江雪芸

兰州交通大学博文学院，甘肃 兰州 730000

物联网（IOT）是新一代信息技术的重要组成部分，即“互联网中的物物相连”，是互联网的一种延伸和扩展，它将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，存在于任何时间与任何地点，是人、机、物的信息互联互通的智慧网络[1]。物联网技术应用在智慧城市管理、智能家居、智能电网、智慧交通、智慧物流、农业、环境、医疗、金融保险业、公共安全等方面有着非常关键的作用。在信息技术的快速发展中，物联网在各高校的应用将提高师生、相关工作人员的工作、学习及生活的质量和效率。

1 物联网概述

1.1 物联网概念

物联网的定义是通过射频识别（RFID）、传感器、GPS 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物体与互联网连接，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络[2]。 物联网主要解决物品与物品、人与物品、人与人之间的互联，许多学者在讨论物联网时，经常会引入人与人、人与机器、机器与机器的概念。 以物联网为基础的“智慧校园”建设引入高校，同时利用物联网感知技术、智能控制对校园进行多方位感知识别，通过各类网络等传输互联使管理、教学、科研等结合，实现人与物、物与物的信息交互与无缝链接。 同时通过计算、处理和知识挖掘，将IT 转化成生产力，做到高效率的工作以及对校园物理环境的实时控制，达到精确管理和科学决策的目的[3]。

1.2 物联网的体系结构及各层的主要技术

物联网从网络系统架构上可分为三个层次，感知层、网络层和应用层。感知层由各类传感器构成，主要功能是识别物体、采集信息来源，感知技术是实现物联网的基础；网络层由接入网、核心网、业务网组成，接入网主要通过大量各类传感器节点组成的自治网络传感网来感知整个物理世界，核心网是网络层的核心承载网络，承担物联网感知层与应用层之间的数据通信业务;应用层由各种应用服务器组成，其主要功能是对采集的数据进行汇聚、转换、分析等，为用户提供物联网接口，利用云计算实现物联网的可扩展性、有效性、低成本性。

2 智慧校园方案可行性分析

2.1 智慧校园的特点

智慧校园的主要特点是“物联网与教育”相结合，提供不同的个性化服务，实现及时性响应。校园建设以科学发展观为主，以先进科学技术为辅，以科学化管理思想为导向，以满足师生的智能需求为宗旨。利用云计算、大数据让智慧校园在整合研究、学习、生活、信息资源、感知等方面展现出智能的特色。

2.2 智慧校园建设目的

（1）让高校管理部门增强感知、及时获取比以往更高质量数据。如节能水电表等传感器可以持续收集各部门供求信息。RFID 电子标签、激光、红外线、超声波、图像传感器、内嵌IC 芯片等为高校的精准化服务提供了全方位、多层次数据依据。

（2）在智慧校园建设后，让互联互通在高校信息化服务管理中高效地提供信息获取和处理的方式。如仪器、设备、多媒体教室等实体与信息服务管理系统之间的通信和协调，让信息采集、获取、资源共享、处理能够快速实现[4]，并在资源不足时提供模拟仿真系统方式补充等。

（3）让高校决策者具有可预见性。 利用大数据、云计算、互联互通为基础，将海量的数据转化为有效数据，通过数据挖掘分析，提供给决策者有价值的数据，作出正确的高校建设决策。

（4）通过物联网实现高校信息服务平台的整体管理能力、资源整合及节能减排。 网络通信层建成后，利用互联网、物联网、电信网、移动网、校园内的网络等可使移动设备在校园的每个位置可用，让工作不受时间和地点制约，师生和员工随时随地通过各类设备，对校园相关信息数据在信息平台上进行统一处理。整合服务器资源统一提供服务，同步实现各单位信息的更新共享、分配规划和合理使用，达到节能减排，低碳生活、学习的同时增强动态管理的目的。

2.3 智慧校园建设可行性分析

2.3.1 智慧校园建设的必要性

（1）智慧校园建设是教育信息化发展的必然趋势

信息是一种客观事物，它与材料、能源一样，都是社会的基础资源。 但理性认识信息却只有几十年的历史。信息论创始人克劳德·艾尔伍德·香农在对通信理念进行研究的基础上，提出了信息的概念，他指出了信息是能够消除不确定性的东西，并给出了信息的定量单位——比特。 而所谓信息化在不同的语境中有不同的含义。 用作名词，通常指现代信息技术应用，特别是促成应用对象或者领域发生的转变过程。 此语境中的“校园信息化”不仅仅是指在校园中应用信息技术，更重要的是通过深入应用信息技术，促成高校教育的各业务模式、组织架构、教育教学培养战略与科研发生革新或转变。 用作形容词的“信息化”是指应用对象或领域因为信息技术的深入应用达到并形成新的形态或状态。 此语境中的“信息化校园”是指信息技术应用到一定程度后达成的校园形态，它包含了许多只有充分应用现代信息技术才能达成的新特征[5]。 发展高校教育信息化是把信息素养纳入教育目标，培养适应信息社会的人才，并对高校教育信息资源进行开发和利用。 信息社会的高度发展要求高等教育必须要培养面向信息化的创新型人才，以适应社会高度信息化的需求，高校信息化建设是将高校的各方面产生的数据作为整个智慧校园平台系统的基本构成要素，并在教学科研管理的各个领域广泛地利用信息整合和信息技术手段，去促进高等教育的现代化。

我国教育信息化发展从无到有、从弱到强，高校经过较长时间的前期探索与研究发展形成了许多信息孤岛，各信息资源间没有达成共享、整合、清洗和过滤，使得信息化队伍建设滞后，教育信息资源分散和优质资源短缺，教育信息化的软硬件投资量与信息化应用带来的效益还不能成正比，这是现今信息化进程中的主要矛盾。校园教育信息化不应仅是教育工具，更应该是教育理念、体制等切切实实的变革。高校信息化建设管理标准朝着统一的方向迈进，不断完善教育信息化评估体系，形成良性循环，为高校各管理系统形成管理建设大数据平台、数字化校园向智慧校园迈进助力，是教育信息化建设和教育现代化的必然过程。

