基于物联网技术在校园中的应用

广东石油化工学院

《工程哲学》期末考核论文

姓 名: 专 业: 测控技术与仪器 班 级: 学 号: 指导老师: 全体教师

基于物联网技术在校园中的应用

物联网（Internet of Things，简称IoT）是新兴的IT技术，它是指通过把射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，嵌入和装备到公路、建筑、电网、供水系统、大坝、油气管道等各种各样的物体中，再结合现有的互联网，实现人类社会与物理系统的整合的一种IT技术。 物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮，受到各国政府、企业和学术界的重视，美国、欧盟、日本等甚至将其纳人国家和区域信息化战略。物联网是继pc、互联网、无线通信技术之后第四次信息技术革命，有重大的科学意义和应用价值。依靠物联网人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活达到“智慧”状态提高资源利用率和生产力水平人，改善人与自然间的关系。根据美国权威咨询机构forrester预测，到2020年世界上物对物互联的业务与人对人通信的业务将达到30比1，因此物联网常被称为下一个万亿级的通信业务。

一、物联网的体系结构

物联网包含感知延伸层、网络层、业务和应用层三层。第一层负责采集物和物相关的信息；第二层是异构融合的泛在通信网络，包括现有的互联网、通信网、广电网以及各种接人网和专用网，通信网络对采集到的物体信息进行传输和处理；第三层是应用和业务，为手机、pc等各种终端设备提供感知信息的应用服务。

1）感知延伸层 物联网中由于要实现物与物和人与物的通信，感知延伸层是

必须的。感知延伸层主要实现物体的信息采集、捕获和识别。感知延伸层的关键技术包括传感器、rfid 、gps 、自组织网络、传感器网络、短距离无线通信等。感知延伸层必须解决低功耗、低成本和小型化的问题，并且向灵敏度更高、更全面的感知能力方向发展。

2）网络层 网络层是物联网的神经系统，主要进行信息的传递，包括接人网

和核心网。网络层要根据感知延伸层的业务特征，优化网络特性，更好地实现物与物之间的通信、物与人之间的通信以及人与人之间的通信，这就要求必须建立一个端到端的全局物联网络。物联网中有很多设备的接人，是一个泛在化的接人、异构的接人。接人方式多种多样，接人网有移动网络、无线接人网络、固定网络

和有线电视网络。移动通信网具有覆盖广、建设成本低、部署方便、具备移动性等特点，使得移动网络将成为物联网主要的接人方式，通信网络就要是通过多种方式提供广泛的互联互通。除此以外，物体是可以移动的，而它们的要求是随时随地都可以“上网”。因此在局部形成一个自主的网络，还要连接大的网络，这是一个层次性的组网结构。这要借助有线和无线的技术，实现无缝透明的接人。随着物联网业务种类的不断丰富、应用范围的扩大、应用要求的提高，对于通线网络也会从简单到复杂、从单一到融合，从多种的接人方式到核心网的融合整体的过渡。

3）业务和应用层 业务和应用层是物联网的信息处理和应用，面向各类应用，

实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策等，涉及海量信息的智能处理、分布式计算、中间件、信息发现等多种技术。云计算是物联网智能信息分析的核心要素。云计算技术的运用，使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。随着物联网应用的发展、终端数量的增长，可借助云计算处理海量信息，进行辅助决策，提升物联网信息处理能力。因此，云计算作为一种虚拟化、硬件 软件运营化的解决方案，可以为物联网提供高效的计算、存储能力，为泛在链接的物联网提供网络引擎。

二、基于大学校园管理的物联网关键技术

1. 感知技术

物联网多通过RFID技术、传感器来达到感知的目的。

RFID（Radio Frequency IDentification）技术，中文名为射频识别技术，它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动、快捷、方便地识别目标对象并获取相关数据，从而实现对各类物体在不同状态（移动、静止、恶劣环境）下的自动识别和管理。

传感器是能感受规定的被测量，并能按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，多为敏感元件和转换元件组成，用来感知信息采集点的环境参数。 2. 传感器网络

传感器网络是一个分布式智能化网络系统。它在每个节点配备了传感器、无线电收发器、微控制器和能源装置等部件，再通过这些部件的协作，就可以监控不同位置的物理、环境状况论文参考文献格式。 3. 无线网络

无线网络指的是使用无线电技术进行传输的计算机网络，它是有线网络的延伸，和有线网络功能相似，只是传输技术不同而已。它的优势是在没有有线网络的地方，或是移动的环境下，也能同样地连接上网络。 4. 数据融合技术

数据融合技术是利用计算机技术、人工智能等技术，将来自多个传感器的观测数据进行采集、过滤、自动分析、综合处理，进而得出相应的估计、决策等信息，以便辅助人们进行管理、决策工作。

