林暹

福州墨爾本理工職業(yè)學(xué)院，福建福州，350108

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的，它強(qiáng)調(diào)萬物互聯(lián)，通過利用信息傳感設(shè)備把物件通過連通的方式形成網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，目前正逐漸走向?qū)嵱秒A段，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用方興未艾?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)的誕生成了計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等之后的又一次信息化革命。校園物聯(lián)網(wǎng)則是在以往校園信息化的基礎(chǔ)上，在信息網(wǎng)絡(luò)的依托下，借助數(shù)字化手段對(duì)校園環(huán)境、活動(dòng)以及資源等方面實(shí)現(xiàn)綜合管理。下面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校園信息化管理之中的應(yīng)用進(jìn)行分析[1]。

1 學(xué)校信息化管理發(fā)展現(xiàn)狀

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的安全數(shù)字校園系統(tǒng)，為學(xué)校提供了安全管理的新模式，該系統(tǒng)投入應(yīng)用以后，校園的安全水平顯著提升，為校園的資產(chǎn)安全提供了保障，同時(shí)廣大師生個(gè)人信息安全也得到了提升，這樣師生發(fā)現(xiàn)有事故發(fā)生時(shí)，就可以及時(shí)聯(lián)系學(xué)校，同時(shí)還可為審計(jì)、決策提供支撐，便于事后問責(zé)的順利進(jìn)行，為教育事業(yè)的推進(jìn)提供保證。

依托于當(dāng)前的校園網(wǎng)絡(luò)數(shù)字系統(tǒng)，系統(tǒng)可重點(diǎn)對(duì)自動(dòng)識(shí)別與用戶身份管理、場(chǎng)所與設(shè)備監(jiān)控設(shè)備以及門禁管理等功能模塊的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建。當(dāng)前，校園中可以通過IC卡實(shí)現(xiàn)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(xué)方面，圖書館里卡、教師門禁卡、考試的準(zhǔn)考證等，都集中在這一張IC卡中。為每個(gè)學(xué)生配備一張校園IC卡，如果發(fā)現(xiàn)有忘帶或者丟失的情況，補(bǔ)卡非常不便。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.1 什么是物聯(lián)網(wǎng)

所謂物聯(lián)網(wǎng)是指萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)。作為物聯(lián)網(wǎng)的核心所在，互聯(lián)網(wǎng)的用戶端已延伸至物與物之間，所以物聯(lián)網(wǎng)是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過紅外傳感、激光掃描、視頻識(shí)別（RFID）、二維碼等信息感知技術(shù)手段，依照約定協(xié)議連接網(wǎng)絡(luò)與任何物品，實(shí)現(xiàn)通信、信息交換，以達(dá)到識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控以及管理物品的一種網(wǎng)絡(luò)[2]。

在物聯(lián)網(wǎng)中，各物品都存在標(biāo)識(shí)物品的屬性，所以通過智能接口、信息網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)無縫整合。當(dāng)下，物聯(lián)網(wǎng)已在公共安全、生產(chǎn)控制、居家生活等方面得到了廣泛應(yīng)用。隨著學(xué)校辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大，教職工、學(xué)生數(shù)量快速增長(zhǎng)，教學(xué)樓宇、教學(xué)設(shè)備等也逐漸增多，學(xué)校事務(wù)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(lián)網(wǎng)技術(shù)引入學(xué)校信息管理之中很有必要。

2.2 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)是無線通信技術(shù)的一種類型，可以通過無線電信號(hào)將特定目標(biāo)識(shí)別出來，并讀寫有關(guān)數(shù)據(jù)，將無線電信號(hào)調(diào)成無線電頻率的電磁場(chǎng)，這樣即可從物品標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)傳送出去，從而達(dá)到追蹤、辨識(shí)物品的目的。

