物联网技术在高校智慧校园管理中的应用与发展研究

倪静天，刘 力

沈阳师范大学，辽宁 沈阳110034

严栋在《基于物联网的智慧图书馆》中写到：“2008 年11 月，IBM 公司正式提出‘智慧地球’理念，2009 年1 月，‘智慧地球’成为美国国家战略的一部分。2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察时，指示要迅速在无锡建立中国的‘感知中国’中心。基于这种‘智慧’的理念，学校作为知识与信息服务机构的前沿，应该抓住机遇，通过物联网的系统化发展与应用，打造智慧校园。”[1]（P8～10）本文结合当今高校建设智慧校园的实际情况，从校园资产管理、校园安全管理和校园生活三个方面分析，梳理出了其存在的问题，并利用物联网技术提出切实可行解决问题的方案。

一、物联网技术与智慧校园概述

（一）物联网技术概述

1995年，“物联网”的概念最早出现在比尔盖茨所著的《未来之路》一书中。2005 年11 月17 日，国际电信联盟（ITU）在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上所发布的《ITU 互联网报告2005：物联网》中正式提出了“物联网”的概念。“物联网（The Internet of Things，简称IOT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络”。[2]（P86）

（二）智慧校园概述

当今世界，物联网技术极大地改变着人们的吃穿住行，那么高校的管理模式、大学生学习生活方式自然也受到物联网技术影响。在智慧交通、智慧医疗等概念都已经深入人心的时候，智慧校园也渐渐地被大家所熟知了。“智慧校园指的是基于物联网技术的智慧化的校园环境。这个环境将校园生活，工作与学习一体化，并且以各种应用服务系统为载体，将科研、管理、教学和校园生活充分的进行融合。”[2]（P86）

二、国内外物联网高校智慧校园应用现状

（一）国外智慧校园发展现状

美国的斯坦福大学根据创建决策科学、可持续发展的环境友好型校园，研发了基于大数据分析的智慧校园模式；佛罗里达国际大学整合空间技术和人类空间思维，开发了空间赋能智慧校园模式。英国的伦敦商学院、肯特大学等20 多所大学为了实现考勤追踪、移动支付、预测分析、KPI 仪表盘、咨询服务、技术服务、训练教育、发送解决办法等功能，研发了Seats Vision 智慧校园系统。印度韦洛尔科技大学通过分析学习者的面部表情、学习速度、反应等数据研发了情感智能导师系统。由此可见国外的智慧校园建设进程已经取得了一定的进步，很多国外的知名高校已经初步实现了智慧校园的功能。

（二）我国智慧校园发展现状

上海海事大学结合地理信息系统、物联网、射频识别、模式识别等信息技术，建设自己的智慧校园平台——“感知校园”平台；上海复旦大学江湾校区，为了实现快递自提、充值缴费、银行自助、勤工俭学申请、就业实习等线下和线上的20 项服务，运用信息技术建成了占地百平米的“智慧屋”。国内的智慧校园建设也已经开始起步，虽然与国外部分高校仍有差距，但是发展速度值得期待。

三、物联网技术在高校智慧校园管理中的应用趋势

（一）学校资产管理

伴随着改革开放，我国经济发展迅速，对教育的投入也逐年增加，学校设备更新换代十分迅速，很多昂贵的设备也逐渐被引进学校。随之而来的就是校园资产的安全问题。

1.校园资产管理存在的主要安全问题。首先，很多学校依旧采用条形码这种比较落后的方式进行资产管理。使用条形码录入资产信息的过程比较复杂，而且条形码比较容易出现脱落和破损，导致无法精确地进行资产清算。甚至一些学校仍然采用人工记录的方法，不仅效率低下，而且出错率很高。其次，由于资产管理技术和方式的落后，导致管理人员的工作量很大，即便管理人员具备较高的职业素养、责任心，但仍然会经常面临资产清算出错的问题。

2.引入RFID 射频识别标签技术对学校资产进行管理。射频识别（radio frequency identification），简称RFID，是“一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别过程无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。”[3]（P107～111）RFID 技术的功能和作用是“可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享”[3]（P107～111）引入RFID射频识别标签技术来辅助管理学校资产，将会有效地解决上文提到的问题。首先需要组建一个物联网的环境，共分为三个部分，分别为感知层、网络层和应用层。感知层包括RFID 标签和RFID 读写设备（手持或固定），用来读取和写入资产信息（如实验器材的名称、使用方法、购入时间、负责人等）；网络层可以使用学校的校园无线网，用来在感知层和应用层之间传输信息；应用层主要由特定的软件系统组成，对通过感知层读取和写入的数据来进行存储和管理。运用RFID射频识别标签技术来进行学校资产的管理，可以显著地提高工作效率，降低错误率，对学校的资产保护起到很大的作用。

