物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校智慧校園管理中的應(yīng)用與發(fā)展研究

倪靜天，劉 力

沈陽師范大學(xué)，遼寧 沈陽110034

嚴(yán)棟在《基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧圖書館》中寫到：“2008 年11 月，IBM 公司正式提出‘智慧地球’理念，2009 年1 月，‘智慧地球’成為美國國家戰(zhàn)略的一部分。2009年8月7日，國務(wù)院總理溫家寶在無錫視察時，指示要迅速在無錫建立中國的‘感知中國’中心?；谶@種‘智慧’的理念，學(xué)校作為知識與信息服務(wù)機(jī)構(gòu)的前沿，應(yīng)該抓住機(jī)遇，通過物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)化發(fā)展與應(yīng)用，打造智慧校園。”[1]（P8～10）本文結(jié)合當(dāng)今高校建設(shè)智慧校園的實際情況，從校園資產(chǎn)管理、校園安全管理和校園生活三個方面分析，梳理出了其存在的問題，并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出切實可行解決問題的方案。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧校園概述

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

1995年，“物聯(lián)網(wǎng)”的概念最早出現(xiàn)在比爾蓋茨所著的《未來之路》一書中。2005 年11 月17 日，國際電信聯(lián)盟（ITU）在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上所發(fā)布的《ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念?！拔锫?lián)網(wǎng)（The Internet of Things，簡稱IOT）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)”。[2]（P86）

（二）智慧校園概述

當(dāng)今世界，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)極大地改變著人們的吃穿住行，那么高校的管理模式、大學(xué)生學(xué)習(xí)生活方式自然也受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)影響。在智慧交通、智慧醫(yī)療等概念都已經(jīng)深入人心的時候，智慧校園也漸漸地被大家所熟知了?！爸腔坌@指的是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧化的校園環(huán)境。這個環(huán)境將校園生活，工作與學(xué)習(xí)一體化，并且以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將科研、管理、教學(xué)和校園生活充分的進(jìn)行融合。”[2]（P86）

二、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)高校智慧校園應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）國外智慧校園發(fā)展現(xiàn)狀

美國的斯坦福大學(xué)根據(jù)創(chuàng)建決策科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境友好型校園，研發(fā)了基于大數(shù)據(jù)分析的智慧校園模式；佛羅里達(dá)國際大學(xué)整合空間技術(shù)和人類空間思維，開發(fā)了空間賦能智慧校園模式。英國的倫敦商學(xué)院、肯特大學(xué)等20 多所大學(xué)為了實現(xiàn)考勤追蹤、移動支付、預(yù)測分析、KPI 儀表盤、咨詢服務(wù)、技術(shù)服務(wù)、訓(xùn)練教育、發(fā)送解決辦法等功能，研發(fā)了Seats Vision 智慧校園系統(tǒng)。印度韋洛爾科技大學(xué)通過分析學(xué)習(xí)者的面部表情、學(xué)習(xí)速度、反應(yīng)等數(shù)據(jù)研發(fā)了情感智能導(dǎo)師系統(tǒng)。由此可見國外的智慧校園建設(shè)進(jìn)程已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步，很多國外的知名高校已經(jīng)初步實現(xiàn)了智慧校園的功能。

（二）我國智慧校園發(fā)展現(xiàn)狀

上海海事大學(xué)結(jié)合地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、射頻識別、模式識別等信息技術(shù)，建設(shè)自己的智慧校園平臺——“感知校園”平臺；上海復(fù)旦大學(xué)江灣校區(qū)，為了實現(xiàn)快遞自提、充值繳費(fèi)、銀行自助、勤工儉學(xué)申請、就業(yè)實習(xí)等線下和線上的20 項服務(wù)，運(yùn)用信息技術(shù)建成了占地百平米的“智慧屋”。國內(nèi)的智慧校園建設(shè)也已經(jīng)開始起步，雖然與國外部分高校仍有差距，但是發(fā)展速度值得期待。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校智慧校園管理中的應(yīng)用趨勢

（一）學(xué)校資產(chǎn)管理

伴隨著改革開放，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對教育的投入也逐年增加，學(xué)校設(shè)備更新?lián)Q代十分迅速，很多昂貴的設(shè)備也逐漸被引進(jìn)學(xué)校。隨之而來的就是校園資產(chǎn)的安全問題。

