物聯(lián)網(wǎng)下智慧校園的建設(shè)分析

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外各領(lǐng)域應(yīng)用研究的重中之重，它的不斷成熟與發(fā)展使我們的學(xué)習(xí)、工作和生活發(fā)生了智能化的變革，為校園教育、生活及管理提供了有力的技術(shù)支持和保障。為了順應(yīng)當(dāng)今時代的發(fā)展潮流，研究利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)智慧校園具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在闡述建設(shè)智慧校園必要性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園的建設(shè)，最后提出了智慧校園建設(shè)中仍然存在的問題，以引發(fā)大家的共同探討。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧校園；智能；RFID

中圖分類號：TP393.18

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)的又一新型成果，它的不斷應(yīng)用與發(fā)展對校園建設(shè)的促進(jìn)作用日益明顯。它使我們突破了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變了原有的教育理念，更新了校園建設(shè)的內(nèi)涵，有力地推動了智慧校園的建設(shè)。如何智慧高效地利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)化、跨區(qū)域交流與資源共享、校園生活的智能便捷、校園管理的科學(xué)高效、校園安全的有效保障，挖掘出物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園建設(shè)中更多更強(qiáng)大的潛能，是本文要探討的一個問題。

1 物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

物聯(lián)網(wǎng)（Internet Of Things）又稱傳感網(wǎng)，是指將射頻識別（RFID）裝置、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、紅外感應(yīng)器等各種信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品和互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息通訊和交換，從而實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)形式[1]。

2 智慧校園的概念及意義

2.1 智慧校園的概念

智慧校園是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體而構(gòu)建的集教學(xué)、管理、科研、校園生活為一體的智慧化和智能化教育、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境[2]。

智慧校園的核心特征主要表現(xiàn)有三方面：一是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息服務(wù)引入到校園的各應(yīng)用和服務(wù)領(lǐng)域；二是給校園師生提供一個綜合化的信息服務(wù)平臺和智能感知環(huán)境；三是通過信息服務(wù)平臺和智能感知環(huán)境，建立一個與外部環(huán)境相互感知和交流的接口[3]。

2.2 意義

智慧校園為師生提供了高效智能的新型學(xué)習(xí)教育方式，實(shí)現(xiàn)校園生活的智能便捷，提供給師生智能化、人性化的教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)了學(xué)生的交流協(xié)作，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)能力，提高了校園管理水平，保障了校園師生安全。

3 建設(shè)智慧校園的必要性

3.1 實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)教育方式的轉(zhuǎn)變及教學(xué)環(huán)境優(yōu)化

基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代智慧教學(xué)方式更為多樣化，可以滿足學(xué)生的個性化需求，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，協(xié)作互動的靈活學(xué)習(xí)方式；滿足師生更加人性化的教學(xué)環(huán)境，充分考慮師生的健康；實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域交流與資源共享，促進(jìn)學(xué)生有效地學(xué)習(xí)。

3.2 校園生活豐富化、智慧化、高效化

傳統(tǒng)的校園生活比較單一，怎樣以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)校園生活更加便捷智能已成為迫切的需求。另外，隨著各個校園規(guī)模不斷擴(kuò)大，必定加大藏書量，因此傳統(tǒng)的圖書條碼的查詢方式已無法滿足現(xiàn)在需要，圖書歸架錯誤等問題也席卷而來。

3.3 校園管理科學(xué)、高效、智慧化

基于物聯(lián)網(wǎng)的校園管理在設(shè)備管理、校園安防及學(xué)生考勤安全管理方面有了更有效的手段和技術(shù)水平。對設(shè)備的監(jiān)測和管理更加高效便捷；解決人員消耗大、監(jiān)控盲區(qū)等問題，有效保證校園安全，實(shí)現(xiàn)校園安防智慧化；教師對于學(xué)生的動態(tài)狀況更為掌握了解，有效維護(hù)學(xué)生的在校安全。

