物联网技术在学校信息化管理中的应用

林暹

福州墨尔本理工职业学院，福建福州，350108

0 引言

物联网是在互联网基础之上发展而来的，它强调万物互联，通过利用信息传感设备把物件通过连通的方式形成网络。物联网技术是当前国内外研究的热点，目前正逐渐走向实用阶段，其在教育领域的应用方兴未艾。可以说，物联网的诞生成了计算机、互联网等之后的又一次信息化革命。校园物联网则是在以往校园信息化的基础上，在信息网络的依托下，借助数字化手段对校园环境、活动以及资源等方面实现综合管理。下面对物联网技术在校园信息化管理之中的应用进行分析[1]。

1 学校信息化管理发展现状

基于物联网技术建设的安全数字校园系统，为学校提供了安全管理的新模式，该系统投入应用以后，校园的安全水平显著提升，为校园的资产安全提供了保障，同时广大师生个人信息安全也得到了提升，这样师生发现有事故发生时，就可以及时联系学校，同时还可为审计、决策提供支撑，便于事后问责的顺利进行，为教育事业的推进提供保证。

依托于当前的校园网络数字系统，系统可重点对自动识别与用户身份管理、场所与设备监控设备以及门禁管理等功能模块的物联网进行构建。当前，校园中可以通过IC卡实现校园信息管理，比如生活方面，在食堂、浴室、照明、考勤等管理工作中均需用到IC卡；在教学方面，图书馆里卡、教师门禁卡、考试的准考证等，都集中在这一张IC卡中。为每个学生配备一张校园IC卡，如果发现有忘带或者丢失的情况，补卡非常不便。

2 物联网技术

2.1 什么是物联网

所谓物联网是指万物相连的互联网。作为物联网的核心所在，互联网的用户端已延伸至物与物之间，所以物联网是以网络为基础，通过红外传感、激光扫描、视频识别（RFID）、二维码等信息感知技术手段，依照约定协议连接网络与任何物品，实现通信、信息交换，以达到识别、跟踪、监控以及管理物品的一种网络[2]。

在物联网中，各物品都存在标识物品的属性，所以通过智能接口、信息网络可以实现无缝整合。当下，物联网已在公共安全、生产控制、居家生活等方面得到了广泛应用。随着学校办学规模的扩大，教职工、学生数量快速增长，教学楼宇、教学设备等也逐渐增多，学校事务高效管理、物品安全管理问题都是急需解决的重要问题。因此，将物联网技术引入学校信息管理之中很有必要。

2.2 RFID技术

RFID技术是无线通信技术的一种类型，可以通过无线电信号将特定目标识别出来，并读写有关数据，将无线电信号调成无线电频率的电磁场，这样即可从物品标签上的数据传送出去，从而达到追踪、辨识物品的目的。

在识别器发出的电磁场之中，一些标签是可以获得能量的，在这期间不需要电池，当然也有一些标签自身带有电源，因此可主动将无线电波发送出来。标签中包含的信息在数米距离内均可识别。与条形码不同，射频标签即使不放在识别器视线内也可以识别出来。RFID技术是利用无线电波将单个物品自动识别出来的总称。与其他自动识别技术一样的是，射频识别也是由信息载体、获取的装置组成。从其RFID基本模型来看，主要以识读器为读取信息的装置，以射频标签为数据载体。运用识读器、射频标签，可以通过耦合元件对射频信号实现无接触耦合，按照耦合通道内的时序关系传递能量、交换数据[3]。

3 物联网技术在学校信息化管理中的应用

3.1 物联网走入校园网

物联网是指利用信息传感设备依照约定协议，完成任何物品与互联网的连接，以达到交换、通信目的，并且通过实施智能化识别完成定位、监控等工作。应用物联网技术可以把所有物品纳入网络中，这样即可对物品进行更好的识别，加强管理与控制[4]。

