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基于物联网技能的智慧校园探究

发布时间:2019-01-07 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    基于物联网技能的智慧校园探究作者: 姜春雷   摘要:本文根据物联网整体架构特点,得出智慧校园建设的整体布局方案。提出智慧校园建设的整体指标和体系结构,并从应用层、网络层、感知层三个层次作了详细分析。   关键词:物联网 智慧校园
  中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)11-0069-02
  1、引言
  当今社会信息技能的快速发展,极大地促进了校园信息化程度。现在,几近所有高校都建有数字校园,学校教学、办公、后勤保障等各方面对校园数字化依赖程度也越来越高。与此同时,数字校园提供的服务功能与用户的需求存在很大差距,需要借助新的技能手段完善和增加数字校园服务功能,提高服务水平,使其逐渐向智慧校园转变。“智慧校园”是2010年信息化“十二五”规划中由浙江大学提出的观念,其蓝图是建设一个物联化、集成化、智能化的便于教学、科研、学习、生活的智能化校园。
  物联网的观念在1999年的移动计算和网络国际会议上提出以后,立即引起世界各国广泛关注,并起初了对物联网技能的研讨。在2009年IBM公司提出“智慧地球”的策略之后,物联网技能被各行各业广泛选取,遍及绿色农业、工业监控、公共平安、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等社会各个领域,物联网成为经济新的增长点并带来了又一次新科技家当革命。
  2、物联网概括
  2.1 物联网观念及特征
  物联网(Internet of Things)大略的讲便是物与物连接的网络,所有实物都能够通过网络交互。具体的讲便是物体通过绑定射频识别装备、传感器或通过二维码技能、全球卫星定位技能和其他智能技能手段,遵循约定协议,接入到互联网或其他通讯网络,实现网络上人与人、人与机器、机器与机器、物与物之间随时随地的互通。从技能角度讲,物联网应具备3个特征,一是全面感知,即利用RFID、传感器、二维码等随时随地感知物品信息;二是可靠传输,通过现有各种网络途径,将感知到的物品信息实时、正确传递出去;三是智能处理,利用智能计算技能对接收到的大量数据和信息进行分析处理,实现对物品的智能化抑制。
  2.2 物联网的整体架构
  根据物联网的特征,其整体架构能够分为3个层次:感知层、网络层和应用层。
  感知层是物联网对所有物品信息智能识别和全面感知,是物联网整体构架的最底层,是智慧校园建设的基础。进行智慧校园建设,最初要实现所有纳入管理的物品都有自己的ID标签,并配备与之相应数量的传感器、阅读器等感应装置。
  网络层是物联网对感知到的物品信息通过各种网络途径实时、正确传递出去,是物联网整体架构的中坚层,是智慧校园建设的关键。目前,各高校网络基础建设对照成熟,多数高校实现了万兆核心和千兆桌面的快速园区网,并在图书馆、教室等重要教学场所部署大量无线节点,基本实现网络铺设到校园的各个角落,为智慧校园建设提供有力支撑。
  应用层是物联网把接收到的物品信息通过智能计算技能进行信息存储、数据处理并实现信息的共享、交互和发布,是物联网整体架构的顶层,是智慧校园建设的核心。智慧校园应在数字化校园建设的信息门户、统一认证、一卡通系统等应用层系统基础上将其进一步融合,建立高效、统一共享的数据中心。
  3、智慧校园整体布局
  3.1 整体指标
  智慧校园应提供统一的门户支撑平台,集成信息采集、管理和检索,实现规范的信息组织和网络协作,面向园区网用户提供灵活的、个性化的服务;提供统一的用户接入,集成个业务系统的用户认证信息,实现基于用户角色的权限分配和平安抑制;提供统一的终端接入,支持多种通讯设备和多种通讯协议,能为所有应用终端提供统一的数据接入方案;提供统一的数据共享平台,支持现有业内常用应用系统和数据库,基本满足数据无缝共享的需求。智慧校园是数字校园发展的延续和发展,是在数字校园对园区全覆盖的有线和无线网络基础上建立的。
