浅析物联网技术在智慧校园中的应用

【摘 要】近年来，互联网技术与移动通信技术的不断深入发展促使了物联网的形成与发展。物联网可解决物件互接的问题，将有力推动校园信息化向“智慧校园”的发展，为高校数字化资源与信息化系统的高效整合提供更有利的条件，更好地为广大师生的工作、学习和日常生活服务。

【关键词】智慧校园；物联网；应用；手机RFID-SIM

随着互联网的飞速发展，校园信息化建设也在逐日推进。例如校园一卡通的使用给教师和学生校内消费、图书借阅等带来了便捷；校园各大应用系统的使用提高了校园管理人员的工作效率。然而校园信息化建设仍存在着不足，包括网络基础设施的接入手段单一；信息化保障机制不够健全，缺乏统一的信息编码标准；安全保障体系不够完善，存在各种安全问题；信息资源内容不够丰富、信息资源采集与更新不方便；校园各部门信息共享与交流自动化程度低，整个校园存在严重的信息孤岛问题；重建设、轻应用，应用平台和应用资源的建设得不到应有的重视。

随着互联网技术和移动通信网络技术的不断发展，物联网诞生了。利用物联网技术可很好地解决传统互联网不能解决的与物件互联问题。将物联网技术引入校园将为校园信息化建设中所存在的以上问题提供解决的可能，有力地推动“智慧校园”的发展，为师生员工提供学习、生活和工作上的便利。

1.智慧校园概念的提出

到目前为止，学术界对智慧校园还没有一个统一的标准概念，本文提出一个基于自己见解的智慧校园概念。

智慧校园=校园+物联网+云计算+智慧化设备，智慧校园通过物联网实现人与人之间、人与物之间、物与物之间、人与信息资源之间以及信息资源与信息资源之间的通信。它的最高阶段就是校园服务和管理各部分都是由物与物之间智慧化地完成，无需人工干预，从而达到“智慧”状态，向广大师生提供更加人性化的服务。

基于物联网的智慧校园是全方位开放式的校园，是综合教育资源信息服务中心，是高效便捷和节能的智慧中心，具备沟通智慧化、设备智慧化和服务智慧化三个特点。

2.物联网技术在智慧校园中的应用

物联网技术在智慧校园中的应用主要体现在六个方面，分别是用户身份管理、图书馆管理、校园公用设施管理、校内消费管理、校园安保和校园手机短信息通知服务。

2.1用户身份管理

用户身份管理是基于物联网的智慧校园各个应用的基础，主要包括以下几点具体功能：

（1）手机RFID-SIM卡管理

①手机RFID-SIM卡注册

师生在入学或入职时，学校手机SIM卡管理部门师生的个人信息以RFID电子标签的形式写入其手机SIM卡中。这样，普通的手机SIM卡就可以变成存储了用户身份基本信息、可用于身份自动识别的RFID-SIM卡，从而代替数字化校园时代广大师生用户使用的一卡通。

②手机RFID-SIM卡注销

在教职工离职或学生离校时，向学校手机RFID-SIM卡管理部门申请删除手机RFID-SIM卡个人身份信息，这样， RFID-SIM卡就失去自动身份识别功能变成一张普通的手机SIM卡。

（2）用户身份信息管理

系统管理员可以登录RFID-SIM卡信息管理系统对师生用户身份信息进行更新、添加和删除等操作，对挂失的RFID-SIM卡用户进行冻结，以免师生个人财产的损失。

（3）登录记录查询

师生用户可以通过登录记录信息查询系统查询自己使用校园图书馆、多媒体教室、各公共实验室、各专业类实验室等校园公共设施的详细记录。

（4）用户身份自动识别

该功能主要用于师生用户进行校内选课、课程成绩查询、图书馆、多媒体教室、各公共实验室和各专业类实验室等进入、校内消费、图书借阅等场合的用户身份自动识别。

（5）RFID-SIM卡跟踪定位

该功能主要用于帮助师生用户寻找已丢失的手机RFID-SIM卡。其原理是根据用户最近一次使用手机RFID-SIM卡进行用户身份自动识别时的电子标签阅读器或手机最近一次的移动通信服务站的位置来定位手机最可能丢失的位置，从而为师生用户找回丢失的手机和RFID-SIM卡提供有效的参考信息。

2.2图书馆管理

将物联网技术引入图书馆管理中可以大大地提高其自动化程度和降低其人力和财力的投入。将手机RFID-SIM卡电子标签阅读器安置于图书馆门禁处。这样，当师生进入图书馆到达门禁处，对于其合法用户，图书馆门禁将自动打开。当师生离开图书馆到达门禁处时，图书馆门禁会自动同时读取用户的身份信息和其所携带的图书的信息，以防不法用户携带未经借阅的图书离开图书馆。

