朱朝平

摘要：針對高校師生易于接受新事物這一特點，提出了一個的多元化的智慧校園設計方案，為學生、教師、管理者提供更便利更快捷的服務。該系統(tǒng)將RFID、NFC、傳感器、二維碼等感知技術作為智慧校園的前端技術，利用現(xiàn)有的互聯(lián)網、有線/無線通信網等網絡設施實現(xiàn)智慧服務、智慧教學和智慧管理。

關鍵詞：物聯(lián)網；RFID；NFC；二維碼；智慧校園

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）19-0048-02

高校智慧校園需要有先進的理念，還需要新技術的支持。從高校校園需求分析，智慧校園建設應從智慧服務、智慧教學和智慧管理三個方面去設計和建設。方案設計的理念就是在生活上為師生提供最便利最快捷最實惠的方式，在教學上搭建最科學最有監(jiān)督力最有效的系統(tǒng)，在管理上設計全方位的創(chuàng)新系統(tǒng)。在原有千兆校園網絡通信基礎、無線網絡通信基礎上，融入物聯(lián)網新技術這一新型技術。

1 物聯(lián)網關鍵技術

物聯(lián)網：物聯(lián)網是在互聯(lián)網的基礎上，通過嵌入了具有無線射頻識別技術（RFI D） 、傳感器技術、嵌入式智能技術或圖像識別技術等智能傳感設備，給每一個實體對象分配一個唯一的代碼，按照協(xié)議標準，把物體與互聯(lián)網相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別 、定位 、跟蹤 、監(jiān)控和管理的一種覆蓋世界上萬事萬物的實物互聯(lián)網。

物聯(lián)網的體系結構可分為3個層次：感知層、網絡層和應用層，如圖1物聯(lián)網系統(tǒng)結構。感知層是物聯(lián)網的皮膚和五官：用于識別物體，采集信息，是物聯(lián)網的核心技術之一。其關鍵技術為：RFID技術、NFC技術、傳感器技術、二維碼技術。網絡層把感知層獲取到的信息通過互聯(lián)網、有線/無線通信網等網絡，實時、準確、安全可靠地進行傳送。目前互聯(lián)網、通信網等技術較成熟，基本能 夠滿足物聯(lián)網的數(shù)據傳輸。應用層是物聯(lián)網的大腦，它接收來自感知層采集的大量數(shù)據，并通過云計算、數(shù)據挖掘等技術對數(shù)據進行存儲、分析和處理，從而實現(xiàn)各行業(yè)所需的實際應用。

RFID：射頻識別技術，是一種非接觸的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據，識別工作無須人工干預。RFID系統(tǒng)只有兩個基本器件：閱讀器和標簽。RFID系統(tǒng)具有讀取方便快捷、識別速度快、數(shù)據容量大、標簽數(shù)據可動態(tài)更改、標簽價格實惠等優(yōu)勢，是智慧校園的重要技術支撐。

NFC技術：是RFID功能和網絡通信功能的結合。由飛利浦半導體、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)，其基礎是RFID及互聯(lián)技術。NFC技術提出的初衷是兩臺電子設備之間更加方便快捷地進行數(shù)據交換，具有“通信距離短”、“私密”、“安全”，適用于移動支付等區(qū)域?，F(xiàn)在市面上的移動終端都集成了NFC技術，為智慧校園NFC支付提供了硬件基礎。

傳感器技術：是一種能感知環(huán)境變化，捕捉被測物的原始數(shù)據的技術，是物聯(lián)網的神經元。能夠通過無線傳感器網絡將數(shù)據輸送到處理中心。例如，可以在校園的各個教室安裝紅外傳感器實現(xiàn)自動控制燈光。

二維碼技術：一種新型的條形碼技術，用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據符號信息的。最新發(fā)展的手機二維碼識別技術，可以通過手機攝像頭代替條碼掃描儀，這一技術突破為二維碼帶來巨大的市場前景，也為智慧校園提供了天然的設備。

2 多元化的智慧校園

高校智慧校園服務的對象是具有高素質的易于接受新事物的教師、早期蓬勃的追求新事物的學生及其希望有所創(chuàng)新和改革的管理者。為了滿足這些需求，本文提出了一個值得期待的智慧校園系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于RFID、NFC、傳感器和二維碼等技術將教學管理、后勤服務、和校園生活緊密聯(lián)系在一起，通過智慧校園系統(tǒng)師生可以享受更便利更快捷更實惠的服務，管理者可以更科學更省力地監(jiān)督，師生之間有更緊密的互動。在功能上該系統(tǒng)分為四個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)的功能如下圖2。

