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智慧校园物联网就是一个物联网平台,一个信息化交互平台,一个实现校园资源共享的信息系统。智慧校园物联网有利于实现校园资源的整合,实时实现教师与学生,学生与学生,教师与教师之间的互动。智慧校园物联网可以提高教育资源的共享程度,有效的组织教学,实现教育效率最大化。智慧校园物联网一般包括感知层、网络层、应用层和服务层,可以实现校园内各种传感设备的互联,有效的管理和处理各种信息资源,同时为教师和学生提供实时数据,实现数据的共享服务。
2智慧校园物联网系统的系统结构
智慧校园物联网系统主要由四层组成,分别是感知层、网络层、应用层和服务层,实现学校教学服务、科研服务、共享资源和生活服务。
(1)感知层:主要通过各种RFID技术和红外感应器实现校园基础数据的采集,通过视频采集、GPS通信技术等实现校园资源的有效监控。
(2)网络层:将感知层采集的基础数据安全无误地传送到应用层,高职院校应该充分利用原有校园网的基础网络,使用其它无线网络技术辅助实现校园网络全覆盖,提供一个高速、稳定的网络环境。
(3)应用层:实现校园各种资源和数据的有效整合。高职院校应用服务系统大体上可以分为教学管理相关的服务、生活应用相关的服务和后勤社会资源的管理服务等三大块。智慧校园物联网系统就是要利用云技术实现数据的共享。
(4)服务层:通过应用子系统为学生和教师提供教学、生活和资源服务。教师和学生都可以通过这个平台实现教学互动,学生也可以通过这个平台生活,真正实现校园资源有效利用。
3智慧校园物联网系统的应用系统
(1)教学管理系统。教学管理系统是智慧校园物联网系统中最重要的组成部分,该系统承担教学管理的功能,实现对教学考勤、学生管理、图书管理、实训设备管理等管理功能。其中考勤子系统通过校园一卡通的刷卡方式来采集师生的考勤情况,利用网络向系统中心处理器自动反馈数据,实现对学生考勤的管理。而实训设备管理子系统则是通过现场传感器,及进发现实训设备的运行状态,一旦设备报警,就要及时做出响应,维护或修理实训设备,实现实训设备的高效管理。图书管理子系统通过红外传感器提高图书的查阅和管理的效率,帮助教师或学生快速找到图书。
(2)应用服务系统。应用服务系统是智慧校园物联网系统中必不可少的组成部分,该系统实现教师和学生校园生活服务的功能,实现对学生食堂消费、宿舍电费、洗浴中心、超市等消费管理。其中最重要一个子系统就是校园一卡通系统,该系统通过设置一个RFID电子标签,将学生财务数据与校园应用服务窗口关联在一起,通过校园卡刷卡消费,实现校园内商铺、学生、消费之间的管理。
(3)后勤管理系统。后勤管理系统是智慧校园物联网系统中的辅助部分,该系统实现校园安全、校园物业等管理功能。校园监控系统充分利用安射频识别、图像识别、遥感、GPS等技术实现对校园环境的全面监控。安防视频监控系统利用网络可实现向管理系统的数据库中心传送监控数据,而后在计算机系统中分类处理监控数据,以确保对校园环境的实时监控和管理。一旦发现意外情况,视频监控系统会及时采集和传送感应数据给管理中心,通过管理中心确定事故具体方位,学校安防部门可迅速组织人员赶往现场采取相应处理。
4结语
关键词:物联网技术; 感知教育; 学校管理; 教育教学
中图分类号:G405 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2013)01-021-001
“感知教育”工程是无锡市12个传感技术应用示范工程之一。“感知教育”工程重点是在学校普及教育、教学应用、教育管理及教育公共信息管理等方面应用物联网技术,推进教育的高位均衡发展。我校借助新校异地新建的契机,在新校规划之初就提出校园智能化的理念,我们把“感知教育”项目建设植入学校总体设计与规划,做到整体规划,顶层设计,借用云计算技术和云亭中学校名中的“云”字,我们把项目名称定名为“感知教育、智慧云校”。
2010年7月18日我校新校区正式开工建设,学校在充分酝酿、讨论、研究、完善设计思路后于2010年11月提出无锡市感知教育示范项目申请,2011年3月通过了无锡市教育局组织的专家论证答辩,2011年7月学校完成了“感知教育、智慧云校”的项目招投标,并随即在云亭中学新校区建设过程中同步跟进建设。
一、“感知教育、智慧云校”项目设计目标
我校“感知教育、智慧云校”项目的领域涵盖了教育教学、学生生活、学校管理等多个领域,重点为物联网技术教学应用示范工程和教育管理应用示范工程。
1.建立若干物联网应用演示实验室,开发出若干个应用物联网技术的数字化理化生实验,探索物联网环境下实验学习的新方法。
2.借助物联网技术,实现动植物生长、宇宙星空、气象资料的数据监控、观察、记录全程化、网络化、公开化,促进学生学习方式和科研方法的创新和变革。
3.借助物联网技术进一步完善学校平安校园的技防监控系统,加强对学生安全、机房安全、水电能耗的实时监控,实现“平安校园”、“低碳校园”建设的新提升。
二、“感知教育、智慧云校”主要建成项目
目前学校“感知教育、智慧云校”的主要建成项目有十三项:
1.感知安防:电子围栏是一种主动入侵防御围栏,采用脉冲式高压对入侵企图作出反应,阻拦入侵行为,且不威胁人的性命。
2.感知能耗:感知能耗子系统通过对各业务系统数据的智能采集,配合学校的各项针对性的规章制度,为后勤管理和服务提供基本数据。
3.绿色健康教室:绿色健康教室子系统结合通讯技术、测控技术、互联网技术、传感器测量技术、自动化检测软件实现对校园的教室及其他重点部位的环境在线监控。
4.感知阅览室:采用RFID技术、自组网的感知信息系统,通过在阅览室入口设置RFID采集通道,有效控制了无卡人员的进出,保证学生在舒适安静的环境中读书、学习。
5.感知校园卡:采用开放式高速学生卡,识别率高,读取速度快,学生不需要刷卡,自动考勤,系统将会及时、自动地短信通知家长孩子的到离校情况,家长通过短信可轻松获取孩子在校的健康状况、日常表现、学习成绩以及学校的动态、通知等信息,家长也可以通过手机和网站平台与老师交流信息。
6.绿盾机房:通过绿盾机房系统,使得机房管理人员能够实时了解到机房环境温度、湿度等的全面情况,并可进行有效控制和管理,必要时可实施无人值守的远程管理。
7.感知生长:“感知生长”校园数字农植园系统,通过传感技术、视频技术和物联网技术,构建数字化种养殖环境,创造更加良好的探究和体验环境。
8.数字气象站:校园数字气象站系统采用先进的气象传感器、数据采集器、控制处理器、GPRS无线传输等技术,该系统可进行常规的环境温度、气压、环境湿度、风向、风速、降雨量等八类气象要素观测。
9.校园辞典:智慧校园辞典利用物联网技术对人体动作捕捉与分析呈现不同的内容,内容完全采用多媒体制作,满足学生对物联网技术学习和实践的需求。
10.感知教研:高效能记录教师参加培训活动情况,关注教师专业发展。
11.数字实验室:数字实验室由“教师机(安装数字实验室管理和数据分析配套软件)+手持式主机(包括嵌入式系统,集采集、显示、处理为一体)+传感器(包括各种常规实验和探究性实验要求的理、化、生传感器)+配套教具”组成。数字实验室既克服了传统实验仪器和实验方式的弊端,又真正实现了信息技术与常规教学、探究性实验的完美结合。
12.仰望星空:是一个集天文观测预约、观测、研究、分享的网络与实地相结合的数字天文观测系统。
13.数字机器人:机器人教室拥有专用的六边形的搭建台和编程用电脑,并配有机器人器材分类柜和机器人创意设计展示柜,使学生通过课程学习,培养实践动手能力和团队配合意识,提升创新意识、科学素养。
