智慧校园系统构建物联网技术应用研究

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摘要：随着信息化建设在教育领域的逐步推进，物联网技术逐渐开始了与校园内的各种事物之间的关联，从而使得数字化校园得以快速发展，并朝着智慧校园的建设方向拓展与实施，这不仅为学生的学习和教师的教学提供了便利，也为校园的可视化指挥管理提供了良好的支撑。本文从物联网与智慧校园的基本特点出发，就物联网在我校智慧校园中的应用价值及应用策略展开探究，从而为我国其他各高校的智慧校园建设提供一定的参考。

关键词：物联网；可视化；智慧校园

一引言

从当前的教育发展趋势看，各种大数据、云计算、物联网等新型技术手段开始被采纳并逐渐延伸到我国高等教育教学的各个领域，促使我国高校信息化建设日益完善，并进行着从数字校园向智慧校园的转变。其中，物联网技术的应用更是实现了校园内部各种信息的有效互通，让整个校园的管理与教学变得更加智能。然而仅在物联网的作用下，传统教学与校园管理的弊端逐渐显露出来。因此，必须对当前的教学模式进行改革与创新，形成全新的管理模式，才能解决其中凸显的诸多问题。这就对我校的教育和管理提出了更多的新要求，我们所要做的便是结合实际对物联网进行深入地分析，探索其在智慧校园建设中的具体应用路径，切实提高学校的管理和服务能力。

二物联网与智慧校园的特点

物联网的概念最早出现于比尔•盖茨1995年出版的《未来之路》一书；1998年，美国麻省理工学院提出了“物联网”的构想。1999年，美国MIT研究RFID的AUTO—ID中心主任ASHTON教授提出了“Internetofthings”（物联网）这一概念。2005年，国际电信联盟在《互联网报告2005：物联网》中正式提出了“物联网”的概念。在美国（或英文世界），专业人员将物联网称为M2M。目前常用的定义：物联网是通过各种信息传感设备和系统（传感网、射频识别系统、红外感应器、激光扫描器等）、全球定位系统，按照约定的通信协议，将物与物、人与物、人与人连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制，每一个物件都可以控制通信。这种物联网是“广义的物联网”。国际电信联盟对物联网的定义和对物联网概念进行了扩展，提出了任何时刻、任何地点、任意物体之间的互联，是无所不在的网络、无所不在的计算。物联网是电子信息化水平快速发展的重要表现，也是互联网的延伸，其借助各种通信技术成功将人员、控制器、传感器等物质连接在一起，实现了人与物的信息沟通与指令。简单来说，物联网兼容互联网所有的应用，同时具备私有化和个性化的特点，既可以为教师、学生的教与学提供支持，又能为高校的现代化管理创造条件，有效地推动了智慧校园的建设。通过物联网可以按照学校的课程表要求自动操控各物联网智慧教育中心的多媒体设备、录播设备、环境监测（照度、温度、湿度、空气质量等）、设备设施（校车、空调、新风、安防、消防等）和人员（人员信息和位置动态）等。可以自动或远程控制各种教学设备按教学情景需求开关及运行，对各教室设备、校园各场所实现24小时监控管理，实现学校教学设备的自动化控制。智慧校园是一个一体化环境，主要通过融合教学、科研、管理和校园生活等实现多个层面的互联与共享，构建科学、智能、安全的学习天地，是为师生提供综合信息服务的平台，也是为学校与外部世界提供相互交流和感知的接口。它将校园中分散的信息化系统以及计算机网络通信系统整合起来，并提升为一个具有较好协同能力的有机整体，是传统意义上的数字校园的升华和飞跃，并被赋予新的内涵。智慧校园是新一轮信息技术变革和知识经济进一步发展的产物，是更广泛深入地推进基础型与应用型信息系统开发建设和各类信息资源开发利用，形成技术集成、综合应用、高端发展的网络化、信息化、智能化和现代化的校园；是以智慧教学、智慧人文、智慧服务、智慧管理、智慧生活等为重要内容的校园发展的新模式。更确切地说，智慧校园是充分利用信息化相关技术，通过监测、分析、整合以及智慧响应的方式，综合各职能部门整合优化现有资源，提供更好的教学、绿色的环境、和谐的服务，保证校园可持续发展。通过物联网，学校领导、老师能远程巡课；教师也可以课后观看自己的上课情况，它有利于课堂教学的管理，提高课堂教学的质量。通过物联网的云平台，有利于跨区域空中课堂、同步课堂、交互课堂的实施，有利于名师资源的共享，实现区域教育的高位均衡。通过完善教学管理的组织系统、考勤管理系统、评价和考核系统，从而保障教学质量并进行有效的监控；物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供环境，有利于拓展学习空间、培养学生的自主学习能力。

