智能化數字校園中物聯網技術的運用研究

邱凱

摘?要：隨著科學技術的不斷發展，信息化技術已經融入人們生活生產的方方面面，其中物聯網技術作為信息化時代發展的標志性產物，目前也已經應用于社會各個領域中，在校園建設方面也得到了廣泛應用，應用物聯網技術可以極大程度推進智能化校園建設，實現智能化數字校園，實現校園運行可視化，為保證教學質量提供基礎。本文在概述物聯網技術與智能化數字校園的基礎上，分析物聯網技術在智能化數字校園構建中的實際應用，有效提高智能化數字校園建設水平。

關鍵詞：智能化?數字校園?物聯網技術?運用

中圖分類號：TP391????文獻標識碼：A

Research?on?the?Application?of?Internet?of?Things?Technology?in?Intelligent?Digital?Campus

QIU?Kai

（Changsha?Social?Work?College，?Changsha，?Hunan?Province，?410004?China）

Abstract：?With?the?continuous?development?of?science?and?technology，?information?technologies?have?been?integrated?into?all?aspects?of?people's?life?and?production.?Among?them，?as?a?landmark?product?of?the?development?of?the?information?age，?at?present，?Internet?of?Things?technology?has?been?applied?in?various?fields?of?society，?and?has?also?been?widely?used?in?campus?construction.?The?application?of?Internet?of?Things?technology?can?greatly?promote?the?construction?of?intelligent?campus，?achieve?intelligent?digital?campus，?realize?the?visualization?of?campus?operation，?and?provide?the?basis?for?ensuring?the?teaching?quality.?Based?on?the?overview?of?Internet?of?Things?technology?and?intelligent?digital?campus，?this?paper?analyzes?the?practical?application?of?Internet?of?Things?technology?in?the?construction?of?intelligent?digital?campus?to?effectively?improve?the?construction?level?of?intelligent?digital?campus.

Key?Words：?Intelligence;?Digital?campus;?Internet?of?Things?technology;?Application

物聯網技術作為新一代信息技術，是信息時代不斷發展的產物，互聯網相較于互聯網會涉及到更深的層面，可以將物聯網看作互聯網的進一步延伸。通過物聯網技術可以連接互聯網中的人、事、物，在互聯網的基礎上從而打造出更加智能化的系統。物聯網技術應用大幅度推動了我國信息產業的發展，將物聯網技術應用于學校建設中，可以將學校中存在的獨立個體連接為一個整體，充分整合學校資源，極大程度促進師生互動與教育資源共享，使學校運行更加智能化、人性化。

1物聯網概述

物聯網概念最早是起源于美國麻省理工學院自動識別中心的學者所提出來的“網絡無線射頻識別系統”，在生活工作中的所有物品通過射頻識別的信息傳感設備，將物品與互聯網連接起來，從而實現物品的智能化識別。隨著互聯網技術與移動通訊技術的不斷發展進步，物聯網作為新一代技術得到人們的青睞，物聯網技術作為集成應用與系統創新發展的一項重要技術，幾乎與所有信息技術都存在著一定聯系，因此社會各界普遍認為物聯網的發展應用將會是世界范圍內的第三次信息技術革命。物聯網（?The?internet?of?things，?IOT），通過信息傳感設備（射頻識別、紅外攝像頭以及激光掃描儀），在確定的通信協議基礎上將各種物品（生活工作中的設備、設施，甚至包括人和動物）與互聯網連接起來，是世界上的人與物之間，物與物之間進行信息交換，在這一原理上對物體進行智能化識別、定位、跟蹤以及監控，在物聯網上所有連接的物品都具有獨特的標識編碼與物理特性[1]。從技術層次來講，物聯網并不是一項新技術，而是多種信息技術的集成應用，可以使人與物之間，物與物之間以及人與環境之間進行信息交流。我國對物聯網技術研究通常將其分為三個層次，分為感知層、網絡層以及應用層。感知層主要包括各種各樣的傳感器、傳感器網關等硬件設備，主要目的是對物體進行識別與信息采集，并且將信息傳遞給網絡層。網絡層主要包括互聯網、通信網、廣電網以及多種接入網與專用網，主要是傳輸處理感知層所采集到的數據信息。應用層主要是向用戶提供物聯網接口，實現物聯網技術的具體應用。

