周易欣 劉禹佳 杜軼男

（長(zhǎng)春市奢嶺高校園區(qū)長(zhǎng)春建筑學(xué)院 吉林省長(zhǎng)春市 130607）

隨著社會(huì)的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，現(xiàn)代信息技術(shù)與高校管理領(lǐng)域的融合程度進(jìn)一步加深，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，高校校園內(nèi)各類設(shè)備、各間教室、各教學(xué)及實(shí)驗(yàn)樓等能夠與學(xué)生、教師結(jié)合為有機(jī)整體，借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及虛擬化等先進(jìn)技術(shù)手段，可以整合教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、管理、科研等各項(xiàng)活動(dòng)、各個(gè)流程中形成的海量信息，再借助強(qiáng)大的信息處理能力構(gòu)建此類數(shù)據(jù)隱形關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)活動(dòng)與流程中存在的問(wèn)題并進(jìn)行正確歸因，以此為高校管理決策提供依據(jù)與支持。近年來(lái)，我國(guó)高校積極踏上信息化發(fā)展之路，圍繞著智慧校園引入先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，在智慧校園建設(shè)方面取得了顯著的成就。下文將結(jié)合文獻(xiàn)資料，自身對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智慧校園的思考與感悟，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，將校園原有無(wú)線傳感器、4G 網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)融合，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一管理，同時(shí)，根據(jù)高校當(dāng)前各項(xiàng)管理需求合理設(shè)置智慧校園系統(tǒng)的功能模塊，并簡(jiǎn)要闡釋該智慧校園系統(tǒng)在學(xué)校管理多個(gè)方面的應(yīng)用價(jià)值。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境下的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

傳統(tǒng)高校信息化建設(shè)是指基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物與物、人與人之間的信息交流，并針對(duì)教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、管理及科研等設(shè)計(jì)了不同的系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)了不同的移動(dòng)終端，如針對(duì)高校信息公開(kāi)的官方網(wǎng)站；針對(duì)教師教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)；針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的圖書(shū)館信息系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)一般具有不同的組網(wǎng)模式，所形成的數(shù)據(jù)格式也有極大的差異性，因此高校各類知識(shí)信息的流通與應(yīng)用面臨著網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)形式的阻礙，無(wú)法將高校內(nèi)人、物、資源等結(jié)合為有機(jī)整體，很容易導(dǎo)致管理決策全局性薄弱[1]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸，其可以將校園基礎(chǔ)設(shè)施（辦公樓、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、體育館等）、信息化設(shè)備（多媒體設(shè)備、多媒體教室、自動(dòng)收付費(fèi)設(shè)備等）、教職工、學(xué)生等結(jié)合為有機(jī)整體，構(gòu)建萬(wàn)物互倆互通、信息共建共享的智慧校園系統(tǒng)，依次為高校各項(xiàng)管理工作提供決策依據(jù)。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要基于高校校園原有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、信息化基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備基礎(chǔ)等，將門(mén)戶網(wǎng)、手機(jī)客戶端、郵件、短信、社交平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)課程資源平臺(tái)等各類移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)融合，保證各項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)流通，其自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)功能也能夠從以往業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)比、分析中發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)開(kāi)展中存在的問(wèn)題，繼而保證業(yè)務(wù)的有序、有效開(kāi)展。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境下的智慧校園系統(tǒng)技術(shù)需求

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境的智慧校園系統(tǒng)框架至少需要包括六層：

2.1 智能感知層

智能感知層用以智能感知校園環(huán)境，提煉、識(shí)別及篩選各類數(shù)據(jù)。因此基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境下的智慧校園系統(tǒng)需要應(yīng)用智能感知技術(shù)。

（1）傳感器節(jié)點(diǎn)的布置要依據(jù)高校校園環(huán)境情況、管理需要及各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)開(kāi)展的需求而定。通常情況下，可將傳感器節(jié)點(diǎn)布置在學(xué)生及教職工宿舍、教學(xué)樓、校醫(yī)院、圖書(shū)館、食堂、體育場(chǎng)館等處，保證信息獲取的全面性；

（2）可借助6LoWAPN 對(duì)各傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)，借助視頻監(jiān)控、RFID 標(biāo)簽、智能手持設(shè)備等技術(shù)對(duì)校園環(huán)境進(jìn)行智能感知，并將所感知的數(shù)據(jù)傳輸給終端用戶[2]。

