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物联网在智慧校园中的应用

发布时间:2018-12-20 01:06:08 文章来源:未来智讯    
    物联网在智慧校园中的应用作者: 严大虎 陈明选   [摘要]文章探讨物联网的内涵与特征,提出智慧校园的观念,并阐述物联网在智慧校园中的应用。   [关键词]物联网:智慧校园;感知识别   [中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097(2011)06-0123-03
  
  引言
  
  2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网受到了全社会极大的关注。物联网的快速发展以及相关技能的不时成熟,将会对传统校园的发展产生深远影响。一物联网的内涵与特征
  
  1 物联网的内涵
  从字面含义看,物联网是“物物相连的互联网”,这句包含了二层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。因此,物联网的定义是通过射频识别(ILFID,Radio FrequencyIdentification)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
  物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层,如图1所示。感知层由各种传感器以及传感器网关构成,其主要功能是识别物体,采集信息,并且将信息传递出去;网络层负责传递和处理感知层获取的信息;应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求联合,实现物联网的智能应用。
  
  物联网运行过程:
  (1)标识物体属性,属性有静态和动态属性,静态属性直接存储在RFID标签中,动态属性可由传感器检测:
  (2)由阅读器读取物体的属性,同时将信息转换为符合网络传输的数据格式;
  (3)将数据通过网络传输到信息处理中心,再由处理中心完成物体通讯的相关计算。
  
  2 物联网的特征
  (1)连通性
  连通性是物联网的基础。无论是专网、无线、有线或者是感知物体,都必须体现“连通”状态,并且和互联网连接在一同,这样才能体现出真正意义上的物联网。国际电信联盟认为,物联网的“连通性”有四个维度:一是任意时间的连通性:二是任意地点的连通性;三是任意物体的连通性:四是任何人的连通性。
  (2)物物相联
  在互联网中,人们利用电脑实现人与人之间相互交流:物联网通过传感器、射频识别技能、全球定位系统等技能实现物与物的交流。互联网实现人与人的远程交流,而物联网完成了人与物、物与物的即时互动,从而实现了由虚拟世界向现实世界的连接转变。
  (3)智能化
  智能化是利用计算机技能、传感技能和抑制技能对系统中各个对象可以智能监控和智能抑制,从这个角度看,物联网是智能化的重要环节,物联网的发展将推动智能化的进程。它使得世界中的物体不但以传感方式也能够智能化方式关联起来。物联网具有智能化感知性,它能够感知人们所处的环境,最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出准确的判断。
  
  二 智慧校园
  
  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”成为美国国家战略的一局部。2009年8月7日,国务院总理温家宝在无锡视察时,指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。基于这种“智慧”的理念,学校作为知识与信息服务机构的前沿,应该抓住机遇,通过物联网的系统化发展与应用,打造智慧校园。
  智慧校园是通过利用物联网技能来改变师生和校园资源相互交互的方式,以便提高交互的明确性、灵活性和响应速度,从而实现智慧化服务和管理的校园模式。具体的说,智慧校园是把感应器嵌入和装备到食堂、教室、图书馆、供水系统、实验室等各种物体中,并且被普遍连接,变成“物联网”,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现教学、生活与校园资源和系统的整合。
  
