物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的智慧校園建設(shè)

周 亮

（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院 江蘇 常州 213147）

1 引言

自全面進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)與信息時(shí)代開(kāi)始，如何結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與校園網(wǎng)成為教育界研究的重要課題之一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的智慧校園構(gòu)建，有利于豐富現(xiàn)代校園實(shí)驗(yàn)教學(xué)、管理以及活動(dòng)等環(huán)節(jié)，能夠?yàn)楫?dāng)前校園管理提供重要保障。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智慧校園，具備一定可行性和實(shí)際成效，有利于校園建設(shè)向智慧化和功能化方向良好發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧校園的關(guān)系

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用，主要目的是促進(jìn)校園管理信息化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息對(duì)象交換，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接信息，并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別與應(yīng)用，為校園管理提供信息基礎(chǔ)。而智慧校園基于校園網(wǎng)信息管理，能夠利用智能信息工具為校園管理提供更加全面的數(shù)據(jù)支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧校園相互結(jié)合，不僅可以將信息數(shù)據(jù)應(yīng)用于校園生活，還能夠促進(jìn)現(xiàn)代校園管理建設(shè)與時(shí)代信息技術(shù)接軌，隨著時(shí)間的推移和信息技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧校園的融合發(fā)展已經(jīng)成為必然。

3 物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園建設(shè)中的重要功能

3.1 監(jiān)測(cè)校園環(huán)境

現(xiàn)代校園教學(xué)與管理過(guò)程中能夠運(yùn)用的多媒體設(shè)備多種多樣，包括掃描儀、多媒體課件、電腦、數(shù)字屏幕等。諸多設(shè)備的正常工作確保了校園教育教學(xué)工作的順利進(jìn)行，然而在實(shí)際工作當(dāng)中，經(jīng)常發(fā)生機(jī)器老化或線路超負(fù)荷等問(wèn)題導(dǎo)致的校園網(wǎng)絡(luò)癱瘓問(wèn)題。一些重要實(shí)驗(yàn)室、信息設(shè)備間的溫度、濕度經(jīng)常無(wú)法及時(shí)檢測(cè)，不能及時(shí)開(kāi)啟相應(yīng)排風(fēng)、空調(diào)等溫控設(shè)備，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)材料的失效與設(shè)備的損壞。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響教師與學(xué)生的工作與生活。在智慧校園建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以有效避免上述問(wèn)題的發(fā)生，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備設(shè)施故障，自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉相關(guān)設(shè)備，工作人員也可以根據(jù)檢測(cè)到的故障及時(shí)修理，有效降低設(shè)備檢查工作量，且對(duì)于校園網(wǎng)絡(luò)有一定保障作用。

3.2 識(shí)別人員信息

智能識(shí)別方法有利于對(duì)校園內(nèi)部人員的監(jiān)控，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為學(xué)校提供了識(shí)別人員信息的方案，有效強(qiáng)化學(xué)校內(nèi)部教師與學(xué)生的人身安全保障。師生信息通過(guò)系統(tǒng)采集，應(yīng)用中通過(guò)人臉識(shí)別比對(duì)或工作卡確認(rèn)信息。此外，在重要考試中，可以通過(guò)掃描識(shí)別身份證、準(zhǔn)考證等證件，降低舞弊行為的發(fā)生率，同時(shí)也減少了相關(guān)人員的工作量，確保考試公平性，也實(shí)現(xiàn)智能安防。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的智慧校園建設(shè)

4.1 整體應(yīng)用框架

4.1.1 感知層

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的智慧校園建設(shè)應(yīng)用框架中，嵌入式技術(shù)與傳感器技術(shù)是現(xiàn)階段普遍采用的技術(shù)條件。首先，應(yīng)用為嵌入式技術(shù)的核心，嵌入式技術(shù)主要圍繞計(jì)算機(jī)技術(shù)，更適合現(xiàn)代校園建設(shè)中要求較高的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其可靠性可充分促進(jìn)智慧校園的建設(shè)和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)上，通過(guò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)通信與信息交換。例如智慧校園中，可以通過(guò)嵌入式技術(shù)構(gòu)建綜合信息服務(wù)門(mén)戶，為師生提供統(tǒng)一的服務(wù)界面，為不同用戶提供不同操作頁(yè)面。在此系統(tǒng)中，師生可以通過(guò)此服務(wù)門(mén)戶進(jìn)行資源查找、交互與學(xué)習(xí)等。其次，傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)主要集計(jì)算機(jī)、通信、信息處理與傳感器于一體，智慧校園建設(shè)當(dāng)中，主要通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)并且匯聚，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)送達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。需要注意的是傳感器節(jié)點(diǎn)通信、存儲(chǔ)以及移動(dòng)性都比較弱，因此，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議當(dāng)中要設(shè)計(jì)能促進(jìn)負(fù)載均衡與降低能耗的協(xié)議。

4.1.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是智慧校園建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，在整體建設(shè)應(yīng)用框架當(dāng)中，首先感知設(shè)備短距離通訊采取ZigBee、藍(lán)牙技術(shù)組網(wǎng)，各感知設(shè)備群通過(guò)網(wǎng)關(guān)利用網(wǎng)線、光纖接口接入校園網(wǎng)。ZigBee與藍(lán)牙具備高可靠性、復(fù)雜性低、功耗較小等特點(diǎn)。長(zhǎng)距離通訊采用NB-IOT技術(shù)組網(wǎng)，該技術(shù)支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，具備覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。作為新興短距離與長(zhǎng)距離無(wú)線通信技術(shù)，其所具備的多樣功能與結(jié)構(gòu)，更適合在智慧校園建設(shè)中解決傳感器網(wǎng)絡(luò)連接問(wèn)題，確保通信穩(wěn)定性，為校園師生提供信息化服務(wù)。

