物聯網技術在智慧校園建設中的運用

郭耀輝

摘要：物聯網是以互聯網為基礎，運用各種信息傳感設備把人、物、機、時間、地點互聯互通的新一代信息技術。運用物聯網技術進行智慧校園建設，不僅可以對教學方面進行創新，還可以提升校園安全性，實現校園的智慧化管理。基于此，本文研究分析了物聯網技術在智慧校園建設中的運用。

關鍵詞：物聯網;智慧校園;建設運用

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）08-0098-03

0 引言

智慧校園是指把校園學習、生活與工作運用物聯網技術，進行一體化的融合，使得校園內的管理、教學、科研與校園生活變得更加系統化、高效化，對傳統校園中存在的問題進行更恰當的解決，促進我國教育事業的進一步發展。

1 物聯網技術的含義、挑戰

1.1 物聯網技術含義

物聯網技術是指以互聯網為基礎，運用各種現代信息傳感設備與技術，對物體進行各種信息收集、錄入、連接，并進行智能化感知、識別與管理的過程[1]。它運用互聯網實現了人與物、物與物之間的信息交流，做到了信息的準確收集、交流與分享，因此它具有以下三方面的特征：整體感知、可靠傳輸、智能處理。整體感知是指它運用感知設備進行信息的感知與獲取，做到了信息的全方位收集。可靠傳輸是指它以互聯網為基礎，進行物體信息的準確分享，使得信息可以準確的進行交流與傳播。智能處理是指它可以運用各種智能技術，對物體信息進行感知、收集、處理、監控等一系列的過程，為人們生活、學習和工作提供更多的便利。

1.2 物聯網技術挑戰

近幾年來，物聯網技術的發展已經逐漸形成規模，人們投入了大量的人力、物力與精力進行物聯網技術的開發，使其幫助各行各業解決了以往模式中存在的問題，取得了良好的效果。但是，物聯網技術在成本、技術、管理等方面還存在挑戰，各大學校在運用物聯網技術進行智慧校園建設時，應該對這些挑戰進行了解，以避免在智慧校園建設的過程中出現問題。物聯網技術的挑戰主要存在幾個方面：

（1）技術標準問題。物聯網技術對于互聯網的要求更高，它需要運用不同的技術與端口進行信息的感知，以滿足物體信息收集、傳輸與分享的需求。但是，物聯網技術并沒有統一的技術標準，導致各大學校在進行智慧校園建設時，不能有統一的標準進行落實，不利于智慧校園的規范化建設。（2）管理問題。物聯網技術是對互聯網的進一步完善，隨著其應用范圍的不斷擴大，各行各業之間的信息都會相互交叉，導致各大學校在進行智慧校園建設時，需要對各種信息進行有針對性地篩選，也對智慧校園的平臺管理帶來了困難。（3）成本問題。物聯網技術的應用需要大量的資金支持，學校在運用物聯網的過程中，不僅增加對于智慧校園的建設資金投入，還要增加智慧校園的維護投入，增加了學校的資金壓力。各大學校在運用物聯網技術的過程中，應該對物聯網技術的缺點進行了解，結合本校的實際情況進行智慧校園的搭建，提升校園教學環境，提升學校的教學與管理效率[2]。

2 智慧校園的含義、特征、物聯網

2.1 智慧校園的含義

物聯網技術是搭建智慧校園的基礎，各大學校會運用物聯網技術把學校的師生、教學資源、管理方式等方面進行結合，打造一體化、智能化、網絡化的學習環境，提升學校的教學效率與管理效率。各大學校在運用物聯網進行智慧校園搭建的過程中，應該堅持全面性、系統性、開放性、適用性和經濟性等方面的原則，不斷提升智慧校園的搭建速度，使得智慧校園可以滿足學校的教學需求，為學生提供智慧化的學習環境，保證學生在校期間的健康成長。

2.2 智慧校園的特征

（1）滿足了教學的個性化服務。智慧校園的搭建為師生提供了一個智能化、綜合性的信息平臺，教師可以根據自己的教學需求，進行教學內容與教學方式的設計，運用智慧化平臺進行教學資源的收集，為學生設計科學、合理的教學內容，提高教學效率。學生也會運用智慧化的信息平臺進行學習資源的收集，不僅提高了學生的學習效率，還引導學生養成了良好的學習習慣，滿足了師生的個性化需求。（2）提高了管理效率。智慧校園把物聯網技術與教學管理的各個環節進行融合，使得教學管理各個環節變得信息化、智能化，增加了教學管理各部門之間的交流與合作，使得各個部門通過配合進行教學管理，提升了教學管理效率。（3）教學環境完善。智慧校園會通過物聯網技術進行智能感應環境和信息化服務平臺的搭建，為學校與外部社會建立了一個交流的端口，使得學校可以更加了解外部社會對于人才的需求，根據需求進行教育內容的調整，為學生營造良好的學習環境，加深學生學習的深度和廣度，有助于促進學生的全面成長。