事实证明，应用物联网技术不仅可以与传感器连接，同时还能在智能化处理上使其具备一定能力，这样就可以对物体实施智能化控制。通过应用物联网技术，可以连接传感器并进行智能处理，利用云计算等智能化技术，把它的范围扩展到应用领域中。通过分析、加工以及处理海量数据，即可更好地适应客户需求，并且积极开发新的应用模式，拓宽应用领域。从目前的情况来看，物联网技术已经广泛应用于安防管理之中，并且构建起了信息管理的平台。随着传感技术的不断发展，对物联网技术的应用也会更为深入。

3.2 三网融合用于校园网

三网主要指互联网、电信网与电视网三网，三者融合的目的在于进一步优化网络配置，同时综合运用现有网络资源，以全数字化连接等方式对多媒体信息网络进行改造，从而为广大用户提供信息服务。

“三网融合”的重点在于改造和优化电视设备，利用数字化电视网发挥下载程序、宽带接入等功能，同时对三网进行融合，这样三网即可有效补充，在“三网融合”技术基础上，从原来闭路电视网的层面升级到HFC双向网络，并将以太网融入进来，这样一来就可以利用数字广播技术等形式，将广播信号和电视信号转变为IP包，将其传播到局域网中，建立起校内的广播与电视台，如此校园网内部的任何计算机，即可接收有关信息内容。

3.3 无线局域网入驻校园

无线局域网络是非常便利的数据传输系统，它利用射频技术取代传统双铜线构成的局域网络，这样即可利用现有的网络架构，确保广大用户通过其随时随地的观看信息，达到理想的状态。当前，无线网络已经在校园之间、不规则建筑物、建筑物内部、公共休息场所以及教研网重心实现了接入与互联。

3.4 云计算探索校园

从狭义上讲，云计算是指用IT设施进行交付的一种模式，0主要是以一种按需、易扩展的方式获取信息资源；从广义上来看，它是一种服务交付模式，它是指所有按需、易扩展的渠道，在强大的网络支持下可通过分布式在计算机上实施计算，但它并非采用本地或远程服务器计算的模式[5]。

4 利用物联网技术构建智能化校园

4.1 通过物联网构建智能教学环境

近年来，教室中的设备数量越来越多，这些电子设备的使用与教学效果直接相关。传统课堂上人们都是采用人工方式进行管理，但是现在借助于物联网可以在教室构建物联网，这样所有设备都能在智能平台上实现智能管理。例如，当师生进入教室后，光线识别系统级别对是否存在照明需求进行判定，温感系统可判断是否存在启动空调的需求。同时人像识别系统也开始工作，当多媒体设备被启动后，该系统可自动识别学生是否签到，并且在上课之前即将学生的签到信息反馈给系统[6]。假如出现了设备故障，传感器将会通过个人数字手段将信息传送给物联网，由管理人员采取措施维护。实验室内有很多特殊的、有危险性的设备和仪器，这些设备只能由专门人员使用，因此可以对设备开关进行特殊设置，即将其设置为传感器，并且利用物联网个人数字助手对其进行开关。

4.2 通过物联网构建学习生活系统

将人像识别系统安装在学校的公共场所，并加装红外温度感应系统，这样当校园内有发热人员进入后，即可第一时间报警，同时该系统还能对一定范围内是否有人员聚集进行识别，如果人员聚集的密度达到了一定程度，则马上报警。同时还可以在物联网中连入带有传感器的手机，这样学生即可享受到来自智能校园带来的学习便利。学生可以通过物联网向教师提问，为教师传输实际情况，再由教师按照具体情况对其问题进行解答[7]。在物联网技术的支撑下，人们的生活变得非常丰富，例如利用物联网技术可为用户制定个性化的健康生活，从起床开始就用校园内的自主健康测试仪测试体重、血压与心跳，并将测试结果传送给传感器，通过连接物联网可以记录一天的饮食、运动情况，再综合这些数据制定出最健康的生活方案。

