基于物联网的智慧校园建设方案应用探索

刘苗苗，张永生

(东北石油大学 秦皇岛分校，黑龙江 大庆 163318)

基于物联网的智慧校园建设方案应用探索

刘苗苗，张永生

(东北石油大学 秦皇岛分校，黑龙江 大庆 163318)

物联网为智慧校园建设提供了有力的技术支撑，使得校园管理更加方便、快捷、智能化与人性化。本文在深入研究物联网技术要素的基础上，结合我校智慧校园建设的实际需求，设计了基于物联网的智慧校园建设方案，并基于智慧教学管理和智慧校园生活两大主题对物联网在智慧校园建设实践中的具体应用进行了深入探讨。

物联网；数字校园；智慧校园；智能

0 引言

传统的数字校园信息化建设存在许多问题：如缺少统一规划，各应用系统分布散乱，信息孤岛现象严重[1]；设备兼容性差，无法共享资源；缺乏完善的个性化服务及决策支持系统等。物联网技术的成熟发展及其在教育领域的深入应用推动了数字校园到智慧校园的升级过渡[2]。学校作为知识和信息服务的前沿，要适应社会发展及教学改革等方面的需求，应当抓住机遇，从教育发展的实际需求出发，打破传统“重建轻用”“重管理轻教学”等建设思维[3]，以学校现有网络资源和应用平台为基础，将具有智慧性特点的物联网等信息技术与传统教育、管理和服务深度融合，合理规划、整合、配置、挖掘各种资源，广泛利用校园微信公众号、APP等智能通讯终端，加强资源共享与分工协作，实现从教学环境、教学资源到教学活动的智能化、移动化等。

物联感知系统是智慧校园建设中的重要组成部分。基于物联网的智慧校园综合服务平台能够高度融合传感器网络、移动通信网以及互联网，利用视频采集器和RFID等感知设备，标志校园环境[4]，有效实施监控与智慧管理。将物联感知系统应用于智慧教务教学管理、智能办公、科研、财务、资产管理等，必将推动数字校园到智慧校园的全面过渡。本文结合我院实际情况，借助物联网技术探索我院智慧校园建设的架构与实现模式。

1 相关概念界定

1.1 智慧校园

所谓智慧校园是指以物联网、云计算等信息技术为基础的安全、稳定、环保、节能、智慧化的校园学习、工作和生活环境。它以各种应用系统为载体，充分融合教学管理及校园生活等，实现泛在的网络学习、高效的校务管理、便捷周到的校园生活等，具有互联网络高速泛在、智能终端广泛应用、业务应用智能融合等特点[5]。

智慧校园的主要技术基础是物联网、云计算、大数据等信息技术，其主要宗旨是利用现代信息技术构建智能化校园环境和综合性信息服务平台，通过物联网技术改变资源交互方式，充分整合各种教学资源及应用系统，实现灵活快速的信息交互以及智慧化的校园服务和管理模式。

1.2 物联网

物联网就是物物相连的互联网，利用无线射频、红外感应、激光扫描等传感设备与信息技术，融合互联网、传感器网络和移动通信网，实现物品的自动识别以及物物之间的交流互动和信息共享。物联网技术首先通过RFID标签或传感器检测标识物体属性；然后由阅读器读取物体属性，同时将信息转换为适合网络传输的数据格式；最后通过网络将数据传输到信息处理中心完成物体通信的相关计算。物联网内的物品能够彼此“交流”，实时采集连接物体的信息，通过数据通信与控制技术实现信息传输、协同处理以及智能监控[6]。校园本质上是一种生活环境，智慧校园的首要目标是借助物联网技术连接校园中的各个物件，在物联感知系统的基础上构建智慧校园服务平台，整合与简化资源及应用系统，从技术层面上实现智慧校园管理。

2 基于物联网的智慧校园建设架构

随着高校办学规模的不断扩大，教职工信息、教学设备等资源的管理成为急需解决的问题[7]。物联网作为一种新兴的技术，能够通过网络实现物品的连接、识别与管理，并实时准确地感知与传递物品信息[8]。将物联网技术引入智慧校园建设中，是保障校园安全、创新教学模式、提高教育管理水平的需要，必将促进智慧校园信息化建设朝着更加智能化与人性化的方向发展[9]。在深入研究物联网技术要素的基础上，结合我校智慧校园信息化建设的实际需求，构建了基于物联网的智慧校园建设总体架构模型，如图1所示。

