物聯網技術在學校信息化管理中的應用

林暹

福州墨爾本理工職業學院，福建福州，350108

0 引言

物聯網是在互聯網基礎之上發展而來的，它強調萬物互聯，通過利用信息傳感設備把物件通過連通的方式形成網絡。物聯網技術是當前國內外研究的熱點，目前正逐漸走向實用階段，其在教育領域的應用方興未艾。可以說，物聯網的誕生成了計算機、互聯網等之后的又一次信息化革命。校園物聯網則是在以往校園信息化的基礎上，在信息網絡的依托下，借助數字化手段對校園環境、活動以及資源等方面實現綜合管理。下面對物聯網技術在校園信息化管理之中的應用進行分析[1]。

1 學校信息化管理發展現狀

基于物聯網技術建設的安全數字校園系統，為學校提供了安全管理的新模式，該系統投入應用以后，校園的安全水平顯著提升，為校園的資產安全提供了保障，同時廣大師生個人信息安全也得到了提升，這樣師生發現有事故發生時，就可以及時聯系學校，同時還可為審計、決策提供支撐，便于事后問責的順利進行，為教育事業的推進提供保證。

依托于當前的校園網絡數字系統，系統可重點對自動識別與用戶身份管理、場所與設備監控設備以及門禁管理等功能模塊的物聯網進行構建。當前，校園中可以通過IC卡實現校園信息管理，比如生活方面，在食堂、浴室、照明、考勤等管理工作中均需用到IC卡；在教學方面，圖書館里卡、教師門禁卡、考試的準考證等，都集中在這一張IC卡中。為每個學生配備一張校園IC卡，如果發現有忘帶或者丟失的情況，補卡非常不便。

2 物聯網技術

2.1 什么是物聯網

所謂物聯網是指萬物相連的互聯網。作為物聯網的核心所在，互聯網的用戶端已延伸至物與物之間，所以物聯網是以網絡為基礎，通過紅外傳感、激光掃描、視頻識別（RFID）、二維碼等信息感知技術手段，依照約定協議連接網絡與任何物品，實現通信、信息交換，以達到識別、跟蹤、監控以及管理物品的一種網絡[2]。

在物聯網中，各物品都存在標識物品的屬性，所以通過智能接口、信息網絡可以實現無縫整合。當下，物聯網已在公共安全、生產控制、居家生活等方面得到了廣泛應用。隨著學校辦學規模的擴大，教職工、學生數量快速增長，教學樓宇、教學設備等也逐漸增多，學校事務高效管理、物品安全管理問題都是急需解決的重要問題。因此，將物聯網技術引入學校信息管理之中很有必要。

2.2 RFID技術

RFID技術是無線通信技術的一種類型，可以通過無線電信號將特定目標識別出來，并讀寫有關數據，將無線電信號調成無線電頻率的電磁場，這樣即可從物品標簽上的數據傳送出去，從而達到追蹤、辨識物品的目的。

在識別器發出的電磁場之中，一些標簽是可以獲得能量的，在這期間不需要電池，當然也有一些標簽自身帶有電源，因此可主動將無線電波發送出來。標簽中包含的信息在數米距離內均可識別。與條形碼不同，射頻標簽即使不放在識別器視線內也可以識別出來。RFID技術是利用無線電波將單個物品自動識別出來的總稱。與其他自動識別技術一樣的是，射頻識別也是由信息載體、獲取的裝置組成。從其RFID基本模型來看，主要以識讀器為讀取信息的裝置，以射頻標簽為數據載體。運用識讀器、射頻標簽，可以通過耦合元件對射頻信號實現無接觸耦合，按照耦合通道內的時序關系傳遞能量、交換數據[3]。

3 物聯網技術在學校信息化管理中的應用

3.1 物聯網走入校園網

物聯網是指利用信息傳感設備依照約定協議，完成任何物品與互聯網的連接，以達到交換、通信目的，并且通過實施智能化識別完成定位、監控等工作。應用物聯網技術可以把所有物品納入網絡中，這樣即可對物品進行更好的識別，加強管理與控制[4]。

