浅谈物联网在智慧校园中的发展

田继红　关博

[摘要]数字校园和智慧校园都是信息技术发展下改变校园学习和文化生活的概念，其中物联网是实现“智慧校园”不可或缺的关键。本文从物联网组成的三个技术层面分别与智慧校园相结合分析和探讨了物联网在国内智慧校园中的发展现状。

[关键词]物联网；智慧校园；数字校园

0引言

物联网，顾名思义，即万物相连的互联网，简称IoT（Internet of Things）。它是利用局部网络或互联网等通信技术，把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸。它把人与人的互联扩展到物与物之间进行信息交换和通信。从它诞生开始就被认定是“下一个工业革命”，作为当今信息通信行业的典型代表，已经成为当下最热门的术语。并以快速的发展态势不断渗透不断进入各行各业，改变着人们的生活，实现着人们的梦想。将人们的生产和生活方式带向童话般的智能世界。智慧城市、智慧医疗、智慧校园、智慧家庭等一系列崭新的概念扑面而来。

1物联网现状分析

2009年，物联网被正式列为国家五大新战略产业。“十二五”时期，我国物联网发展取得了显著成效，与发达国家保持同步，成为全球物联网发展最为活跃的地区之一。已经形成了从元器件厂商、设备商、软件商、系统集成商一直到电信运营商的完整的产业链。2017年1月，工信部发布《物联网发展规划（2016-2020年）》，提出到2020年，物联网总体产业规模突破1.5万亿元。今年的“政府工作报告”中再次提出要深入实施《中国制造2025》，加快大数据、云计算、物联网应用的发展。尽管物联网经历了2016年初的智能硬件行业遇冷，但今年的物联网行业将进入复苏期。随着通信技术的发展，5G时代即将到来，这都为物联网的发展带来了更大的动力。

2物联网让智慧校园不再是梦想

智慧校园是建立在物联网基础上的，可以说它是互联网时代数字校园的升级，二者密不可分。又有质的区别。智慧校园和数字校园，都是信息技术在学校的应用，都是致力于解决校园信息化的方案。二者的区别在于，数字校园强调的是统一的信息编码及通过单点登录提供系统授权后的服务。而智慧校园是在数字校园基础上将服务延伸及扩展到物。即首先要有一个统一的基础设施平台，要有有线和无线双网覆盖的网络环境，之后再建立统一的数据共享平台和综合信息服务平台。这样才能对数字化的信息进行智能分析，為管理者和师生按需提供学习、生活的智能化服务环境。简言之，如果说数字校园解放了手脚，那么智慧校园就是解放了大脑。智慧校园的智慧就是通过物联网来实现的。

物联网技术以互联网为基础，涉及智能感知、网络通信息、云计算、人工智能、信息处理等很多先进技术，简单概括物联网由三个层组成：感知层、网络层和应用层。下面我们来看是如何通过物联网的三个层实现智慧校园的。

2.1感知层是信息采集的关键部分

感知层通过感应器、数码相机等设备实时持续获得人或物的精确信息。然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。形象地说就像人的皮肤和五官是用于识别和感受物体的。智慧校园就是把感应器安装到教室、图书馆、食堂、实验室、校门等处，通过物联网来普遍连接。目前国内物联网感知层发展状况不佳：一是负责数据采集的传感设备国产化程度低，对国外的依赖度较大，无法满足庞大的市场需求；二是负责数据传递的RFID技术标准不一，造成不同公司的产品互不兼容。但这并没影响到物联网的发展速度。主要体现在校园一卡通、门禁车辆人员进出管理、后勤的教室宿舍用水、用电管理、校园绿化等等已经在国内各大中小学广泛使用。但这仅是智慧校园中一些可实现的智能模块。真正的智慧校园还只是一个愿景，只有完成了整个校园所有环节的智能化，让师生有效感受到无处不在的智能体验才是真正的智慧校园。