图1 智慧校园建设架构图

感知层由摄像头、温度及湿度传感器、RFID标签、二维码等智能感知设备和终端组成，用于完成物体的识别及信息的采集。网络层通过有线、无线及互联网通信技术，将感知层获取的信息准确安全地传递到信息处理中心。应用层基于各应用系统的不同需求，分析处理从网络层接收到的数据信息，从而实现交互及智能化控制。

3 物联网在智慧校园建设中的实践探索

结合本校实际情况及上述基于物联网的智慧校园建设架构，从智慧教学管理和智慧校园生活两大方面，对基于物联网的智慧校园建设应用进行了探索研究。

3.1 智慧教学管理

智慧校园建设依托于完善的物联网，在数字校园环境的基础上，利用物联网技术优化基础设施管理，改变传统的学习和交互方式，为广大师生群体提供便利的信息化服务，从而实现校园智慧化管理和服务模式。基于物联网的智慧校园教学管理建设主要包括：智慧教学、智慧学习、智慧实训室、智慧图书馆等。

(1)智慧教学。教师和学生可利用泛在网络，完成教学相关的一系列活动，例如课程的教与学、课外辅导答疑、作业的布置与提交、自主或协作学习以及课外交流互动等。在原有教学管理平台基础上，引入依托RFID及身份识别的物联网技术，完善教学管理及评价体系。构建智慧校园综合信息知识库，挖掘学生的专业特点、兴趣爱好等，通过邮箱、微信等现代通讯手段，为学生提供高质量的个性化信息服务，提升学生全方位综合科学素养。广泛整合各种教学资源，例如教材、实验素材、多媒体课件等，为师生提供全面丰富、更新及时的教学资源。

(2)智慧学习。构建泛在的网络学习环境，方便学生通过电脑或智能手机等随时随地访问课程资源。教师可通过在线学习系统进行在线授课或发布学习任务，便于学生自主学习。此外，可以按专业或班级构建虚拟学习社区，供师生交流互动。

(3)智慧教室与实训室。利用无线射频技术融合门禁管理和设备信息管理，在教室、实验室等安装读卡器，师生通过RFID进行身份识别，系统自动记录教室、实验室的使用状态等相关信息，实现教学资源的科学管理。借助物联网技术，智慧多媒体教室可以与校园网、卫星电视网等多种信息网相联，播放文本、图像、音频、视频、动画等多媒体信息，同时配备音响、银幕、窗帘等设备控制系统。基于物联网的智慧实验室主要对设备及实验过程等进行智能管理。可根据不同专业需求组建专门的实训室，通过RFID标签对实验人员、实验设备及实验过程进行管理。学生还可通过RFID方便地获取实验步骤、操作要点、帮助信息等，大大提高了实训室的管理水平。

(4)智慧图书馆。基于物联网的智慧图书馆主要通过RFID标签实现图书借阅和图书本身的智慧管理。智慧图书馆依托一卡通系统，通过刷卡扫描等方式完成自助式借书、还书手续。同时，电子书车的应用大大提高了图书借还及归架管理的效率。智慧图书馆还具有智慧图书推荐功能，通过分析图书借阅人员的专业、历史借阅记录等信息，挖掘使用者的兴趣爱好点，通过短信等方式主动向用户推荐其可能感兴趣的图书。

3.2 智慧校园生活

校园生活是智慧校园管理系统的一项重要内容，包括食堂、超市等智能一卡通消费管理、考勤管理、智能照明控制等方方面面。基于物联网的智慧校园建设以智慧技术为支撑，实现智慧校园生活。具体而言，从以下几方面进行探索实践：

(1)智能“一卡通”系统。集就餐、门禁、图书借阅、考勤、用水用电、缴费等功能于一体，操作简单、方便、快捷。例如，在食堂、超市等消费场所设立一卡通收费系统，采用非接触式智能卡作为电子钱包进行消费，代替传统现金等收费方式。基于RFID技术的浴室自动化水控管理，采用实时计费模式，根据用水量实时扣费。

(2)智慧考勤管理。在校内主要场所部署门禁系统，通过一卡通实现自动化考勤。例如，基于RFID-SIM卡的宿舍门禁系统可通过手机感应到的学生信息判断是否开启门锁。智能查寝系统会向未归宿学生发送短信提示，并将统计报表通知宿管人员，极大地方便了宿舍管理工作。基于RFID的校园卡智能考勤系统会记录学生进入教室的刷卡信息，工作人员可登录网站查询相关考勤情况等。

