基于物联网技术的高校智慧校园系统的研究

彭嵩松 刘昌鑫

摘  要：本文主要介绍了物联网的概念、物联网技术及发展和基于物联网技术下蓬勃发展的智慧校园的概念及发展，并设计了高校智慧校园的基本结构以及在高校中的应用。

关键词：物联网技术;智慧校园;RFID

0  引言

随着物联网（Internet of things）技术的发展和“智慧地球”、“智慧城市”等概念的提出，基于高校的建设也提出了“智慧校园”的概念，高校在现有的数字校园网的基础上，和新的科学技术相结合，构建智慧校园已势在必行，高校资源将更有效地得到管理和共享，更好的服务于教学、科研和学习生活中。

1  物联网技术

（1）物联网的概念

物联网是一种将信息空间和物理空间有机的结合，使之任何地点、任何时间、任何事物能互联，实现事物的数字化和网络化的一种新型网络。

（2）物联网技术

物联网技术通过RFID、GPS、红感器等传感设备对事物进行的感应识别，并采集其相关的信息，再通过网络把数据传送到数据中心进行分析和处理，真正实现对物质世界的智能化、高效化的管理。

随着世界经济格局的不断变革和科技的不断发展，世界各国都在积极地建设自身新的经济模式，利用科学技术创建信息化产业，国家才能在未来的国际竞争中立于不败之地。从美国MIT首次提出物联网概念以后，世界各国政府开始关注和重视对其的发展;2009年IBM提出了“智慧地球”的概念，欧盟提出了“物联网行动计划”，中国提出了“感知中国”，日韩提出了“智慧泛在”，物联网技术在各国风起云涌，“智慧城市”遍地开花。

2  智慧校园物联网

（1）智慧校园的概念

智慧校园的概念来源于智慧地球，他的目的在于把学校的师生、设备、生活环境、管理资源有机的联系在一起，以提高和强化学校的信息化管理，并使师生更好地使用学校资源，实现学习、生活的信息化。智慧校园可以在现有的校园网的基础上，应用物联网和云计算等技术，真正做到校园各资源最大化共享和智能化的管理，为师生提高个性化的服务。

（2）高校智慧校园建设的情况

现在各高校都积极的提出了智慧校园的规划并加以实施，南京邮电大学、北京大学、浙江大学、同济大学、中南民族大学等几十所高校都已开始了只会校园的建设当中。

北京大学在《北京大学“十二五”改革和发展规划纲要（2011～2015）》中明确提出了智慧校园的建设：“紧紧抓住国家加快教育信息基础设施建设、加强优质教育资源开发与应用、构建国家教育管理信息系统的机遇，研究制定北京大学智慧校园建设规划，以物联化、集成化、智能化为主要技术路线，以服务创新为导向，将智慧导入校园各个系统、过程和基础设施中，将信息化深植于教学、科研、管理和生活的各个方面，全面构建智慧校园”。

中南民族大学在大规模无线校园网的建设、运行和维护经验中，提出了无线大数据平台在中南民族大学智慧校园建设中的实践与应用设想。

就我校而言，大规模的无线校园网已基本建设，“一卡通”服务正在不断完善当中。

3  高校智慧校园结构设计

基于物联网技术的高校智慧校园，主要由信息感知层、网络层、应用层、服务层组成。

（1）感知层

感知层的主要工作是及时准确的收集的各种信息，主要是通过RFID识别、红外感应器、视频采集、GPS等技术和设备对校园信息进行采集和动态监控。

（2）网络层

网络层的主要工作是安全无误的把从感知层采集到的信息传送到应用层。如何才能做到无论何时、何地都能有效的传送信息呢？这就需要多种方式的网络连接，以有线校园网为基础，无线校园网和移动网络的全面覆盖为智慧校园的建设提供了稳定、高速的网络环境。

