２０１５￣第１期 青岛远洋船员职业学院学报 ＶＯＬ．３６ ＮＯ．１ 文章编号：２０９５－－３７４７（２０１５）Ｏ１—０ｏ３７一ｏ４ 物联网在智慧校园中的应用 王长杰 王卫华２ （１．河南警察学院，河南郑州４５００００；２．驻马店职业技术学院，河南驻马店４６３０００） 摘 要：物联网是建设智慧校园的重要技术支撑。本文首先介绍了物联网的定义、发展历史 和运行工作过程，然后根据物联网技术的特点从教学、智慧图书馆、智慧节能、平安校园四个方 面详细阐述了物联网在智能校园中的应用，为物联网技术在各级各类学校中建设智慧校园提供 一定的技术参考和支持。 关键词：物联网智慧校园教学ＲＦＩＤ 中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 随着计算机网络的快速发展。许多院校正在 信。以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的 通过网络技术建设新型智能型的数字化校园。而 一种网络。 近年来新兴的物联网技术受到了全社会广泛的关 １．２物联网在中国的发展 注，也正在被广泛应用在社会的许多领域。现在许 ２００９年８月，温家宝总理在视察无锡时提出 多院校的办学规模不断加大、学生和设备数量越 建立“感知中国”的中心。无锡市２００９年９月与北 来越多。在校园中如何科学高效利用高新技术为 京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合 广大师生服务是一个急需解决的问题。物联网技 作协议。标志中国“物联网”进入实际建设阶段。 术则提供了一个很好的契机。物联网技术在智慧 ２０１１年４月。长安大学为加快建设特色鲜明 校园网中的应用改变了传统的教学和管理模式， 的大学，推动陕西省（国家物联网中心）相关学科 不仅提高了教师的教学和办公效率，也方便了学 跨越式发展，推动地方经济，服务物联网产业发 生在校园的学习和生活。为广大师生提供了一个 展，和西安泸灞生态区共建长安大学科技园，这也 可全面感知优质教育和高效管理服务的校园环 是全国第一个拥有直接服务于物联网板块的国家 境。目前，物联网在智慧校园中的应用已经取得了 级大学科技园。 一定的效果。 １．３物联网的运行工作过程 １物联网简介 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信 １．１物联网的定义 息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对 物联网是近年来新兴的一种网络信息技术。 象实现互联互通的网络。物联网具有智能、先进、 “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其 互联三个重要特征。主要核心技术是射频识别 用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间。进行 （ＲＦＩＤ）。 信息交换和通信的一种网络概念。１９９１年美国麻 一般来讲。物联网的运行包括以下三个步骤： 省理工学院（ＭＩＴ）的Ｋｅｖｉｎ Ａｓｈ—ｔｏｎ教授首次提出 （１）标识物体的属性，属性包括静态属性和 物联网的概念。国际电信联盟对物联网的定义是： 动态的属性。静态属性可以直接存储在电子标签 通过射频识别（ＲＦＩＤ）、红外感应器、全球定位系 中，而动态属性需要传感器实时探测。 统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议， （２）通过阅读识别设备完成对物体属性的读 把任何物品与互联网相连接．进行信息交换和通 取，并将读取数据信息转换为能够在网络进行传 收稿日期：２０１４—１２—２４ 第一作者简介：主长杰（１９７８一Ｊ，男，讲师。硕士 ・３７ ・ ２ｏ１５￣第１期 青岛远洋船员职业学院学报 ＶＯＬ．３６ ＮＯ．１ 输的数据格式。 （３）将物体属性的相关信息通过网络传输到 信息数据处理中心，由处理中心完成物体通信的 相关计算．实现智能化的决策和控制，达到人与物 的有效通讯。 ２物联网在智能校园中的应用 智慧校园是物联网技术在校园中的一种综合 集成应用。通过物联网技术将校园中的每个服务 物件进行连接．通过有线或无线的方式使物件间 形成数据的传输和共享的服务平台，促进人、信息 管理系统、校园实体的有效融合，是校园信息化建 设迈向更高目标发展的具体体现。物联网技术的 应用不仅改变和优化了传统的教育教学环境。而 且推进了教师教学理念的更新及教学方法、学校 管理的创新。促进了学校、教师、学生的共同发展。 在学校的教学、科研、管理和学生生活中得到了广 泛的应用。 ２．１物联网在教学中的应用 （１）提供智能化、可交互的教学环境，实现学 生主动学习的教学模式 教学环境在一定程度上可以影响到课堂教学 效果的好坏。物联网技术给课堂教学提供了智能 化的教学环境和资源。传统的课堂教学环境中教 师和学生所能运用的教学资源十分有限，有时很 难给学生呈现一个真实的场景。而通过网络进行 学习的虚拟方式又缺乏交互性。