物联网下智慧校园的建设分析

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摘 要：物联网技术是当前国内外各领域应用研究的重中之重，它的不断成熟与发展使我们的学习、工作和生活发生了智能化的变革，为校园教育、生活及管理提供了有力的技术支持和保障。为了顺应当今时代的发展潮流，研究利用物联网技术建设智慧校园具有重要的现实意义。本文在阐述建设智慧校园必要性的基础上，重点阐述了基于物联网的智慧校园的建设，最后提出了智慧校园建设中仍然存在的问题，以引发大家的共同探讨。

关键词：物联网；智慧校园；智能；RFID

中图分类号：TP393.18

物联网技术是信息产业的又一新型成果，它的不断应用与发展对校园建设的促进作用日益明显。它使我们突破了传统的教学方式，转变了原有的教育理念，更新了校园建设的内涵，有力地推动了智慧校园的建设。如何智慧高效地利用物联网技术来实现教学方式的转变、学习环境的优化、跨区域交流与资源共享、校园生活的智能便捷、校园管理的科学高效、校园安全的有效保障，挖掘出物联网在智慧校园建设中更多更强大的潜能，是本文要探讨的一个问题。

1 物联网的内涵

物联网（Internet Of Things）又称传感网，是指将射频识别（RFID）装置、全球定位系统、激光扫描器、红外感应器等各种信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品和互联网连接起来，进行信息通讯和交换，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络形式[1]。

2 智慧校园的概念及意义

2.1 智慧校园的概念

智慧校园是基于物联网技术，以各种应用服务系统为载体而构建的集教学、管理、科研、校园生活为一体的智慧化和智能化教育、学习和生活环境[2]。

智慧校园的核心特征主要表现有三方面：一是以计算机网络为基础的信息服务引入到校园的各应用和服务领域；二是给校园师生提供一个综合化的信息服务平台和智能感知环境；三是通过信息服务平台和智能感知环境，建立一个与外部环境相互感知和交流的接口[3]。

2.2 意义

智慧校园为师生提供了高效智能的新型学习教育方式，实现校园生活的智能便捷，提供给师生智能化、人性化的教学环境，促进了学生的交流协作，有效提高了学生学习能力，提高了校园管理水平，保障了校园师生安全。

3 建设智慧校园的必要性

3.1 实现学习教育方式的转变及教学环境优化

基于物联网的现代智慧教学方式更为多样化，可以满足学生的个性化需求，实现教学方式的转变，协作互动的灵活学习方式；满足师生更加人性化的教学环境，充分考虑师生的健康；实现跨区域交流与资源共享，促进学生有效地学习。

3.2 校园生活丰富化、智慧化、高效化

传统的校园生活比较单一，怎样以物联网技术为基础实现校园生活更加便捷智能已成为迫切的需求。另外，随着各个校园规模不断扩大，必定加大藏书量，因此传统的图书条码的查询方式已无法满足现在需要，图书归架错误等问题也席卷而来。

3.3 校园管理科学、高效、智慧化

基于物联网的校园管理在设备管理、校园安防及学生考勤安全管理方面有了更有效的手段和技术水平。对设备的监测和管理更加高效便捷；解决人员消耗大、监控盲区等问题，有效保证校园安全，实现校园安防智慧化；教师对于学生的动态状况更为掌握了解，有效维护学生的在校安全。

4 物联网下智慧校园的建设前景

4.1 智慧校园教育

4.1.1 实现高效便捷的教学方式、协作灵活的学习方式

首先，基于物联网的智慧教学让我们的教育方式、教学手段有了新的运用。智能化的教学方式让我们的教学设备“无痕化”，教师不用花大量时间准备教案，只需要在课堂上用语言和相应指令实现对物联网技术控制下的任何设备的操作，大大增强了教学效果。

其次，移动学习是指利用移动计算设备，学生能无论何时何地进行学习。它的特点是所使用的移动计算设备能高效地呈现出与学习有关的全部内容。移动学习设备有移动通信功能，通过开发数据处理模块来实现各传感器数据的读取。随着RFID技术的发展，增强了面对面学生之间信息传输效率，加大信息传送的灵活性和移动性。因此，通过物联网的连接点、基站和RFID等相关技术，可以构建理想的移动学习环境，将学习资料连接到移动学习设备并且与其他同学交流学习，实现没有时间地点限制的协作互动的学习方式[4]。

