劉 麗

基于物聯(lián)網(wǎng)的渤海船院智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉 麗

摘 要：基于物聯(lián)網(wǎng)的渤海船院智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的提出，是渤海船院遷址新建后，為了給學(xué)院廣大師生提供一個(gè)互動(dòng)、共享、協(xié)作、良好的學(xué)習(xí)、工作和生活環(huán)境。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性、功能結(jié)構(gòu)、部分功能模塊的實(shí)現(xiàn)與核心技術(shù)是其關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧校園；視頻識(shí)別技術(shù)；傳感技術(shù)

劉麗/渤海船舶職業(yè)學(xué)院信息工程系講師，碩士（遼寧葫蘆島125000）。

一、引言

當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)由工業(yè)化過渡到信息化，信息化智能管理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的階段，在這樣的背景下促使了新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)的形成。

早在1999年，中國(guó)就提出了什么是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）的概念就是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步升華，是把原來的用戶端延伸擴(kuò)展到任意物品與物品之間進(jìn)行信息交換和傳遞。其操作技術(shù)是通過使用射頻識(shí)別（RFID）、紅外線感應(yīng)器（IS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照事先約定好的協(xié)議，把任意物品與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，然后進(jìn)行信息交換和傳遞，最終實(shí)現(xiàn)智能化辨識(shí)、定格、跟蹤、監(jiān)測(cè)和管理[1]。

在20世紀(jì)90年代，伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展和信息高速公路的出現(xiàn)，有了教育信息化的概念。2001年7月，教育部《全國(guó)教育事業(yè)第十個(gè)五年計(jì)劃》正式把教育信息化寫入了文件，并把其列為全國(guó)教育事業(yè)十五計(jì)劃的戰(zhàn)略要點(diǎn)，教育信息化從此被提上一個(gè)前所未有的重要地位[2]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的形成必將促進(jìn)新一代智能校園的研究與建設(shè)，從而為高校數(shù)字化資源與信息化系統(tǒng)的高效整合提供有利的條件，更好地為廣大師生的工作、學(xué)習(xí)和日常生活服務(wù)。

二、智慧校園系統(tǒng)

智慧校園系統(tǒng)依托現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)信息化工作環(huán)境，進(jìn)一步充分利用先進(jìn)的感知、協(xié)同、控制等前沿信息化技術(shù)，優(yōu)化基礎(chǔ)資源設(shè)施，獲得互動(dòng)、共享、協(xié)作的學(xué)習(xí)、工作和生活環(huán)境，能為學(xué)院廣大師生提供便捷的信息化服務(wù)，為管理層人員提供高效的信息化管理手段，為決策領(lǐng)導(dǎo)者提供科學(xué)的決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能、平安和諧、科學(xué)決策和便捷的校園綜合服務(wù)環(huán)境。

三、智慧校園系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)必要性

長(zhǎng)久以來，渤海船院一直處于同城三校區(qū)的辦學(xué)狀態(tài)，校園基礎(chǔ)設(shè)施、行政教學(xué)條件、后勤保障功能等各種信息比較分散，信息處理工作極其繁重、辦事效率不高；學(xué)生之間缺少交流，校園文化氣息不濃厚等，這些都給學(xué)院的正常教學(xué)和生活管理帶來了諸多的不便。2011年11月，葫蘆島市政府召開會(huì)議，船院為了自身的發(fā)展以及葫蘆島市職教資源的整合，決定船院遷址新建。為了使新校區(qū)在教學(xué)管理、生活管理和校園管理等方面簡(jiǎn)潔化、智能化，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的渤海船院智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境采用IIS、SQL server和ASP語言進(jìn)行集成化開發(fā)。

（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

目前渤海船院正在積極籌備校區(qū)遷址新建工作。渤海船院作為國(guó)家造船技能型人才培養(yǎng)的搖籃，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的智能化系統(tǒng)是必不可少的。新校區(qū)的建設(shè)，為建設(shè)智能化校園帶來了重要機(jī)遇，其建設(shè)的好壞直接影響到學(xué)院的教學(xué)與科研質(zhì)量，同時(shí)也影響到基礎(chǔ)設(shè)施、各種設(shè)備的可持續(xù)使用。因此，根據(jù)學(xué)院的總體發(fā)展要求，智慧校園總體分為智能化教育管理系統(tǒng)、智能化教學(xué)環(huán)境系統(tǒng)和智慧化校園應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)三大板塊。

