近年來，隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和無線傳感網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，代表著互聯(lián)網(wǎng)下一步發(fā)展方向的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，逐步由概念和理論邁向了實際的部署和應用。

　　摘要：隨著對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入研究，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用越來越廣泛，中小學生的自控能力和安全意識都比較差，迫切需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為其打造一個更加安全、舒適的、良好的學習環(huán)境，文章結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的概念，重點討論了物聯(lián)網(wǎng)在校園設(shè)施、校園安防、智能教學和綠色校園等方面的應用，以期為中小學生和老師提供一個更好的教育環(huán)境。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文,物聯(lián)網(wǎng),中小學,校園教育,智慧校園

　　0引言

　　物聯(lián)網(wǎng)有著非常廣泛的用途，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智慧社區(qū)、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、路燈照明管控、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源等多個領(lǐng)域。將極大地改變我們的生活、工作和學習方式。目前，物聯(lián)網(wǎng)在校園中的研究與應用雖尚處于起步階段，但這一問題的探討將給教育帶來極大的變革。

　　“百年大計、教育為本”，中小學生的成長和教育問題，是政府、學校、家長以及全社會廣泛關(guān)注的問題。如何優(yōu)化教學配套設(shè)施、杜絕校園內(nèi)的安全隱患，進一步提高教學質(zhì)量，成為了家長和學校急待解決的問題。聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這一領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用，目前，智慧校園的主戰(zhàn)場在于高校中，而在自制能力比較差、自我保護意識薄弱的中小學生身邊物聯(lián)網(wǎng)的應用更加迫切，中小學校園的建設(shè)更離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以便為中小學生創(chuàng)建一個高質(zhì)量的學習生活環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展能夠進一步推動我國現(xiàn)代化教育事業(yè)的發(fā)展，也能為我國的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供廣闊的發(fā)展前景。

　　1校園物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

　　物聯(lián)網(wǎng)是指通過RFID、紅外感應器、GPS、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設(shè)備，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制。簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個簡單比喻，傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來傳遞信息，最后把感知到的信息送到大腦進行處理。

　　物聯(lián)網(wǎng)作為一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，與其他網(wǎng)絡(luò)一樣，也有其內(nèi)部特有的架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有三個層次。一是感知層，即利用RFID、二維碼、傳感器等隨時隨地獲取物體的信息；二是網(wǎng)絡(luò)層，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；三是應用層，把感知層的得到的信息結(jié)合云計算、數(shù)據(jù)存儲、平臺服務等技術(shù)對獲得的信息進行處理，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等實際應用。校園物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)如圖1所示。

　　圖1校園物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

　　2校園物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1傳感器

　　傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出。

　　傳感器負責物聯(lián)網(wǎng)信息的采集，它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，是物聯(lián)網(wǎng)服務和應用的基礎(chǔ)。如果沒有傳感器對被測信息進行捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準確的測試與控制都將無法實現(xiàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器廣泛的應用于工業(yè)生產(chǎn)自動化、國防現(xiàn)代化、航空技術(shù)、航天技術(shù)、能源開發(fā)、環(huán)境保護與生物科學等領(lǐng)域。

　　2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks，WSN）由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點。

　　一個典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常由傳感器節(jié)點、接收發(fā)送器（sink）、Internet或通信衛(wèi)星、任務管理節(jié)點等部分構(gòu)成。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括傳感單元、處理單元、通信單元以及電源部分。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中特定的信息，以實現(xiàn)對任意地點信息在任意時間的采集、處理和分析。傳感節(jié)點之間可通過網(wǎng)關(guān)完成和公用Internet網(wǎng)絡(luò)的連接，具有快速展開、抗毀性強等特點，在軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護理、智能家居、工業(yè)生產(chǎn)控制以及商業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。

　　2.3智能嵌入式技術(shù)

