物联网在高校智慧校园中的应用模式研究

宋 严，王志军

(长春师范大学网络中心，吉林长春 130032)

物联网在高校智慧校园中的应用模式研究

宋 严，王志军

(长春师范大学网络中心，吉林长春 130032)

目前，物联网已被确认为是世界信息产业的第三次浪潮，我国已将其列为国家重点新兴产业。高校智慧校园建设是提升高校综合管理和服务能力的信息化发展方向。本文通过对物联网在高校智慧校园中应用模式的探寻和研究，阐明了物联网应用在高校信息化建设中采用的技术路线和重要意义。

物联网；RFID；智慧校园

物联网是在互联网的基础上，将用户端延伸和扩展到任务物体，进行信息交换和通信的一种网络。当物联网最初在美国被提出时，还只是停留在给全球每个物品一个代码，实现物品跟踪与信息传递的设想上。如今，物联网已经成为国家战略，物联网本身则被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。

随着信息技术的快速发展，全国各高校的信息化建设水平和投入都逐年提高，并根据利用信息化手段提升高校的教学、科研、管理等方面水平的实际需要，以加快高校教学体制的转变为目的，提出了智慧化校园的理念。所谓“智慧校园”指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合，利用智慧化的数据挖掘技术，提炼校园各种应用服务系统的数据，从而反映高校运行各个层面的状态。因此，将物联网技术应用到高校各环节的运行管理中，是高校发展的必然趋势。

1 物联网发展简介

物联网的定义为：通过射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的基本思想是美国麻省理工学院在1999年提出的，射频识别(RFID)技术是实现物联网的关键技术。RFID技术是一种自动识别技术，它利用射频信号实现无接触信息传递，达到物体识别的目的。在物联网近15年的发展运行过程中，还存在许多问题，其中技术标准的统一和协调是首要问题。互联网发展到今天，全球进行传输的TCP/IP、路由协议、终端构架与操作系统的标准化问题解决得非常好，全世界任何终端由此可以方便地连接网络。在物联网发展的过程中，物体感知、网络传输及应用等各个层面有大量的技术出现，可能采用不同的技术方案，导致大量专用网无法连通，影响物联网技术的普及化应用。因此，在高校物联网建设上，要制定一套标准化的与现有校园网络连接的机制，从而加快物联网技术在高校的普及和应用。

2 智慧化校园的作用

2010年，在信息化“十二五”规划中，浙江大学提出建设一个“令人激动”的“智慧校园”。这幅蓝图描绘的是：无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。智慧校园的三个核心特征：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口[1]。为了达到这样的规划和目的，物联网技术成为智慧化校园建设的关键内容：通过自动识别技术中的条码识别技术、磁卡识别技术、IC卡识别技术、射频识别技术等方式，自动采集高校内人、物、事件运转的各类信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理；通过大容量的数据存储和高性能的应用服务器，挖掘对高校运行管理中有价值的信息，方便领导决策、教师教学、科研管理、资产物品管理以及师生校园生活管理等各个层面(图1)。

图1 智慧化校园层次结构图

目前，在各大高校信息化应用中也存在着物联网技术，包括图书管理和资产管理所用到的条形码技术、校园数字卡所用到的IC卡识别技术，但应用比较单一、数据信息较少、数据无法整合，无法形成智慧化校园模式。因此，需要利用统一的射频识别技术标准，在高校各层面建立物联网体系，并与现有校园网络融合，解决智慧化校园数据采集问题[2]。

3 物联网在智慧校园中的应用模式研究

智慧化校园到目前为止并没有一个完整的定义，各高校根据自身的管理特点和需求，建设不同功能的智慧化校园形态。下面根据我校物联网建设项目组在实际研究和应用工作中探索的自动识别技术应用模式作简要介绍。

3.1 物联网在高校教学中的应用

教学质量是高校综合水平的体现，如何将物联网技术应用到学校的教学环节中一直是我们研究的主要方向。

在教学环节上，首先要重视课堂环境，为师生提供一个良好的教室环境，有效地提升课堂质量。通过在教室各设备上安装环境监控传感器，采集教室的温度、湿度、光线照明、话筒音量等环境参数，并通过管理平台统一调配，使教室环境能够通过相关设备运转进行调节，满足教学需要。还可以通过在教室媒体教学平台上安装射频设备，保证教师到教室后能够正常使用多媒体教学功能，而不再使用钥匙管理多媒体设备。

在教学过程中，师生的上课状态，包括迟到、早退、缺课等信息都可以通过感知网络进行数据采集，师生在课上和课后的互动也可通过智能终端实现。另外，通过物联网的信息采集，可以方便地汇总教学楼内各教室的利用状态，从而方便学生实现选择自习教室、旁听学习课程等功能。在考试环节上，可通过物联网技术对教师监考和学生考试的状态进行监控。

教务管理部门可以通过物联网终端设备掌握学生和教师对整个教学环节的反馈情况，并通过各类采集数据挖掘出教学中存在的问题并及时进行修正，从而实现优化高校教学管理技术的目的。

3.2 物联网在高校固定资产管理中的应用

在高校的运行体系中，固定资产管理是一项非常重要而又繁琐的工作。高校固定资产设备类型多种多样，设备使用人对设备管理和维护的技术水平良莠不齐，应用于教学的固定资产使用师生较多，易出现丢失或损坏的情况，而这些问题会直接导致高校固定资产的提前损坏、报废或流失。