4 物聯(lián)網(wǎng)下智慧校園的建設(shè)前景

4.1 智慧校園教育

4.1.1 實(shí)現(xiàn)高效便捷的教學(xué)方式、協(xié)作靈活的學(xué)習(xí)方式

首先，基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧教學(xué)讓我們的教育方式、教學(xué)手段有了新的運(yùn)用。智能化的教學(xué)方式讓我們的教學(xué)設(shè)備“無痕化”，教師不用花大量時間準(zhǔn)備教案，只需要在課堂上用語言和相應(yīng)指令實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制下的任何設(shè)備的操作，大大增強(qiáng)了教學(xué)效果。

其次，移動學(xué)習(xí)是指利用移動計算設(shè)備，學(xué)生能無論何時何地進(jìn)行學(xué)習(xí)。它的特點(diǎn)是所使用的移動計算設(shè)備能高效地呈現(xiàn)出與學(xué)習(xí)有關(guān)的全部內(nèi)容。移動學(xué)習(xí)設(shè)備有移動通信功能，通過開發(fā)數(shù)據(jù)處理模塊來實(shí)現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)的讀取。隨著RFID技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)了面對面學(xué)生之間信息傳輸效率，加大信息傳送的靈活性和移動性。因此，通過物聯(lián)網(wǎng)的連接點(diǎn)、基站和RFID等相關(guān)技術(shù)，可以構(gòu)建理想的移動學(xué)習(xí)環(huán)境，將學(xué)習(xí)資料連接到移動學(xué)習(xí)設(shè)備并且與其他同學(xué)交流學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)沒有時間地點(diǎn)限制的協(xié)作互動的學(xué)習(xí)方式[4]。

再次，泛在學(xué)習(xí)是指任何人可以在任何地方、任何時間獲取所需要的任何信息的一種靈活的學(xué)習(xí)方式。它與移動學(xué)習(xí)的區(qū)別在于學(xué)習(xí)的終端設(shè)備種類多，能由數(shù)碼設(shè)備、多媒體設(shè)備等各類智能設(shè)備充當(dāng)，從而為學(xué)生學(xué)習(xí)提供更為全面化、智能化的服務(wù)。在泛在學(xué)習(xí)的環(huán)境下，學(xué)習(xí)支持服務(wù)將更加人性化，通過對學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)記錄進(jìn)行綜合分析，提供個性化的支持服務(wù)，真正體現(xiàn)“以人為本”的理念[4]。

在物聯(lián)網(wǎng)時代，任何設(shè)備只要能接入網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)智能化操作。它的的思想與物聯(lián)網(wǎng)的核心思想不謀而合，因而物聯(lián)網(wǎng)能更好地支持泛在學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。學(xué)生能隨時隨地利用終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)任何時間、地點(diǎn)以及人與資源的連接。泛在學(xué)習(xí)系統(tǒng)為學(xué)生提供智能化的學(xué)習(xí)服務(wù)，通過傳感器自動操控電子教材等學(xué)習(xí)輔助工具，利用智能化、尖端化設(shè)備來構(gòu)建智能化無紙教室，利用傳感器的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]，讓我們的學(xué)習(xí)更加地豐富、智能、靈活。

最后，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行課外教學(xué)拓展活動有較強(qiáng)的可行性。將物聯(lián)網(wǎng)中的傳感技術(shù)、測量技術(shù)與教學(xué)理念相互融合，通過課外教學(xué)拓展活動，學(xué)生能得到最直接的視覺沖擊和心理感受，拓寬了知識視野，激發(fā)了學(xué)生的主動性、學(xué)習(xí)積極性以及創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學(xué)生的探究實(shí)踐能力，將實(shí)踐與理論做更好的結(jié)合，使學(xué)生能更深層次地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而達(dá)到理想的教學(xué)效果[5]。

4.1.2 優(yōu)化教學(xué)環(huán)境

（1）光線的自動調(diào)節(jié)

在教室安置光線傳感器，利用光線傳感器并且根據(jù)學(xué)生的位置變化來改變光線的亮度。實(shí)時監(jiān)控光線亮度進(jìn)而自動調(diào)節(jié)教室燈光亮度和多媒體設(shè)備的亮度，利用傳感器和多媒體設(shè)備，根據(jù)室外的光線強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)窗簾的高度。