　　嵌入式技術(shù)是在Internet的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展的，嵌入式系統(tǒng)的Internet接入、Web服務器技術(shù)以及嵌入式Internet安全技術(shù)，是嵌入式系統(tǒng)Internet技術(shù)的關(guān)鍵和核心。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中所采用的各類高靈敏度識別、專用信號代碼處理等裝置的研發(fā)，將進一步推動智能嵌入技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用。嵌入式系統(tǒng)以應用為中心，將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中，一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等部分組成。21世紀后，各種家用電器如電冰箱、自動洗衣機、數(shù)字電視機、數(shù)碼相機等廣泛應用這種技術(shù)。

　　3物聯(lián)網(wǎng)在中小學校園的應用

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中小學校園的建設(shè)中也越來越發(fā)揮著十分重要的作用。本文以“四個系統(tǒng)·一個平臺”為核心設(shè)計理念，構(gòu)建了一套完整的物聯(lián)網(wǎng)智能校園體系。

　　3.1校園設(shè)施管理系統(tǒng)

　　隨著學校面積的不斷擴大，多地辦校的情況增加，其設(shè)施管理工作的成本及管理難度日益增加，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這有更大的使用空間。由于校園設(shè)施，包括：道路、通訊、電力、環(huán)保、水系等領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施，都是按照一定的地理空間分布的，因此可以利用GIS技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來建立其信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將成為校園新的信息源，任何與校園有關(guān)的設(shè)施信息都將給定位，并與空間數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。用戶將可以圖文并茂的查詢校園信息，給學校的設(shè)施維修工作帶來了很大方便。GIS數(shù)據(jù)庫中存儲所有的校園相關(guān)設(shè)施，對這些目標都要進行數(shù)字化存儲建庫，對于每個設(shè)施，都可貼上唯一的電子標簽，而標簽上的編碼也要記錄在每個目標的數(shù)據(jù)中，從而使得基礎(chǔ)設(shè)施空間數(shù)據(jù)庫中的標簽數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)中的標簽數(shù)據(jù)一致。一旦某個設(shè)施出現(xiàn)問題，傳感器會將故障部件位置傳送到數(shù)據(jù)中心，維修人員可持便攜式移動終端前去維修，該部分是集GPS定位和RFID讀寫功能于一體的設(shè)備，這時首先依靠GPS進行宏觀定位的。在地下管網(wǎng)維修時，由于缺少GPS信號的支持，借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以利用RFID讀取各個目標的標簽信息，然后通過該標簽信息從GIS數(shù)據(jù)庫中找到相應的設(shè)施目標，從而實現(xiàn)RFID輔助下的目標精確定位。從而實現(xiàn)對校園設(shè)施的快速維護，保證學校的正常運轉(zhuǎn)。

　　3.2校園安防管理系統(tǒng)

　　校園作為人員相對密集的地方，并且中小學生的安全防范意識薄弱，自救能力差，所以在中小學校園中的安全管理尤為重要，利用門禁、視頻監(jiān)控、電子圍欄等技術(shù)，合理部署多級傳感器全面感知校園的環(huán)境、物品及外來入侵人員的變化情況，及時提示或者報警。

　　（1）門禁。在校園門口安裝射頻閱讀裝置對進出校園的人員信息進行讀取，然后將自動采集的信息傳送到后端系統(tǒng)進行存儲分析，當學生上學、放學在校園門口進出的時候，以及學生乘坐校車上下學時可進行RFID人員檢測，系統(tǒng)自動以短信的形式將學生的出入信息及時通知家長，方便家長隨時了解孩子的動態(tài)信息。對于中學的學生宿舍門口也同樣安裝門禁裝置，沒有權(quán)限的人員不可以進入宿舍，對外來人員進行拜訪登記，確保學生的安全；

　　（2）電子圍欄、視頻聯(lián)動。學校邊界建設(shè)脈沖電子圍欄，學校重點部位部署紅外攝像頭，可以進行人員異常行為分析檢測，實現(xiàn)主動防護，入侵報警，報警視頻聯(lián)動等功能，可將企圖入侵者拒之于防區(qū)之外，提高學校的安全防范等級。并把入侵信號送至報警主機，以保證值班人員及時了解防區(qū)信息并作出快速的處理；