在識(shí)別器發(fā)出的電磁場(chǎng)之中，一些標(biāo)簽是可以獲得能量的，在這期間不需要電池，當(dāng)然也有一些標(biāo)簽自身帶有電源，因此可主動(dòng)將無線電波發(fā)送出來。標(biāo)簽中包含的信息在數(shù)米距離內(nèi)均可識(shí)別。與條形碼不同，射頻標(biāo)簽即使不放在識(shí)別器視線內(nèi)也可以識(shí)別出來。RFID技術(shù)是利用無線電波將單個(gè)物品自動(dòng)識(shí)別出來的總稱。與其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)一樣的是，射頻識(shí)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(shí)讀器為讀取信息的裝置，以射頻標(biāo)簽為數(shù)據(jù)載體。運(yùn)用識(shí)讀器、射頻標(biāo)簽，可以通過耦合元件對(duì)射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)無接觸耦合，按照耦合通道內(nèi)的時(shí)序關(guān)系傳遞能量、交換數(shù)據(jù)[3]。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在學(xué)校信息化管理中的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)走入校園網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是指利用信息傳感設(shè)備依照約定協(xié)議，完成任何物品與互聯(lián)網(wǎng)的連接，以達(dá)到交換、通信目的，并且通過實(shí)施智能化識(shí)別完成定位、監(jiān)控等工作。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以把所有物品納入網(wǎng)絡(luò)中，這樣即可對(duì)物品進(jìn)行更好的識(shí)別，加強(qiáng)管理與控制[4]。

事實(shí)證明，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可以與傳感器連接，同時(shí)還能在智能化處理上使其具備一定能力，這樣就可以對(duì)物體實(shí)施智能化控制。通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以連接傳感器并進(jìn)行智能處理，利用云計(jì)算等智能化技術(shù)，把它的范圍擴(kuò)展到應(yīng)用領(lǐng)域中。通過分析、加工以及處理海量數(shù)據(jù)，即可更好地適應(yīng)客戶需求，并且積極開發(fā)新的應(yīng)用模式，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。從目前的情況來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安防管理之中，并且構(gòu)建起了信息管理的平臺(tái)。隨著傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)更為深入。

3.2 三網(wǎng)融合用于校園網(wǎng)

三網(wǎng)主要指互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)與電視網(wǎng)三網(wǎng)，三者融合的目的在于進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，同時(shí)綜合運(yùn)用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，以全數(shù)字化連接等方式對(duì)多媒體信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，從而為廣大用戶提供信息服務(wù)。

“三網(wǎng)融合”的重點(diǎn)在于改造和優(yōu)化電視設(shè)備，利用數(shù)字化電視網(wǎng)發(fā)揮下載程序、寬帶接入等功能，同時(shí)對(duì)三網(wǎng)進(jìn)行融合，這樣三網(wǎng)即可有效補(bǔ)充，在“三網(wǎng)融合”技術(shù)基礎(chǔ)上，從原來閉路電視網(wǎng)的層面升級(jí)到HFC雙向網(wǎng)絡(luò)，并將以太網(wǎng)融入進(jìn)來，這樣一來就可以利用數(shù)字廣播技術(shù)等形式，將廣播信號(hào)和電視信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镮P包，將其傳播到局域網(wǎng)中，建立起校內(nèi)的廣播與電視臺(tái)，如此校園網(wǎng)內(nèi)部的任何計(jì)算機(jī)，即可接收有關(guān)信息內(nèi)容。

3.3 無線局域網(wǎng)入駐校園

無線局域網(wǎng)絡(luò)是非常便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻技術(shù)取代傳統(tǒng)雙銅線構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，這樣即可利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，確保廣大用戶通過其隨時(shí)隨地的觀看信息，達(dá)到理想的狀態(tài)。當(dāng)前，無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在校園之間、不規(guī)則建筑物、建筑物內(nèi)部、公共休息場(chǎng)所以及教研網(wǎng)重心實(shí)現(xiàn)了接入與互聯(lián)。

3.4 云計(jì)算探索校園

從狹義上講，云計(jì)算是指用IT設(shè)施進(jìn)行交付的一種模式，0主要是以一種按需、易擴(kuò)展的方式獲取信息資源；從廣義上來看，它是一種服務(wù)交付模式，它是指所有按需、易擴(kuò)展的渠道，在強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持下可通過分布式在計(jì)算機(jī)上實(shí)施計(jì)算，但它并非采用本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器計(jì)算的模式[5]。

