劉萍 趙文廣
摘要:隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從“概念”階段跨步到了“穩(wěn)步落地”階段,在各行各業(yè)的作用也日益凸顯,呈現(xiàn)出從瑣碎化到系統(tǒng)整體化的趨勢。文章通過對物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、原理的闡述,相關(guān)核心關(guān)鍵技術(shù)的分析,提出來物聯(lián)網(wǎng)在高校的應(yīng)用模式,從而對物聯(lián)網(wǎng)在“智慧校園”中的應(yīng)用提出積極建議。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智慧校園;信息安全
中圖分類號:TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2019)05-0090-02
1 物聯(lián)網(wǎng)簡介
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things,IoT)的理念最初是由微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨于1995年在《未來之路》一書中首次提出,在書中多處描述了未來的智能生活,但迫于當(dāng)時(shí)終端技術(shù)的局限性,這些構(gòu)想無法實(shí)現(xiàn)。隨著硬件終端設(shè)備尤其是射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)標(biāo)簽技術(shù)的迅猛發(fā)展,1999 年美國麻省理工學(xué)院提出了要將RFID、電子產(chǎn)品代碼(Electronic Product Code,EPC)和互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實(shí)現(xiàn)商品的智能化管理,該系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的原型。2005年國際電信聯(lián)盟ITU(International Telecommunication Union)正式發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告書指出了“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的來臨,其中正式提出了信息與通信的新的溝通維度:無論何時(shí)、無論何地、無論何物、無論何服務(wù)、無論何網(wǎng)都可以保持最佳聯(lián)系和提供最好服務(wù)。最初的物聯(lián)網(wǎng)依托于射頻技術(shù),進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著芯片技術(shù)、傳感器、分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的高速發(fā)展,相關(guān)領(lǐng)域的研究者分別從不同方面對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了深入研究,其涵義也有了深刻的改變,迄今為止仍未明確提出一個(gè)權(quán)威且精準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)定義。但對各種定義的核心思想簡而言之,物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。
2 物聯(lián)網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)最常見的四項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)分別是:RFID射頻識別技術(shù)、傳感和識別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)。
2.1 RFID射頻識別技術(shù)
RFID射頻識別技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù),主要的表現(xiàn)為RFID標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽由IC芯片和無線通信天線組成,其中芯片用來存儲數(shù)據(jù),天線用來與讀寫器進(jìn)行非接觸式數(shù)據(jù)交換。RFID射頻識別技術(shù)通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),它可識別高速運(yùn)動的目標(biāo)對象,并可同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽,具有抗干擾性強(qiáng)、識別速度快、安全性高、數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點(diǎn)。
2.2 傳感和識別技術(shù)
傳感和識別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知“物”來獲取信息和實(shí)現(xiàn)“物”控制的重要環(huán)節(jié),它將感知到的“物”轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號并實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)中“物”的標(biāo)識和信息的獲取,例如能感受規(guī)定的被測量,例如溫濕度、電壓、電流,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用的輸出信號。
2.3 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制,網(wǎng)絡(luò)速度決定了“物”連接的速度和穩(wěn)定性。
2.4 云計(jì)算技術(shù)
云計(jì)算技術(shù)將計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上,它的優(yōu)勢在于能使物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)秒內(nèi)處理海量數(shù)據(jù)。它同時(shí)也具有超強(qiáng)的存儲能力,是一種整合可擴(kuò)展計(jì)算、數(shù)據(jù)、存儲、應(yīng)用等分布資源進(jìn)行協(xié)同工作的模式。
3 物聯(lián)網(wǎng)在智慧化校園中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)可以將現(xiàn)有需要大量勞力或大量時(shí)間的管理流程實(shí)現(xiàn)自動化,并可以通過各種各樣的方法對某些流程加以精簡化,在這個(gè)過程中,絕大多數(shù)的改進(jìn)是漸進(jìn)的。在校園建設(shè)過程中,采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的“智慧校園”不僅可以對校園管理、教學(xué)環(huán)境、課堂教學(xué)和師生生活形成有利影響,而且還會使校園其它在各方面的服務(wù)能力和效率得到有效提升。
3.1 校園管理智慧化