1.校園資產(chǎn)管理存在的主要安全問題。首先，很多學(xué)校依舊采用條形碼這種比較落后的方式進(jìn)行資產(chǎn)管理。使用條形碼錄入資產(chǎn)信息的過程比較復(fù)雜，而且條形碼比較容易出現(xiàn)脫落和破損，導(dǎo)致無法精確地進(jìn)行資產(chǎn)清算。甚至一些學(xué)校仍然采用人工記錄的方法，不僅效率低下，而且出錯率很高。其次，由于資產(chǎn)管理技術(shù)和方式的落后，導(dǎo)致管理人員的工作量很大，即便管理人員具備較高的職業(yè)素養(yǎng)、責(zé)任心，但仍然會經(jīng)常面臨資產(chǎn)清算出錯的問題。

2.引入RFID 射頻識別標(biāo)簽技術(shù)對學(xué)校資產(chǎn)進(jìn)行管理。射頻識別（radio frequency identification），簡稱RFID，是“一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它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)，識別過程無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。”[3]（P107～111）RFID 技術(shù)的功能和作用是“可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享”[3]（P107～111）引入RFID射頻識別標(biāo)簽技術(shù)來輔助管理學(xué)校資產(chǎn)，將會有效地解決上文提到的問題。首先需要組建一個物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境，共分為三個部分，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層包括RFID 標(biāo)簽和RFID 讀寫設(shè)備（手持或固定），用來讀取和寫入資產(chǎn)信息（如實驗器材的名稱、使用方法、購入時間、負(fù)責(zé)人等）；網(wǎng)絡(luò)層可以使用學(xué)校的校園無線網(wǎng)，用來在感知層和應(yīng)用層之間傳輸信息；應(yīng)用層主要由特定的軟件系統(tǒng)組成，對通過感知層讀取和寫入的數(shù)據(jù)來進(jìn)行存儲和管理。運(yùn)用RFID射頻識別標(biāo)簽技術(shù)來進(jìn)行學(xué)校資產(chǎn)的管理，可以顯著地提高工作效率，降低錯誤率，對學(xué)校的資產(chǎn)保護(hù)起到很大的作用。

（二）學(xué)?？记诠芾?/h3>

1.傳統(tǒng)考勤制度存在的問題。學(xué)生的出勤狀況與課堂教學(xué)質(zhì)量息息相關(guān)，也是教師非常關(guān)注的。為了保證課堂質(zhì)量，學(xué)校明令禁止學(xué)生遲到、早退和曠課現(xiàn)象的發(fā)生。為了杜絕這些現(xiàn)象的發(fā)生，一般學(xué)校會采用教師點名的方式。但是這種方式不僅浪費(fèi)課堂時間，降低課堂效率，在人數(shù)眾多的公共課中，也會存在學(xué)生投機(jī)取巧讓別人代替聽課，幫忙答到的現(xiàn)象。

2.引入人臉識別技術(shù)進(jìn)行學(xué)校考勤。計算機(jī)人臉識別技術(shù)就是“利用計算機(jī)分析人臉圖象，進(jìn)而從中提取出有效的識別信息，用來“辨認(rèn)”身份的一門技術(shù)。”[4]（P7～16）人臉識別技術(shù)應(yīng)用的范圍比較廣泛，包括“可用于公安系統(tǒng)的罪犯身份識別、駕駛執(zhí)照及護(hù)照等與實際持證人的核對、銀行及海關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)及自動門衛(wèi)系統(tǒng)等”。[4]（P7～16）現(xiàn)在常用的人臉識別考勤系統(tǒng)有兩種，即移動式人臉識別考勤系統(tǒng)、固定式人臉識別考勤系統(tǒng)。移動式人臉識別考勤系統(tǒng)，需要教師在系統(tǒng)中設(shè)置好考勤的時間，然后將攝像頭對準(zhǔn)教室門口懸掛在房頂。當(dāng)一個學(xué)生進(jìn)入教室時，攝像頭在記錄其到達(dá)時間的同時，還能自動識別這個學(xué)生的個人信息。隨后，考勤系統(tǒng)會自動將學(xué)生名單和當(dāng)日考勤情況進(jìn)行比較，生成一份考勤情況統(tǒng)計表，包含按時到課、遲到以及曠課的學(xué)生信息。為方便之后有同學(xué)申述時考證，考勤系統(tǒng)還會保存每一個學(xué)生的照片。固定式人臉識別考勤系統(tǒng)是已經(jīng)事先安裝于智慧教室的墻上的系統(tǒng)。不同之處在于，攝像頭會安裝在教室的正前方，對準(zhǔn)的是整個教室所有的座位。教師需要提前在系統(tǒng)中設(shè)置好考勤的時間，攝像頭就會在上課的時間和其他的固定時間采集學(xué)生的人臉信息。同樣此系統(tǒng)在考勤結(jié)束后也會導(dǎo)出考勤情況統(tǒng)計表，然后對比學(xué)生名單分析當(dāng)日的學(xué)生出勤狀況。它的優(yōu)點在于可以收集早退學(xué)生信息。同時，此系統(tǒng)也會在課堂的不同時間點拍幾張高清照片，以供查證。人臉識別考勤系統(tǒng)的優(yōu)點在于可以提高課堂效率，節(jié)約課堂時間，并且可以充分地避免學(xué)生代替聽課、幫忙點名的情況發(fā)生，對于提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量有很大的幫助。