2.2 網(wǎng)絡(luò)融合層

當(dāng)前高校校園內(nèi)無(wú)線網(wǎng)、局域網(wǎng)等一般具有不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式及組網(wǎng)模式，不利于信息的傳輸。為此，建議高校構(gòu)建基于6LoWPAN 的IPv6 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，6LoWPAN 具有低能耗、傳輸效率高、節(jié)點(diǎn)可擴(kuò)展、無(wú)限量地址的優(yōu)勢(shì)。其網(wǎng)絡(luò)層也可支持128 位IPv6，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的部署。當(dāng)前高校招生規(guī)模擴(kuò)大，宿舍及教學(xué)樓數(shù)量有所提升，加之特色學(xué)科的建設(shè)、產(chǎn)教研的縱深融合，高校管理范圍有所延伸?；?LoWPAN 的IPv6 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境的全覆蓋，保證學(xué)校關(guān)鍵管理內(nèi)容及業(yè)務(wù)開(kāi)展無(wú)漏洞，信息服務(wù)無(wú)疏漏。

2.3 硬件支撐層

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)，會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)要想得到深入的挖掘與最大化應(yīng)用，便需要交換機(jī)、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)施等硬件的支持。

2.4 支撐平臺(tái)層

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)支撐平臺(tái)層包括信息整合平臺(tái)，以數(shù)據(jù)共享為核心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗與整合；應(yīng)用整合開(kāi)發(fā)平臺(tái)用以支持高校各項(xiàng)管理活動(dòng)與業(yè)務(wù)的開(kāi)展，包括統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)、統(tǒng)一信息門(mén)戶平臺(tái)、應(yīng)用集成框架、智慧校園平臺(tái)及企業(yè)服務(wù)總線等。

2.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

具體包括學(xué)生（招生管理，迎新管理，教務(wù)管理，學(xué)工管理，就業(yè)管理等）；科研（人員管理；項(xiàng)目管理；經(jīng)費(fèi)管理；成果管理等）；教師（協(xié)同辦公；人事管理；崗位調(diào)動(dòng)；年度考核；薪酬管理等）；財(cái)務(wù)（財(cái)務(wù)管理，薪資管理，收費(fèi)管理等）；資產(chǎn)（資產(chǎn)管理；設(shè)備管理；后勤管理）；校園生活（學(xué)校網(wǎng)站；郵件；一卡通；圖書(shū)管理；網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)等）。

2.6 綜合服務(wù)層

具體包括管理決策中心（財(cái)務(wù)分析；獎(jiǎng)懲分析；危機(jī)分析；招就分析；迎新分析；高校分析）；自主學(xué)習(xí)中心（自主選課；提交作業(yè)）；交流中心（科研申請(qǐng)；師生互動(dòng)；生生互動(dòng)；教師黑虎洞；學(xué)術(shù)論壇；校園活動(dòng)）；業(yè)務(wù)中心（科研申請(qǐng)；貸款申請(qǐng)；一卡通；離校辦理；年終總結(jié)；計(jì)費(fèi)中心）。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境下的智慧校園系統(tǒng)功能模塊

3.1 智慧教學(xué)管理模塊

智慧教學(xué)管理模塊具體包括教室安排、設(shè)備管理、師生管理、實(shí)訓(xùn)管理四大子模塊。其中教室安排是指借助設(shè)置在教學(xué)樓的傳感器節(jié)點(diǎn)、智能手持設(shè)備等對(duì)教學(xué)樓內(nèi)教室的使用情況進(jìn)行感知，將所獲取的教室使用率、使用時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)傳輸至教室管理人員，為教室的排課等提供依據(jù)；設(shè)備管理是指借助設(shè)備管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況與相關(guān)參數(shù)，以即使對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)并重新安排授課教室；師生管理是指對(duì)教師授課、學(xué)生上課情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，具體包括考勤、學(xué)生課堂表現(xiàn)等；實(shí)訓(xùn)管理是指借助視頻監(jiān)控等了解學(xué)生參與實(shí)訓(xùn)的情況，有助于教師調(diào)整實(shí)訓(xùn)方案[3]。

3.2 智慧消費(fèi)管理模塊

智慧消費(fèi)管理功能主要借助射頻技術(shù)或數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通常情況下，校園消費(fèi)主要包括師生餐飲消費(fèi)、活動(dòng)消費(fèi)、購(gòu)物消費(fèi)等。師生持有一張帶有個(gè)人信息及金額的校園一卡通，內(nèi)置RFID 標(biāo)簽，既能夠?qū)熒M(fèi)數(shù)額及項(xiàng)目實(shí)時(shí)傳輸?shù)街腔巯M(fèi)管理中心，還能準(zhǔn)確定位師生消費(fèi)地點(diǎn)，切實(shí)保障師生人身及財(cái)產(chǎn)安全，

