物联网在智慧校园中的应用

寇　杰

（陕西财经职业技术学院，陕西 咸阳 712000）

【摘　要】教育部在2001年提出实施“校校通”工程，经过十多年对基础教育信息化的投资建设，很多地区和学校的信息化建设已经形成一定的规模。作为校园信息化建设的重要部分，硬件、网络基础设施以及应用软件都已经丰富，并在实际的教学中得到广泛应用。

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关键词 物联网；智慧校园；RFID；传感网

校园物联网就是建立在传统校园信息化的基础上，以网络为依托，利用数字化手段借助物联网技术对校园环境、资源、活动等各个方面和环节进行综合管理。利用这个平台，根据学校园区的布局，设计整体架构，在硬件、网络基础上运用丰富的软件信息管理系统，高效便捷地实现学校的教学、科研、管理和服务等活动，提高教学质量、科研水平和管理水平。

物联网其实就是“物和物之间连接的互联网”，这个概念是在1999年提出的。物联网可分为三层：第一是设备层，通过各种技术手段，来实现和物相关的信息识别和采集；第二是信号传输和获取层，包括现在的互联网、通信网、各种接入网和专用网，目的是对采集来的信息进行传输和处理；第三是应用层，即输入输出控制终端。其中传感技术和通信技术实现前两层，主要由无线射频识别（RFID）、传感网等技术构成，而第三层则是以软件为主的数据应用及处理技术。

国内外众多高校、科研院所先后开展了无线传感器网络的研究，为其进一步的发展以及最终的商业化奠定了坚实的基础。目前国内在基础技术层面已经获得了重大突破，但是基于物联网技术能够为用户提供哪些独特的服务，还需要我们探索。物联网示范应用的主要方向之一就是与校园管理活动融合，促进智慧校园的建设。

智慧校园是通过利用物联网技术来改变师生与校园资源相互交互的方式，以便提高交互的明确性、灵活性和响应速度，从而实现智慧化服务和管理的校园模式。所谓智慧校园是把感应器装备到教室、宿舍、图书馆、实验室等各种现实物体中，把它们通过互联网相连，然后再接入互联网，实现教学、生活与校园资源和系统的结合。

物联网在智慧校园中的应用主要包括教学管理和校园生活两方面：

1　教学管理：包括日常教学、智慧图书馆、实验室管理和考勤管理等

1.1　日常教学

利用物联网技术有利于建立全面和主动的教学管理体系，利用RFID技术的支持，可以完善教学管理的组织系统、评价和考核系统，从而保障教学质量并进行有效的监控；物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供环境，有利于拓展学习空间、培养学生的自主学习能力。

1.2　智慧图书馆

通过物联网图书馆可以实现智慧化的服务和管理。理想模式就是无需人工服务学生自助完成图书的借阅和归还。目前物联网在图书馆中的应用，主要是RFID电子标签的应用。

1.3　实验室管理

物联网应用到实验室中主要包括设备管理、实验过程管理和智能插座等。

设备管理：RFID存储实验设备的基本属性等信息，利用阅读器方便地获取相关信息，然后再利用网络进行统一管理。

实验过程管理：首先，RFID可以帮助学生方便地获取实验步骤、操作要点、使用帮助等信息。其次，在实验过程中，使用不当时能自动警告并中断实验过程，避免不必要的损失。另外，实验数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者，实现实验教学的数字化、网络化与智能化。

智能插座除了拥有传统电源插座功能外，它能够将各个实验设备的耗电量信息实时反馈给实验室管理员，管理员能随时开关插座，实现插座与人的对话，起到高效节能和保护试验设备的作用。

1.4　考勤管理

学生考勤是学校日常教学过程中必不可少的一个组成部分。常规考勤工作主要都由教师承担，耗费教师极大的时间与精力。基于RFID技术的考勤管理工作流程：每次上课前，学生用含RFID标签的校园卡(或手机卡)刷卡进教室，教室内的设备在接收到读卡器发送来的学生刷卡记录数据后，将数据发送到远程服务器；远程服务器接收到数据后，将数据存储到数据库中；然后，教务人员或者教师通过浏览器登录到考勤查询网站，可以实时地远程查询某一节课或某一位学生或某个教室在某一段时间内的考勤情况；学期结束时，每门课程学生的出勤情况或者某个学生在一个学期的出勤情况可以自动统计出来。

2　校园生活：包括食堂管理、浴室水控管理、智能照明控制等

2.1　食堂管理

食堂管理是智慧校园重要组成部分，基于RFID技术的食堂管理系统主要分成三部分：

含RFID电子标签的饭卡：师生每人拥有一张这样的饭卡，卡里面包含了用户信息。

RFID阅读器：在每个食堂售饭窗口安置一个RFID阅读器，将读到的信息传至后台数据库查询，读取卡上金额，并扣除消费金额。

后台数据库管理系统：将用户的注册信息存储在数据库中，可以方便管理员对食堂消费业务的查询。

2.2　校园用水水控管理

基于RFID技术的水控管理，可以实现用水自动化管理，主要功能有：

信息数据实时显示：当RFID卡位于阅读器感应区时，阅读器就显示卡上余额，然后可立即进入用水计费状态。

消费模式：消费模式采用实时计费模式，即读卡就出水，并根据用水量实时进行扣费；

计费方式：按使用的流量计费，即外接脉冲流量表，可根据计算产生的流量进行计费。

水控管理可以运用到学生的洗浴和饮用用水中，督促培养学生的节约用水习惯。

2.3　智能照明

智能照明是利用物联网技术，使校园内的灯能够无线自主组网，使每一盏灯都能遥测和遥控，教室和道路的灯接受控制中心的命令，反馈灯的各种状态，根据光线强度和时段自动调节照明亮度。智能照明的应用会极大节省资源的开支，顺应国家节能的号召。

智慧校园是建立在物联网上以实现智慧化的校园服务和管理，通过物联网校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通，这些海量信息在物联网平台的聚合下而产生新的信息，从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。毫无疑问，智慧校园能为师生带来极大便利，同时也面临着许多挑战。首先是成本问题，建设智慧校园首先要有一个完善的基础设施平台，包括有线与无线双网覆盖的网络环境，高效的管理设备和功能齐全的管理软件；其次是师生隐私安全问题，由于物联网可以跟踪用户的行动、习惯以及偏好等，信息资源及师生隐私如何得到保护成为创建智慧校园亟待解决的问题；最后，管理机制尚不完备，物联网如何维护、如何管理、如何使用都是很大的问题。

目前，智慧校园还处于摸索阶段，前景还不明朗，但从长远来看，由于物联网应用前景相当广阔，智慧校园一定会慢慢实现。

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参考文献

［1］王晓静.张晋物联网研究综述[J].辽宁大学学报:自然科学版,2010,37(1)：37-38.

［2］李卢一.郑燕林物联网在教育中的应用[J].现代教育技术,2010,20(2):8-10.

［责任编辑：刘展］