2.3 智慧校園的物聯網

各大學校運用物聯網結合本校的特點，進行了信息化平臺的搭建，實現了校園物聯網的教學與管理，為學校進行智能化教學與管理奠定了基礎。目前，我國大部分學校已經實現了智慧校園物聯網的搭建，并運用物聯網平臺進行教學活動、管理活動與校園文化建設活動的開展，幫助學生在進行知識學習的同時進行外部世界的了解，有助于開拓學生的知識面，加深學生對社會的認知，為學生以后更好的進行學習奠定基礎[3]。

3 物聯網技術在智慧校園建設中的應用措施

目前，智慧校園已經在我國各大學校中得到了應用，他們搭建智慧校園進行教學管理、校園工作管理、校園安全工作及考勤工作管理等多個方面，為數字校園的建設與發展做好了前提基礎。因此，可以從以下幾方面運用物聯網進行智慧校園的搭建。

3.1 物聯網技術與教學管理相融合

各大學校可以運用物聯網技術與課堂教學進行融合，豐富課堂教學的內容與形式，激發學生對于知識的學習與探究欲望，從而提升學生的學習效率。各大學校可以將AI技術應用到教學中，通過軟件、智能硬件等方式，增加學生對知識的理解，培養學生對前沿科技的興趣和探索欲，提升整體交互體驗和學習的趣味性。例如，學校可以運用AR、機器人、體驗式手段輔助教學，運用語音、文字、圖片等方式進行知識的形象轉化，打造課程、教學平臺、虛擬體驗等一體化的智慧教育解決方案，普及孩子對人工智能和新技術的認知，也為廣大教師的新技術能力及創新能力的培養提供助力。AR輔助教學是指通過中英文AR故事繪本、自定義有聲貼紙、增強現實趣味涂鴉等形式，將知識與概念形象化、具體化的展現出來，交互性及趣味性強，虛實結合的教學環境來促進知識的遷移，達到寓教于樂的目的。機器人輔助教學是指通過集成語音識別、語音合成、UNIT、圖像識別和知識圖譜等服務，實現人機語音交互、智能問答、拍照識圖識字并關聯百科信息等能力，提升整體交互體驗和學習的趣味性，實現知識科普。同時還可通過語音合成服務，實現教學視頻自動配音，教學材料有聲朗讀等功能，降低教學材料制作成本。體驗式輔助教學是指AI教育實驗室是基于人工智能、機器人、大數據、物聯網、腦科學等新技術打造集課程資源、教學平臺、實訓項目和虛擬體驗等一體化的智慧教育解決方案，服務于學校和區域的人工智能教學，培養未來人工智能創新人才，培育創新驅動發展新引擎[4]。

各大學校可以把物聯網技術與課后作業批改進行結合，學校可以通過應用百度OCR技術，包括通用文字識別、手寫識別、公式識別、數字識別等能力，對作業、答題卡圖片進行掃描，智能識別學生考號、姓名等信息來判斷學生身份;識別印刷題目和手寫答題內容;識別客觀題答案實現電子信息化閱卷等。促進教學管理數字化和智能化，提高教師閱卷效率，對學生日常作業及考試試卷中的內容進行自動識別，實現學生作業、考卷的線上批閱，降低教師閱卷負擔，大幅度提升教師工作效率及質量。

3.2 物聯網技術與學校安防相結合

學校是學生學習和成長的主要場所，學校做好校園安防工作，不僅可以保證學生的成長環境，還可以降低校園內的各種風險因素，保證教學活動的順利開展。因此，各大學校可以把物聯網技術與學校安防工作進行結合，運用網絡攝像頭，通過在動態環境下對人臉生物特征的快速獲取與識別，實時核驗人員身份，對異常情形進行相應預警與分析處理，做好校園管理工作，保證學校的教學安全。首先，學校要指定地點布控攝像頭，在區域建筑范圍內布設網絡攝像頭，架設在局域網內并與服務器相連。攝像頭采集的視頻實時傳回局域網服務器，用于視頻分析處理。其次，學校要進行人臉信息錄入，對學校出入人員以及黑名單人員等身份信息錄入和人臉采集，并進行人臉權限設置，完成人臉庫的建設，后續分析將基于人臉庫對比展開。最后，學校要分析視頻中信息并反饋結果，基于視頻流/文件分析其中的人臉、人體等信息，構建結構化數據，并進行數據分析及反饋，如與安保系統結合做到陌生人實時預警，基于人體信息分析人群流量密度等。基于人臉信息構建「一人一檔」，實現以人臉為線索的實時搜索與預警;打造安防監控的精細化數據處理與分析，對進入校園的人員進行嚴密的檢查，為學生營造安全的校園環境，保證學生的身心安全[5]。