目前多数高校采用粘贴设备条形码标签的方式对设备进行标示和管理，但这种简单的标示仍然无法解决固定资产管理的漏洞，无法提升设备清点、设备状态统计等环节的工作效率，因此物联网技术的引入变得急切和必要[3]。经过对高校固定资产管理要求的分析，可在固定资产上安装RFID标签，结合各类安装在不同位置的传感器，自动获取资产情况的详细信息，包括设备运行状态、设备位置轨迹、设备管理人、设备使用情况等数据，并可利用管理控制台通过传感器将设备基础信息传递到设备的RFID标签中进行存储，从而提高资产入账、资产维修和资产清查等环节的管理水平和工作效率。在固定资产管理中使用RFID技术也存在一些问题，包括统一的技术架构、数据传输的安全性以及标签成本问题，这些都是今后研究的方向。

3.3 物联网在高校学生管理中的应用

高校学生管理工作主要包括学生课堂、学生寝室、学生素质养成、学生奖学金及学生社团活动管理等多项内容，而由于对学生在学校学习生活情况掌握的方式仍然限于观察、检查和听汇报等方式，很多管理仍然处于粗线条状态，无法准确地了解每名学生每天在校园内学习生活的每个环节。物联网技术在获取学生在校园内活动轨迹方面有重要的应用价值。在图书馆、食堂、教学楼、寝室楼、校门门禁、公共活动区等位置安装RFID识别器，对学生携带的装有RFID电子标签的校园数字卡进行识别，可得到学生的活动轨迹，从而判断学生的生活状态，有的放矢地开展工作。下面举两个学生生活轨迹分析的例子，如图2和图3所示。

图2 学生甲的校园活动轨迹图

学生甲的轨迹分析：一天内甲出入食堂、图书馆、教师、宿舍，基本上在校内活动。由此判断学生甲在当天的表现正常。

图3 学生乙的校园活动轨迹图

学生乙的轨迹分析：一天内几乎都呆在宿舍，没有去教室，可能出现旷课情况，并可能在寝室内长时间上网，影响学习。

3.4 物联网在高校能源管理中的应用

高校常态化的能源消耗主要表现在照明用电、空调用电、校园网络及数据中心用电以及各类教学机房用电、实验室用电以及校园各区域自来水的使用情况，而高校节能工作的重要层面就是建立一套集能耗采集调控、数据分析和实时监控管理为一体，基于互联网和物联网技术的综合能源管理系统[4]。

在物联网技术应用的方式上，我们采用RFID自动抄表系统对各区域和功能的能耗进行提取，包括用水、用电的数值，可将计量数据采集到系统平台的数据库中，平台通过通讯网络数据采集、数据通讯、数据存储、数据处理、远程监控，实时或定时完成系统计量表的抄、核、收、查、控等功能。

另外，针对环境气温和光线亮度的变化，对办公室空调、公共房间空调、实验室和机房空调、教室照明设备、寝室照明设备和路灯照明设备建立电子标签，并完善学校的无线网络传输系统，在重要位置安装无线传感器结点，对上述设备能耗进行采集、分析，做到实时管控，从而节省高校能源开支。

4 结语

物联网的发展已被世界各主要大国列入重点发展领域，EPOSS(欧洲智能系统基层技术平台)分析预测，2020年之后地球上的物体进入全智能化，世界迎来物联网普及时代。在高校各环节加以推广和使用，进而对通过RFID技术采集的海量数据进行分析挖掘，为学校的师生、领导和管理人员服务，是物联网在高校应用的动力。虽然物联网技术在高校应用的标准化协议还有待设计和统一，数据的安全和管理平台还有待健全，但智慧校园将会通过物联网技术使高校信息化建设达到新的顶峰，成为物联网技术发展和应用的具有社会和商业价值的平台。

[1]关辉.物联网在高校教学和管理中的应用探讨[J].软件导刊,2011(11):143-144.

[2]李彦武.物联网技术在高校的应用与思考[J].湖北广播电视大学学报,2013(5):99-100.

[3]刘翔翔,杨勇平.以校园网为平台的校园物联网构建研究[J].办公自动化,2011(8):41-44.

[4]李卢一,郑燕林.物联网在教育中的应用[J].现代教育技术,2010(2):8-10.

Research on Application Mode of University Campus in the Wisdom of the Internet of Things

SONG Yan，WANG Zhi-jun

(Network Center of Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

The Internet of things has been recognized as the third wave of global information industry, China has listed it as the national key emerging industries. The university campus construction is the wisdom of informatization development direction of promoting college comprehensive management and service ability. In this paper, through the network to explore the application model in wisdom university campus and Research on material, Expounds the technology route of IOT application in information construction in Colleges and universities and the important significance of using.

The Internet of things;RFID; Smart campus

2014-09-13

吉林省科技厅科技发展计划项目(20100512)；长春师范大学自然科学基金项目(长师院自科合字[2011]第012号)；长春师范大学工程中心项目(长师大自科合字[2013]专第005号)。

宋 严(1982- )，男，吉林磐石人，长春师范大学网络中心实验师，硕士，从事计算机网络应用技术研究。

TP393.0

A

2095-7602(2014)06-0028-04