再次，泛在学习是指任何人可以在任何地方、任何时间获取所需要的任何信息的一种灵活的学习方式。它与移动学习的区别在于学习的终端设备种类多，能由数码设备、多媒体设备等各类智能设备充当，从而为学生学习提供更为全面化、智能化的服务。在泛在学习的环境下，学习支持服务将更加人性化，通过对学生学习的相关记录进行综合分析，提供个性化的支持服务，真正体现“以人为本”的理念[4]。

在物联网时代，任何设备只要能接入网络都能实现智能化操作。它的的思想与物联网的核心思想不谋而合，因而物联网能更好地支持泛在学习的实现。学生能随时随地利用终端设备与网络连接，实现任何时间、地点以及人与资源的连接。泛在学习系统为学生提供智能化的学习服务，通过传感器自动操控电子教材等学习辅助工具，利用智能化、尖端化设备来构建智能化无纸教室，利用传感器的实验器材进行实验教学[4]，让我们的学习更加地丰富、智能、灵活。

最后，利用物联网技术进行课外教学拓展活动有较强的可行性。将物联网中的传感技术、测量技术与教学理念相互融合，通过课外教学拓展活动，学生能得到最直接的视觉冲击和心理感受，拓宽了知识视野，激发了学生的主动性、学习积极性以及创造性，培养了学生的探究实践能力，将实践与理论做更好的结合，使学生能更深层次地理解学习内容，从而达到理想的教学效果[5]。

4.1.2 优化教学环境

（1）光线的自动调节

在教室安置光线传感器，利用光线传感器并且根据学生的位置变化来改变光线的亮度。实时监控光线亮度进而自动调节教室灯光亮度和多媒体设备的亮度，利用传感器和多媒体设备，根据室外的光线强度自动调节窗帘的高度。

（2）噪音的实时监测

对于噪音的监测则是放置一些传感器在教室的各个角落并进行实时监测，若检测值超过预定值则会以警报形式告知相关人员进行处理。

所以，物联网的技术给学生和教师提供了更为人性化和舒适的学习教学环境，保护了学生和老师的健康，促进学生更好地学习，老师更好地教学。

4.1.3 实现跨区域交流与资源共享

物联网技术为资源共享和跨区域交流提供了有力地支持，各校之间的远距离实验和实践性活动可以通过网络平台来实现，区域内的各校可以实现优秀教学资源的共享。基于物联网的智慧校园可以构建“校校联盟”、“校企联盟”，实现学校与学校之间、学校与企业之间的交流连通、学生互动、资源互补等，极大地促进了优质资源的整合与共享，让学生有更多的机会了解和接触不同的社会环境。

4.2 智慧校园生活

4.2.1 智能化生活

主要包括校园一卡通、食堂管理、浴室水控管理等方面。校园一卡通作为智能化生活的核心，使用此卡实现食堂就餐、用水用电、借阅图书、体育馆及复印社等校内消费等功能。

基于RFID技术的食堂管理主要有三部分：

（1）含RFID电子标签的饭卡：学生老师都有一张这样的饭卡，卡内包含用户的相关信息；

（2）RFID阅读器：在各食堂售饭窗口放置一个RFID阅读器，将读取的信息转到后台数据库查询，读取卡上金额并扣除相应消费金额；

（3）后台数据库管理系统：将用户的注册信息存储在数据库中，方便管理员对食堂消费业务的查询[6]。

基于RFID技术的浴室水控管理，能够实现用水自动化管理，有如下主要功能：

（1）信息数据实时显示：当RFID卡位于阅读器感应区时，阅读器显示卡上余额，然后立即进入用水计费状态；

（2）消费模式：采用实时计费模式，即读卡就出水，并且根据实际用水量进行实时扣费；

（3）计费方式：按所使用的流量计费，即外接脉冲流量表，可根据计算产生的流量进行计费。[7]

4.2.2 智慧图书馆

（1）图书定位能有效解决查找和归架错误等问题。图书智能定位即在图书上贴有RFID标签，在馆内安置多个阅读器，由阅读器坐标确定图书的方位信息然后传送给定位服务器，管理员和读者使用手机等设备登录定位服务器查询图书信息，方便了新书上架、图书归架的整理工作，寻找丢失书籍和盘点文献资料的效率也有所提高。

