基于物聯網的智慧校園建設研究

廖 濤 周 旭 陳 輝

（安徽理工大學計算機科學與工程系，安徽 淮南232001）

隨著科技的不斷發展，各個高校信息化不斷提升，傳統的校園管理模式已經不能夠滿足現在高校對信息化的需求，智慧校園的建設已經成為當今高校建設的潮流,同時這也是衡量教育現代化程度的重要標準之一,這些年來已經引起了了人們的廣大的關注。智慧校園是以物聯網為基礎，構建智能化教育、智慧化的生活的校園模式。學校的相關人員都可以通過智慧校園獲得自己所需要的資源，同時也能分享自己的資源，這樣就極大的實現了資源的共享，同時也實現了相關信息資源的有效的采集與分析、高效的應用和便捷的服務。

1 智慧校園的內涵

智慧校園是中國教育研究者提出具有中國特色的概念。由于高等教育和基礎教育在學校形式上存在差異，因此他們的信息技術解決方案有很大差異[1]。對于其內涵，不同研究領域的專家和學者給出的定義有不同的側重點。從物聯網的角度來看，智慧校園是一種同時具有信息、網絡和廣泛的感知信息終端的校園模式[2]。從智慧教育的角度來看，智慧校園是依據不同的標準對智慧教育所劃分的一部分，同時也服務于智慧教育[3]。有一些專家認為，從不同的專業方向來看，智慧校園是指開放的生活環境和舒適的教學環境。該環境為全校師生提供極大的便捷，同時全校覆蓋的網絡為老師教學，學生學習提供有效的支持[4]。綜上所述，高校智慧校園是當代教育的高級形態的表現。

2 智慧校園的國內外發展現狀

自21 世紀以來，西方國家的智慧校園發展進程已經非?？鞓?。具體而言，國外智慧校園建設的現狀如下：

國外智慧校園的建設是通過相關的交流平臺來營造出社會學習環境。國外智慧校園有許多學生社交平臺如Facebook 等媒體手段，還有學校內部的服務交流平臺可供學生交流。國外利用云計算技術構建云平臺，該平臺讓學習可以隨時在線學習，方便快捷。

雖然國內智慧校園建設起步晚于國外，但近年來，它得到了政府的大力支持。目前，國內校園基本構建了完整的網絡覆蓋系統，可以在校園的任何地方上網。目前，大數據技術在智慧校園的應用非常廣泛，由于現在學生老師信息過于龐大，我國許多大學都采用大數據技術來進行存儲和分析。便于學校進行管理和決策。同時大學中也是需要相應的硬件設施。南京郵電大學搭建了一套完善的綜合信息服務平臺，提供各種科研、教學、溝通、管理和生活服務[5]。

3 智慧校園的規劃

對智慧校園提出了規劃，主要包括智慧校園建設目標，智慧校園的建設原則，智慧校園的體系架構三個模塊。

3.1 智慧校園建設目標。在統一開發平臺、統一數據標準、統一資源管理、的基礎上運用智慧校園平臺將學習、研究、管理、生活等活動集成到同一個網絡下，使智慧校園達到四個智能化，即領導決策智能化、學習過程智能化、管理服務智能化、教學過程智能化；智慧校園的構建提高了學校人員的工作效率。

3.2 智慧校園的原則。以“統一標準、軟硬兼施、高效管理、資源共享”為原則，按照要求以及領導的統一安排建設一個智能化、標準化、信息化的智慧校園。

3.3 智慧校園的系統結構。使用星形拓撲結構來進行整體建設[6]。將嵌入傳感器的的物品通過學校布置的一些基站和射頻的技術，尋找離自己最近的基站，從而實現物物相聯的目的。

4 智慧校園的設計方案

總體框架的最頂層是與用戶直接交互的統一門戶服務；其次是服務整合；再之則是數據整合；最底層是硬件整合。

4.1 硬件支撐層。感知層涉及數據采集，在校園網中已有設備基礎上，額外安裝一些傳感器等智能終端，如環境感應器、視頻傳感器、位置傳感器等。

4.2 應用支撐層。支撐平臺以數字化校園中軟件平臺為基礎，開發了如信息整合平臺和應用開發平臺等，對各類身份角色信息、傳感器所得到的信息進行統一管理。

4.3 應用層。主要以相關的業務系統為主：教務系統、學工系統、校企合作系統、一卡通系統、科研系統。這些系統供給接入層的用戶使用，大大的提升的效率。

4.4 服務層。綜合服務是智慧校園的表現形式，是在之前一系列的的基礎上，通過網站、客戶端的方式展現給人們看到，再由此構建相關的校園服務平臺。

4.5 接入層。這一層主要就是提供給學生，老師，學校管理人員以及社會人員進行登陸，這一層也是非常關鍵，因為后面的都是供這一層人員使用的。

5 智慧校園系統的功能結構

在上述的智慧校園的設計方案匯總的應用層與服務層包含了智慧校園系統的六個功能模塊，具體內容如圖所示。

智慧校園系統的功能結構

5.1 身份管理模塊。身份管理模塊認證和管理全校師生身份。通過學校智慧校園校務中心，在校師生沒人都可以申請（轉下頁）一張SIM卡，卡上使用RFID電子標簽來存儲個人基本信息，這張SIM卡就存儲每個人在校的對應信息，從而智能管理身份的目的。

5.2 智慧教學模塊。智慧教室感知并監控教室中的人、設備等，將獲取的信息進行相應的處理，同時考慮教學內容中具體情況，使用現代教育技術等科學教學手段和一定硬件條件，從而使智慧教室中教學內容優化性呈現、課堂教學深度性互動、教學情景感知性體驗。

5.3 智慧科研模塊。智慧科研模塊由4 個子模塊組成，項目管理子模塊提供科研項目的相關服務。政策法規子模塊保證全校老師與學生第一時間了解科技的最新或相關的政策法規。學術交流子模塊提供校內學術交流的平臺，組織校內單位或個人管理學術團體的活動與工作。

5.4 智慧圖書模塊。智慧圖書模塊分為2 個模塊：書籍管理就是可以通過圖書館平臺自助的借還書，并將借還書信息存入RFID-SIM卡中，同時還包括圖書館的占座系統，可以通過手機端在圖書館系統中進行預定座位。

5.5 智慧后勤模塊。智慧后勤模塊包括4 個子模塊：智慧安防子模塊借助視頻監控系統獲取的監控數據，大大提高了校園的安全系數。智慧醫療模塊借助物聯網技術方便師生進行醫療感知與處理，同時教師與學生能享受智慧體檢等服務。智慧樓宇模塊通過物聯網技術方便管理教學樓和宿舍樓。路燈管理模塊實現對校園內所有路燈的智慧管理，實現路燈自動根據時間不同，來進行開啟與熄滅的操作。

5.6 智慧消費模塊。智慧消費模塊包含2 個模塊：如今的大部分學校內提供了很多消費服務，例如：食堂就餐、開水房打水等，全校師生員工使用RFID-SIM卡能方便地進行消費與娛樂。所以這兩個卡主要就是余額充值和卡丟失后的掛失處理。

給出了智慧校園的優勢和智慧校園建設的思路，并且從三個方面分析智慧校園的規劃,并且設計了智慧校園系統的六個功能模塊，從校園系統的各個模塊的功能進行設計。便于智慧校園系統在校園更好的推廣和應用。但智慧校園依然存在不足，由于硬件支撐層的原因，在全校園達不到全部覆蓋智慧校園系統，同時可能在有些校園區域智慧校園系統經常會有問題，所以以后的工作可在智慧校園的全覆蓋和智慧校園的維護方面繼續研究。