物联网技术环境下的智慧校园系统设计
数据库技术Database Technology
电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering 物联网技术环境下的智慧校园系统设计
周易欣刘禹佳杜轶男
(长春市奢岭高校园区长春建筑学院吉林省长春市130607 )
摘要：本文结合文献资料，自身对物联网技术、智慧校园的思考与感悟，提出一种基于物联网技术的智慧校园系统设计方案，将校 园原有无线传感器、4G网络、无线网络、局域网络等进行网络融合，实现统一认证、统一管理，同时，根据高校当前各项管理需求合理 设置智慧校园系统的功能模块，并简要阐释该智慧校园系统在学校管理多个方面的应用价值。
关键词：物联网技术；智慧校园；系统设计
张敬轩 占中随着社会的发展与时代的进步，现代信息技术与高校管理领域 的融合程度进-步加深，尤其是在物联网技术的支撑下，高校校园 内各类设备、各间教室、各教学及实验楼等能够与学生、教师结合 为有机整体，借助大数据、云计算及虚拟化等先进技术手段，可以 整合教师教学、学生学习、管理、科研等各项活动
、各个流程中形 成的海量信息，再借助强大的信息处理能力构建此类数据隐形关联，发现各项活动与流程中存在的问题并进行正确归因，以此为高校管 理决策提供依据与支持。近年来，我国高校积极踏上信息化发展之 路，围绕着智慧校园引入先进技术与设备，在智慧校园建设方面取 得了显著的成就。下文将结合文献资料，自身对物联网技术、智慧 校园的思考与感悟，提出一种基于物联网技术的智慧校园系统设计 方案，将校园原有无线传感器、4G网络、无线网络、局域网络等 进行网络融合，实现统一认证、统一管理，同时，根据高校当前各 项管理需求合理设置智慧校园系统的功能模块，并简要阐释该智慧 校园系统在学校管理多个方面的应用价值。
1基于物联网技术环境下的智慧校园系统设计思路
传统高校信息化建设是指基于互联网技术实现物与物、人与人 之间的信息交流，并针对教师教学、学生学习、管理及科研等设计 了不同的系统、开发了不同的移动终端，如针对高校信息公开的官 方网站；针对教师教学的网络课程平台；针对学生学习的图书馆信 息系统等。这些系统一般具有不同的组网模式，所形成的数据格式 也有极大的差异性，因此高校各类知识信息的流通与应用面临着网 络、数据形式的阻碍，无法将高校内人、物、资源等结合为有机整 体，很容易导致管理决策全局性薄弱m。
物联网技术是对互联网技术的延伸，其可以将校园基础设施（办 公楼、教学楼、实验楼、体育馆等）交通事故处理流程
、信息化设备（多媒体设备、多媒体教室、自动收付费设备等）、教职工、学生等结合为有机整 体，构建万物互俩互通、信息共建共享的智慧校园系统，依次为高 校各项管理工作提供决策依据。
基于物联网技术环境的智慧校园系统设计，需要基于高校校园 原有的网络基础、信息化基础设施设备基础等，将门户网、手机客 户端、邮件、短信、社交平台、网络课程资源平台等各类移动终端 网络、无线网络、局域网等进行网络融合，保证各项业务数据能够 实时流通，其自学习与自适应功能也能够从以往业务数据对比、分 析中发现业务开展中存在的问题，继而保证业务的有序、有效开展。2基于物联网技术环境下的智慧校园系统技术需求
基于物联网技术环境的智慧校园系统框架至少需要包括六层：2.1智能感知层
智能感知层用以智能感知校园环境，提炼、识别及筛选各类数 据。因此基于物联网技术环境下的智慧校园系统需要应用智能感知 技术。
(1)传感器节点的布置要依据高校校园环境情况、管理需要 及各项业务活动开展的需求而定。通常情况下，可将传感器节点布 置在学生及教职工宿舍、教学楼、校医院、图书馆、食堂、体育场馆等处，保证信息获取的全面性：
(2)可借助6L O W A P N对各传感节点进行组网，借助视频监控、R F I D标签、智能手持设备等技术对校园环境进行智能感知，并将 所感知的数据传输给终端用户|21。
2.2网络融合层
当前高校校园内无线网、局域网等一般具有不同的通信协议、数据格式及组网模式，不利于信息的传输。为此，建议高校构建基 于6L o W P A N的丨Pv6物联网网络，6L o W P A N具有低能耗、传输效 率高、节点可扩展、无限量地址的优势。其网络层也可支持128位 IPv6，可以实现大规模网络的部署。当前高校招生规模扩大，宿舍 及教学楼数量有所提升，加之特学科的建设、产教研的纵深融合，高校管理范围有所延伸。基于6L〇W P A N的丨Pv6物联网网络可以 实现校园环境的全覆盖，保证学校关键管理内容及业务开展无漏洞，信息服务无疏漏。