2智能化數字校園中物聯網技術運用原則

2.1教育資源信息化

智能化數字校園作為一項投資大、需求復雜、建設維護周期較長的工程，所以必須對智能化數字校園構建方案多角度探究，在設計具體建設方案時首先要保證教育資源的信息化，在構建智能化數字校園系統時要始終貫穿教育資源信息化原則，在一定程度上直接反饋了信息系統的應用水平，也直接代表了校園信息資源共享平臺的建設程度，對校園教育資源中的非信息化資源進一步數字化，將其數字化后加入數據庫中，高校必須將長期數據庫建設機制納入智能化數字校園運行體系中[2]。

2.2信息資源標準化

在智能化數字校園建設中，構建信息資源共享平臺必須遵循同樣的信息規范與傳輸標準，其中特別是對公共信息必須制定統一標準，數字校園各個部門在構建自身的應用系統時，只有使信息標準統一化，才能使各個部門所建立的信息系統實現數據共享與傳輸，推進智能化數字高校構建。

2.3應用系統統一化

統一的應用系統標準是構建智能化數字校園的基礎，更有利于建設校園信息資源共享平臺，通過對目前的應用系統整合分析，采取統一規范的數據庫、應用平臺、開發環境、運行環境、信息標準以及傳輸標準，實現數字校園整體的應用系統統一化。

3智能化數字校園中物聯網應用框架

3.1校園綜合信息服務門戶

物聯網技術在智能化數字校園中應用首先要構建統一校園綜合信息服務門戶，通過分析整合學員內的所有人員、各種應用服務以及內容，師生用戶不再需要面對一個個獨立的應用系統，而是通過統一校園綜合信息服務門戶來進行學習工作以及其他事務辦理，來向用戶提供統一的接入門戶與業務界面，根據用戶授權不同來提供個性化的展示界面。目前通常為Wap移動個人門戶服務形式，在手機Wap瀏覽模式的基礎上，使師生用戶在任何時間、任何地點通過手機來進入門戶網站，獲取多種多樣的信息服務，既方便教師隨時辦公，也方便學生可以隨時隨地查詢一卡通信息、消費情況、教務情況以及圖書館借閱信息[3]。

3.2應用服務融合層

智能化數字校園最開始的建設目的就是融合多種應用服務，這也是智能化數字校園的表現形式，應用服務的融合可以有效提高服務平臺的服務提供能力，增強服務水平，優化服務質量以及實現信息共享目標。智能化數字校園應用服務層包括各類應用服務器、應用數據庫，主要是用于智能化數字校園系統中的身份信息儲存，應用服務層通過融合智能化數字校園服務，來實現高校教育資源共享。

3.3數據融合層

智能化數字校園存在大量信息資源，主要可以分為身份信息、應用數據、通知信息、教學內容以及感知信息五類。數據融合是指對智能化數字校園中的五大信息資源進行整合，并且建立一個校園信息資源共享平臺，構建信息資源共享平臺是智能化數字校園建立的重要核心。主要是將校園數據資源進行整合，統一儲存分析數據信息，為用戶提供融合服務，由于智能化數字校園建設需要涉及到大量數據信息，還與校外存在一定聯系，所以在數據類型與數據儲存機制上存在一定差異，只有構建統一完善的數據信息資源共享平臺才能支撐智能化數字校園的建設。

3.4通訊網絡融合層

通訊網絡融合作為建設智能化數字校園的基礎，是對智能化數字校園中的校園有線網、無線傳感器網以及移動通信網等各種網絡，通過技術手段集中融合，對校園辦公樓、宿舍、教學樓、食堂以及圖書館等場所進行全面覆蓋，采取統一控制，方便智能化數字校園中的信息進行實時傳遞與交換，使用戶可以在智能化數字校園中對各個網絡提供的信息服務統一訪問，不需要再單獨訪問。

4智能化數字校園中物聯網實際應用

4.1創建用戶身份

用戶身份作為基于物聯網的智能化數字校園各個應用的基礎，將物聯網技術應用于用戶身份創建中，通過將銀行卡和校園卡二合一生成的CPU卡，當教師、學生以及職工等用戶在入學或入職前，首先向學校相關部門提出注冊申請，然后部門工作人員根據申請者類型與個人身份基本信息生成CPU卡，替代學校原本使用的一卡通。當學生與教職工離校時，向學校相關部門申請刪除個人信息與銷卡操作，在經過操作后不具備自動身份識別功能，只能當作普通的銀行卡使用。將物聯網技術應用于用戶身份創建中，應用系統工作人員可以直接登錄信息系統，對學生與教職工的身份信息進行更新與刪減，同時還可以凍結丟失的CPU卡，避免師生財產受到損失[4]。

