物联网技术在学校信息化管理中的应用展望

摘要：物联网是互联网的延伸和扩展，强调物品的互联，是通过各种信息传感设备将各种物件互为连通而形成的网络，本文从阐释物联网的内涵出发，探讨物联网在学生管理、课堂教学环境管理、图书馆管理、教学仪器设备管理等方面的应用。

关键词：物联网；学校管理：信息化管理

中图分类号：G40-057　文献标识码：A　文章编号：1673-8454(2011)21-0076-03

物联网被认为是继计算机、互联网之后信息产业的第三次浪潮，它是未来信息产业发展的重要方向，世界各国都把它当做促进经济发展的重点科技领域。

一、物联网的内涵

1.物联网的概念

1999年，美国麻省理工学院最先提出了“物联网”的概念，2005年，国际电信联盟(ITU)的《ITU互联网报告2005：物联网》，进一步扩展了物联网的概念。物联网是互联网的延伸和扩展。它是“物物相连的互联网”。它通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、激光扫描器、全球定位系统等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网相连，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、监控和管理。2010年，上海开幕的中国国际物联网大会中有学者提出，物联网将成为万亿元级的新兴产业、全世界接入物联网的终端到2020年将会达到500亿个。

2.物联网的特征

从通信对象和通信过程来看，物联网的核心是物与物之间以及人与物之问的信息交互。物联网具有如下特征：

(1)全面并主动感知

物联网是以感知为目标，实现人与人之间、人与物之间、物与物之间全面互联的网络。利用射频识别装置、传感器、二维码等随时随地主动感知物体的存在并获取物体的状态、位置等信息。实现的原理是在物体上植入微型感应芯片，用这些传感器获取物理世界的种种信息，再通过局域无线网络、互联网、移动通信网等通信网络传递交互，进而感知世界。

(2)可靠并完整传递

物联网当中的某些应用可能会使用传感器采集到的部分信息，然而存储的时候必须保证信息的完整性。物联网可以通过有线、无线等传输方式将物体的实时信息进行分门别类的管理，再准确、可靠、有指向性地传输给信息处理设备及环境，以适应不同的应用需求。

(3)海量并多视角处理

在物联网中分布着众多的传感器，每个传感器都是一个信息源，它们按照一定的频率，周期性地对环境信息进行采集，每次采集都会得到新的数据，针对采集到的海量数据，必须进行多视角分析处理才能实现智能化。随着物联网的发展，我们可以借助云计算来处理海量信息。

(4)智能服务

物联网给移动通信领域和互联网领域带来了一个全新的服务体系。物联网把传输或者是通信服务扩展成从感知到传输再到分析处理的一个综合的、全面的服务。物联网拥有常规应用无法比拟的智能性，它不仅具有超越人类听觉、视觉及触觉范围的高灵敏度，还具有感知规律、预测未来的智能特征，高灵敏度、高智能化的服务是物联网应用价值的关键体现，也是推动物联网商业运行成功的主要动力。

由于物联网具有上述特征，所以它必将为人类提供一个全新的、智能化的工作与生活环境，物联网的价值体现在它在各行业的广泛应用，这需要各行业的人员进行积极的探索。目前，教育领域中应用物联网的研究尚处于起步阶段，笔者认为物联网的应用将给教育带来极大的变革。

二、物联网在学生管理中的应用

物联网在学生管理方面的应用，主要体现在学生安全管理和学生生活管理两个方面。

1.利用物联网保障学生安全

近年来，校同安全事件屡有发生，然而，校方要负责照顾的学生人数众多，往往无法随时照顾到每个学生，尤其对于智力发展迟缓儿童，可能会毫无征兆地自行离开校园而发生走失事件，所以，教育部门希望借助物联网技术米加强学校安全管理。在台湾，教育部门于2008年实施了“校同安全应用RFID协助学生安全建置计划”。台殊教育学校和逢甲大学合作进行了学生体温异常管理、学生行踪通知、访客机制管理以及危险区域管理四项实践，希望对特殊教育学校的安全维护做出重大变革。