当用户需要进行图书借阅或归还时，用户只需同时将自己的手机和所借阅的图书放置于图书借阅自助服务台的电子标签扫描处即可完成图书的自动借阅和归还。同时，师生用户所借阅的图书信息将会以手机短信的方式发送至用户手机上，以便师生用户及时核对。能实现图书的感知和定位来完成馆藏图书的查找、统计和归架。能实现对图书馆内各自动化系统的智慧化的程序控制和综合管理。例如：空调及通风系统能够对图书馆室内的空气颗粒度、温度、湿度等环境参数进行自动检测和调节，从而确保馆内资源和人员的安全和健康；灯光控制系统能进根据对读者位置信息的感知而实现灯光亮度和场景的智慧化调节，从而既节能环保，又实现人性化的贴身服务。

2.3校园公用设施管理

为教室、实验室及校园中的各种设备安装或嵌入传感器，通过网络将采集到的数据或设备发生故障情况实时传送到校园的监控管理中心，使各相关管理部门能够随时了解设备的使用情况。

通过在多媒体教室的多媒体控制台上安装电子标签阅读器，教师可以使用自己的手机对多媒体设备进行智能控制，如开启多媒体教室控制台，并且实时记录多媒体使用信息（包括使用对象、使用人、使用时间、持续使用时间等信息）；同时对上课学生身上携带的手机RFID-SIM卡进行自动数据采集，对学生上课情况进行实时统计。

在实验室内部安装温度、湿度、空气颗粒度、光亮度、气体浓度等传感器，对实验室内部的环境进行感知，并通过统一中央控制台以“一键感知”的形式对实验室内部情景进行切换，从而对实验室内灯光、窗帘、实验台、防火装置、电源插座等设备进行实时智能控制。

2.4校内消费管理

校内消费是广大师生日常生活学习的重要组成部分，基于物联网的智慧校园校内消费管理将采用便捷、安全的基于手机RFID-SIM卡自动身份识别的校内消费模式。

师生用户可随时查看手机RFID-SIM卡内的账户余额、在校园内的各种消费记录和实现银行账户向手机RFID-SIM卡账户转账等功能。能利用手机RFID-SIM卡账户完成宿舍自来水费、宿舍热水费、公共浴室水费、洗衣费、电费等费用的支付。在校内超市购物、食堂就餐等消费时，便可利用手机RFID-SIM卡支付，代替原有的现金支付。

2.5校园安保

在校门、教学楼、办公楼、实验楼、多媒体教室楼、宿舍楼、图书馆等重要区域安装电子门禁系统，记录出入者相关的身份信息和进出信息。

在学校校门、校内主要道路口、教学楼、宿舍过道、食堂、停车场、实验室等学生易聚集的重点区域安装视频监控系统，实时记录其情况。视频监控系统提供视频实时监控、视频捕捉、图像抓拍和视频实时录像等功能，并通过光纤与学校保卫处或所辖派出所110指挥中心相联网。

在校园内重点实验室、多媒体室、图书馆、教室、办公室、宿舍、危险品仓库、重要展品存放点等主要场所安装温度、气体浓度等检测传感器装置，并与学校火灾预警中心联网，实现安全信息的采集、分析与火灾报警等功能。

引入“校园管理最小责任单元”理念，利用物联网技术将整个校园划分成若干个无缝连接区域，当学生在校园内发生危险情况时，学生可通过手中的手机以电话或短信的方式及时向校园保卫科报警，学院安保人员在接到报警后可根据报警控制台平台显示的方位信息迅速赶往案发地点进行险情的处理。

2.6校园手机短信通知服务

通过校园手机短信息管理平台实现会议通知、放假通知、成绩公告、学生就业信息等校园通知以手机短信的方式及时下发给广大师生，从而解决传统方式下校园通知严重滞后、通知不到位的问题。

根据短信息接收方数量的不同，我们将其分为以下两种模式：

（1）点到点短消息服务

所谓点到点短消息服务是指短信息接收方为某一个特定的个体。例如：学院向每一个尚未交清学费的学生下发“学费催交通知”。

（2）小区广播短消息服务

所谓小区广播短信息服务是指短信息接收方为若干个体。例如：学校向各部门负责人发送会议通知。

3.结束语

“智慧校园”部分源于“数字校园”，但不完全等同于“数字校园”，智慧校园更多的是强调按需服务、快速反应、主动应对等，更多地体现智能、聪慧的特点。

参考文献：

[1]刘云浩.物联网导论[M]. 科学出版社， 2011.

[2]范景行.基于物联网的校园手机一卡通的安全策略研究[J].计算机安全，2011（05）：70-73.

[3]王延炯.物联网若干安全问题研究与应用[D].北京邮电大学，2011.

[4]鲍娟 喻焰.基于物联网技术的智慧校园应用研究[J].中国西部科技，2013（03）：18.

作者简介：

周扬帆：（1982―）女，讲师，现任教于衡阳财经工业职业技术学院，研究方向：计算机应用。

基金项目：

2013年度湖南省教育厅科学研究项目，基于物联网的智慧校园网的研究，编号：13C068。