三物联网技术在我校智慧校园中的应用价值

一直以来，在传统的校园建设中人力就是最突出的关键点，但随着时代的发展，这种传统的校园模式已经逐渐落后，导致整个校园的发展难以达到理想状态。物联网的应用推动了智慧校园建设的步伐，以北京建筑大学为例，在学校资源、学校管理和教育实践等方面皆表现出了突出的作用与应用价值。

（一）发挥学校资源的最大价值物联网技术在我校智慧校园中的应用能够在很短的时间内轻松实现信息的投放，最大化地避免了资源浪费。突出表现在，各种传感器设备和识别标签能够对学校的资源信息进行更加系统的整理，既可以实现各种优质资源的有效利用，又能够达到资源的共享。比如，学生在我校校园内的主网系统中购买车票时就可以借助物联网的识别功能轻松识别出个人信息，既安全又高效。

（二）提升学校的智慧管理效果物联网技术的应用能够加快智慧校园建设，同时也提升学校的智慧管理效果。营造可视化校园环境就是突出代表，其主要借助物联网技术快速、高效地识别广大师生的身份和考勤，并对校园内的各种教学设备实现更高层次的可视化监测，如学生必须在“刷卡识别”后才能够进入寝室，这就在很大程度上提高了寝室的安全性。

（三）推进教学实践的落实教学实践是理论教学的强化和学生能力的提升的有效保证。物联网在智慧校园中的有效应用给了教学实践顺利开展的充足条件，通过连通和整合各种校园设备，搭建可变可控的教学环境，为师生进行更加深入的沟通与实践奠定了基础。不止于此，物联网还可以促进更加真实的实践活动的开展，并对实际的过程进行有效监控，最大化地确保了实践活动的安全性与有效性。

四物联网技术在智慧校园中的应用路径

智慧校园的建设有赖于校园实际，必须从我校的实际情况出发进行更具针对性的扩展，才能具备旺盛的生命力，实现更好、更快的发展。目前，我国部分高校的智慧校园建设已经取得初步进展，但在具体的应用与数据共享上仍有所欠缺，各自为政、互不共享的情况较为普遍，而具体的应用细节也没有得到切实的落实。这些都要求我们开展物联网在智慧校园建设中的融合路径的分析与探讨。具体应用路径如下。

（一）校园环境校园环境建设对物联网的应用有着突出的效果，经过相关的改造升级，学习环境更加舒适和便捷。这一点在校园的基础设施建设中可见一斑。其一，智能照明。物联网技术应用于校园的照明系统，可以实现无线自主组网，利用遥测和遥控技术对每盏灯进行控制，如此既可以充分掌握每盏灯的状态，又能更加自如地调节照明的强度与亮度。比如，智能控制教室照明，光照暗时自动亮灯，光照强时自动关等。其二，食堂管理。智慧校园的环境建设还涉及食堂。利用物联网将用户的注册信息存储在后台数据库中，既方便系统读取卡上金额并进行扣费，又可以方便管理员实时对食堂消费业务的查询。其三，广播电视网络建设。广播电视网络建设主要包含室内和室外两方面的内容，通常情况下，其主要用于对校园文化的宣传和号声、背景音乐的播放，也可以用于本地有线电视网节目的接收与播放，还可以在紧急情况下切换消防广播系统指挥人员调度。另外，校园内部的噪声、空气、土质等也是校园建设的重要内容。物联网可以对这些因素的相关数据进行科学研究，改善当下的校园环境，从而为学生营造出更加舒适、便捷的学习环境。

（二）教学管理物联网助力教学管理能够有效打破传统教学模式的桎梏，为学生创设更加真实的场景，也能够帮助学生获取数字化资源信息，还能够进一步实现自助学习、实时学习，让移动化教学成为现实。一般而言，物联网在教学管理中的应用主要包括以下几点。其一，教学过程。物联网技术在教学过程中的应用能够进一步完善教学的组织、评价与考核，建立主动的教学管理体系，从而在一定程度上拓展教师的教学空间和学生的学习空间，强化自主学习、合作学习。比如，数字化建筑设计与规划系统就是借助物联网所出现的校园数字化系统，其借助物联网技术进行信息的收集与处理，使学生对建筑设计与规划情况有了直观、深刻的认识，并在不断的交流中强化了学生的科学素养。其二，实验室和图书馆管理。实验室和图书馆也是教学管理的重要方面。物联网的应用得当可以促使实验室和图书馆发挥最大的教学辅助功能。在实验室管理上，利用RFID技术可以帮助学生快速、高效地获取相关的实验信息、实验步骤，一旦学生的实验操作不当，其还会自动警告，必要时可以中断实验过程，将不必要的损失降到最低。在图书馆管理上，RFID电子标签的应用可以轻松实现对定位、导航与查询的相关功能，有利于文献分拣和信息收藏的功能的快速实现，还可以实现不同学校的图书资源共享，推进了教育资源的均衡发展。其三，实践应用。物联网是一个平台，一个契机，想要真正让教学变得高效，还需要教师主动参与实践。以我校电子白板为例，虽然很多教师已经对电子白板的应用基本掌握，但缺乏对其功能的深入挖掘，导致电子白板在一定意义上仍然是“黑板”。因此，教师应具备探索精神，让物联网成为自己教学的辅助，如此才能达到事倍功半的效果。