项目同以该校高职部一、二年级共30名学生为实验对象，采用阿丹电子公司主动式433MHz RFID读取器及具有温度感测功能的腕带式标签，如图1所示。

在实验学校的大楼入口、教室、地下室以及楼顶等地点架设了约30个RFID读取器，每个学生配戴RFID标签，其主要系统功能架构如图2所示。

网络安全监控与管理

首先，学生所佩戴的腕带式标签，可以自动感测到学生的体温，并且可以将学生的体温异常情况通知给教师，以便及时作出处理：其次，系统依据采集到的RFID信息，对学生的出勤情况加以统计，以便教师可以通过网络查询到学生的所在位置与出勤情况；再次，当有陌生人进入校园中的管制区域时，RFID系统就会感测到，将会向陌生访客发出语音警告，同时会向学校安保人员发出通知信息：最后，当学生到了地下室、楼顶等有危险隐患的区域时，系统会向学生发出声音警示，并目，会将此情况通知给学校的安保人员，同时该系统还可以配合学校视频监视系统进行现场监视，便于管理人员进行协调指挥。

2.利用物联网方便学生生活

学生群体的手机普及率很高，同时学生又是信息应用最容易接受的群体。利用手机多卡合一的功能，将饭卡、学生证、借书证、门禁卡等多卡合而为一，这一应用不仅能够为用户提供传统的于机通信服务，而且可以通过手机实现身份识别、信息交互和购物支付等多种服务。由两师范大学实施的“校同手机一卡通”工程，在原有于机SIM卡芯片中集成无线射频(RF)模块，学生使用这种特制的RFID-SIM卡刷卡后即可完成门禁、考勤、借书、上网、用水、食堂消费、银行转账、车辆进出等校园活动，极大地方便了师生员工的工作、学习和生活。

三、物联网在课堂教学环境管理中的应用

学习环境对学生的学习效率有很大影响，传统课堂教学的物理环境拥有的教学资源十分有限，虚拟学习环境又缺少与现实世界的交互。物联网不仅使得物理空间的物品相互连接，而且使得物理空间与虚拟空间相互连接，能够有效地实现人与物交互、人机交互、人与人之间的礼会互。物联网使得物理环境中的每个物体都具有了智能化、数字化的特征，能够即时地采集并分析师生的教学需求，进而给师生提供智能化的教学资源与环境。

日常的教学设施、教学环境会产生大量噪音，美国、英国等国家针对噪音对学习的影响进行了大量的研究，研究表明噪音不仅会对学生的听力、注意力、阅读计算能力等产生影响，而且也会影响师生交流，进而影响学生的整体学业成绩，对于那些听力有障碍或者用非母语学习的学生更是如此，教师也会由于提高声音而损伤声带。我们可以在教室用布置传感器以监测教室中各方位的噪音情况，当噪音过大时就发出警报信息通知相关人员进行处理，比如可以在桌脚垫上

毛毡以降低噪音。

光线会对师生的视力产生影响，可以在教家里安装光线传感器，随时根据室内光线亮度调整教室内的灯光亮度和计算机屏幕的亮度，根据室外阳光强度调整窗帘的高度。利用传感器还可以根据教室里的温度、湿度、二氧化碳浓度等自动调节空调、排气扇等的运转。另外，学生可以在教室里利用计算机等设备，读取本地或异地嵌入了传感器的物体数据，开展研究性学习。总而言之，物联网能够为学生提供舒适的学习环境、便捷的学习资源，方便学生学习。

四、物联网在图书馆管理中的应用

在图书馆领域，曾经广泛使用条形码来提高图书流通效率，但是由于条形码自身的一些难以克服的缺陷，使得它在图书管理领域的应用必将越来越少。物联网是一个智能化的网络，由于无线传感网、RFID等智能技术的大量使用，使得图书馆的管理与服务呈现出鲜明的智能化特征。