（2）噪音的實(shí)時監(jiān)測

對于噪音的監(jiān)測則是放置一些傳感器在教室的各個角落并進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，若檢測值超過預(yù)定值則會以警報形式告知相關(guān)人員進(jìn)行處理。

所以，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)給學(xué)生和教師提供了更為人性化和舒適的學(xué)習(xí)教學(xué)環(huán)境，保護(hù)了學(xué)生和老師的健康，促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，老師更好地教學(xué)。

4.1.3 實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域交流與資源共享

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為資源共享和跨區(qū)域交流提供了有力地支持，各校之間的遠(yuǎn)距離實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐性活動可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺來實(shí)現(xiàn)，區(qū)域內(nèi)的各?？梢詫?shí)現(xiàn)優(yōu)秀教學(xué)資源的共享?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧校園可以構(gòu)建“校校聯(lián)盟”、“校企聯(lián)盟”，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與學(xué)校之間、學(xué)校與企業(yè)之間的交流連通、學(xué)生互動、資源互補(bǔ)等，極大地促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)資源的整合與共享，讓學(xué)生有更多的機(jī)會了解和接觸不同的社會環(huán)境。

4.2 智慧校園生活

4.2.1 智能化生活

主要包括校園一卡通、食堂管理、浴室水控管理等方面。校園一卡通作為智能化生活的核心，使用此卡實(shí)現(xiàn)食堂就餐、用水用電、借閱圖書、體育館及復(fù)印社等校內(nèi)消費(fèi)等功能。

基于RFID技術(shù)的食堂管理主要有三部分：

（1）含RFID電子標(biāo)簽的飯卡：學(xué)生老師都有一張這樣的飯卡，卡內(nèi)包含用戶的相關(guān)信息；

（2）RFID閱讀器：在各食堂售飯窗口放置一個RFID閱讀器，將讀取的信息轉(zhuǎn)到后臺數(shù)據(jù)庫查詢，讀取卡上金額并扣除相應(yīng)消費(fèi)金額；

（3）后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：將用戶的注冊信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，方便管理員對食堂消費(fèi)業(yè)務(wù)的查詢[6]。

基于RFID技術(shù)的浴室水控管理，能夠?qū)崿F(xiàn)用水自動化管理，有如下主要功能：

（1）信息數(shù)據(jù)實(shí)時顯示：當(dāng)RFID卡位于閱讀器感應(yīng)區(qū)時，閱讀器顯示卡上余額，然后立即進(jìn)入用水計費(fèi)狀態(tài)；

（2）消費(fèi)模式：采用實(shí)時計費(fèi)模式，即讀卡就出水，并且根據(jù)實(shí)際用水量進(jìn)行實(shí)時扣費(fèi)；

（3）計費(fèi)方式：按所使用的流量計費(fèi)，即外接脈沖流量表，可根據(jù)計算產(chǎn)生的流量進(jìn)行計費(fèi)。[7]

4.2.2 智慧圖書館

（1）圖書定位能有效解決查找和歸架錯誤等問題。圖書智能定位即在圖書上貼有RFID標(biāo)簽，在館內(nèi)安置多個閱讀器，由閱讀器坐標(biāo)確定圖書的方位信息然后傳送給定位服務(wù)器，管理員和讀者使用手機(jī)等設(shè)備登錄定位服務(wù)器查詢圖書信息，方便了新書上架、圖書歸架的整理工作，尋找丟失書籍和盤點(diǎn)文獻(xiàn)資料的效率也有所提高。

（2）自助還書機(jī)設(shè)備是對粘貼有RFID標(biāo)簽的圖書進(jìn)行掃描、識別和歸還處理的設(shè)備系統(tǒng)，有效地幫助讀者自助歸還、續(xù)借圖書，節(jié)省了排隊時間。

由此可見，智慧圖書館有效地提高了圖書的管理效率，降低圖書管理員的工作強(qiáng)度，簡化了圖書的管理流程，實(shí)現(xiàn)了更為快捷便利的圖書借還和查詢服務(wù)。