三、“感知教育、智慧云校”项目建设价值
“感知教育、智慧云校”的项目建设价值可以概括为“五个帮助”:
关键词:物联网;传感系统;平安校园;电子地图
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)10-0-02
0 引 言
物联网示范应用的方向之一就是与校园管理活动的融合,用于促进智慧校园/数字化校园建设工作的推进。职业学校信息中心是存放关键硬件网络设备的地方,安全的周边环境和机房内部的湿度、温度等参数将直接影响到设备的使用年限和正常运行。
信息中心是职业学校数字化的中心,包括网络、数据和管理中心,中心机房主要用于存储数据、运行和维护管理,其正常运行需要严格遵从相关标准进行设计规划,相应的配套设施包括防雷、接地、空气净化、空调和UPS等。
1 技术参数的选择
根据关键设备(如服务器、交换机等)对温湿度的要求,将温湿度分为A,B,C三级,正常运营时处于A级温湿度,停机时处于B级温湿度。尘埃分为A,B两级。计算机机房内照明在离地面0.8 m处,光照度应大于200 Lx。开机时在中央控制台处测量机房内的噪声不应大于70 dB。此外,电磁场干扰、消防、电磁干扰、安全保密还必须满足机房工作人员的卫生环境要求。
无线传感器网络可选WiFi、GPRS、ZigBee、蓝牙。不同的无线传感器网络有不同的特点,一般情况也在不同的场合加以应用。
(1)GPRS提供可靠的宽带通信,一般应用于单个节点,适合远程设备监控和物流跟踪。
(2)WiFi技术使用IEEE 803.11标准,具有高宽带、高功耗的特点,应用包括供电、IP视频监控和高分辨率传感器数据采集。
(3)BLUETOOTH技术使用803.15.1标准,其具有带宽较高与低功耗的特点。
(4)ZigBee技术基于IEEE 803.15.4标准,具有低宽带、低功耗的特点,适合于无线传感器网络的建立,是目前无线传感器网络的主要应用标准。
我们主要采用了ZigBee技术与WiFi技术。
2 设计实现
我们研究设计了学校信息中心机房的物联网节点,并布置了网络设备,拟开发软件应实现的功能,以确保信息中心机房的安全管理。
安防产品选择。职业学校出入人员比较多,物业管理水平有限,这就需要使用最新的物联网技术手段来创建一套强大的安防系统,特别是对于关键设备较多的中心机房。中心机房的安防场景可以提供视频监控系统、周界防范系统、巡更系统、报警系统。为了实现这些功能,我们需要用到报警灯、电子巡更、红外对射、排风扇、路由器、网络摄像机等设备。
(1)报警灯用于报警提示,当检测到有人进入报警区域时,报警灯不停闪烁。
(2)电子巡更由巡检人员随声携带,用于巡检,一般根据巡检人员的数量确定使用量。
(3)红外对射用于中心机房,当有人入侵时产生报警信号。
(4)人体红外探测器收集人体发射的10 μm左右的红外线,通过涅菲儿透镜射到红外感应源上,在红外辐射温度发生变化时就会向外释放电荷,检测处理后报警。
(5)排风扇又称通风扇,排风的目的在于发生火灾时及时排烟,可有效降低有害气体的浓度。
(6)路由器用于网络连接,使各个部件都能进行信息交流。路由器是计算机设备和物联网设备的枢纽,不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。
(7)网络视频监控系统是指使用宽带网络提供图像、声音和各种报警信号,远程采集、传输、储存、处理与传播的全新的视频监控系统。
在中心机房关键位置安装网络摄像机,并通过校园网构成网络视频监控系统,用户可以在任何时间、任何地点方便地对监控目标进行实时监控、管理或视频存储,也可以在监控地点布置报警设备并与监控终端设备连接实现报警联动。当发生一些异常情况时,系统可通过事先设置好的报警模式,通过E-mail、手机等方式将警告信息传送给后勤保障部门,并对异常情况进行录像抓拍。系统还需其他物联设备如光照、火焰传感器、模拟量、开关量采集模块、485转换接口等。图1所示为串口服务器,串口联网服务器可使传统的RS-232/422/485设备立即联网,利用基于TCP/IP的串口数据流传输来控制管理设备。中心机房安防物联网设备连接图如图2所示。中心机房安防物联网设备如图3所示。
3 软件的开发需求
物联网的体系架构分为感知层、网络层和应用层。虽对感知层和网络层进行了基本布置,但最终功能的实现还需要开发应用层的软件。物联网应用层软件主要实现数据的管理和处理,并将这些数据与原有的安防系统相结合,实现信息中心机房的安全管理。
在基础软件上,我们需要完成Web服务器端的部署和PC端程序的安装与配置,选择合适的数据库并完成相应的部署和配置。移动互联终端的项目开发需要熟悉串口通讯设备的参数,掌握串口通讯程序的编写,借助串口助手实现串口通讯等。功能最终的实现需要开发相应的服务器端和PC端软件,包括保卫值班部门人员手机的App软件。软件推送效果图如图4所示。
4 结 语
物联网技术拓展了安全监控的视角,增加了安全监控的手段,降低了安防系统联网的复杂程度,为校园安防系统的建设带来了革命性变化。职业学校在发展扩建的过程中,以互联网为基础,借助物联网技术构建新型校园安全管理系统,进一步提高职业学校校园安全管理水平。但校园物联网水平还处于早期阶段,需要更多的技术和资金来促进其进一步发展。从长远来看,物联网应用前景广阔。作为新兴战略性产业的代表,物联网的出现将会促进教育信息化的进一步发展,带来更多的创新应用和服务,引起教学模式和管理模式的变革,最终将提升教育信息化水平,有利于教育质量的提高。
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关键词:校园综治安全; 物联网; 整合;校园网络
中图分类号:TN91934; TP305 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2012)22005104
0 引 言
近年来,随着校园规模的扩大,开放程度的增加,校园人员数量多、成分杂,新的管理困难不断出现;随经济实力的发展私家车急剧增加,现有资源和手段难以完成校园车辆管理,管理统计难,发生事件追踪难;随政府、社会和家庭对教育重视程度的增加,校园贵重财产增长明显,且小型化趋势明显,此类设备的挪用、防盗责任重大;重点区域,比如晚上的露天游泳池管理,重点部位,如财务室、机要室、敏感楼层的走廊等,都是重点监管的区域。这些问题,使高校安全稳定工作面临更加严峻的新形势。
传统的校园安全管理模式已相对落后,管理技术缺乏先进性;技防子系统数量众多各自为政,信息缺乏整合,难以提升管理水平和效益,并且也造成人力资源投入的困难。近年来,校园网络日趋完善,有线无线网络的覆盖完成,数字校园系统基本建成并发挥作用,为物联网的实施提供了良好的基础。建设基于物联网的智慧校园,可将管理对象延伸和扩展到校园内的重点物品,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。基于物联网技术的安全综治系统建设,搭建校园安全技术综合管理平台,有机整合热区监控、车辆管理、电子巡更、门禁管理等系统,并与视频监控、声光报警、短信报警有机联动,以提升校园综治的技术水平,减轻人力压力,提高综治水准;并利用平台的综合数据库,实现综合统计与分析,为决策提供辅助支持。
1 基于智慧校园的综治安全系统模型设计
