基于物聯網技術的學生公寓信息化管理平臺設計研究

王育軍

(西安思源學院，西安 710038)

1 物聯網技術

物聯網技術基于物體與網絡互聯互通的特點，有效實現了感知與服務的完美融合[1]，在互聯網的基礎上利用信息傳感設備，將物品與互聯網連接，進行信息傳遞與通信，以實現智能化識別、定位、監測和管理等應用方式[2]。物聯網的體系結構由應用層、網絡層和感知層組成[3]，其中應用層是物聯網與用戶的接口，可提供豐富的物聯網應用，包括系統集成、應用服務和智能終端。物聯網技術已經在工業監控、城市管理、智能家居、環境檢測等各個領域得到了廣泛應用。網絡層是物聯網的中間層，負責傳遞和處理感知層獲取的信息，包括物聯網云平臺和網絡設備。平臺是實現終端設備和網絡設備連接的重要環節。感知層是物聯網的底層，主要通過傳感器識別獲取各種數據信息，包括各種感知類智能設備，如傳感器、芯片、計量器等，如圖1所示。

圖1 物聯網層次結構Fig.1 Hierarchical structure of internet of things

2 學生公寓信息化平臺需求分析

高校學生公寓管理雖然利用計算機等互聯網方式進行數據統計與管理，但對于信息的錄入、修改、更新等工作仍然需要人工輸入和核對。學生公寓管理方式的滯后會給管理人員帶來諸多不便，導致工作量攀升、工作效率低下、數據誤差較大等問題[4]。學生公寓信息化平臺設計要了解用戶的需求和平臺功能、性能、技術支持等具體需求，確定平臺設計需要達到的目標和實現的功能。根據實際狀況，從功能性需求、非功能性需求和用戶需求等方面進行了總結，具體內容如下：

2.1 功能性需求分析

信息錄入：需要實現學生個人基本信息、宿舍信息、財務信息、維修信息、管理員信息的錄入，其中學生個人信息包括姓名、電話、學號、專業等，方便學生的日常管理。宿舍信息包括住宿人員、宿舍號、住宿容量、住宿標準、宿舍衛生等基本宿舍信息。財務信息包括住宿費用、水電費用等信息。維修信息包括宿舍維修申報、維修進度、維修人員等后勤信息。管理員信息包括公寓管理人員、學生輔導員等基本信息[5]。

信息查詢：需要實現對錄入信息的查詢功能。平臺中的信息查詢對學生公寓管理起著相當重要的作用，公寓管理員需要授權查詢管理公寓內的學生個人基本信息、宿舍信息、財務信息、維修信息和管理員信息，學生需要授權查詢個人的基本信息及相關信息。

信息統計：需要實現信息的增加、刪除、修改、查看等基本功能。管理員需要對宿舍信息、財務信息、維修信息、來訪記錄進行統計，并根據實際情況對數據進行修改，學生需要對自己個人信息變動情況進行實時修改，因此在實際管理中信息的統計往往會造成較大的工作量。

信息更新：需要實現信息的自動更新，當管理員對宿舍信息、維修信息等進行修改或學生對個人信息等進行修改時，平臺應自動識別更新信息，不需要學生或管理人員進行反復錄入和審核，在更新的同時確保信息的準確率，以節約信息錄入和統計的時間。

2.2 非功能性需求分析

非功能性需求是要滿足平臺的可用性、可靠性、可維護性、可擴充性和可適應性等技術要求[6]。平臺在使用中應實現一定數量的用戶同時使用，并連續運行一定時間，在平臺出現故障時可快速排查故障并切換到備用機器。要確保平臺可以適應不同的應用終端設備，兼容不同的網絡環境。

2.3 用戶需求分析

平臺的設計需要滿足用戶的需求，主要從用戶操作與用戶體驗感來考慮。應滿足管理員提高管理效率的需求，滿足學生方便快捷的操作需求。功能界面要簡潔，操作簡單，便于查找。平臺使用和運行應安全穩定，保障用戶的信息安全。

3 學生公寓信息化管理平臺的功能結構

3.1 學生公寓信息化管理模塊

根據功能性需求和用戶需求，學生公寓信息化管理模塊可以分為學生信息模塊、寢室信息模塊、門禁來訪模塊、財務信息模塊和后勤維修模塊，如圖2所示。學生信息模塊可以錄入、查詢、修改學生的基本信息，對入住學生的基本情況進行統計；宿舍信息模塊可以對宿舍成員、寢室號、寢室衛生、寢室用電等情況進行錄入、查詢和修改；門禁來訪模塊主要是根據門禁記錄登記來訪人員的姓名、電話、來訪時間等信息；財務信息模塊主要是對寢室成員的住宿費、水電費等情況進行記錄、查詢和修改；后勤維修模塊主要是對需要報修的寢室號、電話、報修物品、維修時間和維修人員等情況進行記錄、查詢和修改。

