基于WSN技术的智能数字校园系统研究
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摘要：智能数字校园系统是指以人工智能、计算机技术和网络技术为基础，充分利用信息技术，实现资源、环境和活动的数字化，是信息技术时代大学智能化发展的重要标志。该文首先对WSN技术和智能数字校园进行了详细的阐述，并结合国内外已有的数字校园和无线传感器网络研究现状和技术基础，采取调研与文献分析法、实验法、比较分析等方法相结合。提出了基于wsn的智能数字校园系统结构，设计了系统框架图，并为下一步进行智能化数字校园建设奠定了坚实的基础。
关键词：WSN；智能；数字校园系统
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）10-2215-02
无线传感网络是多学科高度交叉的前沿研究课题，它综合了传感器，嵌入式计算，网络及通信，分布式信息处理等技术。我国十分重视无线传感器网络的研究及其产业化，《中国未来20年技术预见研究》提出的157个技术课题中有7项直接涉及无线传感器网络。2006年初的《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020）》为信息技术确定了3个前沿方向，其中，“传感器网络与智能信息处理”和“自组织网络技术”两个方向与无线传感网络研究直接相关。国内方面，很多高校如清华大学、北京大学等一些知名高校都基本建成以高速校园网为核心，实现科研、办公、教学、信息资源管理等方面的的智能化的数字化校园系统。国外方面，美国早在20世纪70年代便进入了数字校园的研究，九十年代，美国克莱蒙特大学对信息化校园计划进行了深入的研究，此外，美国的副总统戈尔还提出了数字地球的概念，后来数字化的概念便被人们普遍接受，随后又衍生了数字城市、数字校园等概念。本研究利用WSN技术来构建智能数字校园系统，有效地弥补了有线方式所带来的不足，大大地提高了数字校园系统的安全性、便捷性和安全性。
1 WSN概述
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由部署在监测区域内大量的智能微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的、自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者[1]。一个WSN主要包含传感器、无线发射机和接收机以及电源等，而且具备计算处理能力。此外，系统体系结构部分也包括多个内容，如操作系统、目标定位与跟踪、时间同步、安全、编程等。无线传感器网络是一种特殊的Ad-Hoc网络，是集数据采集、数据处理数据传输于一体的复杂系统。无线传感器网络是继互联网之后能够对人类生活和学习产生重大影响的IT技术之一，主要涉及传感器技术、计算机技术和微电子制造技术等，是一个比较前沿的，当前比较重要的研究领域。无线传感器网络具有网络规模大、节点密度高、节点能量和计算以及存储和通信资源有限、多跳路由、快速部署、高可靠性等特点。
2 智能数字校园系统
数字化校园是利用计算机技术、网络技术、通讯技术对学校与教学、科研、管理和生活服务有关的所有信息进行全面数字化，用科学规范的管理对这些信息资源进行整合和集成，以构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制，把学校建设成面向校园内、外的一个超时间、超空间的虚拟大学[2]。智能化数字校园系统主要包括智能化楼宇系统、智能化信息检索服务系统等八个部分，智能化楼宇部分主要包括用于教学及实验部分的楼宇、行政楼、图书馆大楼、宿舍及后勤楼等。该部分主要以计算机、传感器、执行器为中心，实现楼宇内多个部分进行集中监测和分散控制。智能化通信系统是智能化数字化校园的核心，该部分主要实现校园内传感器节点之间、计算机终端、网络工作站的通信以及与Internet互联。智能化办公系统是实现校内智能化办公的基础，其目的是实现校内办公智能化、便捷化。智能化安防系统主要实现安全及消防部分的智能化，实现校内安全及消防部分自动监测、自动报警等功能。智能化信息检索服务系统主要是实现教学科研、教职工数据、学生管理、图书管理等方面的智能化检索。智能化教务系统主要是实现网上选课、学生学籍、免修重修、毕业处理等方面的智能化。智能化学生及教职工管理系统主要是对学生及教职工实现智能化管理。智能化资产管理系统主要是实现学校的资产智能化管理。
WSN技术集成了无线通信技术、计算机技术、网络技术、电子信息技术、传感器技术，有效地将WSN技术融入到数字化校园系统可大大提高智能化数字校园系统的智能化、数字化和可靠性。基于WSN技术的智能数字校园系统如图2所示。
图2中所示，传感器节点可部署在校园内多个地方，并分布在不同的区域，传感器节点能自组织形成网络，可将数据有效地传送到网关，网关可以将从传感器节点收到的数据通过网络发送基站，基站负责收集网络发来的所有数据，并发送到Internet，任意一台接入到Internet的终端都可访问数据服务器或向终端发指令。
4 结束语
本文的研究是给智能数字校园系统的研究提供一种新的思路，将WSN技术和智能数字校园系统有效融合，解决了传统研究方式局限于有线的不足，同时也为下一步进行智能化数字校园的建设奠定了很好的基础。
参考文献：
[1] 王文光，刘士兴.无线感器网络概述[J].合肥工业大学学报，2010，39（9）：1416-1419.
[2] 冯晓刚，王相东.数字校园系统构建研究―以西安建筑科技大学为例[J].测绘与空间地理信息，2010，33（6）：9-12.
[3] 杨铁军. 数字校园智能化的探讨[J]. 长春师范学院学报，2012，31（3）：52-56.
[4] ZigBee Alliance Ine.ZigBee Specification，2005：209-221.
[5] Sohrabi K，Gao J，Ailawadh V. Protocols for self-organization of a wireless sensor network[J].IEEE Wireless Communications Magazine，2000，7（5）：16-27.
[6] Holger Karl， Andreas Willig.无线传感器网络协议与体系结构[M].邱天爽，译.北京：电子工业出版社，2007.