（三）校園安全管理

1.目前校園中存在的安全問題。近年來隨著高校對社會開放程度的不斷提高，校園安全隱患也隨之而來。學(xué)生人身安全和學(xué)生個人財產(chǎn)安全問題尤為突出。近些年校園盜竊案和校內(nèi)學(xué)生人身安全受到傷害的案件頻頻發(fā)生。造成校園安全問題的原因主要有三點。第一，管理人員能力不強(qiáng)。高校發(fā)展的重點在科研、教學(xué)等方面，往往對校園安全管理重視不夠，也疏忽了校園安全管理人員能力的提升。第二，校園安保技術(shù)智能化不夠。現(xiàn)在大部分學(xué)校依然采用槍支式攝像頭監(jiān)控校園。這種攝像頭的缺點是只能監(jiān)控一個點，有監(jiān)控盲區(qū)，并且此類攝像頭缺少智能識別、錄音等功能，只能事后調(diào)取錄像，起不到預(yù)防、實時危險預(yù)警的作用。第三，有一些學(xué)校依然采用人工巡邏的方式進(jìn)行校園日常安保工作。這種方式效率較低，覆蓋面很小，并且對安保人員的能力要求很高。

2.將安防機(jī)器人引入校園安全管理。“安防巡邏機(jī)器人屬于服務(wù)機(jī)器人的一種，其特征在于：提供包括且不限于指定場景巡視、圖像／視頻監(jiān)控、異常情況探測、自動報警、遠(yuǎn)程操控等功能，能夠部分或者全部代替人工執(zhí)行安保任務(wù)。相較于傳統(tǒng)的人力安防，智能安防機(jī)器人更具有實時性和可靠性?！盵5]先對在校學(xué)生、教師以及臨時入校人員進(jìn)行人臉拍照登記，對進(jìn)入學(xué)校的機(jī)動車車牌也進(jìn)行登記。安防機(jī)器人可以在校內(nèi)24小時不間斷地巡邏，利用它自帶的攝像頭，可以隨時識別校內(nèi)并未登記人臉的可疑人物和長時間逗留在學(xué)校的不明車輛，以及超速等違反交規(guī)的車輛，再配合學(xué)校的固定攝像頭進(jìn)行識別，可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)校存在的安全隱患，然后由安保人員進(jìn)行處理。把在校內(nèi)有不良行為的人和車輛記錄在案，禁止其以后再次入校，對學(xué)校造成安全隱患。利用安防機(jī)器人和校內(nèi)固定攝像頭輔助校園安保人員進(jìn)行學(xué)校安全管理工作，將極大程度地提高學(xué)校的安保等級，降低安全風(fēng)險，為師生提供一個安全的校園環(huán)境。

（四）校園生活

當(dāng)今高校校園生活中，學(xué)生不論是去圖書館查閱文獻(xiàn)資料，還是去食堂就餐，亦或者是出入宿舍樓、實驗室等需要識別個人信息的地點，普遍都靠著一張磁卡式學(xué)生卡。

1.校園卡存在的弊端。當(dāng)今校園卡一般都是磁卡，若保存不妥當(dāng)，會發(fā)生消磁或丟失的情況。因為缺乏密保機(jī)制，如果卡片丟失，別人可以輕易盜刷，甚至冒充身份做違法的事情，給校園生活造成很多麻煩和不便。