（二）学校考勤管理

1.传统考勤制度存在的问题。学生的出勤状况与课堂教学质量息息相关，也是教师非常关注的。为了保证课堂质量，学校明令禁止学生迟到、早退和旷课现象的发生。为了杜绝这些现象的发生，一般学校会采用教师点名的方式。但是这种方式不仅浪费课堂时间，降低课堂效率，在人数众多的公共课中，也会存在学生投机取巧让别人代替听课，帮忙答到的现象。

2.引入人脸识别技术进行学校考勤。计算机人脸识别技术就是“利用计算机分析人脸图象，进而从中提取出有效的识别信息，用来“辨认”身份的一门技术。”[4]（P7～16）人脸识别技术应用的范围比较广泛，包括“可用于公安系统的罪犯身份识别、驾驶执照及护照等与实际持证人的核对、银行及海关的监控系统及自动门卫系统等”。[4]（P7～16）现在常用的人脸识别考勤系统有两种，即移动式人脸识别考勤系统、固定式人脸识别考勤系统。移动式人脸识别考勤系统，需要教师在系统中设置好考勤的时间，然后将摄像头对准教室门口悬挂在房顶。当一个学生进入教室时，摄像头在记录其到达时间的同时，还能自动识别这个学生的个人信息。随后，考勤系统会自动将学生名单和当日考勤情况进行比较，生成一份考勤情况统计表，包含按时到课、迟到以及旷课的学生信息。为方便之后有同学申述时考证，考勤系统还会保存每一个学生的照片。固定式人脸识别考勤系统是已经事先安装于智慧教室的墙上的系统。不同之处在于，摄像头会安装在教室的正前方，对准的是整个教室所有的座位。教师需要提前在系统中设置好考勤的时间，摄像头就会在上课的时间和其他的固定时间采集学生的人脸信息。同样此系统在考勤结束后也会导出考勤情况统计表，然后对比学生名单分析当日的学生出勤状况。它的优点在于可以收集早退学生信息。同时，此系统也会在课堂的不同时间点拍几张高清照片，以供查证。人脸识别考勤系统的优点在于可以提高课堂效率，节约课堂时间，并且可以充分地避免学生代替听课、帮忙点名的情况发生，对于提高学校的教学质量有很大的帮助。

（三）校园安全管理

1.目前校园中存在的安全问题。近年来随着高校对社会开放程度的不断提高，校园安全隐患也随之而来。学生人身安全和学生个人财产安全问题尤为突出。近些年校园盗窃案和校内学生人身安全受到伤害的案件频频发生。造成校园安全问题的原因主要有三点。第一，管理人员能力不强。高校发展的重点在科研、教学等方面，往往对校园安全管理重视不够，也疏忽了校园安全管理人员能力的提升。第二，校园安保技术智能化不够。现在大部分学校依然采用枪支式摄像头监控校园。这种摄像头的缺点是只能监控一个点，有监控盲区，并且此类摄像头缺少智能识别、录音等功能，只能事后调取录像，起不到预防、实时危险预警的作用。第三，有一些学校依然采用人工巡逻的方式进行校园日常安保工作。这种方式效率较低，覆盖面很小，并且对安保人员的能力要求很高。

2.将安防机器人引入校园安全管理。“安防巡逻机器人属于服务机器人的一种，其特征在于：提供包括且不限于指定场景巡视、图像／视频监控、异常情况探测、自动报警、远程操控等功能，能够部分或者全部代替人工执行安保任务。相较于传统的人力安防，智能安防机器人更具有实时性和可靠性。”[5]先对在校学生、教师以及临时入校人员进行人脸拍照登记，对进入学校的机动车车牌也进行登记。安防机器人可以在校内24小时不间断地巡逻，利用它自带的摄像头，可以随时识别校内并未登记人脸的可疑人物和长时间逗留在学校的不明车辆，以及超速等违反交规的车辆，再配合学校的固定摄像头进行识别，可以及时发现学校存在的安全隐患，然后由安保人员进行处理。把在校内有不良行为的人和车辆记录在案，禁止其以后再次入校，对学校造成安全隐患。利用安防机器人和校内固定摄像头辅助校园安保人员进行学校安全管理工作，将极大程度地提高学校的安保等级，降低安全风险，为师生提供一个安全的校园环境。