4.3 通过物联网保障教师与学生安全

近年来，学校安全事件时有发生，可是学校需要照顾的教师、学生非常多，往往照顾不到每个学生，所以教育部开始将目光放在物联网上，旨在通过物联网技术加强对学校的安全管理。在学校楼宇入口、教室以及楼顶等地点架设RFID读取器，要求每个学生均佩戴RFID标签。学生佩戴的腕带式标签，可自动检测学生体温情况，并将体温异常情况发送给教师，便于教师及时处理。系统可以将采集到的信息作为依据，统计出学生的出勤情况，这样教师就可以通过网络查到学生出勤的情况与所在位置。如果有陌生人进入学校管制区域，系统会检测到并向陌生人发出语音警告，同时将信息发送给安保人员。如果学生进入地下室、楼顶等存在安全隐患的区域，系统将向其发出声音警示，并且把情况通知安保人员，同时该系统还能与视频监视系统配合，达到现场监视的效果，方便管理人员协调指挥。

4.4 通过物联网加强图书馆智能管理

物联网是由多项智能技术组成的网络，比如RFID、无线传感网等，这样图书馆才能为人们提供智能化的服务与管理。利用RFID电子标签，图书馆可以把读者信息、文献信息结合起来，这样就可以通过RFID标签明确广大读者查阅文献的情况，对相关信息、阅读偏好等形成一定了解，并且按照读者的阅读喜好为其提供个性化的文献定制服务与管理，或者按照读者使用文献的实际情况，为读者提供知识结构咨询、跟踪习惯等服务。利用自助还书机还能扫描贴有RFID标签的图书，并且进行识别、归还等处理，利用自助还书机还能为用户提供自助式还书、续借等操作，以避免发生排队现象[8]。也可以在图书馆内的楼梯、书架、借阅证中嵌入RFID标签，实现对所有图书馆物理对象进行定位、查询与追踪等的服务。另外，还可以把读者手机的SIM卡与RFID卡结合起来，为读者提供手机查询与借阅等服务，这样一来，读者就可以随时随地获取信息。

4.5 通过物联网加强教学仪器设备管理

利用物联网中的无线传感网、RFID等技术，可以简化设备数据的采集流程，提升信息透明度，使教学仪器设备管理工作变得更为规范化。

4.5.1 设备清点

管理部门应该在购入教学仪器设备时，即为每台设备分配RFID电子标签，由于标签配备了唯一的识别码，且其内部存储了大量设备信息，通过阅读器可以利用射频信号读取其中的信息。管理人员在清点设备时，只需要拿到读写器，在实验室内进行巡视，就可以通过阅读器批量读取详细内容，不需要扫描条形码，极大地提升了清点的效率。

4.5.2 设备动态管理

RFID标签中的信息可以无数次地被修改，从器械设备购入开始，就要不断地在标签中更新设备在用、维修以及报废等状态信息，保持设备实际状态、管理系统中状态的一致性，从而对仪器设备进行全过程的动态化管理，为学校设备更新、投资决策等提供重要依据，从而促进设备管理效率的提升。

4.5.3 大型设备共享

将大型设备共享平台与标签连接，可以达到设备与共享平台之间连接的目的，这样潜在用户即可从该平台上获得设备相关信息，明确设备当前的状态，从而更好地加强对该设备的研究。

4.6 通过物联网构建智能后勤管理系统

当前，学校面积都在不断地扩大，一些学校甚至还出现了多地办学的情况，因此后勤管理上的投入成本也明显增加，因此物联网技术在其中的应用空间很大。比如，学校可以在路灯或者办公室门上安装传感器，在信号控制下对其进行自动开关，也可以对设备是否完好进行检测。例如，在教室门口安装门禁，这样即可利用传感器的工作情况判断来访者的身份，再与实际情况相结合，判定是否要打开门或者电器[9]。

5 结语

综上，目前物联网已在教育领域得到了比较广泛的应用，但是依然存在很多问题亟待解决，比如信息安全问题。然而物联网用于教育领域是一种大势所趋，伴随物联网的一步步发展，我们的工作、生活将会面临巨大的便利，并且进一步推动经济发展。现阶段有关物联网在智能校园中应用的讨论还不算多，但我们相信，随着这项技术的不断发展与完善，它在校园内的应用必然会越来越广泛。当然，物联网在智能化校园中的应用还远不止以上提到的这些，相信未来伴随这项技术的不断发展，我们的校园必然会变得更加智能，我们的校园生活也会更加美好。