校园物联网是在传统校园信息化的基础上,以校园网络为依托,借助物联网技术对校园环境、资源和活动等各个方面和环节进行综合管理。以便高效实现学校的教学、科研、管理和服务等活动的全部过程,从而达到提高学校教学质量、科研水平和管理水平,促进实现学校办学宗旨的目的。
以物联网技术为基础的校园安全综治系统,为学校构建新颖、高效的安全综治技术平台,探索以技术促管理,以管理带动技术发展的安全综治新模式。系统将为提升校园安全水准,减少安全隐患,保护资产安全,及时发现事故并报警,以及事后问责、审计和决策提供支持,为教育事业的顺利发展保驾护航。
系统以智慧校园建设为契机,依托现有的数字校园环境,重点建设以实现“热区监控”、“车辆管理”、“电子巡更”、“门禁管理”、“资产监控”功能的物联网,并在此基础上整合“视频监控”和“校园广播”系统,实现校园综治安全综合管理平台。系统架构从逻辑上分为:物联网基础设施、IP传输网络、管理和应用平台和安全认证等四层,架构如图1所示。
图1 基于物联网技术的校园综治安全系统架构平台是校园综治管理系统的指挥管理中心,是整个系统的核心。主要包括“数据库”、“安全管理网站”和“报警平台”3部分。安全管理网站供不同身份角色的人员提供安全管理和安全信息查询接口;数据库主要用于保存数据,以便于记录、管理、统计分析和事后监督;报警平台用于安全事件发生时,按类型、性质触发短信、广播和声光报警信号;平台依赖数据库及数据挖掘和决策支持系统为安全管理的决策提供辅助支持。
认证层为整个平台的使用提供安全认证机制,以LDAP数据库为中心,按用户角色不同提供对应的访问、操控或管理界面。
2 基于物联网的校园安全子系统建设
物联网(Internet of Things,IoT)又称为传感网,是互联网从人向物的延伸,主要是解决物与物之间的信息交互。通过IoT可以实现人人、人物及物物间的互联互通,通过现有的网络平台,可以获取、传递和处理信息并实现相应的控制。建设和整合基于物联网的各种校园技防子系统,显然能有效提升校园安防的质量和水准,并借助集控管理平台,能及时综合分析安防形势,有效提供决策支持,还能有效减轻人力资源投入。
2.1 校园车辆通行管理系统
系统通过物联网技术,随时掌握校园内车辆信息,对进出校园的车辆进行综合管理,掌握校区内车位使用状态。通过本系统可以动态分析车辆信息,用户通过管理平台查询车位的实时使用情况,以及车辆引导服务。系统大大提高管理效率,减少人力资源配置,规范校园内交通车辆,做到停车有序、行驶有规;同时也为事件处理、事后管理及以后可能的收费服务提供技术准备。
系统使用RFID卡,分成长期和临时2类:
长期卡主要提供给校内教职工及固定用户使用,卡内记录车主、车号、有效期、时间、闸口号、进出等信息;临时卡供单次出入校园使用,目前只记录时间、闸口号、进出及流水号等信息。
系统按功能分成2个子系统:
车辆通行管理子系统和停车位管理子系统。停车位管理子系统主要是通过预埋在停车位下面的无线传感器来实现停车位的动态管理。
车辆进出通行管理子系统实行系统集中监控,采用红外检测器检测车辆的进出,使用无线收发器识别注册车辆的进出信号,达到车辆通行管理方便、安全、高效的目的。
系统包括:信号接收、红外探测、蜂鸣报警、步进电机驱动、车辆通行检测等5大部分。
闸口分为自动和人工两类,自动闸口专门用于长期卡用户;人工闸口供单次出入使用,由人工发卡、放行、验卡、收卡等动作。车辆入场工作流程如图2所示,车辆出场流程基本与入场雷同,不同的是将“发放临时卡”改为“收回临时卡”,“车位数-1”改为“车位数+1”。
校园电子巡更系统是最近几年被广泛用于校园安全巡查一种安防系统,能够有效制约指定人员在指定时间按指定路线执行巡查工作,并具有事后监督和审计功能。
系统使用GPS全球卫星定位系统,结合现代通信技术,存储保安的巡更时间、巡更路线的地理数据,能够在控制终端重现巡更轨迹,并能够在遇到突发事件的时候及时向控制中心发出警报信号。系统主要包括手持巡更仪和控制管理2部分:
手持巡更仪部分利用GPS卫星定位模块接收GPS卫星数据,通过单片机提取时间、经纬度等有用数据并对得到的有用数据进行存储和控制,而且实时通过无线收发模块向控制终端发送携带巡更人员地理位置数据的警报信息,并在出现紧急突发事件的时,能向中心发出报警信号。
控制管理部分主要由管理系统、传输网络、无线收发装置和校园电子地图系统等组成,实时接收巡更仪发回的信息,当巡更人员偏离既定路线或接收到报警信息,监控中心会发出声光报警。其工作原理如图3所示。
以IC卡为基础的校园卡是高校智慧校园建设的基础设施之一。基于CPU卡的门禁应用系统,是指采用CPU卡的授权、认证、监控等功能实现安全场所出入管理和有效控制的信息应用系统,目前在高校的应用正热。
系统通过分析管理制度、学生生活规律、行为方式等特点,设计对应的基于CPU卡的门禁管理系统,实现门禁出入控制、实时监控、考勤记录、非法卡报警等多种功能,实现校园人员流动的安全、高效、便捷的管理目标。
门禁系统可以分为IC卡、门禁控制和门禁管理3部分。IC卡是存储持卡人信息的载体,具有智能读写和加密通信的功能,是启动门禁控制系统工作的触发器,也是门禁管理系统授权的依据,同时也具有门禁安全认证的保障作用。作为门禁应用安全控制的核心,门禁控制系统根据门禁管理系统下发的授权及控制信息,对卡片和持卡人进行验证并控制门锁开关,同时形成刷卡及开锁记录。门禁管理系统是门禁管理员在门禁控制系统上层进行人员授权、门禁卡管理、设备管理、实时监控、刷卡记录查询等操作的系统。
门禁系统应用范围可以遍布校园内宿舍、教室、办公室、实训实验室、会议室、机房、图书馆、校卫生所、校门等地点,数量大、分布广,目前我院已经和在建的有宿舍、机房、图书馆、会议室等场所。
各类地点的应用在管理控制方式、安全性要求、报警手段等方面均有不同的要求。门禁持卡人包括教职工、学生、校内服务人员、短期访问人员等在内的多种用户,各类用户在使用时间、使用频率、使用范围等方面也不尽相同,发卡管理、授权管理和出入记录管理都各有其特点。所以系统运行首先要规范IC卡的发放程序,各类人员按性质不同由不同部门在管理平台进行注册并指定相应的编码,制发卡部门依据卡编码制作包括持卡人基本信息和指定权限在内的IC卡共人员使用。整个门禁系统的应用功能如图4所示。
图4 校园门禁系统功能结构图2.4 热区闯入监控
校园内有一些需要重点监控的区域和房间,综治平台为此设计了热区监控与报警系统。目前包括的热区主要有:游泳池、财务室、锅炉房、配电间、网络中心机房及重点楼层的走廊等,热区监控主要特点是监控有时段要求,即在指定的时段有闯入监控报警要求。如上班时间无需监控和报警,而在下班后需要开启监控。
热区监控系统主要采用红外和运动探测两种技术,在监控区域边界采用红外对射,场内采用视频监控中的运动检测;在封闭的房间则采用门禁结合视频监控的运动检测。
2.5 重点资产监控系统
学校有一些高价值或敏感资产需要监控,监控这些资产是否在指定的位置,以防止这些资产的非许可挪动而造成丢失或失控。这些设备主要包括暴露在公共部位的投影仪,井道中的网络设备;高价值资产,如服务器、存储、网络设备、机床、实习车辆等;及敏感岗位的电脑等。
系统主要对这些资产实行定点管理,主要提供指定位置报警、出校门报警及运行记录等。系统主要有监控管理平台、传感器、RFID标签和网络系统组成。系统结构如图5所示。
图5 重点资产监控系统结构3 结 语
