基于物联网技术的智慧校园总体建设模块设计

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　　摘  要： 传统的智慧校园总体建设模块建设效果较差，难以达到校园建设提出的要求。为了解决上述问题，在物联网技术下，设计一种新的智慧校园总体建设模块，设定工作平台完成服务、管理、分析等多项功能，在平台内部引入综合数据服务、公共数据库、教学资源数据、信息传达数据服务等建设内容。在完成平台构建后，设定分模块，包括智慧校园环境模块、教学模块、后勤模块、消费模块、身份管理模块。为检测模块的工作效果，与传统模块进行实验对比，结果表明，基于物联网技术的智慧校园总体建设模块能够在短时间内实现校园管理，达到用户的使用需求。
　　关键词： 模块设计; 智慧校园; 建设模块; 物联网技术; 运行平台构建; 对比验证
　　Abstract： As the traditional smart campus overall construction module has poor construction effect and it is difficult to meet the requirement of campus construction， a new smart campus overall construction module is designed on the basis of the Internet of Things （IoT） technology. The work platform is set to complete the service， management， analysis and other functions. The construction contents such as integrated data service， public database， teaching resource data and information transmission data service are introduced into the platform′s internal. After platform construction is completed， the sub?modules including smart campus environment module， teaching module， logistics module， consumption module and identity management module are set. The comparison with the traditional module is conducted in the experiment to detect the working effect of the modules. The results show that the smart campus overall construction module based on the IoT technology can realize the campus management within a short time and meet the user′s application requirements.
　　Keywords： module design; smart campus; construction module; IoT technology; operation platform construction; comparison validation
　　0  引  言
　　随着时代的发展，互联网已经覆盖了整个地球，因此数字化技术与物联网也随之发展起来。物联网的应用在日常生活中便完美地体现了出来，基于物联网技术的智慧校园就是一个具有代表性的例子[1]。物联网在智慧校园的建设中由浅入深，在物联网的全面应用后，人们更加信任和依赖物联网在智慧校园中所提供的服务模式[2]。
　　本文针对物联网技术在智慧校园中的应用设计建设模块。虽然智慧校园已经成功地受物联网技术的引导与连接，但是目前并没有较为完整、成熟的建设模块，因此，设计一套较为完整的智慧校园建设模块可以提高学校的教学管理水平、教学质量与校园生活质量，为未来的培养人才工作奠定基础[3]。本文将从校园环境、校园后勤、校园消费、校园身份管理等方面进行模块建设，在校园网络的基础上再应用物联网技术把所有校园各类板块进行连接组合，从而形成一个隐形的物联网模块，进而建成智慧校园总体模块。
　　1  基于物联网技术的智慧校园建设模块结构设计
　　本文进行模块设计时，将智慧校园建立在物联网技术中，实现“以人为本”的理念，将校园中的教学、后勤、生活、科技等部门通过物联网技术融合在一起，通过智慧校园服务平台，将校园中的各种信息、各种物品融合，实现人与人、人与物、物与物之间的互联，做到为师生服务的目的[4]。图1为本文基于物联网技术的智慧校园的模块总结构。
　　2  基于物联网技术的智慧校园建设模块中运行平台设计
　　在建设模块中，设定工作平台，本文设定的平台同时具备服务、管理、分析等多项功能[5]。
　　智慧校园的服务平台建设主要包括服务的整体框架建设、教师学生的信息服务建设、集成框架建设等内容，将这些软件信息整合便组成了一套较为完整的软件服务平台。服务平台的基础框架包含信息管理、应用管理、数字调整等。在校园网络平台的建设主要包含的网络类型主要有校园无线网、移动网络、Internet等类型。当智慧校园中建立了相对较为完善的网络平台，便可以显著地提高智慧校园的质量[6]。
　　数据中心的平台建设主要包含综合数据服务、公共数据库、教学资源数据、信息传达数据服务等建设内容。公共数据库的建设核心是共享数据，通过各类网络软件向任何想要获取数据资源的人提供数据资源共享[7]。综合数据服务是将各类软件中的数据进行整合，将数据进行连接聚合。数据中心平台的建设大大地方便了师生的生活，为基于物联网技术的智慧校园建设夯实了基础[8]。 　　安全建设是校园的保障，安全平台可以保障师生的人身、信息等方面的安全。本文的安全管理平台建设主要包含安全日志、用户中心、出勤中心、认证官网、知识产权等方面[9]。安全日志的建设主要是记录校园内的安全访问记录，基于物联网的监测对智慧校园的安全方面做出控制预防。用户中心记录全校师生的信息，以防校外的人员入侵智慧校园系统。出勤中心基于物联网技术可以监测师生的位置，保障人身安全。平台还具备公告推送功能，推送是智慧校园与用户之间最为便捷的交流方式，只需将需要传达的信息推送到平台中，用户便能获取到信息[10]。