（2）智慧校园建设是教育发展战略的需求

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020 年）》是中国进入21 世纪之后的第一个教育规划，也是今后一个时期指导全国教育改革和发展的纲领性文件[6]。

（3）智慧校园建设是解决校园节能减排的有效途径之一

科学发展要做到节约资源和环境友好，即低排放、低污染、低消耗、高效率的经济模式，实现节能减排。校园节能减排建设以先进科学技术为依托，以科学管理理念为先导，以师生员工文明行为为基础，以配套制度为支撑，以合理利用资源为核心。

2.3.2 智慧校园建设的可行性

（1）符合国家的规划部署

2018 年，教育部印发《教育信息化2.0 行动计划》（简称《行动计划》），《行动计划》提出教育信息化2.0 行动计划是顺应智能环境下教育发展的必然选择，是推进“互联网+教育”的具体实施计划。人工智能、大数据、区块链等技术迅猛发展，将深刻改变人才需求和教育形态。 智能环境不仅改变了教与学的方式，而且已经开始深入影响到教育的理念、文化和生态。 通过实施教育信息化2.0 行动计划，到2022 年基本实现教学应用覆盖全体教师、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校，信息化应用水平和师生信息素养普遍提高，建成“互联网+教育”大平台，推动从教育专用资源向教育大资源转变、从提升师生信息技术应用能力向全面提升其信息素养转变、从融合应用向创新发展转变，努力构建“互联网+”条件下的人才培养新模式、发展基于互联网的教育服务新模式、探索信息时代教育治理新模式。

（2）基础资源配置基本能够满足智慧校园的需求

在校园信息化建设的基础上，通过采用数字化、传感网、物联网系统等工程技术集成创新、顶层设计，达到感知校园和智慧监控的目的。

（3）智慧校园建设使用的技术成熟并能够充分利用现有教学资源

2009 年8 月，我国创建“感知中国”中心，从国家到地方，从科研院所到企业，都加快了物联网技术和产业的研发。2009 年11 月，由中国移动、大唐一定、同方股份、中科院软件所、清华大学、北京邮电大学等科研院所和企业共同组建了中关村物联网产业联盟。2010 年1 月，江苏昆山传感器产业基地建成。广东成立了无线射频识别技术标准化技术委员会。2010 年3 月，我国政府工作报告第一次写入“加快物联网的研究应用”。2010 年7 月，上海启动建设“上海物联网中心”。除此之外，还有上海交通大学的“三网合一”、南京大学的“感知生命”、南京信息工程学院的“感知气象” 、电子科技大学的“光纤传感器”等。剑桥大学、麻省理工学院等世界知名高校的科研人员也已进驻无锡的国家物联网产业示范基地。从现阶段的发展趋势来看，物联网的产生和应用必然推动智慧校园建设。

3 基于物联网智慧校园建设方案

3.1 智慧校园含义

物联网技术在校园中的综合应用就是所谓的智慧校园。智慧校园建设主要包括以下几个部分：（1）通过传感器或信息采集设备全方位、多层次获取城市系统数据。（2）通过网络将校园数据关联、融合、处理、分析为信息。（3）通过充分共享、智能挖掘将信息变成知识。（4）结合信息技术，把知识应用到各个领域形成智能应用。智能校园建设模型包含的关系有五个层次和三个支撑，如图1 所示。

图1 智慧校园建设参考模型

3.2 智慧校园建设

3.2.1 功能层

物联感知层提供对校园环境的智能感知能力，通过各种信息采集设备、各类传感器、监控摄像机、RFID 标签、GPS 终端等实现对校园范围内的基础设施、交通、公共安全等方面信息采集、识别和监测。

网络通信层利用互联网、电信网、移动网、广播电视网、物联网、校园网等，完成末梢节点的组网控制和数据融合与汇聚。

计算与存储层包括服务信息资源、存储资源和运算数据资源，保障决策者对智慧校园数据汇聚的需求。

数据及服务支撑层利用面向服务的体系架构（SOA）、数据集成、数据挖掘、云计算等技术，把数据和服务有机结合，并承担支撑智慧应用层的应用、资源共享及各类服务任务。

智慧应用层包含各种基于行业或领域的智慧应用及应用整合，如智慧教育、智慧科研、智慧管理、智慧生活、智慧服务等，为校园师生、家长、企业、校园管理者等提供整体的信息化应用和服务。

3.2.2 三个支撑体系

安全保障体系是建立智慧校园统一的安全平台，实施统一的入口、认证、授权和日志记录服务。

建设和运营管理体系，保障智慧校园整体的运行维护管理及可持续发展。

标准规范体系对我国使用数据用户进行指导、对各行业信息系统应用进行规划建设，为加强规范和指导智慧城市、智慧校园等发展提供统一规范，便于互联互通和扩展[6]。

4 结语

物联网将更全面的感知，多方位、多层次的互联互通和智能化融入高校工作系统和流程中，融入高校管理涉及的具体对象中，融入高校教职工和学生的学习和生活中，推动高校不断发展。物联网给高校的管理带来质的改变，使高校信息化数字化建设有了重大了突破。并提高管理、科研的质量和效率。智慧校园将为教育事业创造美好的发展前景和理论实践意义。本文对于基于物联网的智慧校园建设方案进行了初探，同时结合物联网的架构对整个体系搭建提出设想，实现师生与物理系统的整合，必将为高校工作精细化、动态管理提供有力保障。