使用物联网技术 可以很好地解决两者的缺点，将彼此间互不联系 的教学资源进行组网关联，能够实现人人交互、人 机交互、人物交互等多种交互功能，使教学环境中 的每个组成部分都具备智能化和网络化的特点， 达到现实学习和网络虚拟学习的无缝连接：同时 拓展了学生的视野，突破了传统教学的局限性，实 现了课堂教学向真实环境延伸的功能，扩大了教 学效果。例如．无锡市某校利用物联网技术建立了 一个感知植物生长的数字化种植系统。学生通过 利用物联网的传感技术和计算机网络全程获取植 物的真实生长数据，并通过收集和处理信息相关 数据，得到植物真实的生长规律。通过这种更加贴 近现实生活的直观体验。提升学生对种植知识的 掌握和理解。通过物联网技术学生也可以利用任 何智能终端设备与学校的学习资源和设备连接． 实现随时随地学习的目的。 在基于物联网的教学活动中。学生自己通过 对数据信息的采集、记录、分析，能够着重培养他 ・３８・ 们对知识的探究性的学习，提高独立分析解决问 题、协作完成、归纳总结的能力。这种智能化、可交 互教学环境实现了传统教学模式的改变，把以教 师灌输为主的教学模式变成了学生主动参与的教 学模式，使学习环境发生了根本性的变化，增强了 学生的学习兴趣和探究学习的能力。 （２）实现安全、共享、高效的实验平台 在教学活动中。实验教学是必不可少的重要 环节．也是培养学生实际操作能力和创新思维的 重要手段。由于安全因素或实验设备短缺等条件 的限制。一些教学活动无法让学生亲自动手完成 或开展。大多数学校是采取使用多媒体课件的方 式给学生进行演示和讲解．但是这种方式缺乏一 定的真实性，不如学生亲自动手完成的好，一定程 度上影响了学生的学习效果。而通过物联网技术 可以为实验教学活动提供一个安全、共享、高效真 实的教学实验平台。比如在实验设备中安装各种 需要的传感器，在教学活动中，教师可以对实验设 备远程操作和采集数据。并通过网络视频将实验 过程和实验结果实时显示。学生也可以在教室对 实验设备远程操作和数据的采集，完成学习活动。 对一些需要长时间获取数据的实验，可以通过校 园网将各种实验数据实时上传到服务器中。进行 存储保存，保证了实验数据的完整性和有效性。也 可以将数据共享到其他系统中。如果在使用过程 中出现使用不当或可能导致危险事件发生时，能 够自动报警并中断实验过程。可以及时避免不必 要的损失。这种教学方式远比多媒体模拟教学效 果更好，更直观。为了更高效地利用社会和其它学 校的优秀教学资源，解决教育资源不均衡问题。物 联网可以实现跨区域、跨学校间的资源协同共享。 学生通过授权可以通过网络平台根据兴趣选择学 习内容或做实验，可以使用一些共享的大型实验 设备和图书资源，满足他们各自的学习愿望，增强 学生学习参与的积极性和信息的流通性。 （３）提供实时的教学反馈结果 课堂教学互动反馈是教学活动中的重要内 容，能够帮助教师了解学生对知识的掌握程度，进 而调整教学进度，更加有效地提高教学效果。在传 统教学中，教师一般是通过提问或者随堂练习的 方式检验教学效果。这种方式不全面而且反馈的 效果不及时。因此，可以通过物联网技术给学生佩 戴一些传感器记录学生在学习过程中的脑电图、 血压、眼运动、手运动等相关信息，配合心理学测 ２０１５年第１期 青岛远洋船员职业学院学报 ＶＯＬ．３６ ＮＯ．１ 试等相关技术，计算出学生的紧张度、注意力、脑 活动情况等信息，然后根据这些实时反馈的数据 信息进行综合分析发现存在的问题并及时调整教 学活动。 ２．２智慧图书馆 制中心的命令并反馈灯的各种状态。实现照明无 开关的功能。系统控制中心根据室内光线强度和 学生的位置来调整教室内的灯光亮度．实现照明 的智能化控制。当教室内的光线比较暗，灯自动 亮；当光线比较强时，灯自动关，如果发现教室里 没人，可以远程控制灯的开关。据统计，一栋教学 楼一年能够节省大约１５％的用电量。物联网也可 建立智慧图书馆是图书馆未来发展的方向。 现在许多高校已经利用物联网建立了智慧图书 馆，实现了图书馆业务的智能化管理和服务。减少 以将教室中的投影仪和窗帘导轨等设备整合．并 根据投影工作状态决定是否关上窗帘。降低灯光 了人工操作的劳动强度和复杂度。降低了图书管 理和借阅的成本。智慧图书馆主要是通过为图书 安装ＲＦＩＤ电子标签来完成智能操作。每个电子 标签具有唯一识别码，标签中存储图书的各种基 本信息，比如图书名称、作者名字，图书所在书架 位置等信息。管理人员可以通过书架感应器或者 移动智能终端方便地获取图书的相关信息。利用 网络进行统一管理，完成对图书的查询、定位和分 类整理等功能。例如管理人员在清点图书数量时， 只需要拿着移动阅读器在图书馆内利用射频信号 对电子标签进行无线批量读取即可，不用再一本 一本地进行扫描，提高了办公效率。 由于ＲＦＩＤ标签中存储的信息可以方便地进 行修改．管理人员也可以通过图书管理系统动态 对图书的状态进行管理。即对图书的借出、损坏、 丢失等状态及时地在标签中予以更新，使图书的 使用状态与管理系统中的状态始终保持一致，进 而实现图书的全过程动态管理，为图书的整理、更 新等提供依据，实现了图书的高效管理。系统还可 以根据学生借阅记录历史和专业方向，统计分析 出学生借阅的兴趣点．及时筛选出学生感兴趣的 图书目录信息，并通过短信、电子邮件等信息传输 手段主动进行推荐，实现智慧图书推荐的功能。 ２＿３智慧节能 建设智慧节能型的校园是建设节约型社会的 重要组成部分．也是智慧校园的特色之一。