3.3 物聯網技術與學生自主服務相結合

學校不僅是幫助學生進行知識學習的地方，還是對學生進行能力培養的重要場所，學校可以運用物聯網技術為學生提供自動化服務，不僅可以降低學校的人工服務成本，還可以為學生提供便利的校園生活。校內通過刷臉自助結賬，自助借還圖書解決忘帶卡等問題，同時避免因人工效率低造成的排隊等待，提升校園生活便利性。應用人臉識別技術配合攝像頭部署，實現圖書館刷臉借書，食堂和自助售貨機刷臉支付等場景，提升校園生活便捷性。首先，學校要運用物聯網進行人臉信息錄入，采集錄入學生人臉信息，驗證身份后，與學生證件（學生證、圖書證、飯卡）關聯，形成人臉信息庫。其次，學校要搭建人臉身份驗證和自助支付服務，刷臉借書：在圖書館部署圖書借還一體機，完成人臉信息獲取，并在事先構建的人臉庫中查找，完成身份的確認，實現圖書的自助借還，提升體驗和效率，并節約人力成本;刷臉消費：在食堂結賬臺部署攝像頭，獲取人臉信息后完成身份的確認。通過菜品識別、人臉識別，實現菜品自動結算和刷臉結賬;在校園超市、自助售貨機等場景，結合商品識別、人臉識別實現刷臉自助購物。學校通過搭建自動化的學生服務，不僅為學生的校園生活提供了便利，還加深了學生對于智慧校園的理解，使學生可以更加熟練的運用各個智能化模塊進行學習，為學生以后的學習奠定良好的基礎。

3.4 物聯網技術與考勤管理相結合

各大學校在進行智慧校園建設的過程中，應該注重對學生的管理工作，加強對學生的管理，為更好的進行教學工作開展做好準備。學校可以通過在校內、課堂等部署考勤機、攝像頭或pad等智能終端設備，實現學生、教職員工刷臉考勤，驗證是否為本人，杜絕作弊現象，提升考勤管理效率。首先，學校要進行考生信息錄入，采集用戶的人臉圖片，創建待識別的人臉庫，將考生信息與人臉信息關聯起來。其次，學校要執行考勤刷臉，獲取人臉，比對驗證，現場獲取人臉圖片進行人臉識別，判斷人臉相似度，輸出考勤結果;采用活體檢測技術，通過分析圖片特征，防止圖片、視頻作弊，確保考勤人員為真人。最后，進行考勤的智能化記錄，基于人臉識別的結果，進行考勤記錄，并將數據輸出到考勤系統中，進行下一步的業務處理。通過智能化的管理，學校可以實現對學生考勤工作便捷化管理，降低了教師的工作難度，提升了管理效率，使得教師可以有更多的時間進行教學內容安排，從而提升了學校教學與管理質量[6]。

4 結語

綜上所述，物聯網技術在智慧校園建設中的應用，一方面幫助學校實現了智能化教學、管理與校園文化建設，為教師提供了全面化的信息平臺，讓教師根據學生學習信息、教學要求，運用物聯網技術進行教學內容與教學方式的完善，提升了教學效果;另一方面激發了學生對于學習的興趣，讓學生在智慧校園中體會智能化所帶來的便利性，不僅引導學生養成良好的學習習慣，還加深了學生對于智慧校園的印象，有助于學生運用信息平臺進行學習，提高學生學習效果。因此，我國各大學校應該根據本校的教學與管理需求，運用物聯網進行智慧校園的搭建，為學生提供安全、智能的學習環境，促進學校教學事業的發展。

參考文獻

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[3] 趙小偉，張云娜.云計算和物聯網技術在智慧校園建設中的應用[J].信息與電腦（理論版），2020（1）：192-193+196.

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[5] 陳穎，張杰，何建偉.物聯網技術在智慧校園建設中的應用[J].信息記錄材料，2020（1）：206-207.

[6] 朱文祥.物聯網技術在智慧校園建設中的應用分析[J].南方農機，2019（24）：245.