　　（3）傳感器。通過在教室、走廊、宿舍安裝煙霧、溫度感知裝置，當煙霧濃度和溫度超過危險值時，傳感系統(tǒng)自動啟用滅火裝置進行滅火，同時發(fā)出警報將險情傳給安保中心及時處理險情；

　　（4）食材溯源。中小學生正處在身體成長發(fā)育的重要階段，對食品質(zhì)量衛(wèi)生狀況要求較高，基于物聯(lián)網(wǎng)的食堂食品安全是校園應用重要的一部分，通過在食堂安裝衛(wèi)生監(jiān)控系統(tǒng)進行衛(wèi)生監(jiān)測、食材溯源，加強食堂飯菜監(jiān)管，讓學生健康的成長。

　　3.3智能教學系統(tǒng)

　　學校教室所處的環(huán)境中，電子電器設(shè)備日益增多，電器的使用對教學的影響是越來越大。尤其中小學生自控能力較差，為中小學生打造一個智能的教學環(huán)境對其養(yǎng)成良好的習慣，增加學習興趣有著積極的作用。而傳統(tǒng)的課堂所用管理方法還是人工被動管理，現(xiàn)在我們可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教室中構(gòu)建成一個物聯(lián)網(wǎng)，讓所有的設(shè)備通過智能平臺進行智能管理。學生或者老師一旦進入教室，光線識別系統(tǒng)自動判斷是否需要啟動照明，實現(xiàn)對教室光線自動感應，通過實時數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)發(fā)布，保證教室光線質(zhì)量，溫度感應系統(tǒng)自動判斷是否需要啟動空調(diào)等設(shè)備，人像識別系統(tǒng)開始工作，判斷如果是老師則啟動相關(guān)多媒體設(shè)備，如果是學生則自動簽到，在開始上課前將已簽到的學生信息反饋到教師多媒體設(shè)備上面。

　　3.4綠色校園系統(tǒng)

　　建設(shè)數(shù)字化節(jié)約型校園，是共同應對我國資源相對緊缺、生態(tài)環(huán)境比較脆弱應擔當?shù)膰�家責任。通過對各數(shù)據(jù)的智能采集，把學校的電力消耗、水電資源消耗等情況集中到全實時化的監(jiān)測管理平臺上來，管理人員可隨時隨地感知學校各系統(tǒng)設(shè)備的能耗，并可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型，為學校提供指標化管理的具體依據(jù)。同時結(jié)合傳感器實現(xiàn)對校園的教室及其他重點部位的環(huán)境在線監(jiān)控，主要包括監(jiān)測點的溫濕度、空氣中的CO、CO2等含量，從而為學校的“減碳排放”和“低碳發(fā)展”，提供了技術(shù)基礎(chǔ)和平臺支持。

　　3.5校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺

　　校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺包括：設(shè)施管理系統(tǒng)、安防管理系統(tǒng)、智能教學系統(tǒng)、綠色校園系統(tǒng)。整個平臺就是將各種應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源和互聯(lián)網(wǎng)資源集成到一個信息管理平臺之上，它把分類系統(tǒng)的不同功能有效地組織起來，為各類用戶提供一個統(tǒng)一的信息服務入口。校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺框架如圖2所示。

　　圖2校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺框架

　　教育局系統(tǒng)可以用專網(wǎng)接入學校物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺，使教育局可以遠程訪問到本學校的資源，為其更好地規(guī)劃調(diào)整學校網(wǎng)點布局，管理學校基建、校舍和校產(chǎn)及教育用地提供參考數(shù)據(jù)，同時對雙方傳送的文件可進行加密處理，防止教育相關(guān)機密文件的泄露。

　　4結(jié)語

　　物聯(lián)網(wǎng)要在教育領(lǐng)域獲得廣泛的應用，目前仍有許多問題需要解決，如費用問題、信息安全問題等。然而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，其在中小學校園中的智能應用也會進一步深入，最終將提升教育信息化水平，有利于教育質(zhì)量的提高。本文探討了物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建校園智能化設(shè)施管理、安防管理、教學管理、綠色校園等方面的應用，但物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建智能校園的作用中遠遠不止這些，在不久的將來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會使我們的校園變得更加美好。

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