物联网 技术可以对校园中能源消耗进行科学的监控和管 理，达到最小化和最合理利用能源的目的。通过物 联网将能源消耗对象连通起来，如学校的水、电、 气等。建立一套节能控制管理系统。利用物联网管 理系统动态监控和数据统计分析功能，全面准确 地获取使用和消耗情况，查找能源消耗问题根本， 节约成本，建立有序的管理模式，达到节能降耗的 效果，同时也可以避免突发危险事件的发生。例 如，将校园内的灯安装光线传感器和控制器。通过 无线进行组网，使每一盏灯都能远程遥控，接受控 亮度。 ２．４平安校园 为了保证校园和师生的安全。很多学校都安 装了校园视频监控系统。但是监控系统存在一定 的盲区和需要人工操作、识别等问题，达不到智慧 安防的目的。而通过物联网中的射频识别技术、红 外感应等技术可以很好地解决以上问题，做到全 方位的感知校园环境，实现平安校园的目标。例如 在学生宿舍楼中建立一套基于物联网的智能通道 管理系统。根据学校的相关规定。对宿舍楼门的开 关时间以及进入人员的权限进行设定。首先采集 学生的基本信息并存入到一种具有射频技术的卡 证（如校园一卡通）。当学生通过通道口时，学生可 以通过校园一卡通或者是具备ＮＦＣ功能的手机 实现近距离的刷卡。并通过高清图像采集设备抓 拍人员头像。当非法人员或无授权人员进入通道 时，系统会自动报警把人员图片信息传输到服务 器。以便安保人员进行鉴别。在校园中通过ＲＦＩＤ 读取器可以读取佩戴一卡通学生的信息，通过网 络对学生进行课堂考勤和位置定位。 同样，为了防止校园内的一些重要设备丢失 或被盗．可以在这些设备上贴上电子标签和ＧＰｓ 标签．随时通过遍布校园的无线监控网络对设备 的位置和使用状态进行监控和定位，实现科学高 效的管理和跟踪。当设备位置移动超出警戒值时， 系统会自动向保卫部门进行报警，实现了重要设 备的自动安全管理。这样，既保障了教师和学生的 人身和财产安全，又实现了校园安全的智能化管 理。 ３结束语 物联网技术对智慧校园的发展和应用提供 了强有力的技术支持．是未来教育发展的方向。但 是，物联网在提供便利的同时，也面临着许多挑战 和存在着一定的不足。比如成本费用高，对人、物 的识别方式单一．管理维护制度不健全等相关问 ・３９・ ２０１５年第１期 青岛远洋船员职业学院学报 参考文献： ＶＯＬ．３６ ＮＯ．１ 题急等待解决。然而，任何新事物的发展都需要一 定的时间和过程。随着物联网技术的不断进步和 制度的不断完善。物联网在智慧校园中的应用会 更加广泛，前景更加美好，有效提高学校的竞争 力。 【１］严大虎，陈明选．物联网在智慧校园中的应用 ［Ｊ］．现代教育技术，２０１ １，（ｏ６）：１２３－１２５． 【２】肖文雅，姚红星．物联网在智慧校园建设中的 应用［Ｊ】．信息技术，２０１３，（ ：６３－６５． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌＯＴ ｉｎ Ｗｉｓｄｏｍ ｉｎ ｔｈｅ Ｃａｍｐｕｓ ＷＡＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｊｉｅ ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ－ｈｕａｚ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｉｃｅ ＣｏＨｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｕｍａｄｉａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｕｍａｄｉａｎ ４６３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｍｐｕｓ’Ｓ ｗｉｓｄｏｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏ— ｃｅｓｓ，ｔｈｅｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｗｉｓｄｏｍ，ｗｉｓｄｏｍ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ，ｓａｆｅ ｃａｍｐｕｓ ｌｉｂｒａｒｙ ｉｎ ｆｏｕｒ ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＯＴ ｉｎ ｓｍａｒｔ ｃａｍｐｕｓ， ａｓ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｔ ａｌｌ ｌｅｖｅｌｓ ｉｎ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｃｈｏｏｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｍｐｕｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｗｉｓｄｏｍ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ；ｓｍａｒｔ ｃａｍｐｕｓ；ｔｅａｃｈｉｎｇ；ＲＦＩＤ ・４０・