4.1.3 應(yīng)用層

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的智慧校園建設(shè)整體應(yīng)用框架中，大數(shù)據(jù)分析與云計(jì)算技術(shù)是首選。首先，大數(shù)據(jù)分析。主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用與建設(shè)，大數(shù)據(jù)分析在智慧校園建設(shè)過(guò)程中占據(jù)重要地位。校園數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，其中包括全部師生基礎(chǔ)信息，以及校園各模塊的信息管理數(shù)據(jù)，同時(shí)還擔(dān)任保存大量歷史信息數(shù)據(jù)的任務(wù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以應(yīng)用在智慧校園建設(shè)的各個(gè)方面，例如信息共享，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將校園信息數(shù)據(jù)在云端進(jìn)行融合實(shí)現(xiàn)交互，實(shí)現(xiàn)師生與學(xué)習(xí)資源的互通，并結(jié)合個(gè)人興趣為師生提供針對(duì)性地可選擇內(nèi)容。校園服務(wù)方面，運(yùn)用智能感知技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合構(gòu)建校園管理與服務(wù)信息化平臺(tái)，保障后勤服務(wù)水平，打造便捷校園信息化服務(wù)平臺(tái)。其次，云計(jì)算技術(shù)。主要應(yīng)用于智慧校園的平臺(tái)構(gòu)建當(dāng)中，作為云計(jì)算架構(gòu)的最高層，應(yīng)用層可以充分利用云計(jì)算技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算出的不同用戶需求進(jìn)行再次整合與劃分，為不同需求用戶提供針對(duì)性服務(wù)，更好地滿足師生需求。

4.2 模塊設(shè)計(jì)

4.2.1 身份管理模塊

身份管理模塊主要對(duì)在校師生進(jìn)行身份認(rèn)證與統(tǒng)一管理，可到智慧校園管理中心提出申請(qǐng)，以RFID電子標(biāo)簽形式在SIM卡中寫(xiě)入個(gè)人信息，使其成為身份識(shí)別終端，師生可以利用SIM卡射頻標(biāo)簽與基本信息，在師生信息基本數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而在教師離職或?qū)W生畢業(yè)時(shí)，可以去智慧校園管理中心刪除個(gè)人信息，取消SIM卡自動(dòng)識(shí)別功能，使其成為普通手機(jī)卡。此外，若個(gè)人信息發(fā)生改變，也可及時(shí)申請(qǐng)更改。身份管理模塊同時(shí)還可應(yīng)用在考勤當(dāng)中，可根據(jù)最近一次身份識(shí)別標(biāo)簽識(shí)別器位置開(kāi)展定位或追蹤等。

4.2.2 智慧教學(xué)模塊

在模塊設(shè)計(jì)中，智慧教學(xué)模塊主要包含五個(gè)主要子模塊，即教學(xué)設(shè)備、智慧教室、智慧課程、智慧考核以及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。在智慧教師方面，主要通過(guò)對(duì)教室內(nèi)設(shè)備、環(huán)境、人等進(jìn)行感知與監(jiān)控，綜合利用信息，結(jié)合不同教學(xué)內(nèi)容，提供個(gè)性教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提供教學(xué)資源獲取的便利性，加深教學(xué)深度，優(yōu)化教室電氣布局等。教學(xué)設(shè)備方面，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將各類(lèi)設(shè)備連接成一個(gè)整體，以提高教學(xué)設(shè)備利用率為目的，優(yōu)化教學(xué)設(shè)備使用。智慧課程方面，主要借助互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備，使其與數(shù)據(jù)庫(kù)相互連接，為師生提供方便快捷的資源共享平臺(tái)。

4.2.3 智慧后勤模塊

智慧后勤模塊也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智慧校園建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，主要體現(xiàn)在智慧安防、醫(yī)療、樓宇、路燈管理與訪客等方面。其中智慧安防模塊主要通過(guò)遙感技術(shù)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和射頻識(shí)別，感知校園內(nèi)環(huán)境變化，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將信息匯總，根據(jù)不同情況進(jìn)行提示與警報(bào)。醫(yī)療模塊方面，主要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)師生進(jìn)行醫(yī)療感知和管理，并提供智慧體檢功能。樓宇模塊主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)樓與宿舍樓的智能化管理，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連接水電、消防等方面，形成全面管理網(wǎng)絡(luò)。路燈管模塊則實(shí)現(xiàn)與實(shí)時(shí)天氣并行，根據(jù)天氣、時(shí)間等變化對(duì)校園路燈采取智能化管理[1-2]。

5 結(jié)論

現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展日新月異，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在很多領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用都發(fā)揮出了重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引進(jìn)到智慧校園建設(shè)中是未來(lái)教育教學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的必然途徑。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的智慧校園建設(shè)對(duì)現(xiàn)代教育信息化發(fā)展的進(jìn)步具有重要促進(jìn)作用，人們可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)出智慧校園總體結(jié)構(gòu)，身份認(rèn)證、安防管理、教學(xué)、后勤等管理只是智慧校園建設(shè)中的一部分，未來(lái)教育界還應(yīng)加大對(duì)智慧校園建設(shè)的支持和投資，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高智慧校園建設(shè)信息化發(fā)展水平[3]。