（2）自助还书机设备是对粘贴有RFID标签的图书进行扫描、识别和归还处理的设备系统，有效地帮助读者自助归还、续借图书，节省了排队时间。

由此可见，智慧图书馆有效地提高了图书的管理效率，降低图书管理员的工作强度，简化了图书的管理流程，实现了更为快捷便利的图书借还和查询服务。

4.2.3 智慧校园管理

（1）设备管理和智慧安防

1）设备管理智慧化：给物资、设备安装含有型号、数量、类别等信息的RFID标签，方便和提高了物资设备的管理和使用。将RFID标签嵌入所用仪器设备，出现设备使用不当或发生故障时，它会自动发出警报，相关人员根据接收到的信号做出相应处理。RFID标签可以检测设备的使用状态和跟踪设备所处的位置，从而有效地防止了设备的丢失。

2）校园智慧安防：在校园的一些重要区域（特别是相对比较隐蔽和容易忽视的区域）安置摄像头和感应点，利用RFID、图像识别无线传导网络等技术，全面感知监测校园环境，跟踪监控进入这些相关区域的人员，有效地解决人员消耗大、监控盲区等问题，保证了校园安全。

（2）学生出勤及安全管理

利用物联网的RFID技术对学生出勤安全的管理，主要有学生考勤管理服务、在校学生跟踪通知服务、危险区管理服务。教师能利用物联网掌握学生的实际出勤情况和所处的位置，有效帮助教师及时掌握了解学生的动向，保障了学生的在校安全。如果学生进入学校顶楼、施工现场、停车场等有安全隐患的区域内，物联网系统能改变RFID的感测范围，感测学生所在区域的危险度并发出警报，告知相关人员做出相应处理。

5 智慧校园建设中仍存在的问题

毋庸置疑，智慧校园给我们的校园教育、生活、管理等带来了智慧化的变革，但智慧校园建设主要基于物联网技术，而物联网技术仍在不断地发展进步中，因此也面临着如下一些主要问题：

第一，相较于国外而言，物联网在国内分布的IP地址范围还相当具有局限性，分布范围还有待扩张；

第二，物联网技术仍没有统一标准，虽然物联网技术已经逐渐在不同领域得以发展应用，但当不同领域相互融合时就会出现相应的问题；

第三，物联网的安全性和可靠性还未能得到有效保证，信息资源和师生隐私安全如何得到有效保护也是有待解决的问题，这些问题仍需深入探索研究；

第四，物联网技术运行成本比较高，投入资金大，成本控制也是一个实际而又重要的问题；

第五，管理机制仍不完善，物联网的维护、管理、使用也都是问题。

6 结束语

物联网下的智慧校园让校园更为智能化、人性化、科学化。智慧校园突破了传统的教学方式，优化了校园教学环境，加强了校园管理，保障了校园安全。虽然在智慧校园的建设道路上还存在着很多问题，仍在不断摸索当中，但物联网的应用前景还是相当广阔的，我们相信随着物联网技术的不断完善和发展，所受关注程度的不断提高，智慧校园建设这条路会有更大的发展空间和更多的可能。

参考文献：

[1]王晓静，张晋.物联网研究综述[J].辽宁大学学报（自然科学版），2010（37）：37-39.

[2]雷光临，李俊.基于物联网的智慧校园应用与实践[J].物流技术，2012.

[3]宗平.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（04）：15-18.

[4]王洪艳.物联网背景下的高校教育改革研究.赤峰学院学报（自然科学版），2014.

[5]张久菊.教育教学中物联网的运用探析[J].课程教育研究，2014.

[6]何印，刘施羽.浅谈RFID技术在高校食堂管理中的应用[J].科技资讯，2009（26）：212-213.

[7]王斌.基于RFID的水控管理系统[J].中国电子商务，2009（12）：28.

作者简介：王洪艳（1978.12-），女，讲师，辽宁大连人，东北财经大学博士研究生，管理科学与工程专业，研究方向：管理信息系统与决策支持系统；严王莎（1994.05-），女，浙江诸暨人，本科在读，信息管理与信息系统专业。

作者单位：大连财经学院，辽宁大连 116622

基金项目：基于应用型人才培养的管理类专业计算机教学模式探索 2014教育部高等学校文科计算机基础教学指导分委员会文科大学计算机教学改革项目（项目编号：2014-B001）。