師生還可以通過登錄信息查詢系統對自己使用圖書館、多媒體教室、公共實驗室以及校園公共設施的使用記錄進行查詢。CPU卡功能還可以應用于用戶身份自動識別中，在師生用戶的校內選課、成績查詢、圖書館借閱、教室使用的場合下自動識別用戶身份。

4.2校園圖書館應用

在學校圖書館中應用物聯網技術，可以有效提高自動化與智能化程度，大幅度降低人力與財力投入。物聯網技術可以應用于圖書館的圖書借閱、人臉門禁、圖書整理中。首先在圖書館人臉門禁中，可以在圖書館門禁位置安裝人臉識別門禁，當師生用戶進去學校時，統一錄入師生人臉信息，然后經過校園網絡傳輸至用戶信息中心，進行身份信息自動識別處理，對于身份合法用戶，自動打開圖書館門禁。當師生離開圖書館時，門禁還可以對用戶圖書信息自動識別，防止圖書在未經借閱的情況下離開圖書館。物聯網應用于圖書借閱中，可以方便師生用戶采取自助形式來完成圖書借閱與歸還，當用戶需要借閱或歸還圖書時，只需要將手機與圖書放置在電子標簽掃描設備上就可以完成圖書的借閱與歸還，與此同時還可以通過手機短信的形式將圖書信息發送給用戶，方便用戶及時核對。

在圖書館圖書整理中應用物聯網技術，利用RFID技術與傳感技術來實現圖書的感知與定位，來查找、統計以及歸家館藏圖書。首先在圖書館的每一本圖書中都內置一個電子標簽，電子標簽包括書名、書類別、地點以及索書號等信息，在每一個書架上設置一個具有書架號、所放書類別信息的電子標簽，通過在藏書室安裝的電子標簽閱讀器將采集到的標簽信息通過校園網絡傳輸給學校數據數據中心，使圖書與書架之間完成自動匹配。

圖書館設備運行應用物聯網技術，主要是通過傳感技術來智能化控制圖書館設備，采用空調與通風系統對圖書館室內的空氣顆粒度、濕度、溫度的環境參數進行檢測與調節，從而保證師生的健康安全。將物聯網技術應用于燈光控制系統，根據讀者位置光照度來智能化調節燈光亮度，根據不同場景智能化適應，同時還可以達到節能環保目的。

4.3校園公用設施應用

隨著高校數字化校園建設不斷推進，目前我國各大高校都已經建立起了大量的多媒體教室、語言實驗室、公共機房、物理實驗室、化學實驗室等公共實驗室與專業實驗室，校園公用設施運維成為智能化數字校園所需要解決的重要問題。首先是在多媒體教室運維中應用物聯網技術，多媒體教學模式已經成為各大高校所普遍采用的教學模式，將物聯網技術應用于多媒體教室運維中，可以通過在多媒體控制臺上安裝電子標簽閱讀器，教師可以使用自己的手機來直接開啟多媒體教室控制臺，改變傳統的鑰匙開啟或一卡通開啟方法，有效提高課堂開展效果，并且還可以對多媒體教室的使用時間、使用人、教學對象進行詳細記錄。物聯網技術還可以智能化控制實驗室設備，將傳感技術應用于實驗室設備運維中，安裝溫度傳感器、濕度傳感器、空氣顆粒度傳感器、亮度傳感器以及氣體濃度傳感器，對實驗室環境全面感知，通過控制臺對實驗室設施進行智能調整，智能化控制實驗室的燈光、窗簾、試驗臺、電源插座等設備，當師生進入實驗室開始教學時，根據實驗室室內環境情況來進行優化調整，滿足教學需求。對物理、化學等專業實驗室運維中，同樣具有師生考勤與使用情況統計功能[5]。

在專業實驗室應用物聯網技術更重要是實驗室器材運維，可以在試驗器材上粘貼具有數據信息的電子標簽，通過電子標簽閱讀器直接獲取試驗器材信息，比如可以在電源插座上安裝電力傳感器，實時了解試驗設備的耗電量與運行時間，及時反饋給實驗室工作人員，不但可以提高試驗安全性，還可以達到節能環保目標。運用物聯網技術還可以對試驗過程全過程監控，在試驗器材上布置多種傳感器，更方便使用物聯網技術為師生開展實驗提供服務，在實驗前學生可以通過電子標簽閱讀器對實驗步驟獲取，了解實驗中的重點與難點，幫助學生做好實驗準備工作。其次在實驗過程中，如果學生出現不合理使用實驗器材，所設置的傳感器會自動發出警告，避免不正確的實驗操作與損失。最后在學生完成實驗后，通過傳感器將學生的實驗數據收集起來，通過網絡傳遞給師生，實現試驗教學過程的智能化與數字化。