　　3  基于物联网技术的智慧校园建设模块
　　物联网若要在智慧校园中稳定地发挥作用，必需硬件设施来支撑物联网的运作功能。物联网的硬件支撑设备构成主要有储存器、服务器、网络连接设备等装置。采用数字虚拟技术将网络连接器、服务器、储存器等硬件设施连接起来进行整合调理，提高硬件设施的功能稳定性，还可以使这些硬件设施更加灵敏，便于控制。因此在建设基于物联网技术的智慧校园时硬件设备的良好稳定建设是不可或缺的条件。
　　软件平台是根据学校的需求来进行编辑设置，满足学校的信息化管理以及让学校的日常工作更加有条理。本文建设智慧校园所需要的软件平台主要有服务平台、网络平台、数据中心平台、安全管理平台、公告推送平台等。
　　3.1  基于物联网技术的智慧校园环境模块设计
　　智慧环境的模块建设主要建立在网络基础上，把校园内的基础设施实行物联网化、智能化，将校园内的每一个教室、办公室、操场等基础设施通过互联网进行关联，再利用物联网技术将校园覆盖進行统一管理。这样的智慧校园便具备了高度感知和配合能力强的特点。
　　智慧校园环境还包括安全环境的模块建设，通过物联网技术在校园内的各个路口、门口安放电子眼、检测器等设备，提高校园安全保障。当校园内发生安全事故时可以通过物联网技术对安全事故的产因、过程、涉及人员进行调查，使得校园的安全性能显著提升。
　　3.2  基于物联网技术的智慧校园教学模块设计
　　借助物联网技术建设教学模块，可以改变教师传统的教学方式方法，充分地利用网络技术，可以使教学变得更加丰富多彩，解决了课程内容枯燥的问题，还能促进学生的学习积极性。智慧教学的模块主要包括智能教室、智能设备、智能课程等部分。物联网主要通过优化教学资源，凭借物联网对教室、实验室等教学资源进行改进管理，物联网可以将这些硬件设施与互联网进行结合，从而达到了智慧教学的新层次。基于物联网技术的智慧校园教学模块如图2所示。
　　图书馆的物联网化也是智慧校园的模块建设内容之一，利用物联网对图书馆进行数字化管理，使图书馆向智能化方向发展。现代的网络技术不断提高，可以将射频识别技术运用到图书馆中，让电子版的图书进入图书馆，这将大大提升图书馆的阅读资源。即便图书馆的阅读资源广泛，但是通过物联网技术可以快速地寻找到图书的位置。这大大地提升了图书馆的引导效果，同时还能缓解图书馆工作人员的整理工作压力。
　　3.3  基于物联网技术的智慧校园后勤模块设计
　　智慧后勤模板主要由智能医疗、智能安防、智能楼宇、智能路灯等四个部分组成。
　　智能医疗主要通过物联网为师生提供医疗感知功能，让师生能够及时地发现自身的健康状况，还能让师生更好地树立起预防疾病的意识。
　　智能安防主要利用全球定位服务、红外线感知、射频识别等技术实现智能安防。物联网将这些设备进行联合统一管理，从而达到更好的安防效果，让校园成为无死角的感应安防系统。
　　智能楼宇借助物联网技术将教师办公楼和学生宿舍进行整合，主要针对于宿舍、办公楼内的水电管理。智能路灯是管理校园内的所有路灯，根据不同的时间、天气对路灯进行实时智能管理。
　　3.4  基于物联网技术的智慧校园消费模块设计
　　校园内的消费是师生生活中的重要组成部分，例如每天的一日三餐、洗浴、水房等消费。在物联网的推动下能够促进师生消费的主动性，还能对师生的消费情况做出分析。智慧校园可以为师生办理消费一卡通，应用物联网对消费卡进行查询，掌握师生的消费情况与饮食状况，以便满足师生消费的需求。综上所述，物联网技术应用到智慧校园的消费模块中既方便了师生的消费过程，还能帮助学生锻炼合理消费的能力，让智慧校园变得更加完善。
　　3.5  基于物联网技术的智慧校园身份管理模块设计
　　身份管理模块是针对全校师生身份信息的认证与管理。学校的师生可以将自己的个人基本信息上传到物联网电子标签，师生的智慧卡可以在智慧校园数据库中进行提取交换，在教师离职或学生毕业后可以到身份管理中心删除自己的信息。利用这些信息可以查询师生的信息，比如出勤情况、身份职位情况、参加活动次数等，有利于学校对师生的统一管理。模块的设计图如图3所示。
　　4  实验研究
　　为了检测本文设计模块的有效性，选用传统智能校园建设模块进行实验对比，发现基于物联网技术的智慧校园总体建设模块建设更受欢迎。传统校园不具备物联网技术，校园中的物品与物品之间、物品与人之间并不存在感应联系，师生在校园中的生活方式比较繁琐，经常花费一些不必要的时间在日常生活中。而本实验中将针对智慧校园与传统校园进行对比。物联网主要是通过红外线感应器、GPS定位系统、激光传感器、无线射频识别等技术或设备将所有物体以互联网为基础连接起来，进行信息转换，实现对物体的智能化跟踪、管理、识别、定位。因此，物联网的宗旨就是万物互联、智能服务生活，通过互联网的信息连通特性和感应能力实现智慧校园与智能化息息相关，智能化校园的校园内被智能传感器覆盖，从而形成物联网。以物联网的角度来分析智慧校园，智慧校园的主要组成分为智慧后勤、智慧教学、智慧环境、智慧管理等方面。通过物联网将这些智能化模块连接起来便形成了较为完整的智慧校园。 　　物联网在智慧校园中的应用使校园智能化，利用互联网手段以及无线传感技术和各类监测设备让物体之间进行感应互动，使物体与物体之间具备感知性。物联网的这种手段可以让人们更好地感应周围环境，尽可能地方便人们的生活，将复杂繁琐的生活活动交给物联网所控制的智能化设备来解决。这便是基于物联网技术的智慧校园特征——智能化。
　　5  结  语
　　物联网的发展蓬勃向上，已经就用于很多方面。将物联网技术与智慧校园的建设相结合不仅促进了教育事业的发展，还可以完善智慧校园模块建设。本文便以物联网为基础建设了身份管理模块、消费模块、后勤模块、教学模块以及环境模块。这将大大地提升智慧校园的性能，为建设更加完善的智慧校园提供了有力的条件。
　　参考文献
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