整个系统正在建设实施过程中,可以相信在成熟技术基础上,完成构成校园综治安全系统基础的物联网建设,在综治安全公共平台的统一管理下,整合原先的视频监控、报警平台和安全管理有关业务系统,充分发挥前端安全子系统和后端管理数据库及应用系统的作用,定能在技术水准、综治效果和决策水平等方面,有一个质的飞跃。作为智慧校园建设的应用实践和探索,能为其他高校类似系统的开发和实施提供借鉴和经验,良好的安全综治管理将为学校教育事业的健康发展保驾护航。
参 考 文 献
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关键词:物联网;RFID;NFC;二维码;智慧校园
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)19-0048-02
高校智慧校园需要有先进的理念,还需要新技术的支持。从高校校园需求分析,智慧校园建设应从智慧服务、智慧教学和智慧管理三个方面去设计和建设。方案设计的理念就是在生活上为师生提供最便利最快捷最实惠的方式,在教学上搭建最科学最有监督力最有效的系统,在管理上设计全方位的创新系统。在原有千兆校园网络通信基础、无线网络通信基础上,融入物联网新技术这一新型技术。
1 物联网关键技术
物联网:物联网是在互联网的基础上,通过嵌入了具有无线射频识别技术(RFI D) 、传感器技术、嵌入式智能技术或图像识别技术等智能传感设备,给每一个实体对象分配一个唯一的代码,按照协议标准,把物体与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别 、定位 、跟踪 、监控和管理的一种覆盖世界上万事万物的实物互联网。
物联网的体系结构可分为3个层次:感知层、网络层和应用层,如图1物联网系统结构。感知层是物联网的皮肤和五官:用于识别物体,采集信息,是物联网的核心技术之一。其关键技术为:RFID技术、NFC技术、传感器技术、二维码技术。网络层把感知层获取到的信息通过互联网、有线/无线通信网等网络,实时、准确、安全可靠地进行传送。目前互联网、通信网等技术较成熟,基本能 够满足物联网的数据传输。应用层是物联网的大脑,它接收来自感知层采集的大量数据,并通过云计算、数据挖掘等技术对数据进行存储、分析和处理,从而实现各行业所需的实际应用。
RFID:射频识别技术,是一种非接触的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预。RFID系统只有两个基本器件:阅读器和标签。RFID系统具有读取方便快捷、识别速度快、数据容量大、标签数据可动态更改、标签价格实惠等优势,是智慧校园的重要技术支撑。
NFC技术:是RFID功能和网络通信功能的结合。由飞利浦半导体、诺基亚和索尼共同研制开发,其基础是RFID及互联技术。NFC技术提出的初衷是两台电子设备之间更加方便快捷地进行数据交换,具有“通信距离短”、“私密”、“安全”,适用于移动支付等区域。现在市面上的移动终端都集成了NFC技术,为智慧校园NFC支付提供了硬件基础。
传感器技术:是一种能感知环境变化,捕捉被测物的原始数据的技术,是物联网的神经元。能够通过无线传感器网络将数据输送到处理中心。例如,可以在校园的各个教室安装红外传感器实现自动控制灯光。
二维码技术:一种新型的条形码技术,用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。最新发展的手机二维码识别技术,可以通过手机摄像头代替条码扫描仪,这一技术突破为二维码带来巨大的市场前景,也为智慧校园提供了天然的设备。
2 多元化的智慧校园
高校智慧校园服务的对象是具有高素质的易于接受新事物的教师、早期蓬勃的追求新事物的学生及其希望有所创新和改革的管理者。为了满足这些需求,本文提出了一个值得期待的智慧校园系统。该系统是基于RFID、NFC、传感器和二维码等技术将教学管理、后勤服务、和校园生活紧密联系在一起,通过智慧校园系统师生可以享受更便利更快捷更实惠的服务,管理者可以更科学更省力地监督,师生之间有更紧密的互动。在功能上该系统分为四个子系统,各个子系统的功能如下图2。
3 智慧校园设计方案
智慧校园要求数据结构的多样化,校园应用多元化,显然单一的技术平台无法满足广大师生的需求。本文提出了多元化、多种物联网技术共存的智慧校园方案。借助已有的web校园平台和通信网络,利用师生现有的智能手机等,实现“教、学、管”资源的利用最大化。本文将在技术层面上讲述多元化的智慧校园的详细设计。
3.1 基于RFID技术的校园通/图书管理/智能停车系统
基于RFID技术的校园通/图书管理/智能停车系统的硬件基础是每个学生、老师都持有一张一卡通。一卡通其实就是RFID系统的两个基本器件的其中一个:标签。一卡通可以采用可读可写的卡片型的射频标签,可以存储姓名、身份(学生或教师),根据身份的不同赋予不同的服务,如图3。
学生一卡通的服务范围包括:食堂/校园商业街消费,宿舍水电充值,图书馆借/还书。教师一卡通的服务范围包括:食堂/校园商业街消费,图书馆借/还书,校车公交卡,智能停车卡。另外教师和学生的可借的图书数量也可以不同。
RFID系统的两个基本器件的另外一个:阅读器。阅读器的放置的位置比较固定,如食堂的刷卡处,图书馆的借阅处,校园的出入口等。
RFID系统的通信基础是互联网,高校的网络设施是很完备的,为RFID系统提供了通信保障。
3.2 基于NFC的考勤/移动支付/智能海报系统
基于NFC的考勤系统使用的设备就是具有NFC的智能手机和NFC标签。在校园中可应用的场景之一:学生考勤。在每个教室布置好NFC标签,来上课的同学只需用手机读取该NFC标签就完成了签到服务。这一考勤系统节省了老师点名的时间,同时也方便教学管理者统计上课率。
基于NFC的手机移动支付服务,利用NFC芯片代替信用卡的功能。学生在校园商业街或者饭堂将手机靠近NFC刷卡机就可完成支付功能。基于NFC的智能海报系统利用NFC标签可以存储一定量的信息,校园活动中心将带有NFC标签的海报贴出,感兴趣的同学通过手机靠近海报就能轻松获取海报的简要内容,不需花费手机流量就可获取信息,提供一个为学生节流的方便、快捷的方式。
3.3基于传感器的安全报警/节能减排系统
基于传感器的安全报警/节能减排系统利用烟雾探测器、红外线传感器等具有安防作用的传感器,置于环境的最前端,通过Zigbee网络及时地将异常/控制信息传送到控制中心。
在每个教学楼和宿舍楼的楼道上安装烟雾探测器,一旦出现异常,可以自动触发报警器,并将异常信息通知相关人员。
在每个教室都安装红外线传感器。红外线传感器可以检测教室中是否有学生在,如果没有检测到学生,可以熄灭教室的灯光,做到省时省力的节能。
3.4基于二维码的教学信息推送/学生校园活动系统
基于二维码的成绩教学信息系统主要是利用推送平台将课表信息、调课信息、考试信息分发到学生/教师手机中。并且教师录完考试成绩后可以第一时间推送到学生手机上。班主任可以利用这一平台在每个学期结束时将学生的成绩推送到家长手机中。
二维码的应用很广,可以为每一个校园协会注册一个公众号,让感兴趣的同学通过扫描二维码获取更多的信息。
4 总结
文中论述了物联网体系结构,重点论述了物联网感知层的关键技术,并提出了一个多元化的智慧校园方案,为高校的校园建设提供一个参考。当然智慧校园是一个复杂的系统,除了现有的网络设施和硬件资源,需要建立完整的数据管理中心,防止信息的泄露。还需要手机端的APP应用,这都需要高校领导的重点支持。
参考文献:
[1]张永波. RFID 技术在“智慧校园”中的应用[J].软件导刊,2011(5).