3 智慧校園設計方案

智慧校園要求數(shù)據結構的多樣化，校園應用多元化，顯然單一的技術平臺無法滿足廣大師生的需求。本文提出了多元化、多種物聯(lián)網技術共存的智慧校園方案。借助已有的web校園平臺和通信網絡，利用師生現(xiàn)有的智能手機等，實現(xiàn)“教、學、管”資源的利用最大化。本文將在技術層面上講述多元化的智慧校園的詳細設計。

3.1 基于RFID技術的校園通/圖書管理/智能停車系統(tǒng)

基于RFID技術的校園通/圖書管理/智能停車系統(tǒng)的硬件基礎是每個學生、老師都持有一張一卡通。一卡通其實就是RFID系統(tǒng)的兩個基本器件的其中一個：標簽。一卡通可以采用可讀可寫的卡片型的射頻標簽，可以存儲姓名、身份（學生或教師），根據身份的不同賦予不同的服務，如圖3。

學生一卡通的服務范圍包括：食堂/校園商業(yè)街消費，宿舍水電充值，圖書館借/還書。教師一卡通的服務范圍包括：食堂/校園商業(yè)街消費，圖書館借/還書，校車公交卡，智能停車卡。另外教師和學生的可借的圖書數(shù)量也可以不同。

RFID系統(tǒng)的兩個基本器件的另外一個：閱讀器。閱讀器的放置的位置比較固定，如食堂的刷卡處，圖書館的借閱處，校園的出入口等。

RFID系統(tǒng)的通信基礎是互聯(lián)網，高校的網絡設施是很完備的，為RFID系統(tǒng)提供了通信保障。

3.2 基于NFC的考勤/移動支付/智能海報系統(tǒng)

基于NFC的考勤系統(tǒng)使用的設備就是具有NFC的智能手機和NFC標簽。在校園中可應用的場景之一：學生考勤。在每個教室布置好NFC標簽，來上課的同學只需用手機讀取該NFC標簽就完成了簽到服務。這一考勤系統(tǒng)節(jié)省了老師點名的時間，同時也方便教學管理者統(tǒng)計上課率。

基于NFC的手機移動支付服務，利用NFC芯片代替信用卡的功能。學生在校園商業(yè)街或者飯?zhí)脤⑹謾C靠近NFC刷卡機就可完成支付功能?；贜FC的智能海報系統(tǒng)利用NFC標簽可以存儲一定量的信息，校園活動中心將帶有NFC標簽的海報貼出，感興趣的同學通過手機靠近海報就能輕松獲取海報的簡要內容，不需花費手機流量就可獲取信息，提供一個為學生節(jié)流的方便、快捷的方式。

3.3基于傳感器的安全報警/節(jié)能減排系統(tǒng)

基于傳感器的安全報警/節(jié)能減排系統(tǒng)利用煙霧探測器、紅外線傳感器等具有安防作用的傳感器，置于環(huán)境的最前端，通過Zigbee網絡及時地將異常/控制信息傳送到控制中心。

在每個教學樓和宿舍樓的樓道上安裝煙霧探測器，一旦出現(xiàn)異常，可以自動觸發(fā)報警器，并將異常信息通知相關人員。

在每個教室都安裝紅外線傳感器。紅外線傳感器可以檢測教室中是否有學生在，如果沒有檢測到學生，可以熄滅教室的燈光，做到省時省力的節(jié)能。

3.4基于二維碼的教學信息推送/學生校園活動系統(tǒng)

基于二維碼的成績教學信息系統(tǒng)主要是利用推送平臺將課表信息、調課信息、考試信息分發(fā)到學生/教師手機中。并且教師錄完考試成績后可以第一時間推送到學生手機上。班主任可以利用這一平臺在每個學期結束時將學生的成績推送到家長手機中。

二維碼的應用很廣，可以為每一個校園協(xié)會注冊一個公眾號，讓感興趣的同學通過掃描二維碼獲取更多的信息。

4 總結

文中論述了物聯(lián)網體系結構，重點論述了物聯(lián)網感知層的關鍵技術，并提出了一個多元化的智慧校園方案，為高校的校園建設提供一個參考。當然智慧校園是一個復雜的系統(tǒng)，除了現(xiàn)有的網絡設施和硬件資源，需要建立完整的數(shù)據管理中心，防止信息的泄露。還需要手機端的APP應用，這都需要高校領導的重點支持。

參考文獻：

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