首先，可以利用RFID电子标签将文献信息与读者信息结合起来，这样图书馆就可以通过RFID标签获知读者利用文献的统计信息及其阅读偏好，进而根据读者的阅读喜好，向其提供个人文献定制服务，或者根据读者利用文献的情况，实现读者知识结构咨询、阅读习惯跟踪等服务。其次，自助还书机可以对贴有RFID标签的图书进行扫描、识别和归还等处理，利用自助还书机可以帮助用户进行自助式的续借、还书等操作，从而避免排队现象的发生，甚至还可以实现“放回即还、拿走即借”，为用户提供更加快捷的图书查询、借还等服务。再次，我们可以将RFID标签嵌入到图书馆内所有建筑(楼梯、墙面等)、没备(书架等)、馆藏，以及用户的借阅证等当中，进而实现对图书馆所有物理对象的定位、查找、追踪等服务。最后，可以将RFID卡与读者手机SIM卡相结合，进而实现图书馆内手机查询、借阅等个性化服务，从而使得读者可以在任何地点、任何时间获取自己想要的资源。

目前，新西兰、韩国、新加坡等同的图书馆，国内的广西壮族自治区图书馆等都已经采用了RFID系统。物联网技术是图书馆领域的发展趋势，各学校图书馆应积极引入物联网技术，提高管理效率。

五、物联网在教学仪器设备管理中的应用

近年来，为了推进学校的信息化，国家在学校教学仪器设备方面的投入不断加大，如何对计算机、多媒体系统等教学仪器设备进行科学管理，让仪器设备发挥其最大教学、经济效益，这是当前学校管理工作很重要的一个方面。物联网中的RHD、无线传感网等智能化技术可以使设备数据采集流程简化，增加信息的透明度，使得教学仪器设备的管理越来越系统化、规范化。

1.设备清点

管理部门在教学仪器设备购入时就为每台仪器设备分配一个RFID电子标签，该标签具有唯一识别码，内部存储了仪器设备的基本信息，这些信息可以由阅度器利用射频信号进行无线读取。标签的外部有保护层，不易损坏，可以粘贴在仪器设备的恰当位置上。管理人员在进行设备清点时，只要拿着读写器，在实验室内巡视，阅读器就可以批量读取设备信息，不用再对仪器设备进行搬移来扫描条形码，大大提高了清点效率。

2.设备全生命周期管理

我们可以对RFID标签中存储的信息不受次数限制地进行修改，从设备购入开始，即将设备的在用、维修、报废等生命状态及时地在标签中予以更新，然后再经过定期的设备清点，使得仪器设备实际状态与管理系统中的状态始终保持一致，进而动态地实现仪器设备的全生命周期管理，为学校的投资决策、设备更新等提供依据，提高仪器设备管理效率。

3.设备防盗

我们可以赋予每个设备标签不同的限，并且在每个实验室安装RFID门禁系统，当某个仪器设备要被拿出实验室时，如果系统未授予该设备标签出库限，系统就会发出违规出库警报。

4.大型仪器设备共享

通过仪器设备标签-RFID系统一大型仪器设备共享平台，就可以实现仪器没备与共享平台连接，潜在的用户可以通过该平台获取设备的基本信息、当前状态等，进而使用该设备完成自己的研究工作。

六、结束语

目前物联网要在教育领域获得广泛的应用，仍有许多问题需要解决，比如费用问题、信息安全问题等等，然而，物联网在教育领域当中的广泛应用是大势所趋，我们应满怀信心，迎接物联网时代的到来。

参考文献：

[1]姚万华关于物联网的概念及基本内涵[J].中国信息界，2010(5)：22-23

[2]宋述强，钟晓流，许俊华低碳时代的多媒体教学环境：系统集成与技术趋势[J].电化教育研究，2010(10)：31.

[3]教育部学童安全之特殊学校RPID应用[EB／OL].www eeworld corll cn／，2011-5-23.

[4]图书馆领域中淘汰条形码的新技术――REID[EB／OL]www.eeworld coin cn／，2011.5.24.

[5]杨亦设备管理系统的研究与开发[D].南京：东南大学，2004.