物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用分析論文
一、引言
物聯(lián)網(wǎng)是信息科技革命之后產(chǎn)生的新型的概念。信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)人們的生產(chǎn)生活的影響越來(lái)越深刻。在現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)不斷革新的時(shí)代，“互聯(lián)網(wǎng)+”、“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)”、“大數(shù)據(jù)”、“云計(jì)算”等新型名詞也與我們的生活息息相關(guān)。促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)活動(dòng)中，是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要的方向�，F(xiàn)代信息科技的重要產(chǎn)物就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things or Web of Things)的實(shí)際應(yīng)用在現(xiàn)代科技領(lǐng)域被稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的延伸和創(chuàng)新。作為現(xiàn)代信息技術(shù)的核心，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在生產(chǎn)生活中充當(dāng)著不可或缺的角色，而以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則還在應(yīng)用探索階段。IOT 技術(shù)在信息建設(shè)領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。在21 世紀(jì)初，WSIS(信息世界峰會(huì))上，ITU(國(guó)際電子信息科技聯(lián)盟)組織將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用作為新世紀(jì)的最重要的科技開(kāi)發(fā)應(yīng)用之一。現(xiàn)代教育的發(fā)展也離不開(kāi)先進(jìn)的信息技術(shù)。教育活動(dòng)的主要陣地就是校園。校園建設(shè)的質(zhì)量和水平直接影響到教育的質(zhì)量和水平。在信息技術(shù)不斷革新的時(shí)代，教育也越來(lái)越離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐，教育改革的一個(gè)重要的渠道也是通過(guò)科學(xué)技術(shù)促進(jìn)教育方式和教育理念的革新。因此，我們可以運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)智慧校園的建設(shè)。
二、物聯(lián)網(wǎng)的建構(gòu)
(一)物聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)的建構(gòu)
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代，新的技術(shù)越來(lái)越快地應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，智慧校園的建設(shè)也離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)厥掖笈镏胁煌慕Y(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，而聯(lián)系不同的結(jié)構(gòu)則需要現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信方式(Internet of things)作為中介技術(shù)。從根本上來(lái)講，網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)就是將不同的物體(包括硬件和軟件)相聯(lián)系的一個(gè)綜合的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。信息技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代新型的科技。在現(xiàn)代智慧校園中，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就省去了人工操作，在系統(tǒng)內(nèi)的物體已經(jīng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互相連接起來(lái)了。不同結(jié)構(gòu)的工作都在有序進(jìn)行，包括數(shù)據(jù)的處理、信息傳輸、解決方案的執(zhí)行都在系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)化進(jìn)行。物聯(lián)網(wǎng)的建構(gòu)需要以一系列的信息傳輸設(shè)備為物物連接的媒介，這其中包括傳感器、電子計(jì)算機(jī)、Internet、RFID 設(shè)備、紅外線(xiàn)感應(yīng)設(shè)備等。這些信息傳輸設(shè)備的作用不只是負(fù)責(zé)將物體與物體聯(lián)系起來(lái)的工作，它們還要搜集系統(tǒng)內(nèi)部的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的物體的狀態(tài)，及時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部的物體的信息。保障系統(tǒng)內(nèi)部的任何物體或者人能夠即時(shí)聯(lián)系。
在物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，主要是以信息樞紐為核心。信息樞紐是一個(gè)大型的信息管理庫(kù)，物聯(lián)網(wǎng)外圍系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都要傳輸?shù)叫畔屑~，有信息樞紐進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。而其他的主要系統(tǒng)主要包括感應(yīng)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、識(shí)別系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及終端系統(tǒng)等。RFID 技術(shù)是識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，它就是射頻智能識(shí)別技術(shù)。電子通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)，它能夠連接系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)，信息樞紐需要利用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)傳達(dá)指令。物聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)的建構(gòu)基于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，在一個(gè)完整的體系內(nèi)搭建一個(gè)通常的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)內(nèi)，內(nèi)部的事物能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)中心的各個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)行聯(lián)系，“Internet of Things”(物聯(lián)網(wǎng))能夠涵蓋一切事物，對(duì)事物的監(jiān)管和調(diào)控不需要人工操作，也不需要外部干預(yù)，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部，各個(gè)系統(tǒng)各司其職，各自負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的工作。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(Internet System)在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)中具有關(guān)鍵的作用，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，那么計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)應(yīng)用則是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵。
感應(yīng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)信息讀取，對(duì)系統(tǒng)中的事物信息進(jìn)行智能讀取，將讀取到的信息傳達(dá)到信息樞紐。
管理系統(tǒng)(Management System)主要負(fù)責(zé)信息和數(shù)據(jù)的整理，通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)庫(kù)(Network Management Database)將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸類(lèi)處理，然后傳輸?shù)叫畔屑~，信息樞紐再將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)中的一個(gè)緩沖環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)是有數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器組成，它能夠?qū)㈠e(cuò)誤的信息和無(wú)效的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選的排除，盡量減少物聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)的錯(cuò)誤以及防止因數(shù)據(jù)信息的錯(cuò)誤而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。
控制系統(tǒng)就是物理網(wǎng)中心系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵的部分，現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)主要運(yùn)用AT89S52 單片機(jī)技術(shù)、AT89C51 單片機(jī)技術(shù)、MSP430 主控制器等智能化的控制技術(shù)作為控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。
而識(shí)別系統(tǒng)則是負(fù)責(zé)信息的識(shí)別。智能識(shí)別系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化智能化的信息識(shí)別。識(shí)別系統(tǒng)以RFID 技術(shù)作為基礎(chǔ)，RTID 技術(shù)的主要特點(diǎn)就是能夠?qū)⑽矬w信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分享，識(shí)別的精準(zhǔn)度非常高，反應(yīng)十分靈敏，更重要的是它能夠自動(dòng)識(shí)別信息。RFID 將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分區(qū)存儲(chǔ)，并且及時(shí)傳輸?shù)叫畔屑~。
(二)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與分層
物聯(lián)網(wǎng)的建構(gòu)理念是實(shí)現(xiàn)高效智能的物物聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)主要是RFID 技術(shù)、感應(yīng)器技術(shù)、GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、智能傳感技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳播和轉(zhuǎn)換，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜集、識(shí)別、處理、傳輸?shù)�。物�?lián)網(wǎng)將物體與物體聯(lián)系起來(lái)，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋內(nèi)的物體就成為了一個(gè)整體，他們之間的聯(lián)系就十分緊密，它們就能共享系統(tǒng)內(nèi)的信息資源。
隨著信息技術(shù)的高度發(fā)達(dá)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的范圍會(huì)越來(lái)越廣泛，人們的生產(chǎn)生活也會(huì)更加便捷。就以建設(shè)智慧校園而言，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)智慧校園，那么校園的`信息化建設(shè)就能更快實(shí)現(xiàn)，在校園內(nèi)的師生就能夠更好地共享校園的硬件設(shè)施和軟件設(shè)施，也能夠很方便的實(shí)現(xiàn)信息共享。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的校園也能夠更加安全、和諧、安靜、綠色。其實(shí)在現(xiàn)代生產(chǎn)行業(yè)中，已經(jīng)有很多產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，其中包括城市基礎(chǔ)建設(shè)、城市交通、現(xiàn)代醫(yī)療等行業(yè)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠方便人們的生產(chǎn)生活，但是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建設(shè)還需要進(jìn)一步深化。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)是一個(gè)非常龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還包括許多子系統(tǒng)，而這些子系統(tǒng)共同組成一個(gè)總系統(tǒng)，我們?cè)谏衔囊呀?jīng)分析了物聯(lián)網(wǎng)中心系統(tǒng)的建構(gòu)，而物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)還可以分為很多層級(jí)。