（三）平安校园安全性是智慧校园建设的一大保障，如果师生的个人信息或者校园信息得不到安全保障，抑或师生的人身安全没有切实保障，那么智慧校园建设将无从谈起。物联网的应用就对平安校园建设有着突出的作用和意义。其一，信息保护。智慧校园服务系统的信息保护至关重要。利用物联网技术可以实现在服务系统内部加密，并借助一定的措施保护系统内网与外网之间的信息传递，最大化地防止了师生信息和校园信息的泄露。其二，后勤保障。物联网技术的应用可以实现对校园各个方面的实时监管，如对进出我校校园的车辆进行智能化管理、实时掌握水电的使用量、监控各种照明系统的使用情况、出现火灾等危险情况自动报警、对人员密集的地方智能监控等。有了这些细节的建设便给了学校及师生最大化的安全保护，提升了智慧校园服务系统的可靠性和安全性。

（四）数据分析通过对我校图书馆、教务网、教学平台等网络平台的使用情况调查，不同年级的学生对校内资源使用不一致，因此在数据分析时按照年级不同进行分类分析。通过调研的对象仅限于大二和大三两个年级，具有局限性。通过数据分析后对比，发现如下问题：在对数字图书馆使用方面，大多数人都处于偶尔使用的状态，甚至有一部分学生不知道有数字图书馆的存在。大三学生也比大二学生使用较多。从学生方面出发，这可能与现代人读书较少，本科生对学术研究较少、对文献需求较少等因素有关；从学校方面，可能与数字图书馆的宣传过少有关。在对教务管理系统的使用方面，大部分人处于偶尔使用状态，大多数学生都反映，在使用高峰期经常出现系统无法登录或非常卡的情况。这就需要注意平台的建设。在网络教学平台的使用方面，大三学生中经常使用的人数较少，说明教学平台使用率不高；大二学生中经常使用、偶尔使用和很少使用的人数相当。由于教学平台是教师与学生沟通的桥梁，这可能与不同年级教师对平台的使用程度不同有关。因此，在网络平台资源的利用方面，学校要加大对各种平台的宣传，平台的开发是智慧校园建设的重要步骤，能否真正在学生与教师中投入使用，能否为学生与教师的学习、生活带来便利，才是智慧校园建设是否成功标准。

（五）智能门禁系统传统的门禁系统基本上都是接触式的，通过指纹识别、门禁卡等方式来实现考勤、门禁等管理。而基于RFID的门禁系统则不然，由于我校RFID可以远距离感应，意味着门禁不需要近距离刷卡或者刷指纹的方式，而只需要通过RFID标签携带者远距离感应即可识别身份。目前已在我校中实施，作为北京市龙头学校，倡导“高大上”，目标是建立智慧型校园。同样采用了RFID的考勤方案：学生一卡通集成了RFID电子标签，在进出校门的时候，门岗通过布设远距离感应器或者地感线圈来识别学生或教师身份，也作为考勤的数据。

五结语

在当前这个教育信息化的大环境下，智慧校园成为高校发展的主流，但智慧校园的建设并不是简单改革与创新就能实现的，还要依赖于各个层面的相互配合，尽最大努力为广大师生提供智慧化的业务和服务模式。为了打造我校智慧校园，我们必须将物联网技术引进校园建设中，借助其突出优势对当前智慧校园建设的意义及其存在的现实问题进行分析，从校园环境、教学管理、平安校园等层面展开探索，从我校智慧校园的现实需求和应对策略出发，制订科学的、实际的，有着更广泛意义的建设计划，从而推动教师、学生与校园的三级联动，实现教学质量的提高。先进的技术在校园中的恰当使用能提高师生的学习生活效率，但若技术背后的制度不够合理，就无法完全体现技术的价值。这就需要完善校园各方面制度，为“智慧校园”的建设提供理论基础。

参考文献

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[3]杜晓静,姚高峰,何秋燕.物联网在智慧校园建设中的应用研究[J].网络安全技术与应用,2011(10):9-10.

作者：于淼 单位：北京建筑大学