江雪蕓

蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

物聯(lián)網(wǎng)（IOT）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，即“互聯(lián)網(wǎng)中的物物相連”，是互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸和擴(kuò)展，它將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，存在于任何時(shí)間與任何地點(diǎn)，是人、機(jī)、物的信息互聯(lián)互通的智慧網(wǎng)絡(luò)[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智慧城市管理、智能家居、智能電網(wǎng)、智慧交通、智慧物流、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療、金融保險(xiǎn)業(yè)、公共安全等方面有著非常關(guān)鍵的作用。在信息技術(shù)的快速發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)在各高校的應(yīng)用將提高師生、相關(guān)工作人員的工作、學(xué)習(xí)及生活的質(zhì)量和效率。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、GPS 全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)[2]。 物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品與物品、人與物品、人與人之間的互聯(lián)，許多學(xué)者在討論物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)引入人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的概念。 以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的“智慧校園”建設(shè)引入高校，同時(shí)利用物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)、智能控制對(duì)校園進(jìn)行多方位感知識(shí)別，通過(guò)各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)等傳輸互聯(lián)使管理、教學(xué)、科研等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的信息交互與無(wú)縫鏈接。 同時(shí)通過(guò)計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，將IT 轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，做到高效率的工作以及對(duì)校園物理環(huán)境的實(shí)時(shí)控制，達(dá)到精確管理和科學(xué)決策的目的[3]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及各層的主要技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)上可分為三個(gè)層次，感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層由各類(lèi)傳感器構(gòu)成，主要功能是識(shí)別物體、采集信息來(lái)源，感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)層由接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)組成，接入網(wǎng)主要通過(guò)大量各類(lèi)傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自治網(wǎng)絡(luò)傳感網(wǎng)來(lái)感知整個(gè)物理世界，核心網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)層的核心承載網(wǎng)絡(luò)，承擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)感知層與應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù);應(yīng)用層由各種應(yīng)用服務(wù)器組成，其主要功能是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、轉(zhuǎn)換、分析等，為用戶(hù)提供物聯(lián)網(wǎng)接口，利用云計(jì)算實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的可擴(kuò)展性、有效性、低成本性。

2 智慧校園方案可行性分析

2.1 智慧校園的特點(diǎn)

智慧校園的主要特點(diǎn)是“物聯(lián)網(wǎng)與教育”相結(jié)合，提供不同的個(gè)性化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)性響應(yīng)。校園建設(shè)以科學(xué)發(fā)展觀為主，以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為輔，以科學(xué)化管理思想為導(dǎo)向，以滿(mǎn)足師生的智能需求為宗旨。利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)讓智慧校園在整合研究、學(xué)習(xí)、生活、信息資源、感知等方面展現(xiàn)出智能的特色。

2.2 智慧校園建設(shè)目的

（1）讓高校管理部門(mén)增強(qiáng)感知、及時(shí)獲取比以往更高質(zhì)量數(shù)據(jù)。如節(jié)能水電表等傳感器可以持續(xù)收集各部門(mén)供求信息。RFID 電子標(biāo)簽、激光、紅外線(xiàn)、超聲波、圖像傳感器、內(nèi)嵌IC 芯片等為高校的精準(zhǔn)化服務(wù)提供了全方位、多層次數(shù)據(jù)依據(jù)。

（2）在智慧校園建設(shè)后，讓互聯(lián)互通在高校信息化服務(wù)管理中高效地提供信息獲取和處理的方式。如儀器、設(shè)備、多媒體教室等實(shí)體與信息服務(wù)管理系統(tǒng)之間的通信和協(xié)調(diào)，讓信息采集、獲取、資源共享、處理能夠快速實(shí)現(xiàn)[4]，并在資源不足時(shí)提供模擬仿真系統(tǒng)方式補(bǔ)充等。

（3）讓高校決策者具有可預(yù)見(jiàn)性。 利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)互通為基礎(chǔ)，將海量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有效數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘分析，提供給決策者有價(jià)值的數(shù)據(jù)，作出正確的高校建設(shè)決策。