3.3 智慧安防管理模塊

高校智慧安防管理功能可以借助視頻監(jiān)控設(shè)備及技術(shù)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合GPS、圖像識(shí)別、射頻識(shí)別、遙感、無(wú)線傳導(dǎo)等技術(shù)對(duì)校園環(huán)境的安全進(jìn)行“無(wú)死角”監(jiān)控。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至學(xué)校管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中心，借助大數(shù)據(jù)及云計(jì)算平臺(tái)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，可以使校園時(shí)刻處于安全管控之下。與此同時(shí)，當(dāng)校園內(nèi)進(jìn)入外來(lái)人員，或師生發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同區(qū)域設(shè)置的傳感器識(shí)別外來(lái)人員的位置、危險(xiǎn)發(fā)生的位置，調(diào)用其他監(jiān)視器對(duì)其進(jìn)行觀察與記錄，并向管理中心發(fā)出警報(bào)信號(hào)，安防人員可根據(jù)信號(hào)指示快速到達(dá)事發(fā)地點(diǎn)，以此解除安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 智慧科研管理模塊

智慧科研管理模塊的功能包括記錄科研信息，包括參與科研相關(guān)人員的基本信息，參與科研討論會(huì)的頻次、參加科研實(shí)驗(yàn)的次數(shù)等等；構(gòu)建完善的科研流程，記錄下科研方法、措施、組織等，借助系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能識(shí)別其中冗余、成本高但效率低的環(huán)節(jié)，為科研方案的優(yōu)化提供依據(jù)；該某塊與科研人員薪資模塊相連，可根據(jù)科研人員貢獻(xiàn)率等確定績(jī)效獎(jiǎng)金；科研成果轉(zhuǎn)化?？蒲腥藛T可以借助該系統(tǒng)將科研成果與以往成果進(jìn)行對(duì)比，深入分析科研成果可應(yīng)用的領(lǐng)域，同類科研成果所取得的經(jīng)濟(jì)效益等，以此為提升科研成果轉(zhuǎn)化率。

3.5 智慧身份認(rèn)證模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園系統(tǒng)面向?qū)W校的各項(xiàng)管理活動(dòng)、師生的全部校園生活活動(dòng)。例如高校實(shí)驗(yàn)室僅支持師生進(jìn)入，對(duì)外開(kāi)放也需要經(jīng)過(guò)高校的允許；高校學(xué)生管理中心中包含著學(xué)生個(gè)人隱私信息，一旦泄露會(huì)釀成極其嚴(yán)重的后果。因此，在登錄各種網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)終端時(shí)，都需要對(duì)用戶進(jìn)行身份認(rèn)證。建議高校構(gòu)建基于PKI/CA 的統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有強(qiáng)大的身份認(rèn)證與數(shù)據(jù)加解密功能，并且支持異地登錄，教職工可在家中實(shí)現(xiàn)異地辦公，既能夠保證師生個(gè)人隱私信息的安全性，還能夠增強(qiáng)身份認(rèn)證管理的靈活性。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境下的智慧校園系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值

4.1 基于智慧校園系統(tǒng)的教學(xué)實(shí)踐：師生交互，針對(duì)性教學(xué)

基于智慧校園系統(tǒng)的教學(xué)實(shí)踐有助于構(gòu)建智慧課堂。學(xué)生借助智能手機(jī)掃碼進(jìn)入課堂，教師在正式授課時(shí)，手機(jī)則成為課堂的“遙控器”，利用相應(yīng)的教學(xué)軟件教師可以在后臺(tái)統(tǒng)計(jì)學(xué)生出勤率、習(xí)題解答情況等。不僅如此，教師使用網(wǎng)絡(luò)課程資源的頻次、學(xué)生下載網(wǎng)絡(luò)課程資源的頻率等一目了然，既能夠檢驗(yàn)教師應(yīng)用信息技術(shù)的能力，也可掌握學(xué)生興趣特點(diǎn)、學(xué)習(xí)需求等。教師結(jié)合對(duì)本節(jié)課綜合信息的分析及數(shù)據(jù)價(jià)值的深入挖掘自測(cè)教學(xué)質(zhì)效，并以此為依據(jù)調(diào)整教學(xué)方案，對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的提升具有重要意義。

