物联网在高校中的应用探讨

1.物联网概述

物联网(the Internet of Things,IOT)又称传感网，是2005年在信息社会世界峰会上国际电信联盟(ITU)正式提出的。目前普遍认同的定义是：通过射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备，按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网应用极其广泛，遍及智能交通、文化教育、环境保护、公共安全、平安家居、工业监测等多个领域，将极大地改变我们的生活、工作和学习方式。

2.高校物联网的研究现状

我国于2009年制定了“感知中国”的战略性新兴产业规划，将物联网列为重点研究领域。无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署的合作协议，标志中国“物联网”进入实际建设阶段。2009年9月10日，全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。2010年6月10日，江南大学信息工程学院和江南大学通信与控制工程学院合并组建成立的“物联网工程学院”是全国第一个物联网工程学院。2010年8月，教育部审批通过了140个高等学校战略性新兴产业相关本科新专业，在新增本科专业名单中，“物联网”成为最大热门，35所高校获批开设物联网相关专业，新设专业将自2011年开始招生。

物联网在高校校园中的应用已经初见端倪。在国内高校中，现已较为广泛的使用RFID技术，常用的有校园一卡通。校园一卡通系统的实施为高校师生的就餐、门禁系统、购物和图书借阅等日常工作和学习提供了便捷的生活方式，说明物联网在高校区域中的实现具备了一定的基础。

3.物联网在高校教学和管理中的应用

随着物联网技术的不断成熟与硬件成本的不断降低，其在教育领域的应用前景也越来越受到人们的重视。在高校现有的校园网基础上，利用射频识别、传感器、无线数据通信、计算机等技术，构造一个比校园网现有应用更加广泛的校园物联网。在这个网络中，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控，触发相应事件。通过它可以突破以往校园区域范围内的信息应用和管理的模式，使数字化、智能化校园获得更加长足的发展。

A.物联网在建设平安校园方面的应用

现在的高校校园面积都比较大，师生人数众多，并且有些高校的新校区建在郊区，这样给校园安保管理增加了复杂性。媒体上经常会曝出一些高校出现的安全事故，给师生的人身财产安全造成损害，也会在一定程度上影响高校的声誉。利用校园物联网就可以对高校校园的安全管理进行实时监控，突破时间、空间的限制，实现全天候、全地域智能安保。比如：将分散在校园各处的独立的图像采集点联网，实时远程监控，对学生安全进行监管，实现对校园安全统一监控、存储和管理；在校园的一些危险区域，如水边、顶楼、施工场所等或者校园的一些治安死角架设RFID读取器，当学生处于这些区域时识别出学生身份并自动发出语音警示，并配合校方监控系统监视现场状况进行及时处理；在学校的教学区、学生宿舍等限制外来人员进出的区域安装多个感应节点，当外来人员进入时会自动语音报警并通知安保人员及时处理；在学校内部的机动车上安装RFID标签，在各个校门口识别并控制机动车的进出，将停靠时间、准确停靠地点等信息与管理平台及个人手机绑定；在学校人员比较集中的区域，如教室、实验室、宿舍、图书馆、体育馆等安装密集的传感器节点，监测自身周围温度和烟雾浓度等参数变化，一旦出现异常，即可启动喷淋系统，并将所处位置的信息和火势等相关参数传送到管理控制中心，实现火灾的实时报警、准确定位和及时控制。

B.物联网在建设生态校园方面的应用

学习环境优劣可以从很大程度上影响学生的学习效率。通过在教室里布置传感器节点可以监测教室各角落的温度和光线等情况，并根据事先设定的阈值自动调节教室内照明灯亮度，自动调节空调温度，根据室外光照强度调整窗帘高度等，这样可以给学生提供一个舒适的学习环境，促进学生更好地学习。另外，教室和实验室的灯光、空调、电脑等设备可以根据人员进入或离开自动控制电源开关。学生宿舍的供电负荷也可以通过校园物联网进行实时远程监控，迅速发现用电负荷的剧烈变化，防范火灾、触电等人身伤害事故，实现对电量的有效监管，从而节约能源。