（4）通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高校信息服務(wù)平臺(tái)的整體管理能力、資源整合及節(jié)能減排。 網(wǎng)絡(luò)通信層建成后，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、校園內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)等可使移動(dòng)設(shè)備在校園的每個(gè)位置可用，讓工作不受時(shí)間和地點(diǎn)制約，師生和員工隨時(shí)隨地通過(guò)各類(lèi)設(shè)備，對(duì)校園相關(guān)信息數(shù)據(jù)在信息平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一處理。整合服務(wù)器資源統(tǒng)一提供服務(wù)，同步實(shí)現(xiàn)各單位信息的更新共享、分配規(guī)劃和合理使用，達(dá)到節(jié)能減排，低碳生活、學(xué)習(xí)的同時(shí)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)管理的目的。

2.3 智慧校園建設(shè)可行性分析

2.3.1 智慧校園建設(shè)的必要性

（1）智慧校園建設(shè)是教育信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)

信息是一種客觀事物，它與材料、能源一樣，都是社會(huì)的基礎(chǔ)資源。 但理性認(rèn)識(shí)信息卻只有幾十年的歷史。信息論創(chuàng)始人克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)在對(duì)通信理念進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出了信息的概念，他指出了信息是能夠消除不確定性的東西，并給出了信息的定量單位——比特。 而所謂信息化在不同的語(yǔ)境中有不同的含義。 用作名詞，通常指現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用，特別是促成應(yīng)用對(duì)象或者領(lǐng)域發(fā)生的轉(zhuǎn)變過(guò)程。 此語(yǔ)境中的“校園信息化”不僅僅是指在校園中應(yīng)用信息技術(shù)，更重要的是通過(guò)深入應(yīng)用信息技術(shù)，促成高校教育的各業(yè)務(wù)模式、組織架構(gòu)、教育教學(xué)培養(yǎng)戰(zhàn)略與科研發(fā)生革新或轉(zhuǎn)變。 用作形容詞的“信息化”是指應(yīng)用對(duì)象或領(lǐng)域因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的深入應(yīng)用達(dá)到并形成新的形態(tài)或狀態(tài)。 此語(yǔ)境中的“信息化校園”是指信息技術(shù)應(yīng)用到一定程度后達(dá)成的校園形態(tài)，它包含了許多只有充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)才能達(dá)成的新特征[5]。 發(fā)展高校教育信息化是把信息素養(yǎng)納入教育目標(biāo)，培養(yǎng)適應(yīng)信息社會(huì)的人才，并對(duì)高校教育信息資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用。 信息社會(huì)的高度發(fā)展要求高等教育必須要培養(yǎng)面向信息化的創(chuàng)新型人才，以適應(yīng)社會(huì)高度信息化的需求，高校信息化建設(shè)是將高校的各方面產(chǎn)生的數(shù)據(jù)作為整個(gè)智慧校園平臺(tái)系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素，并在教學(xué)科研管理的各個(gè)領(lǐng)域廣泛地利用信息整合和信息技術(shù)手段，去促進(jìn)高等教育的現(xiàn)代化。

我國(guó)教育信息化發(fā)展從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)，高校經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的前期探索與研究發(fā)展形成了許多信息孤島，各信息資源間沒(méi)有達(dá)成共享、整合、清洗和過(guò)濾，使得信息化隊(duì)伍建設(shè)滯后，教育信息資源分散和優(yōu)質(zhì)資源短缺，教育信息化的軟硬件投資量與信息化應(yīng)用帶來(lái)的效益還不能成正比，這是現(xiàn)今信息化進(jìn)程中的主要矛盾。校園教育信息化不應(yīng)僅是教育工具，更應(yīng)該是教育理念、體制等切切實(shí)實(shí)的變革。高校信息化建設(shè)管理標(biāo)準(zhǔn)朝著統(tǒng)一的方向邁進(jìn)，不斷完善教育信息化評(píng)估體系，形成良性循環(huán)，為高校各管理系統(tǒng)形成管理建設(shè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、數(shù)字化校園向智慧校園邁進(jìn)助力，是教育信息化建設(shè)和教育現(xiàn)代化的必然過(guò)程。

