物联网技术支持下的智慧校园建设

周 亮

（江苏城乡建设职业学院 江苏 常州 213147）

1 引言

自全面进入网络与信息时代开始，如何结合物联网与校园网成为教育界研究的重要课题之一。物联网技术支持下的智慧校园构建，有利于丰富现代校园实验教学、管理以及活动等环节，能够为当前校园管理提供重要保障。因此，基于物联网技术构建智慧校园，具备一定可行性和实际成效，有利于校园建设向智慧化和功能化方向良好发展。

2 物联网技术与智慧校园的关系

物联网技术在智慧校园建设中的应用，主要目的是促进校园管理信息化。物联网技术能够实现信息对象交换，通过互联网连接信息，并对其进行识别与应用，为校园管理提供信息基础。而智慧校园基于校园网信息管理，能够利用智能信息工具为校园管理提供更加全面的数据支持。物联网技术与智慧校园相互结合，不仅可以将信息数据应用于校园生活，还能够促进现代校园管理建设与时代信息技术接轨，随着时间的推移和信息技术的快速发展，物联网技术与智慧校园的融合发展已经成为必然。

3 物联网在智慧校园建设中的重要功能

3.1 监测校园环境

现代校园教学与管理过程中能够运用的多媒体设备多种多样，包括扫描仪、多媒体课件、电脑、数字屏幕等。诸多设备的正常工作确保了校园教育教学工作的顺利进行，然而在实际工作当中，经常发生机器老化或线路超负荷等问题导致的校园网络瘫痪问题。一些重要实验室、信息设备间的温度、湿度经常无法及时检测，不能及时开启相应排风、空调等温控设备，导致实验材料的失效与设备的损坏。这些问题严重影响教师与学生的工作与生活。在智慧校园建设当中，应用物联网技术，可以有效避免上述问题的发生，物联网技术能够准确识别设备设施故障，自动开启或关闭相关设备，工作人员也可以根据检测到的故障及时修理，有效降低设备检查工作量，且对于校园网络有一定保障作用。

3.2 识别人员信息

智能识别方法有利于对校园内部人员的监控，物联网技术的应用为学校提供了识别人员信息的方案，有效强化学校内部教师与学生的人身安全保障。师生信息通过系统采集，应用中通过人脸识别比对或工作卡确认信息。此外，在重要考试中，可以通过扫描识别身份证、准考证等证件，降低舞弊行为的发生率，同时也减少了相关人员的工作量，确保考试公平性，也实现智能安防。

4 基于物联网技术支持下的智慧校园建设

4.1 整体应用框架

4.1.1 感知层

基于物联网技术支持下的智慧校园建设应用框架中，嵌入式技术与传感器技术是现阶段普遍采用的技术条件。首先，应用为嵌入式技术的核心，嵌入式技术主要围绕计算机技术，更适合现代校园建设中要求较高的计算机系统，其可靠性可充分促进智慧校园的建设和发展。物联网在计算机互联网的技术上，通过构建网络，实现智能网络通信与信息交换。例如智慧校园中，可以通过嵌入式技术构建综合信息服务门户，为师生提供统一的服务界面，为不同用户提供不同操作页面。在此系统中，师生可以通过此服务门户进行资源查找、交互与学习等。其次，传感器技术。传感器技术主要集计算机、通信、信息处理与传感器于一体，智慧校园建设当中，主要通过传感器节点采集数据并且汇聚，通过互联网送达管理节点。需要注意的是传感器节点通信、存储以及移动性都比较弱，因此，网络协议当中要设计能促进负载均衡与降低能耗的协议。

4.1.2 网络层

网络层是智慧校园建设的重点内容之一，在整体建设应用框架当中，首先感知设备短距离通讯采取ZigBee、蓝牙技术组网，各感知设备群通过网关利用网线、光纤接口接入校园网。ZigBee与蓝牙具备高可靠性、复杂性低、功耗较小等特点。长距离通讯采用NB-IOT技术组网，该技术支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，具备覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点。作为新兴短距离与长距离无线通信技术，其所具备的多样功能与结构，更适合在智慧校园建设中解决传感器网络连接问题，确保通信稳定性，为校园师生提供信息化服务。