2.3硬件支撑层
基于物联网技术的智慧校园系统，会产生海量的数据，而这些 数据要想得到深入的挖掘与最大化应用，便需要交换机、服务器、存储设施等硬件的支持。
2.4支撑平台层
基于物联网技术的智慧校园系统支撑平台层包括信息整合平 台，以数据共享为核心对数据进行清洗与整合；应用整合开发平台 用以支持高校各项管理活动与业务的开展，包括统一身份认证平台、统一信息门户平台、应用集成框架、智慧校园平台及企业服务总线等。
2.5业务应用层
具体包括学生（招生管理，迎新管理，教务管理，学工管理，就业管理等）；科研（人员管理；项目管理：经费管理；成果管理 等）；教师（协同办公•，人事管理•，岗位调动•，年度考核•，薪酬管 理等）；财务（财务管理，薪资管理，收费管理等）；资产（资产 管理；设备管理；后勤管理）；校园生活（学校网站；邮件：一卡 通；图书管理；网络计费等）。
2. 6综合服务层
具体包括管理决策中心（财务分析•，奖惩分析；危机分析•，招 就分析；迎新分析；高校分析）；自主学习中心（自主选课；提交 作业）•，交流中心（科研申请；师生互动；生生互动；教师黑虎洞；学术论坛；校园活动）；业务中心（科研申请；贷款申请；一卡通；离校办理；年终总结；计费中心）。
昆西 杜比3基于物联网技术环境下的智慧校园系统功能模块
3. 1智慧教学管理模块
智慧教学管理模块具体包括教室安排、设备管理、师生管理、实训管理四大子模块。其中教室安排是指借助设置在教学楼的传感 器节点、智能手持设备等对教学楼内教室的使用情况进行感知，将
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所获取的教室使用率、使用时长等数据传输至教室管理人员，为教 室的排课等提供依据；设备管理是指借助设备管理系统实时了解设 备运行情况与相关参数，以即使对设备进行维护保养并重新安排授 课教室；师生管理是指对教师授课、学生上课情况进行动态化监测，具体包括考勤、学生课堂表现等；实训管理是指借助视频监控等了 解学生参与实训的情况，有助于教师调整实训方案m。
汽车保险要保哪些3.2智慧消费管理糢块中国旅游最好的地方>去湿气吃什么最好
智慧消费管理功能主要借助射频技术或数据库技术实现。通常 情况下，校园消费主要包括师生餐饮消费、活动消费、购物消费等。师生持有一张带有个人信息及金额的校园一卡通，内置R F I D标签，既能够将师生消费数额及项目实时传输到智慧消费管理中心，还能 准确定位师生消费地点，切实保障师生人身及财产安全，
3.3智慧安防管理模块
高校智慧安防管理功能可以借助视频监控设备及技术实现，结 合G P S、图像识别、射频识别、遥感、无线传导等技术对校园环境 的安全进行“无死角”监控。监控数据通过物联网网络传输至学校 管理系统数据库中心，借助大数据及云计算平台对监控数据进行分 析与处理，可以使校园时刻处于安全管控之下。与此同时，当校园 内进入外来人员，或师生发生危险时，视频监控系统会根据不同区 域设置的传感器识别外来人员的位置、危险发生的位置，调用其他 监视器对其进行观察与记录，并向管理中心发出警报信号，安防人 员可根据信号指示快速到达事发地点，以此解除安全风险。
3.4智慧科研管理糢块
智慧科研管理模块的功能包括记录科研信息，包括参与科研相 关人员的基本信息，参与科研讨论会的频次、参加科研实验的次数 等等；构建完善的科研流程，记录下科研方法、措施、组织等，借 助系统的自学习功能识别其中冗余、成本高但效率低的环节，为科 研方案的优化提供依据；该某块与科研人员薪资模块相连，可根据 科研人员贡献率等确定绩效奖金；科研成果转化。科研人员可以借 助该系统将科研成果与以往成果进行对比，深入分析科研成果可应 用的领域，同类科研成果所取得的经济效益等，以此为提升科研成 果转化率。
3.5智慧身份认证模块
基于物联网的智慧校园系统面向学校的各项管理活动、师生的 全部校园生活活动。例如高校实验室仅
支持师生进入，对外开放也 需要经过高校的允许；高校学生管理中心中包含着学生个人隐私信 息，一旦泄露会酿成极其严重的后果。因此，在登录各种网络或移 动终端时，都需要对用户进行身份认证。建议高校构建基于P KI/ C A的统一身份认证系统，该系统带有强大的身份认证与数据加解 密功能，并且支持异地登录，教职工可在家中实现异地办公，既能 够保证师生个人隐私信息的安全性，还能够增强身份认证管理的灵 活性。