  3.2 体系结构
  借助物联网体系架构划分标准,智慧校园的体系结构同样能够分为应用层、网络层、感知层三个层次,如图1所示。
  建设智慧校园最初确立统一的信息标准。由于校园网中运行的业务种类繁多,没有一套标准的编码体系,无法实现各业务系统融合和数据共享,因此编制信息标准体系是建设智慧校园的首要任务。
  统一接入应用便是建设统一的数据服务平台,建立平安高效统一的数据交换中心是统一接入应用的基础。统一数据服务平台,应基于统一的元数据、统一的可扩展标记语言交换协议标准,应兼容现有业务系统数据结构或进行已有业务数据平台向统一数据服务平台迁移,能够使各类业务系统和各种数据可以无缝交互。统一门户支持和统一用户接入便是提供统一身份认证和接入平台,规范信息从采集、处理、存储、使用的全过程,对信息资源访问权限进行集中抑制,细化认证服务,简化认证方式。应用业务融合是在校园网信息门户中集成校园内各种应用系统和信息资源,可以使用户在统一的信息门户中使用各自所需业务。
  网络融合主要是将有线网络、无线网络和移动通讯网络联合起来。其中有线网络是基础,随着业务量不时增多,网络上数据量剧增,其他方式很难达到如意的传输速度,而有线网络的传输速度能够轻易达到GB数量级,与此同时,网络交换设备必须拥有更大的数据吞吐率。很多院校建成数字化校园已经多年,基础网络交换设备本能相对落后,对这些设备的更新应该是迎接智慧校园的第一步。在有线网络的基础上,应实现教学、办公、宿舍等园区内无线网络的全覆盖,并借助快速的有线网络,提升无线网络速度,为用户随时随地接入网络提供便利条件和更好的用户体验。联合智能移动通讯技能,将园区内业务系统平台扩展到移动终端,以更为便捷的方式满足用户需求。
  数据采集主要利用传感器技能、RFID技能和二维码技能完成。传感器是物联网采集信息的终端工具,是感知、获取和检测信息的窗口。RFID是一种非接触式的自动识别技能,物品与RFID标签绑定以后,非常于拥有了身份表明,通过接收器或阅读器获取其身份信息。二维码是新型的条码技能,其缺点是只可单向表达,只可用扫描仪扫描后才能获取其信息,无法做到信息交互。感知层能够用两种方式接入园区网。一是直接使用TCP/IP协议接入园区网,此方式缺点是TCP/IP协议会增加网络开销,网络利用率低;二是在感知层管理节点处设置代办网关,利用代办网关重新封装感知网络的数据后再发送到园区网,此方式缺点在于一旦代办网关故障,感知网络数据将无法传送。
  平安防护体系应根据国家平安标准,建立起一整套为设备、数据传输、数据库和应用服务相应的平安防护机制。建立运维管理系统,实现对机房环境、网络设施、数据库和业务应用系统实时监控,保障其平安稳定运行。
  4、结语
  近年来物联网技能发展迅猛,为智慧校园的实现提供了有力支撑,但同时我们不得不清醒的认识到智慧校园建设中所面临的一些问题。一是缺失建设规范,没有可供参考范本;二是数据融合难度大,早期建成的业务系统较多,其建设方式多种多样,基础平台不能提供相应接口,而重建成本太大;三是平安防护难度大,感知层的节点大局部部署在难以监控的位置,其物理平安难以保障。智慧校园是一个新兴的领域,任何新事物的建立必然不会一帆风顺,我们应根据自身实际,有条件有步骤,对现有数字化校园逐步进行改造,相信在信息技能不时推进下,智慧校园会离我们越来越近。
  参考文献
  [1]宗平,朱洪波等.南京邮电大学学报(自然科学版).智慧校园设计方法的研讨[J],2010(8):15-19.
  [2]韩雪.基于物联网技能的智慧校园系统设计研讨[J].电子设计工程,2011(12):41-43.
  [3]张新程,付航等.物联网关键技能[M].2011:14-17,48-50.
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