三、物联网在大学校园管理中应用的前提条件

现代网络通信技术的快速发展以及计算机相关硬件设备的快速普及，促进了高校信息化建设的步伐，当前各大高校已建成不同规模的数字校园，在一定程度上实现了高校信息化资源整合、校内电子支付以及财务系统等各类信息管理系统的集成，[1]为师生的工作、学习和日常生活带来了许多便利，如校园一卡通系统的建设与使用为学生在校内就餐、购物、图书借阅等提供了一种便捷的方式。然而，当前数字校园在建设过程中不同程度地出现了信息系统集成难度大、用户信息采集与更新不方便、学生一卡通丢失较多且难以进行跟踪追回等问题。同时随着各类机构和银行不断推出新的信息卡，每一位学生往往多张信息卡，这给学生的日常使用带来了许多不便。自20世纪90年代以来，互联网的高速发展与快速普及，对高校校园建设、教育教学模式、师生学习和生活方式产生了重要的影响，使高校全面进入了数字化时代。互联网技术与移动通信网络的不断深入发展，促使了新一代网络技术———物联网的形成与发展，这将促进新一代智能数字校园的研究与建设，从而为高校数字化资源与信息化系统的高效整合提供更有利的条件[2]，更好地为广大师生的工作、学习和日常生活服务。

大学作为年轻人密集的地方，同时也是高级知识分子集结地，在大学校园管理中运用物联网技术，能迅速被人们接受和运用。且目前很多高校都拥有多年的校园网络建设，已拥有校园网及校园无线网络。这些都为物联网在高校管理中的运用提供了前提条件。

四、校园安防物联网系统

目前，随着物联网技术的日益成熟和深入应用，建立基于物联网的安防系统并由此实现信息化的平安校园管理成为了可能安防管理的主要目标是防侵入，对异常情况提供实时报警 并快速作出正确的处理，以确保学校边界、重要场所的

安全。

整个网络分为两个部分，即感知系统（传感网）和通信系统，感知系统由各监控点和物联网模块组成，其中各监控点利用各种传感器监测、采集重要场所发生异常情况的信息和其他有效信息，并控制数字摄录系统快速采集图像信息；所有这些通信可以通过数据传输系统传输给物联网模块，物联网模块根据需要采集监控点的信息，并给出相应的控制信息到监控点 完成相应的控制功能，目前数据传输一般采用无线传输方式 一个物联网模块可以处理方圆1公里范围内的所有监控点。而通信系统将物联网模块采集、处理获得的数据传输到校园网上，并通过校园网连接到如gsm等社会公共网络，以提供相应的服务。

1）感知校园边界系统，利用电子幕、红外传感器和实时录像相结合 完成对整个校园的边界的监测和图像采集。其中电子幕和红外传感器实现对异常情况的检测，摄录设备实时采集异常发生时的现场图像（只有在异常发生时才工作）。 2）重要场所监控系统，利用门禁、电子锁、电子窗栅、电子窗帘等技术检测门口及窗户等易侵入场所的异常情况。在门窗等场所安装的数字摄录设备实时采集异常发生时的现场图像（只有在异常发生时才 工作）。

五、平安校园信息化平台

为了真正实现平安校园管理，有效地应用感知系统采集到的相关信息，建立基于校园网的信息管理平台是平安校园管理的最终目标，该平台根据学校的管理模式和相关部门的要求 充分利用采集到的各种信息，通过分析、整理、完成相应的功能。安防物联网系统每天都要产生大量的信息，并且信息的数据类型很多，采用sql server数据库来开发建设平安校园管理系统基本可以满足要求，而采用b/s结构可以使该系统的使用更为方便。该系统的主要功能包括：

1）完整的报警功能，分析由安防物联网产生的所有异常情况，根据设置的相应条件实时给出完整的报警。提供给校园网，并由校园网向校园内部通信网（如对讲设备等）发出报警信息以通知值班人员作出相应的处理。

2）利用与因特网连接的功能，实现与社会网络的连接，实现短信报警等功能。 3）数据分析、整理和统计功能。

4）完善的数据查询功能，根据学校主管领导和职能部门的要求，设计相应的查询功能 ，满足各类、各级人员对系统的数据要求。

5）数据的安全管理，由于该系统可以将校内安防信息传输到因特网上，因此对信息的安全要求较高。需要实现信息的加密和分类传输等功能，以确保信息的安全传输和分级获取。

6）系统的安全管理，该系统已经不是一个简单信息系统，而是一个将现场、管理职能等融于一体的系统，因此保证该系统的安全运行非常重要。

六、结束语

随着传感器技术的发展，物联网技术的深入应用，物联网对我们的生产、生活、工作将产生越来越大的影响，物联网在学校的应用也将进一步深入。在图书馆管理、教学管理中的应用将进一步提高教育管理信息化的水平，如网络点名、一卡通等。而将物联网应用于专业教学和建设，可以为相关专业建立真正意义上的模拟实训基地提供技术保障，如物流网等。

物联网时代的到来给高校智能化校园带来了新的机遇和挑战,基于物联网平台系统可以解决高校内各种资源的整合与共享、师生身份识别、图书借阅、校内消费信息集成管理等难题[5],可为广大师生提供各种高效、优质的服务。但由于识别的各种硬件设备的成本较高且性能不稳定,导致基于物联网的智能化校园还存在一定的局限性,如何充分利用现代物联网的技术优势来提高高校校园的智能化程度还需要进行深入的研究与试验

参考文献

[1]中国移动在物联网应用领域的探索与实践[j].电信技术,2010,1. [2]发展物联网产业问题浅析[j].经济研究导刊,2010,23.

[3]物联网概念模型与体系结构[j].南京邮电大学学报(自然科学版),2010,30(4) .

[4]王晓静,张晋.物联网研究综述[J].辽宁大学学报:自然科学版,2010,37(1):37

39.

[5]蒋林涛.互联网与物联网[J].电信工程技术与标准化,2010(2).