基于物联网的“智能校园”建设探索

　　摘要：物联网是信息系统与物理系统高效融合的产物，未来将广泛应用于各个领域。文章在基于对物联网的定义、内涵、特征把握的基础上，分析了校园物联网的应用现状，设计了基于物联网的“智能校园”体系结构，对“智能校园”的建设内容进行了深入探索。
　　关键词：物联网；智能校园；RFID
　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)30-7494-02
　　自20世纪90年代以来，互联网的高速发展与快速普及，对高校校园建设、教育教学模式、师生学习和生活方式产生了重要的影响，使高校全面进入了数字化时代。互联网技术与移动通信网络的不断深入发展，促使了新一代网络技术——物联网的形成与发展，这将促进新一代智能数字校园的研究与建设，从而为高校数字化资源与信息化系统的高效整合提供更有利的条件，更好地为广大师生的工作、学习和日常生活服务。
　　1 校园物联网应用现状
　　从2001年教育部倡导实施“校校通”工程至今，国内基础教育信息化经过一个较长时期的投资建设，很多地区和学校的信息化建设已经形成一定的规模。作为校园信息化建设的一种形式，硬件、网络基础设施以及应用软件都已经具备，并在教学中得到应用。校园物联网是在传统校园信息化的基础上，以信息网络为依托，利用数字化手段借助物联网技术对校园环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）、活动（包括教学、管理、服务、办公等）等各个方面和环节进行综合管理，从而达到提高学校教学质量、科研水平和管理水平，促进实现学校办学宗旨的目的。目前，国内外众多高校、科研院所先后开展了物联网的研究，这些都为物联网进一步的发展以及最终的商业化奠定了坚实的基础，虽然在基础技术层面已经获得了重大突破，而基于物联网技术能够为用户提供哪些独特的服务，是最终能否广泛应用的关键。目前众多物联网示范应用的方向之一就是与校园管理活动的融合，用于促进智能校园建设工作的推进。南京邮电大学等一批高校已率先在校园内搭建了微型“物联网”，走在了应用的前列。
　　2 物联网的内涵与特征
　　“物联网”（Internet of Things）指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等各种装置与互联网结合起来形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别、管理和控制。它是传感网与英特网、移动通信网高效融合的产物，是信息系统与物理系统高效融合的产物，能够实现世界上人与人、人与物、物与物之间的对话与交互。按照网络内数据流向及处理方式，物联网可分为三个层次：感知层、网络层和应用层。感知层以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”或环境的识别，其作用相当于人的五官和皮肤等神经末梢，主要功能是识别物体，采集信息，并且将信息传递出去；网络层即通过各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台实现数据的传输和计算，作用相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
　　与传统互联网相比，物联网具有三个鲜明的技术特征：一是全面感知，即利用RFID、二维码、传感器等随时随地获取信息；二是可靠传递，通过各种通信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确的传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制。
　　3 “智能校园”体系构架设计
　　当前手机已成为高校师生必备的日常用品，手机中具有可集成师生个人信息的SIM卡，这为物联网时代新一代智能数字校园的构建奠定了良好的基础。物联网时代的智能数字校园是以师生用户手机中的SIM卡和标签识别器为主要终端设备，以物联网为网络环境，将师生的相关信息集成在其手机的SIM卡中，从而使手机可用于实现师生身份识别、图书借阅管理、多媒体教室与实验室管理、校内消费管理等多种功能，能够方便、快捷地为师生的工作、学习和日常生活提供全方位的便捷服务。
　　根据物联网时代智能数字校园对师生身份自动识别、应用数据管理集成与共享的实现需求，基于物联网的智能数字校园采用如图所示的三层体系结构，主要包括应用数据服务层、网络通信层和终端用户层。其中，应用数据层包括用户信息数据库和用户信息管理服务器以及图书借阅管理、校内消费管理等各类应用服务器及其相应的应用数据库、数据备份服务器，主要用于智能数字校园系统中用户基本信息的存储与管理、师生学习和工作中相关信息的管理及其处理、以及用户基本信息、用户个人账户信息、图书借阅信息、多媒体教室和实验室使用信息、校内消费信息等数据的备份；网络通信层包括互联网、校内无线通信网和移动通信网，主要用于智能数字校园相关数据信息的交换与实时通信、短信收发等；终端用户层包括具有SIM卡的普通手机、3G手机、智能手机和PDA、标签识别器，主要用于实时采集存储在手机SIM卡中的用户信息。这样，通过师生手机 SIM卡提供的统一用户身份识别机制，可方便地实现数字校园系统内各类数据信息的高效管理与校内共享以及现有各类信息管理系统、数字化办公系统的集成。
　　4 “智能校园”的建设内容
　　智能校园的建设可根据学校教育、管理、服务的实际需要，从以下几个方面来开展：
　　4.1 建设校园IDC数据中心
　　IDC(Internet Data Center) - Internet数据中心，它是传统的数据中心与Internet的结合，它除了具有传统的数据中心所具有的特点外，还应具有访问方式的变化、要做到全天候服务、反应速度快等。IDC是一个提供资源外包服务的基地，它应具有非常好的机房环境、安全保证、网络带宽、主机的数量和主机的性能、大的存储数据空间、软件环境以及优秀的服务性能。校园数据中心的建设是以整个系统的数据信息传输为基础架构，包括信息中心的内部网络建设和整体系统的核心网络连接，即传输控制的建设。在此基础上建立核心网络交换和数据存储平台。传输控制层为信息交换提供平台