物联网技术与幼儿园安全管理

江雁冰，陈世联

(重庆师范大学 教育科学学院，重庆 401331)

幼儿园的安全问题关系到幼儿的生命安全和健康成长，关系到家庭的平安幸福，也关系到社会的和谐稳定。《幼儿园教育指导纲要(试行)》中明确指出：“幼儿园必须把保护幼儿的生命和促进幼儿的健康放在工作的首位。”但是，近年来幼儿园安全事故诸如校车事故、幼儿园行凶、幼儿走失、幼儿被冒领等一系列安全事故却屡屡发生。物联网作为继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息革命浪潮[1]，将为学前教育带来新的机遇和挑战。物联网技术应用于幼儿园安全管理，将更好地为幼儿园创设安全和谐的环境，提高幼儿园安全管理的效率，从而保障幼儿的生命安全和健康成长。

一、物联网技术概述

(一)物联网的概念

1995年，微软总裁比尔·盖茨在《未来之路》中首次提到物联网。直到2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)正式将物联网称为“The Internet of Things(IOT)”，提出物联网能够实现任何时间、任何地点、任意物体(anytime,anyplace,anythings connection)之间的互联。物联网为人们提供智能化的生活、工作和学习环境，变革人们的生活、工作和学习方式。目前物联网主要应用于物流、交通、工业、农业、医疗、家居、环境监测等各大领域。2010年以来，物联网开始应用于教育领域，越来越多的教育装备企业进入物联网产业共同推进的教育信息化推进的浪潮中[2]。目前物联网仍处于发展阶段。因此，物联网还没有统一的概念，众多学者从不同的角度去理解和解释，说法不一：从技术角度理解，物联网就是一种实现人与物、物与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络；从应用角度理解，物联网就是实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式去管理生产和生活[3]。综上所述，物联网就是通过各种智能传感设备，按约定的协议，经过网络传输，与互联网连接起来，以实现对物体的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

(二)物联网的特点

物联网这一新技术与已有技术相比具有自身的特点。一是全面感知。物联网通过RFID读写器、条码识读器、传感器、摄像头、传感器网络等智能信息传感设备全面感知物体的存在，主动获取物体的静态和动态信息。二是可靠传递。物联网前端通过各种终端与互联网相连，或传感器网关与无线网络相连，经过网络层将感知的信息进行无障碍、高可靠、高安全的传输。三是智能处理。物联网应用层将获取的感知信息，利用互联网，结合计算机技术与无线移动通信技术，完成通讯并及时地进行信息控制，从而提供丰富的智能化服务。

(三)物联网的技术优势

物联网的架构体系中包括感知层、网络层和应用层。感知层核心技术包括射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification)、传感技术(WSN)、定位技术(GPRS)、激光扫描技术等；网络层核心技术包括有线通信技术和无线通信技术(红外线、蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、3G等)；应用层核心技术包括智能控制技术、系统集成技术、资源打包技术、 软件设计技术、纳米技术等。可见，物联网是传感网与互联网、移动通信网,“三网”高效融合的产物,是信息系统与物理系统高效融合的产物(又称信息物理融合系统)[4]。因此，物联网融合了传感网、互联网和移动通信网技术，与互联网相比具有以下技术优势：连接范围扩大。物联网实现物理世界中物与物、人与物、人与人之间连接，甚至是细如灰尘的颗粒都可能被标记和联网[5]，即“智能尘埃”，比互联网扩大了连接范围。应用领域更广。物联网比互联网更加生活化、实用化、人性化，在物流、交通、工业、农业、医疗、家居、环境等各大领域广泛应用，比互联网的应用领域更广。信息获取和处理智能化。物联网直接与各类传感器相连，不需要人们通过键盘输入信息，而是自动获取信息，并进行自动处理[6]，比互联网更加智能化。