4.1.3 应用层

基于物联网技术支持下的智慧校园建设整体应用框架中，大数据分析与云计算技术是首选。首先，大数据分析。主要体现在数据库的应用与建设，大数据分析在智慧校园建设过程中占据重要地位。校园数据库是一个庞大的系统，其中包括全部师生基础信息，以及校园各模块的信息管理数据，同时还担任保存大量历史信息数据的任务。大数据技术可以应用在智慧校园建设的各个方面，例如信息共享，可以通过互联网将校园信息数据在云端进行融合实现交互，实现师生与学习资源的互通，并结合个人兴趣为师生提供针对性地可选择内容。校园服务方面，运用智能感知技术与物联网技术结合构建校园管理与服务信息化平台，保障后勤服务水平，打造便捷校园信息化服务平台。其次，云计算技术。主要应用于智慧校园的平台构建当中，作为云计算架构的最高层，应用层可以充分利用云计算技术，将网络中计算出的不同用户需求进行再次整合与划分，为不同需求用户提供针对性服务，更好地满足师生需求。

4.2 模块设计

4.2.1 身份管理模块

身份管理模块主要对在校师生进行身份认证与统一管理，可到智慧校园管理中心提出申请，以RFID电子标签形式在SIM卡中写入个人信息，使其成为身份识别终端，师生可以利用SIM卡射频标签与基本信息，在师生信息基本数据库当中进行转换。而在教师离职或学生毕业时，可以去智慧校园管理中心删除个人信息，取消SIM卡自动识别功能，使其成为普通手机卡。此外，若个人信息发生改变，也可及时申请更改。身份管理模块同时还可应用在考勤当中，可根据最近一次身份识别标签识别器位置开展定位或追踪等。

4.2.2 智慧教学模块

在模块设计中，智慧教学模块主要包含五个主要子模块，即教学设备、智慧教室、智慧课程、智慧考核以及实验实训。在智慧教师方面，主要通过对教室内设备、环境、人等进行感知与监控，综合利用信息，结合不同教学内容，提供个性教学模式，优化教学内容，提供教学资源获取的便利性，加深教学深度，优化教室电气布局等。教学设备方面，通过物联网将各类设备连接成一个整体，以提高教学设备利用率为目的，优化教学设备使用。智慧课程方面，主要借助互联网、手机等移动终端设备，使其与数据库相互连接，为师生提供方便快捷的资源共享平台。

4.2.3 智慧后勤模块

智慧后勤模块也是物联网应用于智慧校园建设的重点内容之一，主要体现在智慧安防、医疗、楼宇、路灯管理与访客等方面。其中智慧安防模块主要通过遥感技术、视频监控系统和射频识别，感知校园内环境变化，通过计算机系统将信息汇总，根据不同情况进行提示与警报。医疗模块方面，主要通过物联网技术对师生进行医疗感知和管理，并提供智慧体检功能。楼宇模块主要是利用物联网技术实现教学楼与宿舍楼的智能化管理，通过物联网连接水电、消防等方面，形成全面管理网络。路灯管模块则实现与实时天气并行，根据天气、时间等变化对校园路灯采取智能化管理[1-2]。

5 结论

现代物联网技术的发展日新月异，物联网技术在很多领域当中的应用都发挥出了重要的作用。物联网技术引进到智慧校园建设中是未来教育教学领域发展的必然途径。物联网技术支持下的智慧校园建设对现代教育信息化发展的进步具有重要促进作用，人们可以根据物联网设计出智慧校园总体结构，身份认证、安防管理、教学、后勤等管理只是智慧校园建设中的一部分，未来教育界还应加大对智慧校园建设的支持和投资，充分利用物联网技术，提高智慧校园建设信息化发展水平[3]。