術引起了社會的廣泛關注，成為信息產業的第三次革命。物聯網技術是通過無線傳感器，構成龐大的網絡系統。物聯網技術將現有互聯網技術整合到新一代IT技術中，高校開放式的特點使得學生能學習一些基本技能，很好地凸顯了信息技術的優勢。隨著云計算等技術興起，物聯網技術必將在高校中得到快速發展。物聯網技術將實現覆蓋校園的物體互聯網。

1? ? ? 應用物聯網技術的智慧校園

物聯網是通過射頻識別，全球定位系統等信息傳感設備，將物體與互聯網連接，實現對物體的智能化識別，監控管理。建設數字校園已成為當下高校發展的必然選擇。打造數字化校園必將成為物聯網發展的重要方向。

物聯網具有規模聯網、智能管理的特點，各種信息傳感設備與互聯網結合形成巨大網絡，網絡規模與覆蓋優勢前所未有。所有物品與網絡連接，實現智能化識別管理。

物聯網技術在教育領域中的應用推動智慧校園的升級發展，使得物聯網智慧校園物體連接，構建富有智慧的教育教學環境，為師生提供全面智能感知環境，使得課堂向真實的場景延伸。高校是物聯網較早落地的領域，紅外激光，編碼認址，衛星定位等高新技術使用，使很多高校具備智能化等先進技術特征。新技術大規模集成化應用肯定了物聯網在高校的應用地位。

當前高校內進行學籍管理，就餐支付等管理系統應用廣泛，安全系統對學生進行追蹤，查詢與管理，已有很多成功案例。2008年，臺灣開始利用物聯網技術支持校園安全管理，國內高校使用RFID技術廣泛，但物聯網實際應用停留于基本層面。很多高校對構建物聯網方面的知識及相關人才缺失，校園一卡通使用方便，但仍存在一些不足，如師生個人信息采集不全，難以進行跟蹤追回等問題。健全物聯網應用打造智能校園已成為大勢所趨[1]。

2? ? ? 利用物聯網構建智能化教學條件

智慧校園建設依托于完善的物聯網絡，利用物聯網技術優化基礎設施管理，服務于廣大師生群體。實現校園智慧化管理，其建設主要包括教學物理環境，智能化教學資源[2]。

2.1? ?智能化教學環境

高校建設中教學環境是人才培養的主要陣地，學校為學生發展配置良好的設施，如體育場館，教室等，設施管理在一定程度上影響學校教學質量。 傳統教學環境具有一定局限性，隨著網絡技術不斷成熟，物聯網技術受到業界關注。構建還原真實的感知課堂，讓學生更好地理解知識，提高教師的教學效果。物聯網技術展現出其數字化的特點，學生在實驗中進行遠程操控，學生更加形象地了解實驗結果的實驗過程，通過網絡資源共享到資源管理庫，為在校師生提供良好的環境。

相比于物聯網在交通等方面的廣泛應用，物聯網的特點契合了智慧校園教學環境智能化建設。物聯網技術的應用主要體現在訪問信息資源手段更加豐富，設備智能化管理，信息收集更加靈活。

教師通過校園內無線計算機網絡為學生提供鮮活的案例，一些先進的高科技產品能訪問互聯網。教學中通過教室，將采集到數據傳輸到校園監控管理部門，及時了解設備故障發生情況。

2.2? ?智能化教學資源

智能化的教學資源是開展智慧校園的前提，教學資源管理是開展智慧校園教學的關鍵，為教學資源管理者提供有效的訪問效果分析。

智能化教學資源主要源于基于網絡共享的教學資源庫，主要由公共資源庫，資源管理系統等組成。師生通過物聯網資源訪問教學資源庫資源，積極促進高校開放的新型教學模式的建設，以創建網絡教學為核心，進行分布式存儲資源，其特點是能長期運用于教學中[3]。

3? ? ? 利用物聯網支撐學校管理

智慧校園設計是在校園網絡基礎上，通過智慧校園平臺，實現將傳感器連接到教學，管理各部門，將各種信息融合到校園師生群體中，實現人與物相互協作。本研究以物聯網技術為背景建設校園網智慧管理網絡，主要考慮學校考勤管理，教學儀器管理與圖書館管理模塊。

智慧校園建設包括信息智能采集，集成處理與分析表達，信息集成是智慧校園的基礎，包括網絡通信系統與基本信息的采集處理。信息集成運用大數據處理等技術，信息分析表達采用云計算平臺對數據形成共享，技術整合為學校考勤管理，教學儀器設備管理服務。

3.1? ?學?？记诠芾?/p>

學?？蔀楦黝惾藛T配備校園一卡通RFID設備，實現考勤部門對校內人員的實時感應，對師生及后勤人員進行自動優化考勤管理。如教師通過考勤確定課程出勤情況。

考勤管理涉及身份認證技術，如何尋求相對安全的認證協議是保證校園人員身份認證的關鍵，身份信息采用數據庫進行收集，包含考勤模塊的處理流程記錄，及師生與在校人員的基本信息。