（2）智慧校園建設(shè)是教育發(fā)展戰(zhàn)略的需求

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020 年）》是中國(guó)進(jìn)入21 世紀(jì)之后的第一個(gè)教育規(guī)劃，也是今后一個(gè)時(shí)期指導(dǎo)全國(guó)教育改革和發(fā)展的綱領(lǐng)性文件[6]。

（3）智慧校園建設(shè)是解決校園節(jié)能減排的有效途徑之一

科學(xué)發(fā)展要做到節(jié)約資源和環(huán)境友好，即低排放、低污染、低消耗、高效率的經(jīng)濟(jì)模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。校園節(jié)能減排建設(shè)以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為依托，以科學(xué)管理理念為先導(dǎo)，以師生員工文明行為為基礎(chǔ)，以配套制度為支撐，以合理利用資源為核心。

2.3.2 智慧校園建設(shè)的可行性

（1）符合國(guó)家的規(guī)劃部署

2018 年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)計(jì)劃》），《行動(dòng)計(jì)劃》提出教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃是順應(yīng)智能環(huán)境下教育發(fā)展的必然選擇，是推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的具體實(shí)施計(jì)劃。人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)迅猛發(fā)展，將深刻改變?nèi)瞬判枨蠛徒逃螒B(tài)。 智能環(huán)境不僅改變了教與學(xué)的方式，而且已經(jīng)開(kāi)始深入影響到教育的理念、文化和生態(tài)。 通過(guò)實(shí)施教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃，到2022 年基本實(shí)現(xiàn)教學(xué)應(yīng)用覆蓋全體教師、學(xué)習(xí)應(yīng)用覆蓋全體適齡學(xué)生、數(shù)字校園建設(shè)覆蓋全體學(xué)校，信息化應(yīng)用水平和師生信息素養(yǎng)普遍提高，建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺(tái)，推動(dòng)從教育專(zhuān)用資源向教育大資源轉(zhuǎn)變、從提升師生信息技術(shù)應(yīng)用能力向全面提升其信息素養(yǎng)轉(zhuǎn)變、從融合應(yīng)用向創(chuàng)新發(fā)展轉(zhuǎn)變，努力構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的人才培養(yǎng)新模式、發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式、探索信息時(shí)代教育治理新模式。

（2）基礎(chǔ)資源配置基本能夠滿(mǎn)足智慧校園的需求

在校園信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用數(shù)字化、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等工程技術(shù)集成創(chuàng)新、頂層設(shè)計(jì)，達(dá)到感知校園和智慧監(jiān)控的目的。

（3）智慧校園建設(shè)使用的技術(shù)成熟并能夠充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源

2009 年8 月，我國(guó)創(chuàng)建“感知中國(guó)”中心，從國(guó)家到地方，從科研院所到企業(yè)，都加快了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的研發(fā)。2009 年11 月，由中國(guó)移動(dòng)、大唐一定、同方股份、中科院軟件所、清華大學(xué)、北京郵電大學(xué)等科研院所和企業(yè)共同組建了中關(guān)村物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。2010 年1 月，江蘇昆山傳感器產(chǎn)業(yè)基地建成。廣東成立了無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。2010 年3 月，我國(guó)政府工作報(bào)告第一次寫(xiě)入“加快物聯(lián)網(wǎng)的研究應(yīng)用”。2010 年7 月，上海啟動(dòng)建設(shè)“上海物聯(lián)網(wǎng)中心”。除此之外，還有上海交通大學(xué)的“三網(wǎng)合一”、南京大學(xué)的“感知生命”、南京信息工程學(xué)院的“感知?dú)庀蟆?、電子科技大學(xué)的“光纖傳感器”等。劍橋大學(xué)、麻省理工學(xué)院等世界知名高校的科研人員也已進(jìn)駐無(wú)錫的國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地。從現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生和應(yīng)用必然推動(dòng)智慧校園建設(shè)。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)智慧校園建設(shè)方案