（四）校园生活

当今高校校园生活中，学生不论是去图书馆查阅文献资料，还是去食堂就餐，亦或者是出入宿舍楼、实验室等需要识别个人信息的地点，普遍都靠着一张磁卡式学生卡。

1.校园卡存在的弊端。当今校园卡一般都是磁卡，若保存不妥当，会发生消磁或丢失的情况。因为缺乏密保机制，如果卡片丢失，别人可以轻易盗刷，甚至冒充身份做违法的事情，给校园生活造成很多麻烦和不便。

2.将指纹识别技术引入校园生活中。指纹识别是“最古老的生物特征识别技术，在很多领域中都得到了成功的应用。指纹是指尖表面的纹路，纹路中表现出的断点、分叉和转折点等细节特征提供了指纹识别的信息。”[6]（P44～48）指纹识别技术的功能是“通过读取指纹图像，分析指纹的全局特征和局部特征，可以非常可靠地来确认一个人的身份。”[6]（P44～48）指纹识别的技术越来越成熟，国内外对指纹识别的研究成果也很多。[6]（P44～48）图像易于提取，且设备小巧，成本低。指纹识别技术不仅在司法领域，而且在其他诸多领域都有广泛应用。[6]（P44～48）师生需要先将自己的指纹录入指纹识别系统中，生成电子校园卡。在学校的食堂档口、图书馆、宿舍楼以及实验室等需要认证个人信息的地方安装指纹识别系统。识别指纹后，系统会在电子校园卡中提取相对应的个人信息，进行用餐扣费，以及获得进入实验室、宿舍楼的许可。图书馆的储物柜亦可以使用指纹识别技术，方便学生存储书籍、学习用品。将指纹识别系统和电子校园卡引入到校园生活中，可以去除磁卡式学生卡对于学生的束缚，方便学生的校园生活，不用再为丢失校园卡、忘记带校园卡而烦恼。也可以更好地保护师生在校园卡内储存的资金不被盗刷，身份不被盗用。

四、物联网智慧校园思考

最近几年，随着物联网技术的不断发展，高校智能化建设的脚步也紧随其后。各高校已经具备相对完善的建筑设备自动化（BA）、办公自动化（OA）、通讯自动化（CA）系统以及统一的门户网站。目前来看，各地高校利用物联网技术对智慧校园的建设都有一定的进步。学校的科研、管理以及教学的改革都取得了不错的成效。学生的校园生活变得更加便捷高效。高校的智能化建设虽然进步明显，但是仍需不断提升水平，仍存在许多亟待改进的问题。

首先，应加强智慧校园管理的科学性。智慧校园的设施多为专业的设备，需要建立专门的管理服务团队来进行日常的管理维护工作。高校应重视智慧校园人才的培养和引进，增加资金投入，安排一些专业的人员对这些设备进行操作，使其充分地发挥设备的潜能，杜绝资源的浪费。其次，应提高智慧校园系统的使用率。很多教师和学生对于智慧校园系统的使用很陌生，导致智慧校园系统使用率较低。学校应组织专门的培训，来普及系统的使用，让智慧校园真正地服务于师生，使师生能在更加安全、更加便捷、更加智能化的校园中学习、工作、生活。

严大虎，陈明选在《物联网在智慧校园中的应用》一文中指出：“智慧校园是通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理，它通过物联网实现了校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通，海量信息在物联网平台的聚合而产生新的信息，从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。”[7]（P123～125）随着“互联网+”、大数据等物联网技术不断向教育领域纵深，建设智慧校园已经成为未来学校发展的必然趋势，同时建设智慧校园也是优化教育环境、深化教育改革的重要途径。智慧校园虽然有着光明美好的发展前景，但是也面临着数据安全、教育观念、资金投入等诸多挑战。高校建设应该紧随时代发展的潮流，将技术与教育深度融合，把未来的校园建设成便捷、智能、安全的智慧校园。但是高校的建设者也不能盲目跟从，应因校制宜，正确地认识智慧校园建设的初衷，积极开展智慧校园的建设和探索工作。