物联网高校应用模式探析

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　　摘要：随着物联网技术的发展，物联网已经从“概念”阶段跨步到了“稳步落地”阶段，在各行各业的作用也日益凸显，呈现出从琐碎化到系统整体化的趋势。文章通过对物联网的基本概念、原理的阐述，相关核心关键技术的分析，提出来物联网在高校的应用模式，从而对物联网在“智慧校园”中的应用提出积极建议。
　　关键词：物联网;智慧校园;信息安全
　　中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0090-02
　　1 物联网简介
　　物联网（Internet of things，IoT）的理念最初是由微软创始人比尔·盖茨于1995年在《未来之路》一书中首次提出，在书中多处描述了未来的智能生活，但迫于当时终端技術的局限性，这些构想无法实现。随着硬件终端设备尤其是射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）标签技术的迅猛发展，1999 年美国麻省理工学院提出了要将RFID、电子产品代码（Electronic Product Code，EPC）和互联网连接起来，实现商品的智能化管理，该系统是物联网的原型。2005年国际电信联盟ITU（International Telecommunication Union）正式发布物联网报告书指出了“物联网”时代的来临，其中正式提出了信息与通信的新的沟通维度：无论何时、无论何地、无论何物、无论何服务、无论何网都可以保持最佳联系和提供最好服务。最初的物联网依托于射频技术，进入21世纪后，随着芯片技术、传感器、分布式计算、网格计算、云计算、人工智能等技术的高速发展，相关领域的研究者分别从不同方面对物联网进行了深入研究，其涵义也有了深刻的改变，迄今为止仍未明确提出一个权威且精准的物联网定义。但对各种定义的核心思想简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。
　　2 物联网核心关键技术
　　物联网最常见的四项核心关键技术分别是：RFID射频识别技术、传感和识别技术、网络通信技术、云计算技术。
　　2.1 RFID射频识别技术
　　RFID射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，主要的表现为RFID标签。RFID标签由IC芯片和无线通信天线组成，其中芯片用来存储数据，天线用来与读写器进行非接触式数据交换。RFID射频识别技术通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，它可识别高速运动的目标对象，并可同时识别多个标签，具有抗干扰性强、识别速度快、安全性高、数据容量大等优点。
　　2.2 传感和识别技术
　　传感和识别技术是物联网感知“物”来获取信息和实现“物”控制的重要环节，它将感知到的“物”转化成可供处理的数字信号并实现对物联网中“物”的标识和信息的获取，例如能感受规定的被测量，例如温湿度、电压、电流，并按照一定的规律转换成可用的输出信号。
　　2.3 网络通信技术
　　网络通信技术主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制，网络速度决定了“物”连接的速度和稳定性。
　　2.4 云计算技术
　　云计算技术将计算分布在大量的分布式计算机上，它的优势在于能使物联网在数秒内处理海量数据。它同时也具有超强的存储能力，是一种整合可扩展计算、数据、存储、应用等分布资源进行协同工作的模式。
　　3 物联网在智慧化校园中的应用
　　物联网可以将现有需要大量劳力或大量时间的管理流程实现自动化，并可以通过各种各样的方法对某些流程加以精简化，在这个过程中，绝大多数的改进是渐进的。在校园建设过程中，采用物联网技术建设的“智慧校园”不仅可以对校园管理、教学环境、课堂教学和师生生活形成有利影响，而且还会使校园其它在各方面的服务能力和效率得到有效提升。
　　3.1 校园管理智慧化