2.2网络层是进行高效、安全、可靠的信息传输系统

网络层是感知层和应用层的桥梁。相当于人的神经中枢系统。由于网络层承担着数据传输的重任，仍然依赖互联网、有线无线通信网等，并且有更高的质量要求。网络层是我国物联网发展相对成熟的领域。这归功于通信产业，大量铺设光纤的结果。另外很多学校已经完成了数字校园时期的基本平台建设和网络布局，能够做到有线网络和无线WiFi全覆盖。但还有一些院校由于受资金等一些条件限制无法完成理想的网络布局。纵观国内一些院校的普遍做法，有一种校企合作的新形模式可以借鉴。即企业投资网络建设，运营之后，学生的上网费用校方和企业按比例分成，实现网络建设和运营的校企共赢。对于网络建设有困难的学校可以考虑探讨这些新的解决模式。去年锦州医科大学就是在资金投入和学校搬迁重复建设的两难选择时采用了校企合作模式解决WiFi全覆盖的问题。今年在学校零投入的前提下全校师生已经开始享用无处不在的网络环境了。

2.3应用层是将获得的数据信息进行处理，最终给出智能的响应

应用层位于物联网三层结构中的最顶层，其功能为“处理”，即通过数据中心进行信息处理，相当于人的大脑。应用层与感知层是物联网的显著特征和核心所在。应用层可以对感知层采集来的数据进行计算、处理和知识挖掘，从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。目前国内大部分院校基本完成了数字校园的基础建设，一些关键的应用系统已经运行多年，如财务系统、教务系统、学生系统、图书管理系统等。这些系统虽然收集到了大量的数据信息，但相对独立形成了“应用孤岛”，用户在使用过程中需要在不同系统间进行用户切换，不仅费时费力而且浪费数据资源。那么智慧校园是以物联网为基础的一体化环境，就是要在应用层消除“应用孤岛”，以各种应用系统为载体，统一应用入口和服务界面，将教学、科研、管理和校园生活进行充分整合，在基于大数据的前提下，做出决策分析，为学校构建智能化的学习和生活环境，实现数字校园向智慧校园的升级转换。

在智慧校园的概念提出之后，国内很多院校便将其列入“十二五规划”，并开始筹划、实施智慧校园的建设。从2015年开始，国内许多学校包括中小学校都从手机移动客户端人手，推出了“手机OA”“迎新离校”“消费查询”“手机图书馆”等功能模块，使用户可以方便的通过手机随时随地查询各类常用信息。体验高效、便捷的学习和生活。比如学生可以通过手机客户端了解哪个教室有空位以便提前预订座位。或者去食堂之前查看当日的菜谱，以决定去哪个食堂用餐。再比如，利用物联网设备监测教室温度，通过智能调控达到合适的温度为学生提供良好的学习环境。或者通过“手机图书馆”检索馆藏资源，续借、预约图书，可以阅读电子书刊、接收图书到期提醒信息、缴纳图书超期费用等等。国外大学也在不断尝试通过物联网进行有效的教学管理。在美国的亚利桑那大学，为学生办理智能学生证。智能学生证里有一个射频识别芯片，当学生走入教室上课时可以通过无线传感器自动注册，在终端设备的应用程序里就可以查看学生的出勤状态，便于教师的教学管理。校园作为知识与信息服务的前沿阵地，随着技术的不断发展，正在把物联网逐步融人到校园的安全、教学、管理等场景，实现教学、生活与校园资源和系统的整合，将智慧校园的建设不断推向新的高度。

3结语

物联网给我们带来了足够的憧憬，如果要让物联网技术普及到校园成为真正意义上的智慧校园，依然任重而道远。在物联网快速发展的过程中，它也显示出了脆弱的一面，其中最大的问题就是安全隐患。2016年，黑客利用物联网成功实施了多起网络安全事故。今年，大型的物联网攻击还会大幅增加，这也对物联网的安全提出了新的要求。除此以外物联网还有许多难以克服的技术问题。这也成为目前制约物联网带动智慧方式走入社会生活的瓶颈。但可以肯定地说物联网正在快速前进。相信不久的将来积极向上的校园文化生活、严谨智能的教学科研管理、高效透明的行政管理、温馨人性化的后勤服务，一定会让智慧教育呈现出童话般的美景。