论物联网感知校园的构建

【摘要】从概念入手，介绍物联网感知校园的前景、体系结构、技术运作等，在此基础上，分析物联网感知校园的功能，如它在学校管理模式创新、学生生活方式改变、社会风尚引领等方面的作用。物联网感知校园优势明显，发展迅速，深受社会和学界关注，在对其进行推广宣传的同时，也要注意防范它的潜在弊端。

【关键词】物联网感知校园 物联网应用 体系结构 功能 弊端

物联网感知校园概念探析

当人们还在感慨互联网给人们生活、工作、交往等带来翻天覆地的变化时，物联网时代又来临了。物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。①物联网是在互联网基础上发展起来的，但与互联网有着本质的区别。人们通过互联网进行交流沟通，人的主体性在其中占据重要地位，同时这个过程也会产生人为的信息垃圾，污染网络环境。物联网是在物体中植入电子标签，运用互联网等传输媒介，实现人与物、物与物之间的沟通与交流。据专家预计，物联网与互联网之间的业务量之比将达到30：1。

物联网感知校园就是指以师生手机中的SIM卡和标签识别器为主要终端设备，通过互联网、校内无线网络或移动通信网，按照某种协议，实现师生身份识别、图书借阅管理、教育管理、校内消费等多重功能。②感知校园是未来的发展趋势，是物联网在校园生活中应用的具体体现，将为师生的生活、工作、学习提供更加便捷的服务。

物联网感知校园的体系结构

物联网感知校园一般来说分为三个层面（如图）：感知层、传输层、应用层。它具有如下几个特点：一、三个层面相互依存，互为补充；二、具有协同管理、协同控制的优势；三、具有很强的兼容性，成本优势明显。

感知层。感知层是物联网的皮肤和五官，负责识别物体，即对物体的本质属性进行感知、识别，让物体自己“开口说话”，包括对物体的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种信息进行识别和管理。感知校园中的感知层主要利用手机SIM卡对学生的出生年月、籍贯、家庭情况、联系方式、借阅情况等方面信息进行感知，其中包括几项关键技术，如RFID、EPC、传感器等：

RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触式自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID系统主要包括RFID电子标签、标签识别器两部分，其中RFID电子标签中存储有EPC码。EPC（Electronic Product Code）编码技术能够为物体提供唯一的标识码，是一种严格意义上的物品标识，可以克服二维条形码无法识别单个物品、条码容易破损且信息易丢失等缺点。

EPC为物体提供了一张“名片”，有力地保障了物联网的发展。但EPC存储信息有限，为解决这一难题，感知校园的应用层中有名称解析服务器可以及时对EPC中的信息进行解码分析，最终获取相应的详细信息。

传感器是一种能感知预定被测指标并按照一定规律将其转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成，是物联网中采集信息和实现现实世界感知的重要设备。传感器种类很多，如速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器、位置传感器、能耗传感器等。感知校园中的标签识别器是射线辐射传感器。

传输层。传输层是感知校园体系中的中间层，好比物联网的神经中枢和大脑，负责信息的传递。它包括互联网、校内无线网及移动通信网，是沟通感知层与应用层的中间媒介。物联网的应用必须以能够实现互联互通的互联网络为前提，所以说物联网的核心与基层仍为互联网。

应用层。应用层包括应用服务数据库、用户信息数据库及名称解析服务器等。物体的信息通过传输层传输到应用层，进行数据的深度分析及应用，然后将处理结果通过传输层反馈到感知层，实现协同感知、协同管理。应用层中的关键技术有云计算、海量存储、安全存储、职能处理等。

物联网感知校园具体的工作过程可以具体概括为：首先，将师生的基本信息以RFID电子标签的形式写入其SIM卡中；其次，当师生携带含有个人EPC信息的手机通过标签识别器时，标签识别器自动感应，快速读取电子标签中的信息，并将信息通过传输层传递到应用层；最后，应用层通过名称解析服务器对信息进行分析处理，并将处理的结果通过传输层反馈到感知层。

物联网感知校园的功能分析

简单的说，物联网是用物与物的信息传递来替代人与人、人与物的信息传递，它最直接的好处就是有效减少能耗，大大减少信息垃圾的产生，提升效率，保障安全。对于物联网感知校园的功能分析，具体如下：

