基于物联网的智慧校园建设与应用

消费电子　２０１３年４月下　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｍａｇａｚｉｎｅ　计算机科学　基于物联网的智慧校园建设与应用　章学渊　（安徽理工大学，安徽淮南２３２００１）　摘要：基于物联网的智慧校园在高等院校中有很多应用，如数字资源整合与共享、身份识别、图书管理、校　园一卡通、校内各类信息系统集成等，从而实现了对校园管理进行“智慧化”的服务和管理。　关键词：物联网；智慧校园；研究　中图分类号：Ｆ２５３．９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—７７１２（２０１３）０８－００３７—０２　供智力支持。先进的计算方法和更为智能化的算法，将大量的　物联网（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ），是未来互联网的一部分，　　是基于标准和交互通信协议具有自配置能力的动态全球网络　数据转化为智能，以此为依托而产生的更透彻感知的物联网，设施，在物联网内物理和虚拟的“物件”（Ｔｈｉｎｇｓ）具有身份、　物理属性、拟人化、使用智能接口并且无缝综合到信息网络中。　一、物联网的体系　通常来说，物联网的应用在高校需要在四个层面进行有效　的整合，所谓物联网智能管理系统，即物联网对于高校在这四　个层面上进行有效的整合，使物联网在实际上真正发挥智力支　持的作用。　（一）感知和控制层：通过传感器和仪表等设备来获得相　关信息，将环境、运行状态等信息适当的加工之后，由传输网　关对数据进行传递；为达到控制资产、设备和运营的效果，本　地的传递起接收网关在接受控制指令之后，把信息传递给控制　器。在感知与控制层上，网关的接收与传递、信号的接受与处　理、控制及感知器件的控制是最为关键的技术。　（二）网络层：网络层利用公网或是专网，将信息、数据　或者指令，以无线或是有线的方式在感知和控制层以及应用层　之间传输数据。为避免数据的丢失和延迟，在数据传输的安全　性和有效ｆ生上需要进行严格的管理。数据传输服务质量的好坏，　极大程度取决于现有的期间用于传输工具的无线传感网络。　（三）平台服务层：感知层和网络层将数据一层层传递下　来之后，必须对数据进行可靠的分析及处理。根据设备和应用　需要的不同，数据处理的逻辑也不尽相同。数据处理包括有对　数据进行过滤、对丢失的数据进行定位、将冗余的数据进行删　除以及数据融合，数据分析模块将对高质量及融合后的数据做　进一步的数据挖掘。之后分析模块则根据当前数据和历史数　据，把当前的物理环境和数据进行关联，评估当前系统运行的　风险等级。分析模块根据预警规则，通过业务流程和整合模块，　将具有风险等级的分析模块及时地传递给控制与通知系统。为　了实现在即时感知基础上的业务控制，可利用仿真和优化方　案，将系统进一步优化，做到最好的决策支持。　（四）应用服务层：根据高校业务的特殊性，可以再平台　服务层上建立适应高校需要的物联网应用。例如：高校固定资　产的状态监控与分析、高校未来发展的可行性分析等等。物联　网的交互界面应遵循“以人为本”的原则，因为它虽是物—物　相连的网络，但终究是人来操作。为不断地提升高校的运行效　率、深化业务创新模式、降低业务运行成本，上述应用会以业　务流程的方式，对感知层、网络层和平台层的服务进行整合，　从而实现感知、分析和响应及时感知的一体化物联阿运行模式。　二、物联网与智慧校园　（一）智慧校园建成之后，各管理部门的感知性进一步增　强，比以往更多高质量数据不断汇聚。比如，更多性能更优的　传感器，比如激光和红外线接收器、图像传感器以及超声波传　感器等能够接受更多更大的数据。未来高校将向精细化方向发　展，内嵌Ｉｃ芯片以及无线射频具备智能化物件将会不断增多，　为精细化、科学化发展提供设备支持。　（二）在物联网基础上的智慧校园，不断提高的存储和计　算能力，先进的数据分析能力，将为决策者采取明智的行动提　３７消费电子２０１３　将创造出更有价值和洞察力的智能化数据分析。　（三）在智慧校园建成之后，高校信息管理系统将以全新　的方式与物理世界互动和沟通，更为全面的互联互通得以实　现。比如多媒体教室、实验仪器之间的信息获取、共享以及分　析处理能够实现，通信和协调成为可能。　（四）智慧校园建成之后，可以进一步实现网络资源的整　合，将校园内原有的各类独立系统进行合并，由校园服务器提　供统一服务，对学校的各类资源实现统一的布局和管理，这样　既杜绝了资源的浪费、节约了成本，又可以实现弹性管理，以　适应社会不断发展的需要。　（五）智慧校园能够深化整个校园的信息平台管理能力，　用户之间的信息共享更为便利。利用校园无线网络，终端用户　可以将便携设备带到校园的每个地方，工作更为自由，无需受　地点限制，数据共享更为便利，对校园信息和数据实现即时管　理和处理。各部门数据的更新和共享，可统一在信息平台上进　行处理。　三、基于物联网的智慧校园建设与应用　（一）总体规划　结合前面的分析，从物联网的三个层面设计智慧校园总体　规划方案如下图。　ｒ——————————　器妒　蒜擞　搏　１。　…　＾Ｉ　…　｛　，　………　～　攘　！　～一…　～一　　｝一　｝　一…　…　…　、　一　０　、　鬻§耘　奄黪漉糕簿　一｛ｌ　　＊一ｈ　戮鲻　｛“　一　　辑薅舞瓣搿　｛～～　……，　　携箍秘麓搿　ｌ一“　一　　……　～…｛…　……………一～…一～一　？　黧　黧煮薹麓　…一　…　甄■　…　＊　…　一一　一　…　“…　～　ｌ囊器壤　静　ｉ渤褒爨　赞臻　ｌ谚毋　霉瓣　一　０　．　．一　。　…　０　ｉ　鞘惑　（二）感知层建设　１．ＲＦＩＤ子网　ＲＦＩＤ射频识别是一种自动识别技术，其特点是非接触式　的全自动化识别，能够在各种环境条件中使用，通过发射无线　电信号读取并获得数据。它有标签和阅读器两个主要的部件。　根据读写信息的距离大小，可以将ＲＦＩＤ分为低频、中频、高　频以及超高频四大类。基于各高校内已经广泛使用了校园卡，　因此对于ＲＦＩＤ校园子网的建设，可以在校园卡的基础上，基　于移动技术将手机Ｓ　Ｉ　Ｍ卡以及ＲＦＩＤ２．４ＧＨｚ进行融合的方　式。对于硬件基础较好的高校，工作人员和学生可以直接利用　手机实现ＲＦＩＤ识别。ＲＦ—ＳＩＭ卡是种手机智能卡，它可以实现