[2]韩雪.基于物联网技术的智慧校园系统的设计研究[J].电子设计工程,2011(4).
关键词:高校信息化;智慧校园;物联网;云计算;大数据
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)35-0158-03
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》要求:教育信息化纳入国家信息化发展整体战略,充分利用优质资源和先进技术,整合现有资源,构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。根据教育部的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》中大力推进职业院校数字校园建设,构建继续教育公共服务平台,整合信息资源,建设信息化公共支撑环境等的具体内容。根据《教育部关于办好开放大学的意见》的要求:运用现代信息技术发展新成果,聚集优质教育资源,丰富教育教学手段,创新人才培养模式,改革管理体制和运行机制,探索具有中国特色、体现时代特征的开放大学办学模式,满足全民学习、终身学习需要,建设学习型社会。把握《贵州省十三五规划》大好机遇:加快发展大数据产业,实施“互联网+”行动,促进数据资源开放共享。顺应贵阳市智慧城市工程的建设。结合贵州省各个高校信息化建设的现状:网络基础设施薄弱,安全保障体系不完善;信息化技术水平相对较低;各个服务系统相对独立,没有完善的共享与自动化机制。结合国内高校信息化建设的先进经验。贵州各大高校都在纷纷力争打造基于大数据、云计算和物联网的校园信息化建设,加快“数字化校园”或者“智慧校园”的实现。本文以作者所在的单位贵州广播电视大学(贵州职业技术学院)力争在“十三五”打造基于大数据、云计算和物联网的“智慧校园”为例,谈谈当前高校信息化建设的一些设想与方法。
1 基础知识简介
物联网(Internet of Things,IoT)作为一种新兴网络技术和产业模式[1,2],在业界受到广泛关注。从国际电信联盟(ITU)在信息社会世界峰会上的《互联网报告2005:物联网》中可以总结出物联网所体现的两层基本涵义:(1)目前的三大网络,包括互联网(Internet)、电信网、广播电视网是物联网实现和发展的基础,物联网是在三网基础上的延伸和扩展;(2)用户应用终端从人与人之间的信息交互与通信扩展到了人与物、物与物、物与人之间的沟通连接。因此,物联网技术能够使物体变得更加智能化。从目前的发展形势看,最有可能率先获得智能连接功能的物体包括家居设备、电网设备、物流设备、医疗设备以及农业设备,并基于此实现人类与自然环境的系统融合[3~5]。
IBM 公司于 2007 年底宣布了云计算计划[6],云计算的概念出现在大众面前。所谓云计算,简单地说就是以虚拟化技术为基础,以网络为载体,以用户为主体为其提供基础架构、平台、软件等服务为形式,整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算服务模式[7]。 虚拟化为云计算实现提供了很好技术支撑,而云计算可以看作是虚拟化技术应用的成果。在过去的几年里,已经出现了众多云计算研究开发小组,如谷歌( Google) 、IBM、微软( Microsoft) 、亚马逊 ( Amazon) 、EMC、SUN、HP、VMware、Sales-force、Alisoft、华为、百度、阿里巴巴、中国电信等知名 IT 企业纷纷推出云计算解决方案。
大数据(big data),指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。在维克托・迈尔舍恩伯格及肯尼斯・库克耶编写的《大数据时代》中大数据指不用随机分析法(抽样调查)这样捷径,而采用所有数据进行分析处理。大数据的5V特点(IBM提出):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Value(价值)、Veracity(真实性)。[8]
智慧校园主要依托上述三大技术,国内外已经具有很多成功例子。
加利福尼亚大学有10个分校以及5个医疗中心,同时还管理着美国能源部的一些实验室。校区过于分散,迫切需要一个先进的决策系统来了解各方面信息,及时做出正确决策。加利福尼亚大学将整个校园看做是一统一、集成的生态环境,将所有数据进行整合和实时展现,对历史数据进行挖掘、分析,提炼出关键信息,进行趋势预测,为决策提供科学化的依据。这套决策系统以网络和物联网为基础,实时了解各核心业务的动态,实现各个系统间的数据相互共享和协同,最终,将提取出有价值的信息进行分析,并在“校长仪表盘”上以图表形式直观的展现。例如,在对学生的精细化管理和服务上通过实时获取学生信息,设定学生在校园内48小时内更新无状态则报警。所展现的数据包括科研基本信息、教学状态信息、业务管理信息、IT运维信息、学校财务信息、安防监控信息等覆盖学校生活各个方面的整体状况。校区及医疗中心的总体情况都会通过仪表盘应用显示到校长面前,校长能够实时了解校园安全、校园运转、风险分析、财务情况等信息。
北卡罗莱纳州立大学是一所拥有超过30000名学生和近8100名教职工,在工程、科学技术和教学方面的教学与研究都居世界领先地位的综合性大学。随着学校的发展壮大,师生对能提供学术计算的资源的需求也越来越大,校方想通过云计算平台,高效管理这些相关资源。因此学校将资源进行整合,成立了虚拟计算机实验室Virtual Computing Lab( VCL ),建立云计算系统平台。用户可以及时或者预约的方式通过该系统获取自己需要的资源和解决方案。学生能通过网络接受免费的教学材料、应用软件、在线存储等。该系统的建立降低了75%的软件许可成本,每个应用系统服务的人数也提高了150%,另外,计算资源在科研、教学和管理间的转移更加灵活,学校服务器和计算机实验室的利用率也提高了,师生满意度大幅提升。
浙江大学智慧校园以通信网和云计算为基础,搭建智慧应用平台,总共有几十种应用系统服务于校园的管理和设施,学校内的各个方面都包含其中。他们的规划完全按照中国电信浙江省分公司的方案分成了智慧应用、智慧平台、云计算和通信网四个部分。其中智慧应用分成了智慧校园的管理和设施两个部分,服务于学校的教研、设备、日常生活、公共交通等各个领域。
南京邮电大学贯彻的是以物联网为基础的智慧校园的建设思路,利用先进的信息技术,建设各种先进应用服务系统作为载体,并将教研、学校管理和校园生活融为一体、构建出一个新型智慧化大环境,快速、准确地将校园中的各业务过程中的相关信息反馈给人们,学校制度和管理的创新和改进,需要各应用系统提供综合的数据分析,为业务流程的管理、改进和再造提供数据技术,实现并促进信息化教育、科学化决策和规范化管理的科学发展。集成各应用系统从而使校园的信息得到共享,破除了信息孤岛,推进教研、学校管理、校园生活、后勤服务向智慧化发展。