4基于物联网技术环境下的智慧校园系统应用价值
4.1基于智慧校园系统的教学实战：师生交互，针对性教学
基于智慧校闶系统的教学实践有助于构建智慧课堂。学生借助 智能手机扫码进入课堂，教师在正式授课时，手机则成为课堂的“遥 控器”，利用相应的教学软件教师可以在后台统计学生出勤率、习题解答情况等。不仅如此，教师使用网络课程资源的频次、学生下 载网络课程资源的频率等一目了然，既能够检验教师应用信息技术 的能力，也可掌握学生兴趣特点、学习需求等。教师结合对本节课 综合信息的分析及数据价值的深入挖掘自测教学质效，并以此为依 据调整教学方案，对于学生综合素质的提升具有重要意义。
4.2基于智慧校园系统的实验管理：远程控制，智能化实验
随着社会的发展，社会对现代化人才的需求从专业知识及技能基础扎实，转变为实践能力、动手操作能力、创新创造能力强，态 度端正及道德品质优秀。当前高校己经结合自身情况建立了手工操 作室或实验室，为学生提供了可靠的实践平台。为进一步发挥实验 室的作用，建议高校基于物联网构建智慧化实验室管理系统。该系 统支持远程监控、信息感知、智能化实验指导、实验结果反馈及虚 拟实验。当学生初步制定实验方案时，可借助虚拟实验平台计算实 验所需材料、流程等，在优化改进后形成更为科学的实验方案，一 方面可以避免实验材料浪费，另一方面可避免学生因多次挫折失去 实验成功的信心。实验方案调整完成后，智能化实验指导平台会以 动画、视频等形式为学生讲解实验室仪器、设备等操作规范，实验 注意事项等。再配合教师的讲解，可以保证学生实验过程的安全性。当学生开始实验之实验完成后，系统会记录下学生实验过程的所有 信息，反馈给教师后，教师给予针对性指导，可以保证学生达成预 期实验目标。
4.3基于智慧校园系统的学生学习：移动平台，个性化学习
在高度信息化时代，各类媒体层出不穷，学生可以获取信息的 途径更为便捷，教师及教材不再是学生知识的权威性与唯一来源。与此同时，教育信息化要求高校为学生提供更为自由、灵活且开放 的学习空间，致力于挖掘学生潜能，培养一专多能的社会型人才。基于智慧校园系统地学生学习，可以实现移动化学习，学生的学习 空间不再局限于教室，还包括图书馆及宿舍等。以图书馆为例，基 于智慧校园系统的图书馆信息管理平台能够收集学生进出入图书馆 频次、学生借阅书籍、学生阅读时长、学
生检索等信息，借助大数 据可实现用户画像，构建学生阅读行为与其内在需求的隐性关联，继而为学生个性化、精准化推荐相应的书记与资料。
5结束语
基于物联网技术环境的智慧校园，将校园内人、物、资源等各 类要素结合为有机整体，将教师教学、学生学习、安全保障、学校 管理、科研等各项管理与业务活动集成在统一平台上，以此实现万 物的互联互通与信息的共建共享。于此同时，物联网不仅具备信息 感知功能，还具有强大的数据处理功能，其能够借助大数据、云计 算等挖掘数据价值，构建不同维度数据的隐性关联，为管理、教学 活动、科研活动及校园活动的开展提供决策支持。除此之外，基于 物联网技术环境的智慧校园系统可应用于校园管理各个方面，尤其 是在教学实践中的应用可以增强师生的交互性、培养学生实践等综 合素质、激发学生自主学习意识，为学生的个性化发展提供针对性 及差异性信息服务与教学指导。为构建完善的智慧校园系统，高校 需要结合自身实际与未来发展计划，积极引入现代信息技术与设备，为师生发展、办学质量的提升奠定坚实有力的基础。
参考文献
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校智慧校园学生综合测评系统设计与研究[门.软件工程，2020,
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作者简介
周易欣（ 1990-)，女，吉林省长春市人。硕士研究生学历。现为 长春建筑学院助教。研究方向为物联网工程。
刘禹佳（1991-)，女，吉林省长春市人。博士，长春工程学院讲师。研究方向为图像处理。
杜轶男（ 1990-)，女，吉林省长春市人。硕士研究生，现为中车 长春轨道客车股份有限公司工程师。研究方向为轨道交通。
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