3.2? ?學校圖書管理

在學校教學中，圖書館是學生獲取知識的主要場所，校園圖書館智能化建設需要加強圖書館管理，目前高校圖書館管理是主要涉及圖書館使用，采購與文獻檢索管理。圖書館使用管理模塊通過RFID卡使師生能利用物聯網技術進行圖書借還，降低人員安排。

圖書館采購管理主要根據教學需要，與商家聯系進行采購。及時匯總新書發布情況，統計師生的反饋意見。文獻檢索管理通過智能化檢索設備，實現圖書館的無人化管理，通過共享網絡進行發布，使圖書查詢不受時空限制。

教學儀器智能化管理能減少人員配置，學校對購入教學設備貼上智能化標簽，利用無線傳感器技術進行傳輸。設備管理員進行維護后通過物聯網技術及時反饋使用情況，教學中能通過管理系統看到顯示設備狀態，在使用上實現智能化使用的合理性、實驗管理人員只用查詢設備使用數據庫即可進行統計。

4? ? ? 物聯網在智慧校園中的技術需求

物聯網在智慧校園中的應用強調實現人與設備的定位管理，主要包括感知系統、應用系統與網絡系統。感知系統基于傳感器進行信息收集及設備控制。目前感知系統通過射頻識別、全球定位系統等信息傳感設備，感知系統是物聯網中最底層的部分。

網絡系統將采集信息通過網絡方式傳輸，網絡通信有4G無線通信技術，WiFi技術。將網絡的邊界拓展到每個實物，應用系統通過軟件將大量數據進行分析處理，控制設備的操作。目前應用系統主要采用云計算，機器學習等技術，應用系統計算處理采集的大量數據，對感知系統操作物體進行管理控制。

物聯網在智慧校園中有許多應用場景，如提供環境及設備告警、實現用電安全及節能、環境系統智能管控、水消防系統智能化管理、機房動力系統無人運維等，幫助提升高校的辦學水平和教學條件。

5? ? ? 以環境系統為例

環境系統如圖1所示。

辦公室是人員密集場所，而且人員在室內逗留的時間也會較長，室內環境情況的好壞也會影響員工的工作效率和情緒，通過物聯網技術實現室內溫濕度智能化管控，針對不同的空調形態使用相對應的產品，水冷系統的中央空調、會議室紅外遙控的立柜空調、小型休息室的壁掛空調等，都可以通過物聯網技術使之保持在一個恒定舒適的范圍內，不僅讓室內員工保持愉悅的心情，同時也減少管理人員的運維成本。

5.1? ?溫濕度監測

在物聯網平臺上，可以設置室內溫濕度變化范圍。夏天空調溫度處于26 ℃至28 ℃之間，人體舒適感最佳，采用物聯網技術改造傳統空調之后，當溫濕度超過設定范圍后，物聯網平臺聯動空調自動調節環境溫度，如果室內有紅外遙控的加濕器，也可以跟平臺聯動實現室內濕度管控，同時溫濕度變化情況也會在平臺生成報表明細，并通過直觀的圖像進行展現，如圖2所示。

5.2? ?中央空調管控

中央空調控制如圖3所示。

溫濕度智能調節—中央空調環境調節系統設備組件：智能空調面板、溫濕度傳感器，見圖4。

室內多角落部署溫濕度傳感器，實時監測溫濕度數據，通過LoRa無線通信協議回傳至上層物聯平臺，平臺根據物聯策略執行工作，一旦溫度超過閾值，下發指令中央空調加大風速，以便快速降低溫度，見圖5。

中央空調風速實時控制，平臺通過溫度數據實時調整風速大小，無須人工控制便可實現室內溫濕度控制。

5.3? ?立柜/壁掛空調控制

空調控制見圖6。

溫濕度智能調節—壁掛/立柜空調環境調節系統設備組件：紅外遙控器、溫濕度傳感器、智能排插/插座、加濕器/除濕器。

由于空調采集的溫度只是周圍位置的情況，在室內多個角落部署高精度溫濕度傳感器，采集整體室內溫濕度情況并反饋至平臺，物聯平臺收集數據之后進行統計分析，聯動紅外遙控器和智能排插/插座控制空調和除濕器/加濕器，從而調節室內溫濕度情況。

6? ? ? 結? ? 語

物聯網技術在智慧校園中的應用具有廣闊的前景，能夠實現知識向真實場景延伸，培養學生的科學素養，加強師生教學互動，為校園物資管理減少人員的投入，其廣闊的應用場景伴隨更多的調整，如應用方法，數據保護等，物聯網應用應認識其真正意義，了解其功能及使用方法，主動探索新型教學模式。物聯網在高校的應用需要一定的規劃以達到最大的使用效果。

主要參考文獻

[1]蔣濤.物聯網技術在高校校園中的應用[J].信息與電腦：理論版，2019（8）：141-142.

[2]趙陽.物聯網技術在高校檔案管理中的應用[J].科技傳播，2019，11（8）：141-142.

[3]黃葉超.物聯網技術在高校智慧實驗室構建中的應用[J].佳木斯職業學院學報，2018（12）：402-403.