总之,智慧校园建设主要有三个方面的核心特征:根据识别用户角色,为每个人提供可定制的个性化服务,在一个统一的全面感知环境和综合信息平台上获取所需的服务;集成学校各个应用系统,实现信息互联,系统协同,打破信息孤岛;学校的大协同信息平台不仅实现校内的协同工作和信息共享,还为学校和外部环境的沟通提供接口。
2 智慧校园的架构设计
从上面智慧校园实现的成功案例中,一般 “智慧校园”是一个包含大数据、云计算和物联网等新一代技术的综合体。首先,把传感器嵌入和装备到校园里的教室、图书馆、食堂、实验室、会议室和宿舍楼等地方的终端设备上,使其形成的物联网与互联网相联,实现校园生活与物理系统的整合;而后将教学系统、学习系统、管理系统、办公系统等众多软件系统平台整合并融人“校园云”;最终,将“校园云”、物联网、互联网整合起来,建立“大数据平台”,实现数据共享,实现大规模数据实时抓取,深度分析计算,形成更有效的决策依据。基于大数据、云计算和物联网的“智慧校园”体系结构如图1所示。
为了更好地实现上面描述的“智慧校园”,一般建设重点主要包括四个方面:
(1)各种通信网络与通信平台的集成。研究电信网络、WLAN、互联网、教育资源网和物联网高速融合通信,实现整个校园网络覆盖。研究集成高清视频、语音、数据和流媒体的IP统一通信,研究语音通信能力、短信通信能力、微信通信能力和视频通信能力的通信集成平台。实现低成本、高安全、高清晰、高稳定、可重复、可扩充的校园信息通信和数据流通,促进应用集成、系统融合和数据共享,全面高效地支撑智慧校园的各种信息化建设和应用。
(2)各种异构系统的集成。研究现有各种异构应用系统的集成方法,实现统一操作和数据共享。由于之前大部分高校没有一个统一规划信息化建设的部门,由各个部门自己建设自己的应用系统,从而造成目前一个学校很多应用系统各自独立,不能互动和共享信息,形成一个一个信息孤岛。通过研究异构系统的集成方法,找出一种科学的,实用的办法,是学校智慧校园建设的一大难题。
(3)大数据云计算中心。研究大数据存储与分析的云架构,构建服务器集群和存储器集群,为各个系统提供统一的数据源,对大量结构化与非结构化形态的数据进行有效管理与分析,形成智慧教学、智慧管理和智慧生活。实现开放教育的科学教学质量评估体系,对教学全过程和学习效果的监测、评价和综合考核,为学历教育和非学历教育服务。
(4)云服务系统。研究云服务系统的开发与搭建,为教学、科研、管理和生活提供优质服务。对目前使用的在线学习系统、多媒体教学系统、虚拟实验室教学系统、计算服务系统、办公自动化系统、实验系统与考试系统等等改建为云端系统、让学生能利用各种设备完成学习,实现在校学生和社会学生随时学习、随处学习。
3 建设目标与要求
通过智慧校园的建设,一般要求达到如下目标:
(1)为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于个人的个性化设计定制服务。
(2)提供对学校各项业务的整体智慧化解决方案规划,实现物物互联共享与协作的高效运行。
(3)为学校的建设提供现代信息技术保障,聚集丰富的优质教育资源,提供先进的学习条件,拥有完善的、科W的办学体系,基本满足多样化学习需求,为学习型社会提供重要支撑,为人力资源开发提供重要保障。
(4)为学校与外部环境提供一个共享与交流的借口,顺应贵州省大数据发展和贵阳市智慧城市建设。
(5)为学校培养大数据、云计算和物联网方面的人才提供实训平台。
为了完成上面提出的目标,一般在实施过程中要求:
(1)建设理念要先进,要充分利用好信息化发展的最新三大产物,发挥好信息化技术的最大优势;
(2)重点为高等教育服务,支撑贵州教育云的建设;
(3)紧密结合省与学校十三五规划的信息化建设内容;
(4)整体思考,一次规划,分期投入,分步建设,做到边建设,边利用,达到立竿见影的效果;
(5)要深入调研,摸清家底,实事求是,充分利用好现有资源,合理规划,节约成本,提供有效服务。
4实施内容规划
智慧校园的建设是一个庞大的系统工程,一般不是一下就能建起来的,没有一个科学的实施规划方案,往往会导致工程的失败。我们经过详细的考察与研究,提出了下面的实施规划方案。
总体建设思路:先骨干(骨干包括两网(校园有线网和无线网)、一心(数据中心)、一出口、两平台(一卡通平台和系统集成平台)),后枝叶(各种业务系统)
下面是我们学校具体的实施步骤:
第一步:
1.全光网改造;
2. 全无线覆盖;
3.出口带宽提速;
4.数据中心云迁移;
5.一卡通平台;
6.OA系统。
第二步:
系统集成平台;
图书馆信息化的升级,改造,系统集成与一卡通对接;
第三步:
教务系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接;
后勤管理系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接。
第四步:
云桌面实验室与办公室的建设,系统集成与一卡通对接;
其它系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接;
第五步:
建设大数据应用系统。
通过上面一步一步的完成,最终一个学校的智慧校园就给完成。
5 建设保障
智慧校园是一个让人兴奋,但又有很大风险的项目。因此必须要建立相应的保障体系,才能保证该项目能有效地完成。下面是我们研究后建设的保证体系。
学校成立信息化建设领导小组,成员包括学校校长和各个部门的主要领导,由校长任组长,一起把握和推进信息化建O;
学校成立信息化建设专家委员会,由校内和校外长期从事校园信息化建设的资深人员组成;
学校成立专门的信息化建设办公室,负责信息化建设的具体事项;
在整个建设期间,学校每年预留专门的建设金费,供信息化建设专用。
6 建设成果的推广
今天是云计算的大力发展时代,贵州三大电信运营商在贵阳的不同地方都建了超大的IDC。我们建设智慧校园应该充分利用这个条件,建设期间可以采用以租代建的方式,实现花小钱办大事。建设好的系统,可以通过IDC中的云架构,分享给其它高校使用,大大降低建设经费,提高系统的使用率。
7 结束语
智慧校园建设工程是一个庞大的工程,也是当前各个高校开展得热火朝天的项目。如何保证智慧校园建设成功,本文提出了一套严密的方法,供大家借鉴。
参考文献:
[1] Huang Y H,Li G Y.Descriptive models for internet of things[A].International Conference on Intelligent Control and Information Processing[C].Harbin,China:IEEE Press,2010:483-486.
[2] 朱洪波,杨龙祥,朱琦.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报(自然科学版),2011,31(1):1- 9.
[3] 吴吉义,平玲娣,潘雪增,等. 云计算: 从概念到平台[J]. 电信科学,2009, 25(12) : 23-30.
