基于物聯網技術的智慧校園綜合數據平臺構建

耿桂琳 管程程

摘? 要：文章從概念理解、頂層設計、數據采集運用、應用平臺建設四個方面分析了智慧校園建設中存在的問題，并提出了解決的主要方法和思路，即立足實際、深層研究、大力宣傳，利用物聯網技術對校園數據進行分類收集，建立綜合數據平臺對收集到的數據進行整合匯總，獲得更精細化的數據并應用于智慧校園平臺，由此達到校園數據的高效運用，準確定位并滿足師生需求，提升智慧校園平臺服務的質量，提高學校教育現代化發展水平。

關鍵詞：物聯網技術;綜合數據平臺;智慧校園

中圖分類號：TP393.1? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）17-0178-03

Abstract：This paper analyzes the problems existing in the construction of smart campus from four aspects：concept understanding，top-level design，data collection and application，and application platform construction，and puts forward the main methods and ideas to solve them，that is，based on the reality，in-depth research，vigorously promoting，using the internet of things technology to classify and collect campus data，and establishing a comprehensive data platform to collect the collected data by integrating and summarizing，we can obtain more refined data and apply it to the smart campus platform，so as to achieve the efficient use of campus data，accurately locate and meet the needs of teachers and students，improve the service quality of smart campus platform，and improve the development level of school education modernization.

Keywords：internet of things technology;integrated data platform;smart campus

0? 引? 言

伴隨互聯網技術的發展，校園生活日益豐富，校園管理工作日益繁雜，校園服務質量亟待提高，高校日常工作生活對智慧校園的需求不斷增強，而目前已有智慧校園平臺無法滿足高校日益多樣化的需求，為滿足師生需求，服務教學管理，構建充分發揮物聯網作用的智慧校園平臺有重要意義。

本文基于2020年度國家級大學生創新創業訓練計劃項目——基于物聯網構建云平臺校園智能化建設研究，通過對校內教室、圖書館、寢室以及門衛管理處的實踐調查與數據收集、分析，對基于物聯網的智慧校園建設進行了研究分析。

1? 研究背景

智慧校園是以數字校園為基礎提出的，是數字校園的發展和延伸。當前國家出臺政策大力支持智慧校園的建設，中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》部署了面向教育現代化的十大戰略任務，其中包括建設智能化校園，統籌建立一體化智能化教學、管理與服務平臺。北京大學、南京郵電大學等上百所大學已對智慧校園建設展開了研究，取得了一些階段性成果，包括：硬件基礎設施已扎實穩健，建立了能夠提供簡單基礎服務的數字化平臺，擁有了海量數字化教學資源等。物聯網技術在逐步發展成熟，在智慧城市等建設中發揮了重要作用，在智慧校園的建設中也逐步得到運用。就山東華宇工學院而言，學?；A設施已比較完善，電子監控系統、校園一卡通服務等得到了較好的運用，學校官網信息更新及時，官網中的各子系統如教務系統、辦公系統、信息服務系統等，分工明確，為學校智慧校園的進一步發展打下了基礎。

2? 目的

智慧校園建設的宗旨在于服務。服務對象是學校全體師生及工作人員，智慧校園的建設要堅持以人為本的理念，只有對師生需求進行充分了解，才能準確定位智慧校園應提供的服務類型和服務方式，由此實現智慧校園的最大價值。

此次智慧校園建設研究以物聯網技術為基礎，利用已有的如人臉識別技術、RFID技術等，獲取范圍更加廣闊的校園數據。建立綜合數據平臺對數據進行整合、分析，破解數據孤島問題，進一步定位師生需求并提供更加精細化的服務。促進學校教育方式變革，提高教育水平，推進學校管理模式升級，減輕管理壓力、維護管理秩序、提高學生學習興趣、拓寬學習空間、提高學習效率、便捷師生的日常生活，實現“三個一”的目標，即：一個系統，一個平臺，統一管理。力求突破智慧校園建設瓶頸，為山東華宇工學院以及其他高校的智慧校園建設提供思路。

3? 智慧校園建設中存在的問題分析

智慧校園的建設是一個艱巨而長久的工程，當前各高校在建設過程中已取得了不小的成就，但在概念理解，頂層設計，數據采集運用、應用平臺建設等方面仍存在各種問題和不足。下文從這四個方面具體分析。

3.1? 概念理解

智慧校園并沒有一個準確的、清晰地定義，各高校對智慧校園的概念存在不同的理解，甚至存在理解的偏差，導致智慧校園的建設浮于表面或迷失方向。

3.2? 頂層設計

建設智慧校園是為了服務于學校教育信息化建設，各學校教育水平，校園環境，發展狀況存在差異，對智慧校園的建設需求有所不同，而大部分高校做出的頂層設計未立足于學校實際，導致智慧校園建設失去本質意義。

3.3? 數據采集運用

3.3.1? 數據采集缺乏統一標準

隨著物聯網技術的發展，采集數據的方式更加多樣，由于采集數據的方式不同，獲取的數據缺乏統一的標準，無法進行橫向交流，造成校園數據的浪費。現有的獲取校園數據的硬件設施如表1所示。

3.3.2? 數據橫向交流受阻

目前學校的信息化建設在不斷地增強，但各部門的信息化管理比較獨立，各部門根據自身需要，選取不同的數據采集方式，獨立的對校園數據進行采集、分析、運用，數據來源層次單一，例如學校的教務系統，招生系統等，大多獨立運行，互不聯系，彼此間數據沒有做到更好地共享與對接，校園數據得不到充分利用，造成校園數據浪費，降低了各部門工作的效率和質量。