物聯(lián)網(wǎng)使校園信息化管理變得更“智慧”,通過物聯(lián)網(wǎng)可以獲得類似于人類的感知能力、通信能力、交流能力、處理和存儲能力、決策能力。以建設(shè)學(xué)校智慧校園相關(guān)資產(chǎn)交換機(jī)部分為例,可以建立相關(guān)設(shè)備檔案袋,進(jìn)行其生命周期管理 (包括詢價(jià)、購買、使用、維護(hù)、報(bào)廢等)、設(shè)備配置信息管理(包括編碼、購買日期、廠家品牌規(guī)格、主件附件可選件等詳細(xì)配置)、設(shè)備維護(hù)信息管理(包括位置變更、配置變動、運(yùn)維記錄、故障記錄、責(zé)任人、運(yùn)行設(shè)備自動配置等)和設(shè)備其他信息管理(價(jià)格、集成商、保修信息、采購合同等)。將這些信息納入物聯(lián)網(wǎng),通過智能傳感器可以把交換機(jī)的很多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳回給數(shù)據(jù)中心,這樣就可以對目前基于手工的數(shù)據(jù)采集流程進(jìn)行自動化。當(dāng)成百上千臺交換機(jī)同時(shí)運(yùn)作時(shí),就會得到一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫,對比這些數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘,可以對很多交換機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控,配置進(jìn)行調(diào)整,甚至及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,做到提前維修。之前可能會花很長時(shí)間進(jìn)行各種診斷和故障排除,現(xiàn)在很短時(shí)間就可以完成,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了效率上的數(shù)量級提升。
3.2 教學(xué)環(huán)境智慧化
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境智能化,它在校園內(nèi)還可廣泛應(yīng)用于校內(nèi)課堂教學(xué)環(huán)境管理、圖書借閱管理等多個(gè)領(lǐng)域。例如,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)環(huán)境自適應(yīng)中,它可實(shí)時(shí)采集與課堂環(huán)境有關(guān)的的各類信息,例如教師講課聲音、教室光線、教室溫度等,自動分析并對課堂各類設(shè)備按照采集信息進(jìn)行自動調(diào)整至適宜狀態(tài);教師可以通過多媒體系統(tǒng)按需求遠(yuǎn)程操作各類教學(xué)設(shè)備;教室及多媒體管理員可以對教室及其設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理等。在圖書借閱管理方面,學(xué)??梢越⒅悄軋D書管理系統(tǒng),為每本書設(shè)置RFID標(biāo)簽,這樣就可以在圖書自助借還機(jī)上利用RFID標(biāo)簽一次讀取多本圖書,完成自助借閱及歸還圖書等操作。
3.3 課堂教學(xué)智慧化
不論是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,還是MOOC、微課、手機(jī)課堂或其他互聯(lián)網(wǎng)的授課形式,信息仍然更多的是從教師到學(xué)生的單向傳輸,大量的學(xué)生仍然在被動接受知識。課堂教學(xué)物聯(lián)化可以使其中的每件物品數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,同時(shí),再將學(xué)生的行為、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)過程、知識掌握情況等也作為“物”進(jìn)行數(shù)字化,這樣就可以使用各類智能終端跟蹤這些抽象的內(nèi)容并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式加以存儲,從而完成人與人、物與物以及人與物的交互,做到實(shí)時(shí)捕捉、分析教與學(xué)的需求信息,以及對相關(guān)資源進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
3.4 師生生活智慧化
現(xiàn)今,物聯(lián)網(wǎng)也改變著高校師生員工的生活。以食堂為例,食堂是學(xué)生及教師的就餐場所,滿足學(xué)生及教師日常生活的基本需求。但是,當(dāng)前食堂的管理模式仍舊面臨包括排隊(duì)、人工結(jié)算導(dǎo)致結(jié)算效率不高等一些問題,就餐高峰時(shí)期無法滿足師生的基本需求。通過物聯(lián)網(wǎng)智慧餐盤系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),可以提高食堂結(jié)算效率。智慧餐盤系統(tǒng)具備了智能結(jié)算功能,通過識別每個(gè)餐具的RFID標(biāo)簽,發(fā)送信息至系統(tǒng),完成對餐飲數(shù)據(jù)的調(diào)取并計(jì)算出最終價(jià)格。而后系統(tǒng)讀取就餐者校園卡信息,查詢校園卡余額并實(shí)現(xiàn)扣費(fèi),如余額不夠則記賬,待校園卡下次充值時(shí)直接扣除差額。智慧餐盤系統(tǒng)在保證系統(tǒng)整體可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對就餐費(fèi)用的準(zhǔn)確記錄并自動結(jié)算,提高了校園食堂的管理效率,提升了服務(wù)能力,增強(qiáng)了師生的滿意度。
4 物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中面臨的安全威脅
在通過物聯(lián)網(wǎng)獲取學(xué)習(xí)和生活便利的同時(shí),也不能忽視它帶來的巨大的安全隱患,信息化與網(wǎng)絡(luò)化帶來的風(fēng)險(xiǎn)問題在物聯(lián)網(wǎng)中會變得更加復(fù)雜。對管理者來說,物聯(lián)網(wǎng)安全問題是首要問題。智慧校園中終端設(shè)備種類多、數(shù)量大,任意一個(gè)RFID標(biāo)簽或者智能終端都有可能被遠(yuǎn)程侵入,而RFID標(biāo)簽或智能終端由于受能量、處理能力、存儲空間等影響無法運(yùn)行復(fù)雜的安全軟件,不能有效甄別惡意程序的侵入,從而可能會自動地將本地終端上存儲的信息傳輸?shù)綄Ψ椒?wù)器上,造成信息泄漏。除此之外,通過無線通信方式的信息傳輸信號也容易被竊取和干擾。因此,當(dāng)利用物聯(lián)網(wǎng)采集各種各樣的大數(shù)據(jù)時(shí),要更加重視數(shù)據(jù)安全問題,將更多的投入用來保障智慧校園系統(tǒng)內(nèi)信息不被侵犯,這不僅僅是為了減少安全上的漏洞,也是為了能夠盡早發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊并降低這些攻擊對于業(yè)務(wù)造成的影響,保證數(shù)據(jù)安全。
5 結(jié)語
物聯(lián)網(wǎng)作為先進(jìn)技術(shù)之一,是學(xué)校提升管理水平、改善教學(xué)環(huán)境、充實(shí)課堂教學(xué)、方便師生生活的重要技術(shù)手段。同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是真正的大數(shù)據(jù)時(shí)代,數(shù)據(jù)規(guī)模會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)規(guī)模,因此物聯(lián)網(wǎng)在高校的發(fā)展中要更加重視數(shù)據(jù)安全問題,做到逐步推進(jìn),在保障安全的同時(shí)不斷探索新的發(fā)展方向。
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