4 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能化校園

4.1 通過物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智能教學(xué)環(huán)境

近年來，教室中的設(shè)備數(shù)量越來越多，這些電子設(shè)備的使用與教學(xué)效果直接相關(guān)。傳統(tǒng)課堂上人們都是采用人工方式進(jìn)行管理，但是現(xiàn)在借助于物聯(lián)網(wǎng)可以在教室構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，這樣所有設(shè)備都能在智能平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)智能管理。例如，當(dāng)師生進(jìn)入教室后，光線識(shí)別系統(tǒng)級(jí)別對(duì)是否存在照明需求進(jìn)行判定，溫感系統(tǒng)可判斷是否存在啟動(dòng)空調(diào)的需求。同時(shí)人像識(shí)別系統(tǒng)也開始工作，當(dāng)多媒體設(shè)備被啟動(dòng)后，該系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別學(xué)生是否簽到，并且在上課之前即將學(xué)生的簽到信息反饋給系統(tǒng)[6]。假如出現(xiàn)了設(shè)備故障，傳感器將會(huì)通過個(gè)人數(shù)字手段將信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)，由管理人員采取措施維護(hù)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有很多特殊的、有危險(xiǎn)性的設(shè)備和儀器，這些設(shè)備只能由專門人員使用，因此可以對(duì)設(shè)備開關(guān)進(jìn)行特殊設(shè)置，即將其設(shè)置為傳感器，并且利用物聯(lián)網(wǎng)個(gè)人數(shù)字助手對(duì)其進(jìn)行開關(guān)。

4.2 通過物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建學(xué)習(xí)生活系統(tǒng)

將人像識(shí)別系統(tǒng)安裝在學(xué)校的公共場(chǎng)所，并加裝紅外溫度感應(yīng)系統(tǒng)，這樣當(dāng)校園內(nèi)有發(fā)熱人員進(jìn)入后，即可第一時(shí)間報(bào)警，同時(shí)該系統(tǒng)還能對(duì)一定范圍內(nèi)是否有人員聚集進(jìn)行識(shí)別，如果人員聚集的密度達(dá)到了一定程度，則馬上報(bào)警。同時(shí)還可以在物聯(lián)網(wǎng)中連入帶有傳感器的手機(jī)，這樣學(xué)生即可享受到來自智能校園帶來的學(xué)習(xí)便利。學(xué)生可以通過物聯(lián)網(wǎng)向教師提問，為教師傳輸實(shí)際情況，再由教師按照具體情況對(duì)其問題進(jìn)行解答[7]。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，人們的生活變得非常豐富，例如利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可為用戶制定個(gè)性化的健康生活，從起床開始就用校園內(nèi)的自主健康測(cè)試儀測(cè)試體重、血壓與心跳，并將測(cè)試結(jié)果傳送給傳感器，通過連接物聯(lián)網(wǎng)可以記錄一天的飲食、運(yùn)動(dòng)情況，再綜合這些數(shù)據(jù)制定出最健康的生活方案。

4.3 通過物聯(lián)網(wǎng)保障教師與學(xué)生安全

近年來，學(xué)校安全事件時(shí)有發(fā)生，可是學(xué)校需要照顧的教師、學(xué)生非常多，往往照顧不到每個(gè)學(xué)生，所以教育部開始將目光放在物聯(lián)網(wǎng)上，旨在通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)對(duì)學(xué)校的安全管理。在學(xué)校樓宇入口、教室以及樓頂?shù)鹊攸c(diǎn)架設(shè)RFID讀取器，要求每個(gè)學(xué)生均佩戴RFID標(biāo)簽。學(xué)生佩戴的腕帶式標(biāo)簽，可自動(dòng)檢測(cè)學(xué)生體溫情況，并將體溫異常情況發(fā)送給教師，便于教師及時(shí)處理。系統(tǒng)可以將采集到的信息作為依據(jù)，統(tǒng)計(jì)出學(xué)生的出勤情況，這樣教師就可以通過網(wǎng)絡(luò)查到學(xué)生出勤的情況與所在位置。如果有陌生人進(jìn)入學(xué)校管制區(qū)域，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到并向陌生人發(fā)出語音警告，同時(shí)將信息發(fā)送給安保人員。如果學(xué)生進(jìn)入地下室、樓頂?shù)却嬖诎踩[患的區(qū)域，系統(tǒng)將向其發(fā)出聲音警示，并且把情況通知安保人員，同時(shí)該系統(tǒng)還能與視頻監(jiān)視系統(tǒng)配合，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視的效果，方便管理人員協(xié)調(diào)指揮。