2.將指紋識別技術(shù)引入校園生活中。指紋識別是“最古老的生物特征識別技術(shù)，在很多領(lǐng)域中都得到了成功的應(yīng)用。指紋是指尖表面的紋路，紋路中表現(xiàn)出的斷點、分叉和轉(zhuǎn)折點等細(xì)節(jié)特征提供了指紋識別的信息?！盵6]（P44～48）指紋識別技術(shù)的功能是“通過讀取指紋圖像，分析指紋的全局特征和局部特征，可以非?？煽康貋泶_認(rèn)一個人的身份?！盵6]（P44～48）指紋識別的技術(shù)越來越成熟，國內(nèi)外對指紋識別的研究成果也很多。[6]（P44～48）圖像易于提取，且設(shè)備小巧，成本低。指紋識別技術(shù)不僅在司法領(lǐng)域，而且在其他諸多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。[6]（P44～48）師生需要先將自己的指紋錄入指紋識別系統(tǒng)中，生成電子校園卡。在學(xué)校的食堂檔口、圖書館、宿舍樓以及實驗室等需要認(rèn)證個人信息的地方安裝指紋識別系統(tǒng)。識別指紋后，系統(tǒng)會在電子校園卡中提取相對應(yīng)的個人信息，進(jìn)行用餐扣費(fèi)，以及獲得進(jìn)入實驗室、宿舍樓的許可。圖書館的儲物柜亦可以使用指紋識別技術(shù)，方便學(xué)生存儲書籍、學(xué)習(xí)用品。將指紋識別系統(tǒng)和電子校園卡引入到校園生活中，可以去除磁卡式學(xué)生卡對于學(xué)生的束縛，方便學(xué)生的校園生活，不用再為丟失校園卡、忘記帶校園卡而煩惱。也可以更好地保護(hù)師生在校園卡內(nèi)儲存的資金不被盜刷，身份不被盜用。

四、物聯(lián)網(wǎng)智慧校園思考

最近幾年，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，高校智能化建設(shè)的腳步也緊隨其后。各高校已經(jīng)具備相對完善的建筑設(shè)備自動化（BA）、辦公自動化（OA）、通訊自動化（CA）系統(tǒng)以及統(tǒng)一的門戶網(wǎng)站。目前來看，各地高校利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧校園的建設(shè)都有一定的進(jìn)步。學(xué)校的科研、管理以及教學(xué)的改革都取得了不錯的成效。學(xué)生的校園生活變得更加便捷高效。高校的智能化建設(shè)雖然進(jìn)步明顯，但是仍需不斷提升水平，仍存在許多亟待改進(jìn)的問題。

首先，應(yīng)加強(qiáng)智慧校園管理的科學(xué)性。智慧校園的設(shè)施多為專業(yè)的設(shè)備，需要建立專門的管理服務(wù)團(tuán)隊來進(jìn)行日常的管理維護(hù)工作。高校應(yīng)重視智慧校園人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，增加資金投入，安排一些專業(yè)的人員對這些設(shè)備進(jìn)行操作，使其充分地發(fā)揮設(shè)備的潛能，杜絕資源的浪費(fèi)。其次，應(yīng)提高智慧校園系統(tǒng)的使用率。很多教師和學(xué)生對于智慧校園系統(tǒng)的使用很陌生，導(dǎo)致智慧校園系統(tǒng)使用率較低。學(xué)校應(yīng)組織專門的培訓(xùn)，來普及系統(tǒng)的使用，讓智慧校園真正地服務(wù)于師生，使師生能在更加安全、更加便捷、更加智能化的校園中學(xué)習(xí)、工作、生活。

嚴(yán)大虎，陳明選在《物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應(yīng)用》一文中指出：“智慧校園是通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)智慧化的校園服務(wù)和管理，它通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了校園內(nèi)任何人、任何物、任何信息載體、任何時間、任何地點的互聯(lián)互通，海量信息在物聯(lián)網(wǎng)平臺的聚合而產(chǎn)生新的信息，從而給廣大師生提供了智慧化的業(yè)務(wù)和服務(wù)模式?！盵7]（P123～125）隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷向教育領(lǐng)域縱深，建設(shè)智慧校園已經(jīng)成為未來學(xué)校發(fā)展的必然趨勢，同時建設(shè)智慧校園也是優(yōu)化教育環(huán)境、深化教育改革的重要途徑。智慧校園雖然有著光明美好的發(fā)展前景，但是也面臨著數(shù)據(jù)安全、教育觀念、資金投入等諸多挑戰(zhàn)。高校建設(shè)應(yīng)該緊隨時代發(fā)展的潮流，將技術(shù)與教育深度融合，把未來的校園建設(shè)成便捷、智能、安全的智慧校園。但是高校的建設(shè)者也不能盲目跟從，應(yīng)因校制宜，正確地認(rèn)識智慧校園建設(shè)的初衷，積極開展智慧校園的建設(shè)和探索工作。