4.2.3 智慧校園管理

（1）設(shè)備管理和智慧安防

1）設(shè)備管理智慧化：給物資、設(shè)備安裝含有型號、數(shù)量、類別等信息的RFID標(biāo)簽，方便和提高了物資設(shè)備的管理和使用。將RFID標(biāo)簽嵌入所用儀器設(shè)備，出現(xiàn)設(shè)備使用不當(dāng)或發(fā)生故障時，它會自動發(fā)出警報，相關(guān)人員根據(jù)接收到的信號做出相應(yīng)處理。RFID標(biāo)簽可以檢測設(shè)備的使用狀態(tài)和跟蹤設(shè)備所處的位置，從而有效地防止了設(shè)備的丟失。

2）校園智慧安防：在校園的一些重要區(qū)域（特別是相對比較隱蔽和容易忽視的區(qū)域）安置攝像頭和感應(yīng)點(diǎn)，利用RFID、圖像識別無線傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，全面感知監(jiān)測校園環(huán)境，跟蹤監(jiān)控進(jìn)入這些相關(guān)區(qū)域的人員，有效地解決人員消耗大、監(jiān)控盲區(qū)等問題，保證了校園安全。

（2）學(xué)生出勤及安全管理

利用物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)對學(xué)生出勤安全的管理，主要有學(xué)生考勤管理服務(wù)、在校學(xué)生跟蹤通知服務(wù)、危險區(qū)管理服務(wù)。教師能利用物聯(lián)網(wǎng)掌握學(xué)生的實(shí)際出勤情況和所處的位置，有效幫助教師及時掌握了解學(xué)生的動向，保障了學(xué)生的在校安全。如果學(xué)生進(jìn)入學(xué)校頂樓、施工現(xiàn)場、停車場等有安全隱患的區(qū)域內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能改變RFID的感測范圍，感測學(xué)生所在區(qū)域的危險度并發(fā)出警報，告知相關(guān)人員做出相應(yīng)處理。

5 智慧校園建設(shè)中仍存在的問題

毋庸置疑，智慧校園給我們的校園教育、生活、管理等帶來了智慧化的變革，但智慧校園建設(shè)主要基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍在不斷地發(fā)展進(jìn)步中，因此也面臨著如下一些主要問題：

第一，相較于國外而言，物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)分布的IP地址范圍還相當(dāng)具有局限性，分布范圍還有待擴(kuò)張；

第二，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐漸在不同領(lǐng)域得以發(fā)展應(yīng)用，但當(dāng)不同領(lǐng)域相互融合時就會出現(xiàn)相應(yīng)的問題；

第三，物聯(lián)網(wǎng)的安全性和可靠性還未能得到有效保證，信息資源和師生隱私安全如何得到有效保護(hù)也是有待解決的問題，這些問題仍需深入探索研究；

第四，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)行成本比較高，投入資金大，成本控制也是一個實(shí)際而又重要的問題；

第五，管理機(jī)制仍不完善，物聯(lián)網(wǎng)的維護(hù)、管理、使用也都是問題。

6 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)下的智慧校園讓校園更為智能化、人性化、科學(xué)化。智慧校園突破了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，優(yōu)化了校園教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)了校園管理，保障了校園安全。雖然在智慧校園的建設(shè)道路上還存在著很多問題，仍在不斷摸索當(dāng)中，但物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景還是相當(dāng)廣闊的，我們相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，所受關(guān)注程度的不斷提高，智慧校園建設(shè)這條路會有更大的發(fā)展空間和更多的可能。

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作者簡介：王洪艷（1978.12-），女，講師，遼寧大連人，東北財經(jīng)大學(xué)博士研究生，管理科學(xué)與工程專業(yè)，研究方向：管理信息系統(tǒng)與決策支持系統(tǒng)；嚴(yán)王莎（1994.05-），女，浙江諸暨人，本科在讀，信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)。

作者單位：大連財經(jīng)學(xué)院，遼寧大連 116622

基金項(xiàng)目：基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的管理類專業(yè)計算機(jī)教學(xué)模式探索 2014教育部高等學(xué)校文科計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)分委員會文科大學(xué)計算機(jī)教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2014-B001）。