二、物联网技术在幼儿园安全管理中的作用

(一)幼儿园的安全隐患

1. 幼儿身心特点隐患。3—6岁幼儿动作不协调，好奇心强，安全意识弱，保护能力低，控制能力弱，对危险事物不能作出正确判断，不能预见行为后果，极易发生安全事故。

2. 设施设备安全隐患。幼儿园设施设备陈旧老化，如滑梯、海洋球、秋千等大型玩具年久失修。部分园内建筑消防设施不足，消防通道不符合要求，从而导致意外事故发生。

3. 药品、食品、饮用水隐患。不具备药理知识的教师易给幼儿喂错药，而不负责，不细心的保育员会给幼儿提供不安全、不卫生的食品，不能控制开水、汤菜的温度，造成幼儿意外伤害。

4. 校车安全隐患。目前幼儿园校车安全事故仍然不断发生，其原因主要是校车超载，超速，遗漏幼儿等，部分幼儿园甚至使用私家车代替校车，存在严重的安全隐患。

5. 门卫管理疏忽隐患。入园和离园是幼儿园一日生活活动的重要环节，关系到幼儿的生命安全，但因门卫管理疏忽导致幼儿走失或被冒领、绑架、伤害等事故[7]。

此外，教师欠缺预见安全隐患能力，家长过度保护幼儿，忽略幼儿独立能力的培养以及自然灾害，寻仇报复、突发性犯罪活动等外来因素造成安全事故[8]。

(二)物联网技术的作用

1. 创设温馨、安全、交互的校园环境。物联网能智能地处理数据，利用物联网技术控制幼儿园设施设备，从而为幼儿提供一个温馨、安全、交互的校园环境，使校园变得人性化、智能化。在幼儿园公共设施设备中嵌入各种智能传感器，同时在危险区域设置感应点，经无线网络传输，通过计算机信息处理系统，建立智能控制系统，实时监控和调节校园环境。一旦传感器感知危险信息便通过报警系统提醒幼儿和管理员。

2.提供安全的物品和饮食。物联网能全面感知物的信息，在幼儿园大型玩具、工具、材料、家具等物品中嵌入智能传感器,教师通过物联网用户终端设备，如手机、电脑等设备便可实时获取这些物品的动态数据信息,从而保证给幼儿提供安全的物品。同时采用智能的饮食材料存储设备，在食堂安装视频监控系统，从而保证从饮食材料的选取到制作过程的安全。

3.保证幼儿乘车安全。物联网在交通领域应用广泛，幼儿园校车管理可引进交通领域相应物联网技术，建立物联网校车安全管理系统，结合视频监控系统和信息处理系统，便可有效地保证幼儿乘车安全，预防交通事故发生，从而保证幼儿的生命安全。同时利用智能语音系统提醒幼儿安全乘车，方便家长接送孩子。

4.让家长更加放心。物联网能可靠传递数据，在幼儿园安全管理中利用物联网技术可让家长更加放心。通过让幼儿和家长使用RFID电子卡能有效地保证家长接送幼儿和探访安全。同时通过视频监控系统，建立物联网技术平台，通过网络系统，家长可通过手机或电脑便能实时了解幼儿在园情况和乘车情况。

三、物联网技术在幼儿园安全管理中的应用

(一)保证校园环境安全

一是室内安全。在幼儿园教室、活动室和寝室安装光线、温度、湿度传感器实时感知室内的环境信息，通过无线网络将感知的数据信息传输到计算机信息处理系统，从而通过智能控制系统自动地调节室内的照明、温湿度以及投影仪的流明度，控制室内的空气更换率，从而保证一个温馨、舒适、安全的室内环境。二是室外安全。在幼儿园室外的一些危险区域，如深水区、楼顶、电路系统、煤气管道等设置感应点，通过建立危险区域预警系统保证幼儿的生命安全。当幼儿靠近这些危险区域时，根据幼儿身心年龄特点设计的腕部RFID电子标签就会发出无线信号，感应点就会感应，读取幼儿RFID电子标签中的个人信息，通过无线网络传输到幼儿园安全管理监控中心，利用智能语音系统提醒幼儿，同时提醒管理员采取措施，这样便创设了一个交互的校园环境，从而保证幼儿的生命安全。此外，在幼儿园危险设施设备如消防设施、变压器、电源等管理设备中潜入智能传感器，实时记录这些设施设备的动态信息，若有危险数据出现便立即向幼儿园安全管理监控中心报警，一方面有助于管理员了解危险设施设备的运作状况和检查这些设施设备的安全性，另一方面有效地避免幼儿接触危险设施设备。