事實證明，應用物聯網技術不僅可以與傳感器連接，同時還能在智能化處理上使其具備一定能力，這樣就可以對物體實施智能化控制。通過應用物聯網技術，可以連接傳感器并進行智能處理，利用云計算等智能化技術，把它的范圍擴展到應用領域中。通過分析、加工以及處理海量數據，即可更好地適應客戶需求，并且積極開發新的應用模式，拓寬應用領域。從目前的情況來看，物聯網技術已經廣泛應用于安防管理之中，并且構建起了信息管理的平臺。隨著傳感技術的不斷發展，對物聯網技術的應用也會更為深入。

3.2 三網融合用于校園網

三網主要指互聯網、電信網與電視網三網，三者融合的目的在于進一步優化網絡配置，同時綜合運用現有網絡資源，以全數字化連接等方式對多媒體信息網絡進行改造，從而為廣大用戶提供信息服務。

“三網融合”的重點在于改造和優化電視設備，利用數字化電視網發揮下載程序、寬帶接入等功能，同時對三網進行融合，這樣三網即可有效補充，在“三網融合”技術基礎上，從原來閉路電視網的層面升級到HFC雙向網絡，并將以太網融入進來，這樣一來就可以利用數字廣播技術等形式，將廣播信號和電視信號轉變為IP包，將其傳播到局域網中，建立起校內的廣播與電視臺，如此校園網內部的任何計算機，即可接收有關信息內容。

3.3 無線局域網入駐校園

無線局域網絡是非常便利的數據傳輸系統，它利用射頻技術取代傳統雙銅線構成的局域網絡，這樣即可利用現有的網絡架構，確保廣大用戶通過其隨時隨地的觀看信息，達到理想的狀態。當前，無線網絡已經在校園之間、不規則建筑物、建筑物內部、公共休息場所以及教研網重心實現了接入與互聯。

3.4 云計算探索校園

從狹義上講，云計算是指用IT設施進行交付的一種模式，0主要是以一種按需、易擴展的方式獲取信息資源；從廣義上來看，它是一種服務交付模式，它是指所有按需、易擴展的渠道，在強大的網絡支持下可通過分布式在計算機上實施計算，但它并非采用本地或遠程服務器計算的模式[5]。

4 利用物聯網技術構建智能化校園

4.1 通過物聯網構建智能教學環境

近年來，教室中的設備數量越來越多，這些電子設備的使用與教學效果直接相關。傳統課堂上人們都是采用人工方式進行管理，但是現在借助于物聯網可以在教室構建物聯網，這樣所有設備都能在智能平臺上實現智能管理。例如，當師生進入教室后，光線識別系統級別對是否存在照明需求進行判定，溫感系統可判斷是否存在啟動空調的需求。同時人像識別系統也開始工作，當多媒體設備被啟動后，該系統可自動識別學生是否簽到，并且在上課之前即將學生的簽到信息反饋給系統[6]。假如出現了設備故障，傳感器將會通過個人數字手段將信息傳送給物聯網，由管理人員采取措施維護。實驗室內有很多特殊的、有危險性的設備和儀器，這些設備只能由專門人員使用，因此可以對設備開關進行特殊設置，即將其設置為傳感器，并且利用物聯網個人數字助手對其進行開關。

4.2 通過物聯網構建學習生活系統

將人像識別系統安裝在學校的公共場所，并加裝紅外溫度感應系統，這樣當校園內有發熱人員進入后，即可第一時間報警，同時該系統還能對一定范圍內是否有人員聚集進行識別，如果人員聚集的密度達到了一定程度，則馬上報警。同時還可以在物聯網中連入帶有傳感器的手機，這樣學生即可享受到來自智能校園帶來的學習便利。學生可以通過物聯網向教師提問，為教師傳輸實際情況，再由教師按照具體情況對其問題進行解答[7]。在物聯網技術的支撐下，人們的生活變得非常豐富，例如利用物聯網技術可為用戶制定個性化的健康生活，從起床開始就用校園內的自主健康測試儀測試體重、血壓與心跳，并將測試結果傳送給傳感器，通過連接物聯網可以記錄一天的飲食、運動情況，再綜合這些數據制定出最健康的生活方案。