4.4 通過物聯(lián)網(wǎng)加強(qiáng)圖書館智能管理

物聯(lián)網(wǎng)是由多項(xiàng)智能技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，比如RFID、無線傳感網(wǎng)等，這樣圖書館才能為人們提供智能化的服務(wù)與管理。利用RFID電子標(biāo)簽，圖書館可以把讀者信息、文獻(xiàn)信息結(jié)合起來，這樣就可以通過RFID標(biāo)簽明確廣大讀者查閱文獻(xiàn)的情況，對(duì)相關(guān)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(gè)性化的文獻(xiàn)定制服務(wù)與管理，或者按照讀者使用文獻(xiàn)的實(shí)際情況，為讀者提供知識(shí)結(jié)構(gòu)咨詢、跟蹤習(xí)慣等服務(wù)。利用自助還書機(jī)還能掃描貼有RFID標(biāo)簽的圖書，并且進(jìn)行識(shí)別、歸還等處理，利用自助還書機(jī)還能為用戶提供自助式還書、續(xù)借等操作，以避免發(fā)生排隊(duì)現(xiàn)象[8]。也可以在圖書館內(nèi)的樓梯、書架、借閱證中嵌入RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有圖書館物理對(duì)象進(jìn)行定位、查詢與追蹤等的服務(wù)。另外，還可以把讀者手機(jī)的SIM卡與RFID卡結(jié)合起來，為讀者提供手機(jī)查詢與借閱等服務(wù)，這樣一來，讀者就可以隨時(shí)隨地獲取信息。

4.5 通過物聯(lián)網(wǎng)加強(qiáng)教學(xué)儀器設(shè)備管理

利用物聯(lián)網(wǎng)中的無線傳感網(wǎng)、RFID等技術(shù)，可以簡(jiǎn)化設(shè)備數(shù)據(jù)的采集流程，提升信息透明度，使教學(xué)儀器設(shè)備管理工作變得更為規(guī)范化。

4.5.1 設(shè)備清點(diǎn)

管理部門應(yīng)該在購(gòu)入教學(xué)儀器設(shè)備時(shí)，即為每臺(tái)設(shè)備分配RFID電子標(biāo)簽，由于標(biāo)簽配備了唯一的識(shí)別碼，且其內(nèi)部存儲(chǔ)了大量設(shè)備信息，通過閱讀器可以利用射頻信號(hào)讀取其中的信息。管理人員在清點(diǎn)設(shè)備時(shí)，只需要拿到讀寫器，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行巡視，就可以通過閱讀器批量讀取詳細(xì)內(nèi)容，不需要掃描條形碼，極大地提升了清點(diǎn)的效率。

4.5.2 設(shè)備動(dòng)態(tài)管理

RFID標(biāo)簽中的信息可以無數(shù)次地被修改，從器械設(shè)備購(gòu)入開始，就要不斷地在標(biāo)簽中更新設(shè)備在用、維修以及報(bào)廢等狀態(tài)信息，保持設(shè)備實(shí)際狀態(tài)、管理系統(tǒng)中狀態(tài)的一致性，從而對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行全過程的動(dòng)態(tài)化管理，為學(xué)校設(shè)備更新、投資決策等提供重要依據(jù)，從而促進(jìn)設(shè)備管理效率的提升。

4.5.3 大型設(shè)備共享

將大型設(shè)備共享平臺(tái)與標(biāo)簽連接，可以達(dá)到設(shè)備與共享平臺(tái)之間連接的目的，這樣潛在用戶即可從該平臺(tái)上獲得設(shè)備相關(guān)信息，明確設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)，從而更好地加強(qiáng)對(duì)該設(shè)備的研究。

4.6 通過物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智能后勤管理系統(tǒng)

當(dāng)前，學(xué)校面積都在不斷地?cái)U(kuò)大，一些學(xué)校甚至還出現(xiàn)了多地辦學(xué)的情況，因此后勤管理上的投入成本也明顯增加，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在其中的應(yīng)用空間很大。比如，學(xué)?？梢栽诼窡艋蛘咿k公室門上安裝傳感器，在信號(hào)控制下對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)開關(guān)，也可以對(duì)設(shè)備是否完好進(jìn)行檢測(cè)。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(shí)際情況相結(jié)合，判定是否要打開門或者電器[9]。

5 結(jié)語

綜上，目前物聯(lián)網(wǎng)已在教育領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)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(lián)網(wǎng)用于教育領(lǐng)域是一種大勢(shì)所趨，伴隨物聯(lián)網(wǎng)的一步步發(fā)展，我們的工作、生活將會(huì)面臨巨大的便利，并且進(jìn)一步推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?，F(xiàn)階段有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)在智能校園中應(yīng)用的討論還不算多，但我們相信，隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，它在校園內(nèi)的應(yīng)用必然會(huì)越來越廣泛。當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)在智能化校園中的應(yīng)用還遠(yuǎn)不止以上提到的這些，相信未來伴隨這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的校園必然會(huì)變得更加智能，我們的校園生活也會(huì)更加美好。