　　物联网使校园信息化管理变得更“智慧”，通过物联网可以获得类似于人类的感知能力、通信能力、交流能力、处理和存储能力、决策能力。以建设学校智慧校园相关资产交换机部分为例，可以建立相关设备档案袋，进行其生命周期管理 （包括询价、购买、使用、维护、报废等）、设备配置信息管理（包括编码、购买日期、厂家品牌规格、主件附件可选件等详细配置）、设备维护信息管理（包括位置变更、配置变动、运维记录、故障记录、责任人、运行设备自动配置等）和设备其他信息管理（价格、集成商、保修信息、采购合同等）。将这些信息纳入物联网，通过智能传感器可以把交换机的很多实时数据传回给数据中心，这样就可以对目前基于手工的数据采集流程进行自动化。当成百上千台交换机同时运作时，就会得到一个庞大的数据库，对比这些数据，对这些数据进行深度挖掘，可以对很多交换机的运行情况进行监控，配置进行调整，甚至及时发现故障，做到提前维修。之前可能会花很长时间进行各种诊断和故障排除，现在很短时间就可以完成，物联网的应用实现了效率上的数量级提升。
　　3.2 教学环境智慧化
　　物联网应用还可以实现教学环境智能化，它在校园内还可广泛应用于校内课堂教学环境管理、图书借阅管理等多个领域。例如，将物联网技术应用于课堂教学环境自适应中，它可实时采集与课堂环境有关的的各类信息，例如教师讲课声音、教室光线、教室温度等，自动分析并对课堂各类设备按照采集信息进行自动调整至适宜状态;教师可以通过多媒体系统按需求远程操作各类教学设备;教室及多媒体管理员可以对教室及其设备进行实时监控管理等。在图书借阅管理方面，学校可以建立智能图书管理系统，为每本书设置RFID标签，这样就可以在图书自助借还机上利用RFID标签一次读取多本图书，完成自助借阅及归还图书等操作。
　　3.3 课堂教学智慧化
　　不论是传统的课堂教学模式，还是MOOC、微课、手机课堂或其他互联网的授课形式，信息仍然更多的是从教师到学生的单向传输，大量的学生仍然在被动接受知识。课堂教学物联化可以使其中的每件物品数字化、网络化、智能化，同时，再将学生的行为、学习习惯、学习过程、知识掌握情况等也作为“物”进行数字化，这样就可以使用各类智能终端跟踪这些抽象的内容并将其转化为数字形式加以存储，从而完成人与人、物与物以及人与物的交互，做到实时捕捉、分析教与学的需求信息，以及对相关资源进行相应的调整。 　　3.4 师生生活智慧化
　　现今，物联网也改变着高校师生员工的生活。以食堂为例，食堂是学生及教师的就餐场所，满足学生及教师日常生活的基本需求。但是，当前食堂的管理模式仍旧面临包括排队、人工结算导致结算效率不高等一些问题，就餐高峰时期无法满足师生的基本需求。通过物联网智慧餐盘系统的实现，可以提高食堂结算效率。智慧餐盘系统具备了智能结算功能，通过识别每个餐具的RFID标签，发送信息至系统，完成对餐饮数据的调取并计算出最终价格。而后系统读取就餐者校园卡信息，查询校园卡余额并实现扣费，如余额不够则记账，待校园卡下次充值时直接扣除差额。智慧餐盘系统在保证系统整体可靠性的同时实现了对就餐费用的准确记录并自动结算，提高了校园食堂的管理效率，提升了服务能力，增强了师生的满意度。
　　4 物联网在智慧校园中面临的安全威胁
　　在通过物联网获取学习和生活便利的同时，也不能忽视它带来的巨大的安全隐患，信息化与网络化带来的风险问题在物联网中会变得更加复杂。对管理者来说，物联网安全问题是首要问题。智慧校园中终端设备种类多、数量大，任意一个RFID标签或者智能终端都有可能被远程侵入，而RFID标签或智能终端由于受能量、处理能力、存储空间等影响无法运行复杂的安全软件，不能有效甄别恶意程序的侵入，从而可能会自动地将本地终端上存储的信息传输到对方服务器上，造成信息泄漏。除此之外，通过无线通信方式的信息传输信号也容易被窃取和干扰。因此，当利用物联网采集各种各样的大数据时，要更加重视数据安全问题，将更多的投入用来保障智慧校园系统内信息不被侵犯，这不仅仅是为了减少安全上的漏洞，也是为了能够尽早发现网络攻击并降低这些攻击对于业务造成的影响，保证数据安全。
　　5 结语
　　物联网作为先进技术之一，是学校提升管理水平、改善教学环境、充实课堂教学、方便师生生活的重要技术手段。同时，物联网时代是真正的大数據时代，数据规模会远远超出传统互联网数据规模，因此物联网在高校的发展中要更加重视数据安全问题，做到逐步推进，在保障安全的同时不断探索新的发展方向。
　　参考文献
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　　[2] 李丽丽.物联网在高校教育中的应用[J].计算机时代，2015（2）：67-69.
　　[3] 王金甫，施勇，王亮.物联网安全[M].北京：北京大学出版社，2014：5.
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