1、傳控層：傳控層主要以感應(yīng)系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、識(shí)別系統(tǒng)以及相關(guān)的外圍設(shè)備組成。傳感器技術(shù)、RFID 智能識(shí)別技術(shù)以及紅外線(xiàn)感應(yīng)技術(shù)是傳感層的技術(shù)基礎(chǔ)。比如在傳感器技術(shù)方面，物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)包括DS18B20 溫度智能調(diào)控傳感器技術(shù)、智能SHT11 智能傳感器技術(shù)。傳控層的的作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要層架，它的系統(tǒng)組成了物聯(lián)網(wǎng)的基本框架，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)也是傳控層的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，它能夠準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)信息，實(shí)時(shí)搜集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息。因此，傳控層的主要指責(zé)也是進(jìn)行信息的搜集和識(shí)別。
2、網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。它主要是負(fù)責(zé)信息的提取和傳輸。網(wǎng)絡(luò)層是由各種信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成，包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、Web 技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、有線(xiàn)電視網(wǎng)、電力載波技術(shù)、ZigBee 技術(shù)等構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)層能夠提升物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系程度，提供更加安全便捷的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。
3、應(yīng)用層：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)極大的影響。物聯(lián)網(wǎng)的建構(gòu)目標(biāo)就是為了更好地應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是連接物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)和完善的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)者與使用者之間的一個(gè)聯(lián)系契機(jī)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層主要包括智能電子平臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)用層還能夠?qū)崿F(xiàn)跨行業(yè)、跨產(chǎn)業(yè)、跨系統(tǒng)的聯(lián)系和服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)的信息資源的聯(lián)系和共享。應(yīng)用層為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的的實(shí)際應(yīng)用搭建了一個(gè)完整的平臺(tái)。
三、智慧校園建設(shè)與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧校園建設(shè)有緊密的聯(lián)系。我們可以從以下兩個(gè)方面分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用。
(一)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與校園卡應(yīng)用
校園卡應(yīng)用的范圍很寬泛，其中主要包括師生生活、教學(xué)考試、學(xué)生管理以及圖書(shū)館管理等。我們知道，物聯(lián)網(wǎng)的識(shí)別系統(tǒng)主要是以FRID 智能識(shí)別技術(shù)為支撐。在校園卡設(shè)計(jì)中，我們可以將FRID技術(shù)應(yīng)用到校園卡智能識(shí)別芯片中，這樣就能夠?qū)崟r(shí)讀取學(xué)生的各項(xiàng)信息。比如，在校園超市中，當(dāng)學(xué)生使用校園卡消費(fèi)時(shí)，校園卡的金額就會(huì)被FRID 識(shí)別器讀取，相應(yīng)的消費(fèi)金額也會(huì)被扣除。在出入校園管理、圖書(shū)館管理中也可以運(yùn)用FRID 識(shí)別技術(shù)進(jìn)行學(xué)生管理。這樣校園卡就成為了“一卡通”，學(xué)生只要一張卡就能夠在學(xué)校消費(fèi)、學(xué)習(xí)、讀書(shū)等，非常方便。這也正是建設(shè)智慧校園的意義。
(二)物聯(lián)網(wǎng)與校園管理系統(tǒng)
校園管理是智慧校園建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容，校園管理要實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化和智能化。
校園管理包括教務(wù)管理、后勤管理、校務(wù)管理等。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以?xún)?yōu)化校園管理，營(yíng)造安全、舒適的校園環(huán)境。比如運(yùn)用智能傳感技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)校園內(nèi)部的環(huán)境質(zhì)量，一些學(xué)校利用DS18B20 溫度智能調(diào)控傳感器調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)室的溫度，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室溫度不適合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，溫度智能傳感器就會(huì)及時(shí)發(fā)出調(diào)節(jié)指令，將室內(nèi)溫度調(diào)到最佳。由此可以看出，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)能夠提升校園建設(shè)的質(zhì)量和水平，建設(shè)安全、舒適、人性化、現(xiàn)代化的校園，方便學(xué)生，提升校園的硬件實(shí)力和軟件實(shí)力。
四、小結(jié)
學(xué)校教育的改革需要現(xiàn)代信息科技作為支撐，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的代表，它能夠?yàn)橹腔坌@的建設(shè)提供更多的機(jī)遇。智慧校園建設(shè)的質(zhì)量和水平直接影響到教育的質(zhì)量和水平。在信息技術(shù)不斷革新的時(shí)代，智慧校園的建設(shè)也越來(lái)越離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐，現(xiàn)代校園的一個(gè)重要的渠道也是通過(guò)科學(xué)技術(shù)改變傳統(tǒng)校園的建設(shè)和管理，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。從技術(shù)應(yīng)用的角度來(lái)看，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧校園建設(shè)相結(jié)合也是符合技術(shù)發(fā)展推動(dòng)教育變革的基本理念。