4.4校園消費應用

消費作為高校廣大師生日常學習生活的重要組成部分，也是物聯網應用所面臨的重要問題，在物聯網基礎上所制定的數字校園消費體系，通過二維碼、一卡通、NFC等方式進行消費，首先師生進行充值，然后通過手機App?NFC與?CPU卡進行綁定，師生可以直接使用CPU卡、手機App成的二維碼或者NFC自動識別身份來完成校內消費。在個人賬戶中，師生用戶可以通過手機App隨時查看校園一卡通賬戶余額，查詢在校園中的消費記錄與轉賬信息，將用戶的每一筆消費與轉賬通過短信形式發送給用戶手機，方便用戶及時核對賬戶信息。其次在水費、電費支付上，用戶可以二維碼、一卡通以及NFC進行支付繳納，同時方便用戶在超市、餐飲進行消費。

4.5校園安保應用

將物聯網技術應用于智能化數字校園的校園安保工作中，可以與校園安保人員配合，更加方便地監控校園的各個角落與公共場所。首先可以實現校園電子門禁，在高校校門、教學樓、辦公樓、宿舍樓以及圖書館等區域安裝人臉門禁系統，自動識別用戶的身份信息與進出權限信息。其次在校園門口、主要道路、教學樓、食堂、宿舍過道、圖書館等重點區域安裝視頻監控系統，方便安保人員對公共區域進行監控，將視頻監控系統通過校園網絡與學校安保處、轄區派出所連接[6]。

在校園火災預警上應用物聯網技術，可以將溫度、氣體濃度檢測傳感器安裝在校園實驗室、多媒體教室、宿舍、圖書館等主要場所，將這些傳感器與學校火災預警中心進行聯網，及時采集、傳輸火災預警信息。除此之外還可以應用于學生報警，通過物聯網技術將高校校園劃分為多個無縫連接區，一旦學生在校園內發生危險情況都可以向學校保衛科進行報警，保衛人員在接到學生報警后可以根據控制平臺的位置信息，及時趕往事發地點處理危險情況。

4.6校園短信服務

基于物聯網技術構建的智能化數字校園手機短信通知服務，主要是通過校園手機短信平臺來實現，將會議通知、放假通知、成績公告以及學生就業信息等校園通知，通過手機短信的形式及時下發給廣大師生，全面扭轉傳統模式下校園通知滯后問題，有效提高信息傳播效率。目前信息通知分為點對點短信與區域廣播短信兩種，點對點短信通常是指學院向某個學生來下發特定通知，廣播短信是指學校向各級學院來發送會議通知，基于物聯網所建立的校園短信服務可以有效提高校園運行智能化。

5結語

物聯網技術作為多種信息技術的集合應用，在智能化數字校園中具有廣闊的應用前進，可以實現校園運行的科學化、智能化及人性化，有效改善我國高校教學環境，使師生之間的教學互動與資源共享進一步強化，為教師開展教學工作帶來更多便利。在校園資源中應用物聯網技術可以減少人力與物力的投入，更有利于實現校園智能化建設。目前來看智能化數字校園是高校未來發展的主要方向，可以最大程度整合學校的硬件、軟件以及各項資源，在校園生活、校園學習以及教學服務商實現資源共享，因此必須將物聯網與高校教育完美結合，緊緊把握發展機遇，有效提高高校教學質量。

參考文獻

[1]黃天一.物聯網技術在智慧校園建設中的應用探析[J].求知導刊，2022（21）：17-19.

[2]王寶龍.云計算與物聯網技術的數據挖掘研究[J].產業創新研究，2022（12）：47-49.

[3]荊陽.?基于物聯網技術的校園能耗監測系統的設計與實現[D].濟南：山東大學，2020.

[4]趙子健.?基于物聯網平臺的校園智能門鎖應用的研究、設計與實現[D].蘭州：蘭州大學，2021.

[5]劉詩鵬.基于物聯網的智慧校園網絡入侵遠程檢測研究[J].自動化技術與應用，2022，41（2）：64-68.

[6]楊鳳，張改，楊瑞.智慧校園建設研究[J].計算機時代，2021（12）：125-127，130.