（三）系統(tǒng)功能模塊

渤海船院根據(jù)實(shí)際情況，提出了智能校園系統(tǒng)的功能模塊，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖

1.智能化教育管理系統(tǒng)。智能教育管理系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)以及智能終端系統(tǒng)構(gòu)成的。數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)包括用戶信息數(shù)據(jù)庫和用戶信息管理服務(wù)器以及圖書借閱管理、校內(nèi)消費(fèi)管理等各類應(yīng)用服務(wù)器及其相應(yīng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)備份服務(wù)器，主要用于智能校園系統(tǒng)中用戶基本信息的存放與管理、師生學(xué)習(xí)和工作中相關(guān)信息的管理及其處理以及用戶基本信息、用戶個(gè)人賬戶信息、圖書借閱信息、多媒體教室和實(shí)驗(yàn)室使用信息、校內(nèi)消費(fèi)信息等數(shù)據(jù)的備份。

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)包括互聯(lián)網(wǎng)、校內(nèi)無線通信網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)組成，主要用于智能數(shù)字校園相關(guān)數(shù)據(jù)信息的交換與實(shí)時(shí)通信等。

智能終端系統(tǒng)包括具有SIM卡的智能終端——標(biāo)簽識(shí)別器，主要用于實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)在手機(jī)SIM卡中的用戶信息。這樣，通過師生手機(jī)SIM卡提供的統(tǒng)一用戶識(shí)別機(jī)制，可方便地實(shí)現(xiàn)智能終端校園系統(tǒng)內(nèi)各類數(shù)據(jù)信息的高效管理與校內(nèi)共享以及現(xiàn)有各類信息管理系統(tǒng)、數(shù)字化辦公系統(tǒng)的集成[3]。

2.智能化教學(xué)環(huán)境系統(tǒng)。智能化教學(xué)環(huán)境系統(tǒng)是由校園內(nèi)智能化樓宇系統(tǒng)以及安全防范智能化系統(tǒng)構(gòu)成的。樓宇智能化系統(tǒng)是由公共教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)綜合樓、圖書館、行政辦公樓、教職工和學(xué)生食堂以及學(xué)生宿舍樓等地的智能化綜合系統(tǒng)組成。此系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)那些帶有各種傳感器和執(zhí)行器的設(shè)備進(jìn)行綜合監(jiān)控的系統(tǒng)，其功能是對(duì)樓內(nèi)的各種設(shè)施（照明、電力、空調(diào)、暖通、給排水、防盜等）進(jìn)行集中的自動(dòng)檢測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)操作管理自動(dòng)化，并且最終能夠達(dá)到舒適性、高效性、方便性、安全性和可靠性五大目標(biāo)。

安全防范智能化系統(tǒng)包括消防智能化系統(tǒng)(自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴淋等)和安全防范智能化系統(tǒng)(閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、同時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等)，該系統(tǒng)能夠把監(jiān)視區(qū)的一切信息（圖像、聲音）準(zhǔn)確無誤的監(jiān)視監(jiān)測(cè)出來并傳送到監(jiān)控中心。

3.智能化校園應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。智能化校園應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)是由手機(jī)一卡通以及校園節(jié)能減排系統(tǒng)構(gòu)成的。目前，手機(jī)在大學(xué)生群體中已經(jīng)普及。手機(jī)一卡通是指在校大學(xué)生校內(nèi)購物拿著手機(jī)就可以當(dāng)信用卡用。進(jìn)超市購物、到餐廳就餐、干洗店洗衣服等都能用手機(jī)直接付款，圖書館借書、上課考勤等都可以通過手機(jī)一卡通實(shí)現(xiàn)?；赗FID技術(shù)的移動(dòng)一卡通應(yīng)用，全面支持手機(jī)實(shí)現(xiàn)錢包和鑰匙的功能，只要將銀聯(lián)卡磁條信息和個(gè)人身份識(shí)別信息集成到支持RFID的雙界面SIM卡中，手機(jī)用戶就可以實(shí)現(xiàn)各種門禁刷卡和手機(jī)刷卡消費(fèi)了。