物理环境的好坏对学生的学习效率影响也很明显。智能照明是利用物联网技术，使校园内的灯能够无线自主联网，使每一盏灯都能遥测和遥控，教室内和道路的灯接受控制中心的命令，反馈灯的各种状态，根据光强度和时段自动调节照明亮度。例如在道路两边灯上安装传感器，可随时监控光线亮度并自动调节灯的亮灭，根据室外光照强度和时段调整亮度，当室外光照比较暗，灯自动亮；当光照比较强时，灯自动关，如果到了特殊时段（比如后半夜），可以智能化的控制灯的开关或者间隔控制灯的亮灭，以达到节能减排的目的。在教室里布置传感器节点监测教室各角落的噪音情况，一旦超过预警值则报警通知有关部门处理，如对墙壁等物品装上吸音材料以降低声反射和混响时间。传感器还可根据室内二氧化碳浓度、温度自动调节通风情况和空调温度等。

C.物联网在建设科学校园方面的应用

智能化图书馆建设:随着各大高校规模的不断扩大，其藏书量也在逐年增加，加之图书存在归架错误等问题，传统图书条码查找的方式会浪费大量时间。通过在图书上粘贴RFID标签，在馆藏范围设置多个阅读器，由阅读器坐标确定图书的方位信息并传送给定位服务器，读者和管理员用客户机或手机登录定位服务器查询图书信息，也方便了新书上架、图书归架及乱架图书的整理工作，提高了寻找丢失书籍和盘点文献资料的效率。还可以利用自助还书机设备对粘贴有RFID标签的图书进行扫描、识别和归还处理，有利于帮助读者进行自助式图书的归还、续借操作，避免排队现象的发生，甚至可以实现“拿走即借、放回即还”的高度RFID化物流管理模式，从而有效提升图书管理效率、简化图书管理流程、降低图书管理人员的劳动强度，为读者提供更加便利快捷的图书借还书、查询等服务。

智能化设备管理：高校里大量的教学仪器和设备存在着分布离散、管理难度大、无专人管理和保养等情况。通过给各类设备粘贴RFID标签或安装传感器，分配专人管理，可以进行统一管理和调度，有效防止仪器设备的丢失及使用率低下等问题。当仪器出现高温、断电等问题时，传感器可以自动报警通知专人处理。

远程集抄：学校里的电表、水表、燃气表现在还在采用人工抄表的模式，这种模式费时、费力，而且准确性和及时性得不到有效的保障。通过在这些节点上安装传感器装置，可以快速上传表上的数据，并且及时可靠，既节省了人力、物力，又提高了管理的效率、效果。

远程采集实验数据:高校中很多学科都需要通过大量的实验数据来进行研究和验证，有些实验往往要持续观察很长时间，有些实验可能因学生操作太过危险、实验器材数量不够等原因导致部分学生不能亲自动手做而缺乏感性认识，进而导致学习的枯燥和乏味，影响学习的积极性。教师可将各类传感器安装在实验器材上，实验人员通过远程控制这些实验器材来实时采集实验数据(如温度、压强、液体浓度等)，所测取的数据通过校园网及时给实验人员使用，并上传至数据库服务器进行存储。这样可以实现实验数据的长期持续获取，既保证了实验数据的全面性、真实性和有效性，也实现了实验教学方式的转变，增强了学生的学习兴趣，解决了实验教学资源有限的问题，节省了各类经费。

总之，高校可以充分利用教学、科研的先发优势，利用现有的信息及通信技术，从物联化、集成化、智能化出发，提高教学科研水平，提高学校自身各项管理工作的效率、效果和效益，提高学校影响力，实现教育服务社会的职能。

4.物联网应用中有待解决的问题

毫无疑问，物联网给学校带来相当大的便利和巨大的发展前景，同时也面临着许多挑战。

物联网的技术标准不统一。物联网主要是跨行业、跨领域的应用，各行业应用特点和用户需求不同，没有统一的标准和规范，可能造成物联网开发、集成、部署和维护的成本升高，制约物联网业务的应用规模。

物联网的信息安全问题。物联网在教学中应用时，教学设备间联系更紧密，设备和用户也连接起来，使得信息采集和交换设备大量使用，这些大量的数据及用户隐私如何得到保护，就成为有待解决的问题，普及物联网就要加快信息安全立法进度，完善信息安全法律体系是保障信息安全的根本。

学校物联网的基础设施和管理机制尚不完备。教学物联网如何维护，如何管理，如何形成网络，如何使用都是很大的问题。

从长远来看，物联网应用前景相当广阔。作为新兴战略性产业的代表，物联网的出现将会促进教育信息化的进一步发展，带来更多的创新应用和服务，引起校园教学环境及管理模式的变革，最终将提升教育信息化水平，有利于教育质量的提高。