对于学校，它是一种新的管理模式。首先，它有利于提高教学效率。RFID、传感器等技术的引入，可以在教室中构建物联网环境，对师生进行身份识别，对上课信息进行处理，一方面可以改进教师考评体系，另一方面又可以对学生的出勤情况、课程选择等信息实时监控，为学校后续的课程管理、师资管理带来便捷。物联网感知校园可以提供一个智能化、共享的实验教学环境。教师只要获得一个授权，就可以在教室里通过物联网对实验室中的实验仪器进行操作，真正做到真实、直观、低碳。

其次，有利于构建平安校园。近年来校园暴力事件频发，社会各界普遍关注。物联网感知校园的一个显著功能就是能有力地保障校园安全，如门禁功能可以很大程度上防止不法分子的潜入；在手机、笔记本等贵重物品中植入芯片，利用全球定位功能，可以迅速搜寻物体的方位，有效减少经济损失。

再者，物联网感知校园有利于监控校园环境。相关技术的引入，使得我们可以对校园的空气湿度、污染指数等进行实时监控，保障校园环境质量。甚至，它可以根据当天的温度、湿度，自动调节教室灯光的强弱、窗帘的升降等。

对于学生，它是一种新的生活方式。首先，它有利于实施数字迎新。物联网感知校园的新生入学模式是：新生在入学前会收到学校发给他们的一个数字迎新系统网址，新生通过自己的考号及初始密码登入，按照要求进行个人信息注册，如姓名、籍贯、联系方式、到达时间等。感知校园系统根据信息安排校车接送，极大提高校车使用效率。新生到达学校后会免费领取一个含有个人EPC信息的手机，只要将手机放入感应区，学校就会了解学生缴费情况和个人信息，同时也意味着新生报到结束。

其次，方便学生生活、学习。物联网感知校园中使用的手机包含两大内容：一、支付系统，学生通过手机不但可以支付水费、电费，还可以购物和就餐付款，真正实现一卡在手、畅通无忧。二、识别系统，学生可以利用手机出入校园、查询成绩、选修课程、借阅图书等，有利于校园信息化的实现，提高效率。

对于社会，它是一种新的风尚。高校往往是新思想、新理念、新思维的发祥地，同时也是新技术、新产品、新方式的实践基地。物联网在校园中的发展，不仅体现高校自身的价值，也为物联网在社会其他领域的发展提供宝贵的经验。

物联网感知校园的现状及弊端解析

物联网感知校园已成燎原之势，《光明日报》、《中国青年报》等多家媒体都曾撰文专门介绍“智慧校园”的建设经验，各大企业同高校之间也积极协作。学者专家也从各个角度对物联网进行了解析。李俊华研究了基于物联网的智能数字校园系统的体系结构及功能模块，分析了身份识别、图书借阅管理、多媒体教室与实验室管理、校内消费等方面内容。③杨丙根介绍了物联网的概念、涵义、结构和技术，并在分析校园安防系统现状的基础上重点介绍了物联网在平安校园管理中的应用。④

与此同时，物联网感知校园的潜在弊端也不容忽视。譬如，物联网提供的门禁功能在上下课时无法保证学生快速有效的通过，学生必须排队刷卡，造成拥堵，反而会产生新的安全隐患。学生手机SIM卡中的电子标签（EPC信息）能在远程不受控制地被任意扫描、定位、识别，导致个人隐私遭受侵犯。（作者单位分别为：常州大学党委办公室，夏邑县供电局、郑州大学电气工程学院；本文系2010年度常州科教城（高职教育园区）院校科研基金项目“高校服务地方经济社会发展的实践与创新”研究成果，项目编号：K2010202）

注释

①蒋林涛：“互联网与物联网”，《电信工程技术与标准化》，2010年第2期。

②王三林：“智能型数字校园网的探索”，《湖南环境生物职业技术学院学报》，2009年第15期。

③李俊华：“基于物联网的智能数字校园研究与设计”，《梧州学院学报》，2010年第3期。

④杨丙根：“物联网在平安校园建设中的应用”，《无锡商业职业技术学院学报》，2010年第3期。