3.4? 應用平臺建設

近年來，各類別智慧校園應用平臺層出不窮，已有平臺多存在服務不到位、不全面的問題，多個應用軟件共用，增加了師生壓力。

4? 解決方案

4.1? 概念理解

造成對智慧校園理解偏差或不理解的原因主要分為兩個：第一，對智慧校園的科學定義尚不明確;第二，智慧校園的宣傳不到位。解決此問題首先需要對智慧校園進行更深層、更細致的研究，給出更加明確的定義;其次，加強宣傳力度，采用問卷、講座等形式加深師生對智慧校園的理解。

4.2? 頂層設計

在智慧校園建設中，立足學校實際，通過調查問卷、實地考察等方式，深入了解學校具體情況，而非僅局限于已有數據，是解決頂層設計偏離實際的關鍵。

4.3? 構建集收集、處理校園數據于一體的綜合數據平臺

數據采集。校園數據的采集以一卡通刷卡采集為主，人臉識別技術、電子監控等為輔，做到全方位，精細化的數據采集。

4.3.1? 一卡通技術

目前一卡通技術的運用最為普遍，一卡通技術受環境的限制較小。只需安裝感應器，就可進行使用，靈活性強。一卡通最大的優勢在于可以進行明確的身份認證，收集到的信息能夠準確到個體，除了進行購物消費外，可以將其應用范圍拓展到更廣闊的領域，如門禁刷卡，教室考勤簽到，圖書館刷卡進出，借書還書登記等。

4.3.2? 人臉識別技術

人臉識別技術是指利用分析比較的計算機技術識別人臉，人臉識別技術具有自然性、非接觸性、不易察覺性和非侵擾性四個優勢

一卡通技術簡潔方便，但存在的弊端不可輕視。一卡通易丟失、磨損、消磁。因此可能會導致資金盜刷，門禁考勤簽到不可避免地會出現代簽問題，存在較多的安全隱患，結合人臉識別技術，能夠極大增強其安全性。以教室簽到考勤為例，如圖1所示。

學生到達教室門口，將一卡通放置于感應器上，確認是否為本教室本班學生，信息確認后刷臉進入教室，如果學生一卡通丟失或忘帶，可先進行刷臉認證，彈出一卡通信息，確認信息是否正確，確認后進入或離開教室。

通過此流程進行考勤，首先可以確認進入教室的都為本班學生，有效防止了其他人員進入，提高了教室的安全性;其次，“一卡通+人臉識別”雙認證方式，有效防止代簽現象，減少遲到早退現象，利于教師進行學生考勤，方便課堂管理，節省上課點名時間，提高學生上課的積極性;同時，減少了因一卡通丟失造成的不必要麻煩。

“一卡通+人臉識別”雙認證方式，在門禁，校園購物，圖書館借書等多領域都可發揮作用。

4.3.3? 電子監控

電子監控在交通安全、家居安全、校園安全等方面已得到廣泛應用，電子監控是安防監控系統必不可少的工具，校園內監控設備的安裝已相當普遍。電子監控不僅可以用于安防系統，也可把它當作聯系各系統的媒介。即當監控發現異常情況時，將信息傳送至綜合信息平臺并再次進行分析處理，處理后的信息迅速傳輸至智慧校園平臺的相關子系統，對事件給出具體解決方案，這樣可以有效應對突發事件，減少安全隱患。

4.4? 數據整合

造成校園數據浪費的最大原因在于收集到的校園數據沒有進行整合處理，建立綜合信息平臺，統一收集數據。將其進行處理后配分到各子系統，可有效減少數據浪費。綜合信息平臺設計如圖2所示。

通過一卡通、人臉識別、電子監控、RFID等技術采集到的校園數據，統一匯集到信息處理中心，利用人機交互技術，通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現人與計算機的對話，利用云計算等技術將通過網絡獲取的巨大數據進行分解，通過由多部服務器組成的系統進行分析處理并返回給用戶。在此中心，不同方式獲取到的校園數據，可以進行橫向或縱向的交流，得到更加充分的整合，解決了校園數據孤島問題。經過處理后的數據，根據各子系統需要，輸送到各子系統內，各子系統間仍相互聯系，可進行數據的二次交換，由此達到校園數據的最大化利用。

根據師生在校工作、學習和生活需要，結合已有校園服務平臺的優勢與不足，整合各校園服務系統，建立統一的智慧校園服務平臺?；谖锫摼W技術綜合信息平臺，立足山東華宇工學院實際需求，對智慧校園平臺作如圖3所示的設計。

該智慧校園平臺設計宗旨是“一個系統，一個平臺，統一服務”，智慧校園服務平臺從綜合信息平臺獲取校園信息，進行利用，服務對象為全體師生和教職工，平臺由教務系統、圖書館系統、校園安全系統、考勤系統四部分構成，各部分下細分具體服務，如教務系統部分下設個人信息、教學信息兩部分，可根據學校具體情況，添加或減少服務類型。并且，各系統可進行調整與完善，力求建立能夠滿足校園生活，學習等所有需求的綜合性服務平臺。

5? 結? 論

綜上所述，智慧校園在概念理解、頂層設計、數據采集運用和應用平臺建設四個方面均存在一些問題，進一步明確智慧校園定義，立足學校實際，因地制宜的展開智慧校園的建設，利用綜合數據平臺破除數據孤島問題，構建集教學與生活于一體的一站式智慧校園服務平臺，不斷提高智慧校園建設的廣度與深度，才能進一步滿足師生需求，使智慧校園價值得到最大化利用，推進教育方式和生活方式變革。

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作者簡介：耿桂琳（2001.06—），女，漢族，山東臨沂人，本科在讀，研究方向：財務管理;管程程（1983.04—），女，漢族，山東德州人，副教授，碩士研究生，研究方向：經濟管理。