（3）应用层

应用层的主要工作是有效的整合和管理各种信息，实现信息的统一管理。基于现有的各项管理系统，例如财务管理系统、学籍管理系统、图书管理系统、科研管理系统、设备管理系统、后勤管理系统等，提供统一的管理平台，利用云计算、云存储的技术和设备有效地把数据整合在一起，实现信息的统一、智能的管理。

（4）服务层

服务层的主要工作是为师生提供具体、有效地服务的平台。在这个平台上，师生可以使用共享的教学资源和科研资源，老师管理和了解学生的学习情况，查询相关的信息，提供生活服务。

4  高校智慧校园的应用

随着近几年的“智慧校园”的研究和建设，以高效、统一管理校园资源，实现信息化、科学化的校园管理为目标，在教学、科研、管理、生活、服务等方面实现了智慧应用。

（1）教学服务

智慧教学下的管理，可以更全面更实用的为教学服务，学生不仅可以随时随地的学习、提交学习报告、查询资料，还可以和老师在线讨论、参与课程讨论;老师可以随时批改作业，及时了解学生学习情况，及时给予指导，利用智慧教学平台，大大增加了师生的交流的时间;同时，基于该平台可以实现更多样的考查方式，促进学生的学习，提高学习质量。

利用智慧教学平台，学生可以及时查看教室和开放实验室的当前的使用情况，根据需求，自主的选择学习内容，完成自己的课后实验或设计，最大化的为学生提供及时、有效地资源服务。

（2）科研服务

智慧校园能有效管理学校各类科研项目，师生可以查看感兴趣的项目情况，积极参与到学校的科研项目中;同时，通过科研平台能够及时了解更多的科研信息，促进科研的研究、调整科研进度并更最大的实现科研项目之间的协助，提高了科研团队的工作效率。

（3）资源共享

在智慧校园平台上，可以提供许多教学、科研、管理、生活中的学习资源，为师生自主学习提供高品质的学习资料，例如：本校的精品课程的建设、开放实验设计、科研研究资源、在线学习等;同时，可以提供更多资源的链接，例如：中国知网、万方数据库、超星数据图书馆等学习资源。

（4）生活服务

在智慧校园平台上，师生可以查询学校的相关规则制度，了解相关部门的工作流程。随着虚拟校园平台的提供，我们可以在虚拟校园里“散步”，快速的熟悉学校环境;还可以设定场景和人物，去了解各部门工作的流程，更快的适应和了解学校各项工作。

为了更好的服务于学生，以一卡通为基础的物联网已经在各高校开始建设。过去，学生吃饭要饭卡，打水要水卡，到图书馆借书要借阅证，去医务室要医疗卡，学校交费要银行卡，而以一卡通为基础的物联网将各种卡的功能进行整合，实现一卡完成多项功能，同时能及时查询自己在校的各种消费情况，给师生的生活带来了太多的便利。

（5）智能监控

为了有效地管理设备资源，为师生提供更安全的服务，在智慧校园的平台上可以对学校公共空间做到有效地监管，同时也可以有效对师生进行考勤的管理;例如设置门禁、视频监控和红外感应器等设备。

为有效地管理教学秩序，基于本平台，教师可以及时查看学生是否到勤，根据需要启动教室的移动信号的屏蔽仪，有效地防止学生上课时用手机上网。

教室管理人员可以及时了解各教室情况，对教室中的电灯、电风扇、多媒体设备进行及时的打开和关闭。

5  总结

智慧校园将真正为师生提供人与人、人与校园、人与物、物与物的和谐共处、节约高效的泛在网络和管理智慧。目前，智慧校园建设还存在很多知识、技术方面的问题：智慧校园建设的技术还不成熟;个人资源信息的高度集中下网络安全存在很大隐患;智慧校园对校园的信息化管理如何避免一些不人性化的操作;诸多问题都需要我们去学习和解决，智慧校园的建设将任重而道远。

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本文为江西省教育规划项目“物联网技术支持下的智慧校园构建与泛在服务模式创新研究”（11YB060）的部分研究成果