圖2 學生公寓信息化平臺管理模塊Fig.2 Management module of student apartment information platform

3.2 學生公寓信息化管理平臺實現功能

學生公寓信息化管理平臺主要實現的功能應該包括信息錄入、信息查詢、信息修改和信息更新，如表1所示。信息主要以大數據的形式儲存在數據庫中，因此管理平臺功能的實現離不開數據庫的數據處理能力，包括輸入、傳輸、儲存、輸出等[7]。對于采集的數據信息，信息化管理平臺進行加工處理成標準的數據格式并儲存于數據庫中；當查詢數據信息時，信息化管理平臺可以進行數據的傳輸，輸出所查詢的信息；當進行數據修改時，包括數據的刪除、添加、修改等，信息化管理平臺可以實現數據的變換、合并、修改、更新等功能。

表1 學生公寓信息化管理平臺實現功能Tab.1 Function of student apartment information management platform

4 基于物聯網技術的學生公寓信息化平臺設計

物聯網技術可以自動識別物體，將實物與互聯網連接，并實現自動化的反饋與控制。根據物聯網的感知層、網絡層和應用層，設計了與之對應的物聯網傳感設備、學生公寓物聯網平臺和學生公寓智能管理三個層次結構，形成了基于物聯網技術的學生公寓管理信息化平臺。該平臺通過物聯網的傳感設備，智能識別并錄入學生信息、宿舍信息、門禁信息等學生公寓信息，根據學生公寓物聯網平臺數據接口連接傳感設備的數據信息，傳遞存儲至平臺數據庫中，實現學生公寓的智能化管理，如圖3所示。

圖3 基于物聯網技術的學生公寓管理信息化平臺Fig.3 Student apartment management information platform based on internet of things

4.1 物聯網傳感設備

物聯網傳感設備包括射頻識別器、紅外感應器、激光掃描器、定位系統等，通過傳感設備可將信息智能傳輸到物聯網平臺[8]。在學生信息錄入中，學生信息可以生成條形碼或二維碼的形式，借助激光掃描設備對條形碼或二維碼進行識別，實現信息的自動錄入。在門禁來訪記錄中，可以根據紅外感應、人臉識別技術對人物畫像或門禁卡進行掃描，自動生成來訪信息。在宿舍信息的錄入中，可以將每個宿舍內貼上特有的二維碼，學生通過掃描二維碼錄入信息，二維碼與物聯網平臺數據進行實時連接，進行信息更新，自動生成宿舍寢室的信息，對學生入住、搬離、換寢等情況進行及時自動更新。在宿舍管理中，利用智能限電設備對宿舍用電情況進行管理，當出現斷電等情況時，會將宿舍信息連接到平臺中，讓管理人員及時了解情況。此外，還可以利用煙霧探測器等設備對學生公寓進行安全報警，并將報警信息自動接入物聯網平臺，宿舍管理員可以在平臺中獲取信息，及時與保安等人員進行聯系[9]。

4.2 物聯網平臺架構

物聯網平臺架構主要包括傳感設備、數據庫接口、信息化管理平臺、功能結構、數據庫及運行環境，如圖4所示。

圖4 物聯網平臺架構Fig.4 Structure of internet of things platform

傳感設備掃描和識別的信息可以錄入到物聯網平臺，物聯網平臺通過工作流引擎和軟網關保障學生公寓管理功能的實現，平臺生成的信息再通過數據庫接口實現數據的對接、傳遞和處理，根據不同的數據類型儲存至不同數據庫中，其中數據庫類型包括關系數據庫、非關系數據庫和鍵值數據庫[10]。用戶和管理員在對數據信息進行修改和查詢時，物聯網平臺會接收增、刪、改、查的相關指令，在數據庫中運行操作，完成信息的更新。

4.3 物聯網終端應用

物聯網終端應用是根據物聯網感知層的智能識別、掃描等技術，搭載網絡層的平臺功能和數據庫的大數據處理能力，實現基于物聯網技術的學生公寓信息化管理平臺的應用[11]。其主要通過物聯網技術全方位地對公寓環境、公寓設備、學生活動等情況進行監控和數據采集，實現對學校公寓的智能監測與管理。應用層是將物聯網技術形象化，完成終端應用在智能控制和管理需求上的有機結合，生成學生公寓信息化管理應用平臺。

5 結語

設計了基于物聯網技術的學生公寓信息化管理平臺。該平臺可有效解決學生公寓管理中的困難，大大提高學生公寓的全方位信息化管理能力，增強了學生公寓智能化的監控作用，為高校管理信息化的實現提供了參考依據。