4.3 通過物聯網保障教師與學生安全

近年來，學校安全事件時有發生，可是學校需要照顧的教師、學生非常多，往往照顧不到每個學生，所以教育部開始將目光放在物聯網上，旨在通過物聯網技術加強對學校的安全管理。在學校樓宇入口、教室以及樓頂等地點架設RFID讀取器，要求每個學生均佩戴RFID標簽。學生佩戴的腕帶式標簽，可自動檢測學生體溫情況，并將體溫異常情況發送給教師，便于教師及時處理。系統可以將采集到的信息作為依據，統計出學生的出勤情況，這樣教師就可以通過網絡查到學生出勤的情況與所在位置。如果有陌生人進入學校管制區域，系統會檢測到并向陌生人發出語音警告，同時將信息發送給安保人員。如果學生進入地下室、樓頂等存在安全隱患的區域，系統將向其發出聲音警示，并且把情況通知安保人員，同時該系統還能與視頻監視系統配合，達到現場監視的效果，方便管理人員協調指揮。

4.4 通過物聯網加強圖書館智能管理

物聯網是由多項智能技術組成的網絡，比如RFID、無線傳感網等，這樣圖書館才能為人們提供智能化的服務與管理。利用RFID電子標簽，圖書館可以把讀者信息、文獻信息結合起來，這樣就可以通過RFID標簽明確廣大讀者查閱文獻的情況，對相關信息、閱讀偏好等形成一定了解，并且按照讀者的閱讀喜好為其提供個性化的文獻定制服務與管理，或者按照讀者使用文獻的實際情況，為讀者提供知識結構咨詢、跟蹤習慣等服務。利用自助還書機還能掃描貼有RFID標簽的圖書，并且進行識別、歸還等處理，利用自助還書機還能為用戶提供自助式還書、續借等操作，以避免發生排隊現象[8]。也可以在圖書館內的樓梯、書架、借閱證中嵌入RFID標簽，實現對所有圖書館物理對象進行定位、查詢與追蹤等的服務。另外，還可以把讀者手機的SIM卡與RFID卡結合起來，為讀者提供手機查詢與借閱等服務，這樣一來，讀者就可以隨時隨地獲取信息。

4.5 通過物聯網加強教學儀器設備管理

利用物聯網中的無線傳感網、RFID等技術，可以簡化設備數據的采集流程，提升信息透明度，使教學儀器設備管理工作變得更為規范化。

4.5.1 設備清點

管理部門應該在購入教學儀器設備時，即為每臺設備分配RFID電子標簽，由于標簽配備了唯一的識別碼，且其內部存儲了大量設備信息，通過閱讀器可以利用射頻信號讀取其中的信息。管理人員在清點設備時，只需要拿到讀寫器，在實驗室內進行巡視，就可以通過閱讀器批量讀取詳細內容，不需要掃描條形碼，極大地提升了清點的效率。

4.5.2 設備動態管理

RFID標簽中的信息可以無數次地被修改，從器械設備購入開始，就要不斷地在標簽中更新設備在用、維修以及報廢等狀態信息，保持設備實際狀態、管理系統中狀態的一致性，從而對儀器設備進行全過程的動態化管理，為學校設備更新、投資決策等提供重要依據，從而促進設備管理效率的提升。

4.5.3 大型設備共享

將大型設備共享平臺與標簽連接，可以達到設備與共享平臺之間連接的目的，這樣潛在用戶即可從該平臺上獲得設備相關信息，明確設備當前的狀態，從而更好地加強對該設備的研究。

4.6 通過物聯網構建智能后勤管理系統

當前，學校面積都在不斷地擴大，一些學校甚至還出現了多地辦學的情況，因此后勤管理上的投入成本也明顯增加，因此物聯網技術在其中的應用空間很大。比如，學校可以在路燈或者辦公室門上安裝傳感器，在信號控制下對其進行自動開關，也可以對設備是否完好進行檢測。例如，在教室門口安裝門禁，這樣即可利用傳感器的工作情況判斷來訪者的身份，再與實際情況相結合，判定是否要打開門或者電器[9]。

5 結語

綜上，目前物聯網已在教育領域得到了比較廣泛的應用，但是依然存在很多問題亟待解決，比如信息安全問題。然而物聯網用于教育領域是一種大勢所趨，伴隨物聯網的一步步發展，我們的工作、生活將會面臨巨大的便利，并且進一步推動經濟發展。現階段有關物聯網在智能校園中應用的討論還不算多，但我們相信，隨著這項技術的不斷發展與完善，它在校園內的應用必然會越來越廣泛。當然，物聯網在智能化校園中的應用還遠不止以上提到的這些，相信未來伴隨這項技術的不斷發展，我們的校園必然會變得更加智能，我們的校園生活也會更加美好。