3.1 智慧校園含義

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校園中的綜合應(yīng)用就是所謂的智慧校園。智慧校園建設(shè)主要包括以下幾個(gè)部分：（1）通過(guò)傳感器或信息采集設(shè)備全方位、多層次獲取城市系統(tǒng)數(shù)據(jù)。（2）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將校園數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、融合、處理、分析為信息。（3）通過(guò)充分共享、智能挖掘?qū)⑿畔⒆兂芍R(shí)。（4）結(jié)合信息技術(shù)，把知識(shí)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域形成智能應(yīng)用。智能校園建設(shè)模型包含的關(guān)系有五個(gè)層次和三個(gè)支撐，如圖1 所示。

圖1 智慧校園建設(shè)參考模型

3.2 智慧校園建設(shè)

3.2.1 功能層

物聯(lián)感知層提供對(duì)校園環(huán)境的智能感知能力，通過(guò)各種信息采集設(shè)備、各類(lèi)傳感器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、RFID 標(biāo)簽、GPS 終端等實(shí)現(xiàn)對(duì)校園范圍內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施、交通、公共安全等方面信息采集、識(shí)別和監(jiān)測(cè)。

網(wǎng)絡(luò)通信層利用互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)等，完成末梢節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)控制和數(shù)據(jù)融合與匯聚。

計(jì)算與存儲(chǔ)層包括服務(wù)信息資源、存儲(chǔ)資源和運(yùn)算數(shù)據(jù)資源，保障決策者對(duì)智慧校園數(shù)據(jù)匯聚的需求。

數(shù)據(jù)及服務(wù)支撐層利用面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)挖掘、云計(jì)算等技術(shù)，把數(shù)據(jù)和服務(wù)有機(jī)結(jié)合，并承擔(dān)支撐智慧應(yīng)用層的應(yīng)用、資源共享及各類(lèi)服務(wù)任務(wù)。

智慧應(yīng)用層包含各種基于行業(yè)或領(lǐng)域的智慧應(yīng)用及應(yīng)用整合，如智慧教育、智慧科研、智慧管理、智慧生活、智慧服務(wù)等，為校園師生、家長(zhǎng)、企業(yè)、校園管理者等提供整體的信息化應(yīng)用和服務(wù)。

3.2.2 三個(gè)支撐體系

安全保障體系是建立智慧校園統(tǒng)一的安全平臺(tái)，實(shí)施統(tǒng)一的入口、認(rèn)證、授權(quán)和日志記錄服務(wù)。

建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理體系，保障智慧校園整體的運(yùn)行維護(hù)管理及可持續(xù)發(fā)展。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系對(duì)我國(guó)使用數(shù)據(jù)用戶(hù)進(jìn)行指導(dǎo)、對(duì)各行業(yè)信息系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，為加強(qiáng)規(guī)范和指導(dǎo)智慧城市、智慧校園等發(fā)展提供統(tǒng)一規(guī)范，便于互聯(lián)互通和擴(kuò)展[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)將更全面的感知，多方位、多層次的互聯(lián)互通和智能化融入高校工作系統(tǒng)和流程中，融入高校管理涉及的具體對(duì)象中，融入高校教職工和學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活中，推動(dòng)高校不斷發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)給高校的管理帶來(lái)質(zhì)的改變，使高校信息化數(shù)字化建設(shè)有了重大了突破。并提高管理、科研的質(zhì)量和效率。智慧校園將為教育事業(yè)創(chuàng)造美好的發(fā)展前景和理論實(shí)踐意義。本文對(duì)于基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建設(shè)方案進(jìn)行了初探，同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)對(duì)整個(gè)體系搭建提出設(shè)想，實(shí)現(xiàn)師生與物理系統(tǒng)的整合，必將為高校工作精細(xì)化、動(dòng)態(tài)管理提供有力保障。