  三 物联网在智慧校园中的应用
  
  物联网在智慧校园中的应用主要包括校园生活和教学管理两方面,如图2所示。
  
  1 校园生活
  包括食堂管理、浴室水控管理、考勤管理、智能照明抑制等。
  (1)食堂管理
  食堂管理是智慧校园重要组成局部,基于RFID技能的食堂管理系统主要分成三局部:
  含RFID电子标签的饭卡:师生每人拥有一张这样的饭卡,卡里面包含了用户信息。
  RFID阅读器:在每个食堂售饭窗口安置一个RFID阅读器,将读到的信息传至后台数据库查询,读取卡上金额,并扣除消费金额。
  后台数据库管理系统:将用户的注册信息存储在数据库中,能够方便管理员对食堂消费业务的查询。
  (2)浴室水控管理
  基于RFID技能的浴室水控管理,能够实现用水自动化管理,主要功能以:
  信息数据实时显示:当RFID卡位于阅读器感应区时,阅读器就显示卡上余额,然后可立即进入用水计费状态。
  消费模式:消费模式选取实时计费模式,即读卡就出水,并根据用水量实时进行扣费;
  计费方式:按使用的流量计费,即外接脉冲流量表,可根据计算产生的流量进行计费。
  (3)考勤管理
  学生考勤是学校日常教学过程中必不可少的一个组成局部。常规考勤事务主要都由教师承担,花费教师额外的时间与精力。
  基于RFID技能的考勤管理事务流程:每次上课前,学生用含RFID标签的校园卡(或手机卡)刷卡进教室,教室内的设备在接收到读卡器发送来的学生刷卡记录数据后,将数据发送到远程服务器;远程服务器接收到数据后,将数据存储到数据库中;然后,教务人员或者教师通过浏览器登录到考勤查询网站,能够实时地远程查询某一节课或某一位学生或某个教室在某一段时间内的考勤情况;学期结束时,每门课程学生的出勤情况或者某个学生在一个学期的出勤情况能够自动统计出来。
  (4)智能照明
  智能照明是利用物联网技能,使校园内的灯可以无线自主组网,使每一盏灯都能遥测和遥控,教室和道路的灯接受抑制中心的下令,反馈灯的各种状态,根据光强度和时段自动调节照明亮度。例如对教室照明智能抑制,当教室光照对照暗,灯自动亮;当光照对照强时,灯自动关,如果发现教室里没人,能够远程抑制灯的开关。
  
  2 教学管理
  包括日常教学、智慧图书馆和实验室管理等
  (1)日常教学
  利用物联网技能有利于建立全面和主动的教学管理体系,利用RFID技能的支持,能够完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系;有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力,物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供支撑环境。例如,无锡市感知生长校园数字化农植园系统,便是让学生通过“感知”动植物生长情况,利用计算机及网络收集、处理和发布观测信息,交流种植经验,展示研讨成果,从而提升学生的科学素养。
  (2)智慧图书馆
  智慧图书馆通过物联网来实现智慧化的服务和管理。 它的理想模式便是无需人工服务。目前物联网在图书馆中的应用,主要是RFID电子标签的应用,以智能书车为例来说明。
  智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备,具有查询、定位、书架智能导航等功能,可实现文献架位信息珍藏、文献分拣、新文献上架等功能。具体流程:书籍拣到书车上,通过阅读器识别书籍的RFID中存储的信息,记录并显示文献在书车上的位置,同时根据获取的书籍存储架位信息,将需要进行上架事务的位置和书车上对应的书的存放档位对应起来,并在书车的显示屏幕上按照书库的位置将该车书的具体上架位置显示和引导出来,方便事务人员进行高效率归架。
  (3)实验室管理
  物联网应用到实验室中主要包括设备管理、实验过程管理和智能插座等。
  设备管理:RFID存储实验设备的基本属性等信息,利用阅读器方便地获取相关信息,然后再利用网络进行统一管理。
  实验过程管理:最初,RFID能够帮助学生方便地获取实验步骤、操作要点、使用帮助等信息。其次,在实验过程中,使用不那时能自动警告并停止实验过程,避免不必要的丧失。另外,实验数据能够被实时采集并以适当的方式提供给实验者,实现实验教学的数字化、网络化与智能化。
  智能插座除了拥有传统电源插座功能外,它可以将各个实验设备的耗电量信息实时反馈给实验室管理员,管理员能随时开关插座,实现插座与人的对话,起到高效节能的作用。
  
  四 结束语
  
  智慧校园是通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理,它通过物联网实现了校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通,海量信息在物联网平台的聚合而产生新的信息,从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。
  毫无疑问,智慧校园为师生带来了极大便利,同时也面临着许多挑战。最初是成本问题,建设智慧校园最初要有一个统一的基础设施平台,包括有线与无线双网覆盖的网络环境;其次是师生隐私平安问题,由于物联网能够跟踪用户的行动、习惯以及偏好等,信息资源及师生隐私如何得到保护成为创建智慧校园亟待解决的问题;最终,管理机制尚不完备,物联网如何维护、如何管理、如何使用都是很大的问题。目前,智慧校园还处于试探阶段,前景不明朗,但从长远来看,由于物联网应用前景非常辽阔,智慧校园一定会像浙江大学在信息化“十二五”规划中描绘的那样:无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。
  参考文献
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