(3)智慧安防及监控。基于物联网的智慧安防及监控要综合利用各种物联感知技术对校园内的人员、设施等进行感知、定位与控制。为此，对于一些重要物资可贴上电子标签，通过RFID技术对物资的种类、型号和数量等进行管理。如果出现携带管控物资等情况，系统会自动报警。在教学区、图书馆等重要场所部署摄像头及FRID接收器，识别并记录持卡人的信息，方便安防管理人员的实时监控、报警及应急处置，建设平安校园。

(4)智能照明。基于物联网的智能照明系统可在校园环境的灯具上安装测光元件及控制器，根据环境光线强度、教室使用情况等实时远程控制灯具，关闭电源或调节灯光亮度等，实现节能减排，建设绿色校园。

(5)智能车辆管理。通过物联网技术，采用红外探测等方式动态管理车辆、车位使用情况等，形成方便、快捷、高效的智能车辆管理体系。校内车辆统一安装电子标签，实现出入自动识别。校外车辆可根据停车位使用情况等发放临时卡，经系统识别后完成进出入管理。此外，智能车辆管理系统允许用户通过PC终端查询所有车位实时使用情况，便于车辆综合调度管理。

4 结束语

智慧校园建设是新一代信息技术与校园环境、功能业务深度融合的必然产物，也是教育领域发展变革的必然趋势，更是高校信息化建设的理想目标。基于物联网的智慧校园建设以现有数字校园网络为基础，融合无线通讯设备，实现人、物、信息载体的互联互通，构建覆盖校园的更为先进的拓展网络，改善传统的学习环境和交互方式，改革创新灵活多样的教学管理模式，实现了开放互动的泛在学习和透明高效的校务管理及服务，最终为师生提供智慧化校园环境。基于物联网的智慧校园建设仍处于摸索阶段，存在建设标准不同、安全隐私保护、资源投入控制等问题。其建设不能一蹴而就，不要盲目跟风，应该在充分认识其内涵、了解其功能和技术支撑要素的基础上逐步展开实践探索，因地适宜，以达到智慧校园信息化建设的可持续发展。

[1] 严大虎，陈明选．物联网在智慧校园中的应用[J]．现代教育技术，2011，21(6)：123．

[2] 杜晓静，姚高峰，何秋燕．物联网在智慧校园建设中的应用研究[J]．网络安全，2011(10)：9．

[3] 雷光临，李俊．基于物联网的智慧校园应用与实践[J]．物流技术，2012，31(9)：414．

[4] 于敏，王宗运．基于物联网的智慧校园的研究[J]．计算机与网络，2012(21)：62-64．

[5] 陈明选，田家炳．基于物联网的智能校园建设与发展研究[J]．远程教育，2012，30(4)：61-65．

[6] 杨铁军．“数字校园”智能化的探讨[J]．长春师范学院学报自然科学版，2012(3)．

[7] 杨进中，张剑平，李杭彩，等．基于物联网的环境教育系统设计与实现[J]．华中科技大学学报，2012(40)：158．

[8] 朱韶红，王玉泉．物联网技术在智慧校园建设中的应用[J]．中国科技信息，2013，10(19)：105-106．

[9] 王正，陈松．高校智慧校园构建及应用探索[J]．常州信息职业技术学院学报，2013，12(5)：7-8．

[责任编辑：崔海瑛]

Exploration and application of construction scheme for smart campus based on the Internet of things

LIU Miao-Miao, ZHANG Yong-Sheng

(Northeast Petroleum University, Daqing163318, China)

The Internet of things provides a strong technical support for the construction of smart campus, which makes the management of campus more convenient, fast, intelligent and humane. Based on the in-depth study of technical elements of the Internet of things, combining with actual needs of the construction of our smart campus, the scheme based on the Internet of things for construction of smart campus is designed, and applications of the Internet of things based on two themes of smart teaching management and smart campus in practical construction of our campus are also discussed.

The Internet of things; digital campus; smart campus; intelligent

刘苗苗(1982-)，女，河南洛阳人，副教授，从事社会网络分析研究。

黑龙江省教育科学规划课题“互联网与大数据时代‘智慧校园’信息化建设推进策略研究”(GJC1215079)；黑龙江省教育科学规划课题“职业院校‘双师型’青年教师培养策略研究”(ZJC1215036)。

TP393.02

A

2095-0063(2016)06-0020-04

2016-06-29

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095-0063.2016.06.006