4.2 基于智慧校園系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)管理：遠(yuǎn)程控制，智能化實(shí)驗(yàn)

隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)現(xiàn)代化人才的需求從專業(yè)知識(shí)及技能基礎(chǔ)扎實(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐能力、動(dòng)手操作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力強(qiáng)，態(tài)度端正及道德品質(zhì)優(yōu)秀。當(dāng)前高校已經(jīng)結(jié)合自身情況建立了手工操作室或?qū)嶒?yàn)室，為學(xué)生提供了可靠的實(shí)踐平臺(tái)。為進(jìn)一步發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的作用，建議高?；谖锫?lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息感知、智能化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果反饋及虛擬實(shí)驗(yàn)。當(dāng)學(xué)生初步制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，可借助虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)計(jì)算實(shí)驗(yàn)所需材料、流程等，在優(yōu)化改進(jìn)后形成更為科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，一方面可以避免實(shí)驗(yàn)材料浪費(fèi)，另一方面可避免學(xué)生因多次挫折失去實(shí)驗(yàn)成功的信心。實(shí)驗(yàn)方案調(diào)整完成后，智能化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)平臺(tái)會(huì)以動(dòng)畫(huà)、視頻等形式為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備等操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。再配合教師的講解，可以保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性。當(dāng)學(xué)生開(kāi)始實(shí)驗(yàn)之實(shí)驗(yàn)完成后，系統(tǒng)會(huì)記錄下學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的所有信息，反饋給教師后，教師給予針對(duì)性指導(dǎo)，可以保證學(xué)生達(dá)成預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

4.3 基于智慧校園系統(tǒng)的學(xué)生學(xué)習(xí)：移動(dòng)平臺(tái)，個(gè)性化學(xué)習(xí)

在高度信息化時(shí)代，各類媒體層出不窮，學(xué)生可以獲取信息的途徑更為便捷，教師及教材不再是學(xué)生知識(shí)的權(quán)威性與唯一來(lái)源。與此同時(shí)，教育信息化要求高校為學(xué)生提供更為自由、靈活且開(kāi)放的學(xué)習(xí)空間，致力于挖掘?qū)W生潛能，培養(yǎng)一專多能的社會(huì)型人才?；谥腔坌@系統(tǒng)地學(xué)生學(xué)習(xí)，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)空間不再局限于教室，還包括圖書(shū)館及宿舍等。以圖書(shū)館為例，基于智慧校園系統(tǒng)的圖書(shū)館信息管理平臺(tái)能夠收集學(xué)生進(jìn)出入圖書(shū)館頻次、學(xué)生借閱書(shū)籍、學(xué)生閱讀時(shí)長(zhǎng)、學(xué)生檢索等信息，借助大數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)用戶畫(huà)像，構(gòu)建學(xué)生閱讀行為與其內(nèi)在需求的隱性關(guān)聯(lián)，繼而為學(xué)生個(gè)性化、精準(zhǔn)化推薦相應(yīng)的書(shū)記與資料。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境的智慧校園，將校園內(nèi)人、物、資源等各類要素結(jié)合為有機(jī)整體，將教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、安全保障、學(xué)校管理、科研等各項(xiàng)管理與業(yè)務(wù)活動(dòng)集成在統(tǒng)一平臺(tái)上，以此實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物的互聯(lián)互通與信息的共建共享。于此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)不僅具備信息感知功能，還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，其能夠借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，構(gòu)建不同維度數(shù)據(jù)的隱性關(guān)聯(lián)，為管理、教學(xué)活動(dòng)、科研活動(dòng)及校園活動(dòng)的開(kāi)展提供決策支持。除此之外，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境的智慧校園系統(tǒng)可應(yīng)用于校園管理各個(gè)方面，尤其是在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用可以增強(qiáng)師生的交互性、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐等綜合素質(zhì)、激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)，為學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供針對(duì)性及差異性信息服務(wù)與教學(xué)指導(dǎo)。為構(gòu)建完善的智慧校園系統(tǒng)，高校需要結(jié)合自身實(shí)際與未來(lái)發(fā)展計(jì)劃，積極引入現(xiàn)代信息技術(shù)與設(shè)備，為師生發(fā)展、辦學(xué)質(zhì)量的提升奠定堅(jiān)實(shí)有力的基礎(chǔ)。