基于物联网和云计算的智慧校园设计方法研究

王永强　陈舵

（唐山学院计算系科学与技术系，河北 唐山 063000）

【摘要】目前很多的高等院校甚至中小学都在进行智慧校园的建设，智慧校园是多媒体数字校园的新模式。随着物联网、云计算、大数据技术的不断完善，为智慧校园建设提供了技术支持。本文分析了智慧校园的概念，提出了一个基于物联网和云计算技术的智慧校园模式。该智慧校园可为师生提供一个全面的智能感知环境和综合服务的平台。

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关键词 物联网；云计算；智慧校园；智能感知

作者简介：王永强，男，硕士，研究方向为计算机教育。

1智慧校园的现状

智慧校园是在多媒体数字校园之后提出的高校信息化全新概念，也是随着物联网、云计算，大数据技术不断完善的产物。并且越来越多的高校开始进行智慧校园的建设工作。

智慧校园的概念来源于IBM提出的“智慧地球”。所谓“智慧校园”指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。该概念最早由浙江大学正式提出。2010年，在信息化“十二五“规划中，浙大描绘了这样一个智慧校园的蓝图：无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。[1]现在建设比较成熟的院校有清华大学、北京大学、浙江大学、北京邮电大学、南京邮电大学、江南大学等。

2智慧校园支撑技术

物联网[2]（IOT），是指通过射频技术、传感器技术，按照相应协议，将物品与物品之间通过互联网相连，从而实现物品的智能化识别、定位跟踪、视频监控，流媒体共享和管理的一种网络。

智慧校园中的物联网技术，最明显的是使用智能感知技术，可以对校园环境、各种教学和辅助设备、多媒体教学资源、学校相关工作等进行科学统一管理。比如说基于RFID的校园交通管理、校园一卡通的管理、宿舍管理，教工管理；基于ZigBee的校园监控管理，基于WIFI的移动教学；基于二维码的图书管理等。物联网技术为智慧校园提供了一个更为高效、绿色、环保，智能的校园环境。

云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云计算将会改变整个互联网基础，影响到互联网的产业格局，被视为信息技术的第三次浪潮[3]。

对于硬件层，目前，各高校硬件环境有了十足发展，但存在利用低，管理复杂等缺点。使用云计算技术，可以通过云计算架构，整合学校的各种硬件资源，形成公共资源池，应用虚拟化操作，自动为各种任务分配资源。对于系统层，各高校使用着诸如学生管理、教工管理、图书馆管理等大量系统，由于没有统一规划，各系统间通信困难，很难实现智慧校园。但可以使用云计算技术，将各管理系统整合成“云”，科学的为用户服务。所以云计算是智慧校园实现的关键技术支持。

3智慧校园总体设计

在智慧校园环境下，用户可以通过综合信息服务平台， 依照确定的角色权限， 个性化地定制信息服务；各类应用系统通过综合信息服务平台融合服务， 以支持单点接入的、安全的服务方式。[4]用户可以使用传统互联网设备，也可以使用物联网设备进行登录，登录后由云计算框架技术统一分配用户权限，来使用由云计算技术整合的系统。

3.1物联网和云计算的智慧校园的框架结构

基于物联网和云计算的智慧校园，进行总体设计后的框架结构可以分为自顶向下模式的四层，包括综合云管理平台层，管理子系统层，云计算数据整合层，网络层。其中综合云管理平台层，是由云计算技术将各管理系统进行统一管理，提供登录入口；云计算数据整合层，是由云计算技术将各类数据通过虚拟池形式科学存储；网络层，包含了传统的互联网技术，也引入了基于射频技术的物联网技术。

3.2物联网和云计算的智慧校园的智慧表现

智慧校园的“智慧”主要表现[5]在智慧环境感知、智慧管理、智慧教学过程、智慧生活、智慧就业推荐等方面。

智慧环境感知，是对教室、图书馆、办公室进行温湿度检测和智能调节，对校园的空气质量进行监测并预警。智慧管理，是通过物联网对摄像头节点、红外节点、烟雾节点进行智能监控；通过云计算技术对各管理子系统进行科学管理。智慧教学过程，教师可以根据学生的知识掌握情况，进行因材施教，智能组织教学资料，以及即教学方法、教学模式的智能推荐。学生可以对自己的学习过程、学习结果进行智能分析，随时随地的个性化学习等。智慧生活，使用者各项身体体征的监测，购物、旅游的推荐，基于爱好兴趣等的智慧交友，社团活动的智慧组织等。智慧就业推荐，是根据学生的知识掌握情况和用人单位所需人才情况，通过云计算技术，进行智能分析推荐。

3.3物联网和云计算的智慧校园的数据安全

使用物联网和云计算的智慧校园里，对于终端用户，只需将银行卡、校园一卡通，手机卡集成到手机中。即使用射频识别卡，也俗称为“黑卡”，可以进行移动支付，比如食堂、开水房、超市等；也可以涉及门禁、图书借阅，考勤等。

由于物联网集成到智慧校园的各个方面，而且物联网由于分布发散、终端设备量大、通过无线射频技术进行传输等特殊原因，所以智慧校园数据及网络安全也是智慧校园亟待解决问题。可以通过，采用较为成熟和可靠地系统，加强网络服务器及终端设备监管，提升防御策略等保障智慧校园的数据安全。

4结束语

校园是学生学习生活的主要场所，校园环境建设的优劣直接影响着整个学校的运转效率。基于物联网和云计算的智慧校园的应用，是时代的必然趋势。尽管对智慧校园的研究实践探索刚刚起步，智慧校园也存在着较多问题，但智慧校园是建设校园的目标。物联网和云计算等新兴技术，会给我们生活带来质的变化，像智慧社区、智慧医院、智慧城市的建设也会迎来蓬勃发展的契机。

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参考文献

［１］黄小卉,黄宇星.基于云计算的智慧校园探究[J].中小学电教,2011(11):38-39.

［２］International Telecommunication Union U IT. ITU Internet Reports2005: The Internet of Things[R]. 2005: 1-28.

［３］张文川.云计算与智慧校园的建设[J].电子商务,2012(5):11-14.

［４］宗平,朱洪波,黄刚,许建真.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报:自然科学版,2010(4):15-19.

［５］王运武.“数字校园”向“智慧校园”的转型发展研究”:基于系统思维的分析思辩视角[J].远程教育杂志,2013(4):21-28.

［责任编辑：杨玉洁］