关键词 :物联网 ;智能建筑 ;应用 ;发展 ;高校智能化1 物联网以及智能建筑的体现方式
探讨物联网及智能建筑的体现方式之前,我们首先就必须要了解两者的基本概念,只有了解了基本概念才能够真正谈得上提升建筑智能化水平。下面本文就来分别分析物联网及智能建筑的概念和体现方式。
1.1 物联网
所谓物联网主要指的是事物之间相互连接的网络,物联网同互联网相比有着明显不同。物联网是以互联网为基础的,是对互联网的延伸及发展。互联网是信息之间的交流,而物联网则是物品之间的交流。当前我国的物联网技术开始得以发展,物联网的应用范围也越来越广泛。网上购物、电子银行、教学医疗等领域都能够看到物联网的影子。在实际工作过程中对于物联网,人们的重视程度越来越高。加强对物联网的研究应用已经成为今后发展的必然选择。
物联网技术是现代信息技术发展的必然产物,在实际工作过程中物联网技术已经成为我国今后发展的重要的新兴产业。云计算技术、传感器技术、网络传输技术都与物联网技术有密切联系。所谓网络传输技术指的是网络层之间的传输定位技术,网络传输技术包含互联网、WIFI 以及移动互联网通信技术。传感器技术则指的是物件的传感、执行以及近距离通信等。云计算技主要是利用不同区域的高性能计算机来进行有效沟通融合,最终为物联网提供科学高效地数据管理、分布式计算等服务平台。
1.2 智能建筑
智能建筑就是根据客户需要来对建筑物的管理、结构、外观、服务以及设备等进行高效组合从而最终满足客户需要。智能建筑的最终目的就是要能够使得建筑物成为一个健康、优雅、舒适的建筑体。自动控制技术、计算机技术、现代通讯技术、建筑技术是智能建筑技术的四大基础。提升智能化水平就必须要加强对这四种技术的研究。智能建筑理念当前已经被人们广泛认同,并应用得到了各个领域。照明系统、节能减排监控系统、安防消防系统集成就是智能建筑理念的典型体现。物联网技术带给了智能化领域一场翻天覆地的革命,颠覆了传统的思维方式。这场革命把人的思想融入到智能化体系中,把电子芯片放置于建筑、各类管网、空调设备等物体中,甚至是人类无法达到的区域,如楼层、墙体、夹板等建筑物内部隐藏的众多管线和阀门中,通过物联网实现了管理人员对小至一栋楼宇,大至一间学校,甚至整个社会的实时监控和管理,实施更为有效和统一的控制与管理。可以说,建筑业下一个重要的发展就是依靠智能建筑、智慧建筑的飞跃发展。
2 物联网在建筑智能化中的应用
2.1 物联网应用现状
物联网是一种先进的专业的技术,这项技术本身获得了较快发展,在实际工作过程中这项技术也到了广泛应用。设备之间通过传感器联网,人们可以就更加真实地了解电子设备的使用信息。照明系统、空调冷暖系统、给排水系统、安防消防系统与电梯系统就是其中最为典型的智能设置,也是物联网应用的具体体现。在互联网技术快速发展的背景下,局域网的应用是值得注意的。局域网应用过程中经常采用总线型或者是环型树型拓扑结构。这些拓扑结构有助于人们资源间的共享。
2.2 物联网在建筑智能化中的具体应用
建筑智能化离不开物联网技术,物联网技术已经贯穿到了建筑智能化的各个环节中。物联网技术之所以能够得到广泛应用主要在于无线网络的普及、网络宽带化。当前无线网络获得了较快发展,无线通信技术在智能建筑中得到了全面应用,网络宽带化的形成能够满足各方面的要求及应用。智能建筑之所以能够实现关键在于现代网络技术的发展使得物与物之间的连接成为了可能。本文以大学校园为载体,详细叙述物联网在校园建筑智能化中的具体应用,物联网技术具体应用在校园以下领域 :一是智能教学中的应用。智能教学主要包括了计算机多媒体教学、网络教学、电子图书阅览等。建立实时和非实时的多媒体教学系统,利用网络进行大面积的远程或者直接教学,系统可供优秀课件储存、下载、点播,同时教师可利用多媒体技术进行全方位的互动教学,这样既丰富了教学手段,又提高了教学质量。设计者在考虑校园全数字多媒体教学网络布线系统应充分考虑建成后的需求,并应充分考虑网落全覆盖,在教室的各个位置都可以利用 WIFI 上网互动教学。教室内由多媒体电子讲桌统一控制所有设备,包括投影机、投影幕、计算机、视频展示台等设备。通过控制面板可对各种设备进行切换和操作,如可切换控制各种设备的播放,选择频道和调节音量大小等。二是节能减排中的应用。节能减排是校园智能建筑发展的必然趋势。它将能够有效降低建筑能耗。具体而言,物联网技术在节能减排系统中的应用主要是通过在空调设备内安装感知组件,从而动态地获得各种环境状况信息(温度、湿度等)。之后通过上传数据分析,最后由节能管理一平台来全面自动地调控空调系统本身的负载端设备,把环境温度的有效控制在一定范围内,避免因为人为操作不当造成过冷或过热。我校大学城校区所有教学楼宇的暖通空调系统都采用远程节能减排监控系统作为管理辅助,当教室内无人或少人时,系统可远程关闭或调节温度,有效的节能减排的同时为我校节能大笔费用。当前较为流行的监控通信技术主要是 ZigBee 系统,在实际工作过程中通过该系统将能够实现对室内湿度、温度的实时监测、同时还能够有效增强节能运行管理效果。该系统本身还具有搜集数据、分析数据、输出打印报表、传输无线内网、合理评价能源消耗等功能。三是智能校园安防中的应用,智能化的安防系统为校园安全提供有先进的保障系统。传统的安防系统存在着较多问题,新形势下在物联网技术支持下的智能安防系统与传统系统相比具有明显的优势。采用物联网技术支持下的安防系统将能够全面科学高效地处理相关信息,准确性以及处理速度都将能够得到有效提升。视频监控、出入口控制、入侵报警以及电子巡逻是智能安防系统的主要内容。摄像机主要分布在华工校园主要出入口、停车场、每栋新建教学大楼的每一层的主要出入口、围墙、建筑等。在值班控制中心的值班人员可以 24 小时监视摄像机画面 , 随意切换画面,并可在较长的时间内存储录像 , 提供犯罪证据。智能化传感器和红外线传感器的应用将能够实现对非法侵入信号的有效防范,这对于避免误报警也是很有意义的。四是智能校园后勤保障中的应用。主要运用为校园“一卡通”,校园“一卡通”系统实现教学科研、校园办公、远程教育、物业管理、图书借阅、身份认证、食堂就餐、医疗就诊等多项功能综合智能卡。这些功能不是简单的叠加,而是利用信息化的手段,将各种资源数字化,方便统一管理。当前的一卡通系统主要是涉及到数据库、一卡以及一网三个层面。建议采用先进的控制网络作为分散的控制设备、数据采集设备之间的通信连接 ;系统主干采用以太网,通过路由器连接校园网,终端设置若干个信息输入和输出控制器。建议采用非接触 IC 卡,通过非接触 IC 卡比起以前插卡式的 IC 卡更加先进、安全、可靠、实用,既保护了学生个人信息,又便于使用。一卡通系统同时应能支持多种网络协议,具有开放性和标准化的特点,并保证运行的安全可靠性。物联网技术的科学高效的应用能够有效提升校园建筑的智能化水平,为学校的教学、科研、办公、后勤管理和物业管理等提供稳定的数据平台,有效地提升建筑物的舒适度,保证校园的安全,为建设一所国际化的校园奠定了坚实的基础。制定完善的校园智能化建设方案应根据学校的明确需求,遵循先进性与实用性相结合的原则,避免造成功能上的闲置。总而言之,加强对物联网与智能化建筑完美融合的研究已经成为今后校园智能化发展的必然选择。
3 智能建筑在物联网时代的发展