校園節(jié)能減排系統(tǒng)的設(shè)置是因?yàn)樾@樓宇內(nèi)的各種設(shè)備每天都在消耗巨大的能量，學(xué)校要肩負(fù)起節(jié)能減排的任務(wù)，必須要實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化，能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制各種設(shè)備的用電量，根據(jù)具體情況進(jìn)行電能調(diào)配，避免出現(xiàn)在高峰期大量用電，最終達(dá)到資源節(jié)約、合理地使用。如教室、辦公室等場(chǎng)所光線好時(shí)或者室內(nèi)無人時(shí)，通過光控設(shè)備自動(dòng)將照明或空調(diào)關(guān)閉。學(xué)生在教學(xué)樓內(nèi)上晚自習(xí)，如果教室人數(shù)達(dá)不到自動(dòng)控制設(shè)備規(guī)定的人數(shù)時(shí)，教室的風(fēng)扇和照明設(shè)備就自動(dòng)關(guān)閉，達(dá)到節(jié)能減耗、創(chuàng)建綠色校園的目的[4]。

4.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)核心。本系統(tǒng)主要結(jié)合RFID和Wi-Fi技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了固定物件和移動(dòng)物件的標(biāo)識(shí)與定位跟蹤；采用GPS和SmartThings技術(shù)，實(shí)時(shí)感知儀器設(shè)備的狀態(tài)，提供遠(yuǎn)程關(guān)控的能力；采用GPRS技術(shù)，實(shí)時(shí)感知車內(nèi)外場(chǎng)景和移動(dòng)定位；采用視頻識(shí)別技術(shù)，感知教學(xué)場(chǎng)景；采用無限傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低碳綠色的校園環(huán)境等。如為師生手機(jī)SIM卡、學(xué)生證和教工證上貼上RFID電子標(biāo)簽，當(dāng)師生攜帶具RFID電子標(biāo)簽的手機(jī)通過標(biāo)簽識(shí)別器時(shí)，電子標(biāo)簽被標(biāo)簽識(shí)別器自動(dòng)感應(yīng)并通過無線網(wǎng)絡(luò)將電子標(biāo)簽中的信息傳送到信息處理中心，經(jīng)過處理之后再將結(jié)果發(fā)送到標(biāo)簽識(shí)別器上，從而實(shí)現(xiàn)靈活、高效的自動(dòng)身份識(shí)別和信息管理。

四、結(jié)語

我們采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，ASP為開發(fā)語言，通過大量的調(diào)研與實(shí)地考察分析，設(shè)計(jì)出了渤海船院智慧校園系統(tǒng)。此系統(tǒng)將學(xué)院的教學(xué)、科研、管理與校園資源和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了整合，從而實(shí)現(xiàn)智慧化服務(wù)和管理的校園模式。通過智慧校園項(xiàng)目的建設(shè)，可以提高學(xué)院的信息服務(wù)和應(yīng)用的質(zhì)量與水平，建立一個(gè)開放的、創(chuàng)新的、協(xié)作的和智能的綜合信息服務(wù)平臺(tái)。通過綜合信息服務(wù)平臺(tái)，每個(gè)使用者可以獲得互動(dòng)、共享、協(xié)作的學(xué)習(xí)、工作和生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教育信息資源的有效采集、分析、應(yīng)用和服務(wù)。

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[1]韓雪.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].電子設(shè)計(jì)工程,2011,12，(19):41-43

[2]呂倩.基于云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧校園 [J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2011,10，(38):18-21

[3]張永波.RFID技術(shù)在“智慧校園”中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊,2011,5，(10):133-134

[4]李俊華.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)字校園研究與設(shè)計(jì)[J].梧州學(xué)院學(xué)報(bào),2010,6，(20):49-54

中圖分類號(hào)：P208

B

1671-6531（2012）11-0132-01

：郭一鶴