(二)保证幼儿园物品安全

幼儿园必须保证玩具、工具、材料、家具等物品整洁有序，更重要的是保证这些物品具有安全性。因此，根据物联网技术在物流中的广泛应用，借鉴相应的物联网技术可有效地保证幼儿园为幼儿提供安全的物品，并为幼儿园物品管理提供方便。在大型玩具、工具、材料、家具等物品中嵌入智能传感器并贴上RFID电子标签，一方面在幼儿园教学活动前后，通过电子扫描器读取物品的RFID电子标签便可迅速地获取物品的基本信息，如生产日期、大小、形状、颜色、编号等，从而方便教师统计和整理物品。另一方面传感器可实时感知物品的温度、湿度、压力、硬度等数据信息，可方便管理员了解物品的安全情况和检查危险物品的受损程度。一旦传感器感知到危险数据，报警器便向幼儿园安全管理监控中心发出危险信号进行报警，同时智能语音系统通过接近真人的声音提醒幼儿停止相应的危险行为并通知教师采取相应的措施，从而避免幼儿接触或使用危险物品。

(三)保证幼儿饮食安全

幼儿园的饮食安全关系到幼儿的生命安全和健康成长。因此，幼儿园必须确保给幼儿提供安全的饮用水、正确的药品、卫生的饭菜以及新鲜的水果和点心等。利用物联网技术，在饮水设备中嵌入温度传感器和温度控制系统可根据不同季节控制幼儿饮用水的温度，如夏天控制水温与室温相同，冬天则控制水温在40度左右。同时在饮水机中安装感应设备和开关自动控制系统，从而建立自动打水系统。幼儿只需走进饮水机，饮水机就能感应到幼儿腕部的RFID电子标签发出的无线信号，自动打水，防止幼儿烫伤事件的发生。通过智能语音系统还可提醒幼儿适时喝水，促进幼儿养成良好的饮水习惯。为了避免教师给幼儿喂错药，教师可通过幼儿RFID卡查询当天记录的幼儿用药信息，包括药品名称、剂量等。此外，根据物联网技术在农业领域的应用，幼儿园食堂可采用智能存储设备，保证食品的卫生、安全和新鲜，同时保障给幼儿提供40度以下的饭菜。食堂安装视频监控系统，食堂工作人员若有违规现象，报警系统就会立即向幼儿园安全管理监控中心报警。

(四)保证幼儿交通安全

物联网技术可有效地保证幼儿园校车安全。根据物联网技术在交通领域的广泛应用，目前部分幼儿园校车管理中已开始运用物联网技术。通过视频监控系统和车辆控制系统，建立物联网网络平台，可让幼儿乘车更加安全，让家长更加放心。如江苏连元实验幼儿园使用物联网“平安校车”安全管理系统即可完整地记录校车的运行时间、行驶路线、学生乘坐情况等基本信息，实现校车安全的动态监管，为幼儿乘车安全增添一道屏障。该系统保证一人一座，拒绝超载，通过红、绿、白三种颜色提醒，避免在车上遗漏幼儿。并且家长手机可绑定系统，当幼儿上下车刷卡时，便可了解孩子的乘车情况。家长在站点接送孩子时，持家长 RFID 卡在车门处 RFID 读取器进行身份验证，系统使用语音或屏显方式让驾驶员、跟车老师获取家长信息，并与幼儿 RFID 卡进行比对，避免假冒、错接幼儿[9]。此外，若有幼儿忘记带卡，司机还可通过该系统代替幼儿刷卡。

(五)保证接送探访幼儿安全

家长接送幼儿和探访安全是幼儿园安全管理中的一个重要方面，而物联网技术则能有效地保证家长接送幼儿和探访安全。利用物联网技术，家长和幼儿携带各自RFID电子卡，其中存储家长和幼儿的基本信息，如姓名、照片、卡号等。入园时，幼儿在校门口刷卡，RFID读取器便会显示该幼儿的照片和基本信息，经门卫或保安确认后方可入园。离园时，家长在校门口刷卡，通过 RFID 读取器验证家长卡信息。只有家长卡中读取出来的幼儿卡号与孩子身上佩带的幼儿卡卡号相一致时，门卫或保安才允许家属接走孩子[10]。当有临时访客需入园时，需到保安处领取临时RFID卡，方可入园。当访客结束访问时，访客在门卫处归还 RFID 卡，系统解除访问权限[11]。同时通过智能语音系统，家长在接送幼儿刷卡时，该系统采用语音读报的方式，通过接近真人的声音读出幼儿的班级与姓名，当非法卡出现时会立即语音报警，仅合法卡才会呼叫幼儿的姓名，这解决了家长和幼儿的安全隐患。

(六)保证掌握幼儿实时状况

利用物联网技术可方便家长随时掌握幼儿在园的实时状况。通过幼儿园视频监控系统实时监控师幼的教学活动，建立物联网技术平台，开通网站，家长可通过手机绑定系统或电脑登陆网站随时查询幼儿在园的实时状况。如江苏无锡太湖实验托幼中心是江苏省首家运用物联网技术平台，开通“宝宝在线”管理幼儿园。通过该平台，家长可通过手机接受短信了解幼儿的入园、离园和乘车情况，也可通过电脑登录该网站随时查看幼儿在园的实时视频图像。这也为一些幼儿园突发事故调查提供方便，通过视频监控系统调查相应视频，家长和管理员能够及时得到准确的消息和线索。同时在幼儿腕部的RFID电子标签中嵌入温度传感器，及时反馈幼儿的体温，保育员便可随时了解幼儿的健康状况。若有危险数据信息出现，报警器便提醒保育员立即采取相应措施。此外，由于物联网技术融合了传感技术和网络技术，在幼儿园安全管理中这一新技术能更好地预防火灾、水灾等灾难性事件，减少幼儿遭受意外伤害，并能及时向幼儿园安全管理监控中心报警，从而能够智能地处理突发事件。

参考文献：

[1]魏长宽.物联网后互联网时代的信息革命[M].北京：中国经济出版社，2010.37.

[2]中国金卡网.技术有待突破—物联网接轨教育信息化[J].金卡工程，2011，(10)：35.

[3]杨刚，沈沛意，郑春红，等.物联网理论与技术[M].北京：科学出版社，2010.5.

[4]邓赵红，桑庆兵.物联网在教育中的应用与思考[J].无锡职业技术学院学报，2010,9(4)：48.

[5]ITU.The Internet of Things[M].Switzerland:Geneva,2005.3-5.

[6]王焱.基于物联网的英语互动教学模式的研究[J].软件导刊，2010，(6)：53-54.

[7]万莉.安全重于泰山 管理是关键——浅谈幼儿园安全管理中的疏忽[J].现代阅读，2012，(10)：69.

[8]李炳珍.幼儿园安全管理工作的思考[J].学前教育研究，2008，(11)：58.

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[10]龚伟.基于RFID和SR技术的小区幼儿园接送系统设计研究[J].今日科苑，2010，(24)：114-116.

[11]曾庆勇.RFID技术在幼儿园安全管理中的应用分析[J].软件，2012，33(1)：127.