物联网技术同智能建筑是相互联系,相互促进的。物联网技术在智能建筑中的应用是时展的必然结果。反过来说智能建筑在物联网时代将会得到较快发展。作为一种理念,智能建筑已经被越来越多地人接受,智能建筑所包含的绿色环保、人工智能等理念使得不同用途的建筑物都开始提升自身的智能化水平。物联网时代,智能建筑获得较快发展主要表现在以下几点 :一是智能建筑的范围将会不断扩大。当前智能建筑的理念已经扩展到到了住宅楼房、学校以及办公商业等领域。智能建筑、智能小区以及智能城市等逐渐发展起来。智能建筑的前景越来越广阔。二是智能建筑同绿色节能建筑有机结合在了一起。智能建筑同绿色节能是有密切联系的。智能建筑同绿色节能建筑的理念相结合将有助于降低建筑能耗,能够有效解决环境问题。在环境问题日益突出的背景下采取这一措施更显迫切。三是智能建筑外延的发展。随着智能建筑数量的不断增多,建筑结构,建筑材料也将会向着智能化的方向发展。以上三点都体现了在物联网时代智能建筑的快速发展。
4 结语
在信息技术快速发展的今天,物联网技术已经成为当前时展的潮流。随着现代信息技术的快速发展和不断融合,物联网时代真正到来。在物联网时代,智能建筑将获得更快的发展。物联网技术的应用将能够有效提升建筑物智能化水平,智能建筑的快速发展也能够促进物联网技术的进步,两者之间联系紧密,同时也能够相互促进。本文首先分析了物联网及智能建筑的体现方式,而后重点分析了物联网在校园智能建筑中的应用以及物联网时代智能建筑的发展。可以相信,随着今后科学技术的逐步发展和人们生活水准的提高,我国智能化建筑的水准将会有更大的发展空间。充分利用各种新技术,不断发展和完善智能化系统,开创一个安全、智能、便捷的新时代,让人们充分体会到科技给生活带来的巨大变化。
参考文献
[1] 楼冀阳 . 物联网在智能建筑领域的应用 [J]. 中小企业管理
与科技,201(41)
[2] 孙禄明 . 基于新型网络技术的建筑智能化项目应用案例
[J]. 电声技术,201(37)
[3] 魏宏飞、黄宗建 . 浅谈物联网技术和建筑智能化 [J]. 现代
营销,201(39)
作者简介:
【关键词】学生;监控;管理;远程
一、引言
现在各地市的大学都普遍存在着校园面积大、场地分散,学生众多,校园周边的环境复杂等特点,随着近年来校园暴力事件和突发事故的增加,传统的人力巡查和管理已不能满足校园安全管理的需求,越来越多的学校开始考虑通过远程监控系统的实施来建设平安校园。本文将介绍远程监控系统在学生管理中的应用及设计情况。
二、网络视频监控系统设计分析
由于各地校园远程监控系统设计规范已经相继出台,因此除依据安防系统的设计规范要求外,还要依据高校校园远程监控系统设计规范。
该系统在网络视频监控管理系统最大的特点是通过计算机网络做为传输系统,真正做到任何时间、从任何地方、对任何现场都能实现监控,同时不必再像传统的模拟\数字监控系统那样需要敷设大量的电缆,节省了用户的前期投资。采用网络视频监控系统与传统的模拟设备相比,具备较强的扩展性,比如:增加一路视频监控,模拟设备就可能需要增加一台硬盘录像机,而网络视频监控只需要增加一个IP地址就可以实现;因此,网络视频监控的扩展性是传统的模拟视频无法比拟的,通过远程网络,还可以扩展更多的应用。
三、网络视频监控前端系统设计
为了有效地维护大学校园秩序和学生安全,根据不同的环境及监控要求,配置不同的网络摄像机满足图像摄取点的最优方案,同时还要兼顾使用客户的价格承受能力。
1.学校大门口人流复杂,而且校大门临街建设,很容易出现交通事故,也有部分社会不良青年聚集学校门口滋事。在学校门口的内部及外部区域安装智能网络高速球TSD808-4S48-18,对出入口附近30M范围内的人员、车辆活动情况进行监控,当出现纠纷以及事故,可远程控制球机对局部区域进行重点监控,事后通过视频录像进行取证;同时在门卫室附近安装网络半球摄像机TSD804-3S48,对人员出入及登记情况进行监控。
2.行政楼、教学楼出入口及主要通道走廊也是监控的重点区域,在每个出入口及重要通道安装网络红外一体摄像机TSD802-3S42-30,监控出入人员情况。
3.在学校围墙、车棚设立监控点,根据距离及面积安装网络红外一体摄像机TSD802-3S42-30,进行实时及录像监控,保证了夜晚监控效果,保障公共及个人财产的安全。
4.在校园运动场区域,体育运动比较多,人员活动也较多,采用智能网络高速球TSD808-4S48-18对操场全景进行监控,当出现纠纷以及事故,可远程控制球机对局部区域进行重点监控,事后通过视频录像进行取证调查。
5.在教室内采用广角的网络半球摄像机TSD804-3S42,可覆盖教室内所有座位。平时可以监控日常教学课堂情况,在作为考场监控的时候,可通过网络接入专用的考试网上巡查系统,对教室的监控设备权限进行隔离,满足国家以及地方的关于考场监控的要求。同时,还可以通过网络进行远程公开课指导,远程教育。
6.在学校的实验室及机房内安装网络半球摄像机TSD804-3S52,对实验室及机房内人员活动及设备情况进行监控。
7.图书馆的出入口及存包处安装网络半球摄像机TSD804-3S42,对图书馆的出入人员及存包台情况进行监控,预防纠纷以及事故发生。
8.在学生公寓及宿舍的出入口及楼道口安装网络红外一体摄像机TSD802-3S42-30,对宿舍的出入人员进行监控,预防偷盗事件的发生。
9.在学校食堂内网络红外一体摄像机TSD802-3S42-30,对人员活动及设备情况进行监控。
四、总结
随着数字校园和智慧校园的提出和建设,远程监控系统是未来学生管理的主流趋势,该系统不仅仅用于学生管理,还可以在教学管理、安全防范等方面起到重大作用。
【致谢】
本研究得到金华市科技局科研项目:基于TIVOLI的IT管理监控系统(项目批准文件号:金市科字[2009]48号,项目编号:2009-1-094)的资助。
【参考文献】
[1]余展然.家用远程监控系统的设计与实现[J].安防科技,2010,(2).
[2]李金群.多媒体远程监控系统设计[J].科技促进发展,2011,(2).
[3]陶秋琼.如何做一个出色的班主任[J].雅安职业技术学院学报,2009,12月第23卷第4期.
[4]王丽娜.信息安全导论[M].武汉大学出版社,2011.
一、指导思想
本学期我校将继续贯彻落实全国第二次教育信息化工作会议精神,以《省政府办公厅关于推进智慧学校的实施意见》(苏政办发[2015]24号)和《2018年**市教育信息化工作计划》。并根据**市教育局信息处的统一部署,围绕区教育局和区教师发展中心的重点工作推动学校信息化工作,让信息化更好地服务师生发展、服务教学、服务日常工作。
二、重点工作
(一)校园信息化环境建设
1.软、硬环境的改造与提升,以符合当前时展和师生发展的需求:校园网、校园安防监控、教室教学信息化环境、移动学习系统等;
2.整合现有的互联网应用,提升教育信息管理水平。
(二)“互联网+”学科范式研究,常态课堂日常推进。
1.以课题为引领,以课例为抓手,扎实推进“互联网+”学科范式研究。
2.**省网络名师工作室建设研究(管雪沨工作室)
(三)创智空间科普基地建设,深化学校创新教育
1.着力打造有利于学校创智空间的环境建设,花大力气培养学校创客、人工智能师资。
2.引入优质的开源软硬件与教学内容,创编适合学生发展的校本教材。
三、具体工作日程安排
三月:
1.积极参与举办中小学信息技术学科网络教研活动
2.积极参与信息化常态教学实验教师培训
3.组织教师进行相关平台和技术的培训
四月:
1.积极参与**市第六届中小学生创客大赛
2.积极参与**区中小学生电脑制作活动
3.积极参与“互联网+课堂教学范式的发展与应用”项目实施研讨活动
4.积极参与中小学信息技术学科网络教研活动
五月:
1.积极参与省“互联网+时代课堂教学范式的发展与应用”培育项目暨实验区实验工作启动会
2.积极准备小学信息技术学科质量调研
3.积极参与**区第二届机器人大赛
六月: