【摘要】本文分析當前我國中職學校校園網構建存在的問題，論述物聯(lián)網技術的優(yōu)勢和核心技術，針對物聯(lián)校園網的構建，提出加快突破物聯(lián)網技術瓶頸、培訓或引進中職學?；ヂ?lián)網技術專業(yè)人才等對策。

【關鍵詞】物聯(lián)網技術 中職學校 校園網構建

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）20-0027-04

近年來，在教育現代化、教育信息化目標的指引下，我國中職學校高度重視校園網建設，大部分中職學校都已建立相對完善的校園網。不過，這些校園網建設方案主要參考高職院校、中小學校的校園網建設經驗，而自身的校園網建設缺乏特色。隨著我國職業(yè)教育改革的逐漸深入，部分中職學校現有的校園網架構與學校管理模式適應程度較低，校園網各大應用系統(tǒng)還迫切需要在云計算、物聯(lián)網等新技術的支持下進行優(yōu)化和改進。對此，本文重點探究中職學校校園網建設中物聯(lián)網技術的實際應用，旨在為優(yōu)化中職學校校園網構建提供參考。

一、物聯(lián)網概述

（一）物聯(lián)網的概念及特點

物聯(lián)網（The Internet of Things，簡稱IOT）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器等裝置與技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網絡接入，實現物與物、物與人的泛在連接，實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯(lián)網是一個基于互聯(lián)網、傳統(tǒng)電信網等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網絡。物聯(lián)網的網絡構架主要由感知層、網絡層、應用層構成，其中感知層是指通過各種感應和掃描設備獲取外部信息;網絡層是借助網關和路由器把數據傳輸到網絡上，實現數據交互和通信;應用層是針對具體需求借助數據庫和身份識別等技術提供相應的技術服務。

物聯(lián)網的三大特征可概括為全面感知、可靠傳輸和智能處理。全面感知即利用射頻識別、二維碼、智能傳感器等感知設備感知獲取物體的各類信息;可靠傳輸即通過對互聯(lián)網、無線網絡的融合，將物體的信息實時、準確地傳送，以便信息交流、分享;智能處理即使用各種智能技術，對感知和傳送到的數據、信息進行分析處理，實現監(jiān)測與控制的智能化。從通信對象和過程來看，物與物、人與物之間的信息交互是物聯(lián)網的核心。

（二）物聯(lián)網關鍵技術

1.傳感器技術

傳感器技術與計算機技術和通信技術一起被稱為信息技術的三大技術。從仿生學觀點分析，如果把計算機看成處理和識別信息的“大腦”，把通信系統(tǒng)看成傳遞信息的“神經系統(tǒng)”的話，那么傳感器就是“感覺器官”。微型無線傳感技術以及以此組建的傳感網是物聯(lián)網感知層的重要技術手段。

2.射頻識別技術

無線射頻識別技術（RFID）是一種利用RFID信號，通過獲取目標數據的方式進行自動識別的一項技術。RFID系統(tǒng)可以在放射性、高污染等復雜環(huán)境下使用，在閱讀設備的支持下可以快速獲取RFID標簽的信息。RFID系統(tǒng)主要由電子標簽、閱讀器、天線、后臺數據管理系統(tǒng)等四個部分構成。在電子標簽進入閱讀器工作范圍后，位于電子標簽端的天線會自動接收閱讀器端天線所產生電磁場中的能量，驅動電子標簽電路將芯片中的數據送出，同時閱讀器端天線會依序接收來自電子標簽的數據，并傳輸至閱讀器進行數據解讀，隨后再將數據傳輸到后臺應用程序進行處理。

3.無線傳感器網絡

無線傳感器網絡是分布在系統(tǒng)監(jiān)測區(qū)域內數量眾多、狀態(tài)不同的傳感器節(jié)點，利用短距離無線通信方式將各節(jié)點連接起來從而形成一個獨立的網絡系統(tǒng)，能夠實現對網絡覆蓋區(qū)域內目標信息的感知、采集和處理，同時將采集處理后的信息傳輸到終端設備供人使用。無線傳感器網絡中通常配有大量不同類型的傳感器，可以實現對物理世界中各類事物、現象的自動監(jiān)測，其中包括水、電、光、物體、速度等，目前被廣泛運用于工業(yè)、農業(yè)、建筑等領域。

4.二維碼技術

二維碼技術是在一維條碼無法滿足實際需求的前提下產生的。受信息容量的限制，一維條碼通常是對物品的標識，而二維條碼是對物品的描述。二維碼以矩陣形式進行表達，可以在縱橫兩個方向存儲信息，可存儲的信息量是一維碼的幾十倍，并能整合圖像、聲音、文字等多種信息，具有可靠性高、保密防偽性強等特點，而且易于制作、成本低。

5.GPS技術

GPS技術又稱全球定位系統(tǒng)，是具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。GPS作為移動感知技術，是物聯(lián)網延伸到移動物體、采集移動物體信息的重要技術，更是物流智能化、交通智能化的重要技術。

二、中職校園網構建的現狀分析

（一）校園網建設目標模糊

各中職學校在建設校園網的過程中，主要是參照各高職院校、中小學校的校園網建設方案，導致在運用過程中出現諸多不適，功能無法完全符合實際需求。主要原因是各中職學校對自身校園網建設缺乏全面的理解和準確認識，難以滿足中職學校各職能部門實際運行的特殊需求，也難以將中職學校校園網差異性體現出來，更無法提升中職學校校園網的運行效率和管理功能。校園網應具備教學、管理、通訊等三大功能。首先校園網應為學校教學提供良好的現代化網絡教學環(huán)境，即能為師生提供安全、快捷、平穩(wěn)的網絡，為師生提供在線教學服務;能為教師和行政管理人員提供自動化的日常管理服務，比如在線課堂教學、學生成績管理、圖書資料管理、辦公自動化、財務管理、人事管理、招生與就業(yè)等。此外，校園網還應滿足校內外的通訊需求，比如網絡會議、遠程培訓、電子公告等。

（二）重硬件建設而輕軟件開發(fā)

硬件建設與軟件開發(fā)在校園網建設中同等重要，只有兩者均衡發(fā)展，校園網才能更好地發(fā)揮其數據驅動管理的功能。然而，各中職學校在校園網實際建設過程中普遍存在重硬件建設、輕軟件開發(fā)的突出問題，嚴重制約了校園網的高效建設。比如，在規(guī)劃校園網時，部分中職學校往往把大部分項目資金投入到網絡、交換機、電腦等先進硬件購買上，而對校園網相關的軟件應用缺乏全面準確的規(guī)劃和頂層設計，導致校園網建設中軟硬件嚴重失衡，軟件明顯滯后于硬件，影響校園網的實際運用和體驗效果。其原因主要是校園網建設項目經費不足、分配不均。短期內，各中職學校的辦學經費是有限的，但學校運營與人才培養(yǎng)的各項開支繁多，為了“顧全大局”，學校往往只能優(yōu)先硬件設備建設，導致校園網功能軟件開發(fā)、信息化教學資源普遍滯后。這種不均衡的經費投入拉低了中職學校信息化的整體水平。

（三）校園網信息安全存在漏洞

信息安全是校園安全的重要內容。當前中職學校校園網仍然存在多重安全風險，主要表現在兩個方面：一是非法訪問風險。由于學生缺乏網絡安全意識，且好奇心強，在運用網絡查詢資料時會有意或無意點擊非法網站信息，導致校園網面臨網絡黑客攻擊、非法盜取信息等潛在風險。二是計算機網絡感染病毒的風險。計算機網絡病毒是一種破壞性極強的程序，它不僅影響計算機的運行，還會破壞網絡資源，對校園信息的安全產生重大威脅。校園網安全管理制度和資源配置尚未完善是其主要原因，筆者認為，中職學校校園網建設應做好頂層設計，制訂全面完善的安全管理制度。

（四）校園網綜合管理體系不完善

校園網管理體系是校園網健康高效運行的重要保障?，F階段大部分中職學校的校園網管理體系存在比較嚴重的缺陷：一是校園網建設缺乏專業(yè)的運維團隊。現有的運維團隊普遍由專業(yè)和非專業(yè)教師構成，原有的信息化知識結構與技能水平較低，不足以支撐智慧校園網的建設、運營和維護，尤其是在軟件功能的設計與開發(fā)以及對數據的管理應用上。二是運營管理制度不科學、不合理，普遍缺乏校園網建設、運營與維護的具體管理制度和標準，缺乏對運維人員的培訓與激勵。主要原因是缺乏校園網建設的頂層設計與專項建設資金不足，筆者認為，信息管理部門與人事部門需要進一步優(yōu)化業(yè)務流程，加強業(yè)務管理的科學性和規(guī)范性。

（五）數據整合與應用效率低下

校園網建設的重要意義在于打破各部門的“信息孤島”，把所有數據匯集在同一平臺上，并為學校的日常管理和教學改革提供準確的數據支撐。但調查數據顯示，中職學校的校園網數據整合與應用存在很多問題，比如：“信息孤島”依然存在，同一學生的信息在不同部門出現不同版本;應用手段只停留在教學層面上，沒有開展信息化與課堂的深度融合;應用形式簡單，思維固化，單一使用多媒體教學，沒有發(fā)揮信息化教學的優(yōu)勢和價值;數據缺乏有效整合分析，沒有形成用數據驅動教學改革和學校管理的效應;等等。主要原因是缺乏科學詳盡可落地的中職校園網建設的指導意見和標準，導致各中職校園網建設千差萬別，頂層設計不完善，對學校日常教學管理數據的常態(tài)化收集、分析、應用缺乏“一盤棋”思考（如系統(tǒng)賬號權限如何劃分、各部門需要收集什么信息、數據匯總到哪里、數據如何實現動態(tài)更新、數據分析的關鍵指標確定、誰負責數據分析及管理、數據分析的報告與建議如何分模塊動態(tài)呈現等），筆者認為，學校需要建立一整套對數據的開發(fā)、分析、應用的機制。

三、物聯(lián)網技術支持下中職校園網構建的策略

（一）多層次多角度構建中職校園網

1.總體規(guī)劃

當前，構建中職校園網，需要在互聯(lián)網、物聯(lián)網等技術的支持下，結合學校自身特色，設計一套可以嵌入校園網的RFID一卡通系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計與數字化校園規(guī)劃建設原理相符，可以與學校其他類型的MIS進行有效對接，有助于學校實現智慧校園網絡建設目標，為中職學?，F代化管理創(chuàng)造良好的條件。物聯(lián)網技術在中職校園網架構設計的過程中，學校必須充分考慮校園網的安全性和可靠性。系統(tǒng)建設必須符合國家相關標準，確保系統(tǒng)在受外部因素影響下仍可正常運轉。在射頻識別技術的幫助下，校園網絡體系中的數據可以實現無線傳輸，同時為了保證數據信息的安全性，學校還需要設計、構建防火線，并對相關數據信息進行加密處理。在物聯(lián)網技術的支持下，保證系統(tǒng)在面對龐大信息流時仍然可以準確、高效地對數據信息進行識別，并經系統(tǒng)后臺處理后實現快速輸出。在進行規(guī)劃設計的過程中，學校還應充分考慮技術發(fā)展以及其他應用系統(tǒng)構建問題，確保新技術、新系統(tǒng)的應用不會對系統(tǒng)功能造成影響。

2.感知層建設

首先，在中職校園網建設過程中，學校在建設RFID子網時可以和地方移動通信公司合作，力爭得到移動通信公司的支持，以便將校訊通卡作為RFID識別的基礎，由移動通信公司負責RFID卡制作，這樣就可以降低學校的投入成本。在選擇閱讀器、RFID技術標準以及電子標簽的過程中，一定要考慮三者的匹配度。比如出于節(jié)省建設成本、方便RFID卡管理的目的，可以選擇工作頻率為915 MHz且能進行批量生產的無源電子標簽，如此一來，就需要選擇工作在915 MHz頻段的超高頻RFID閱讀器。RFID天線主要分為閱讀器天線和電子標簽天線兩種，在低頻和高頻頻段工作的天線可以采用電感耦合方式進行工作，電感耦合的射頻載波率在13.56 MHz和135 KHz之間。在這樣的情況下，電子標簽所需的工作能量主要采用電感耦合的方式從閱讀器的耦合線圈輻射進場獲得，通常屬于無源系統(tǒng)，工作距離不超過1米。

其次，中職學校在設計校園網架構的過程中，可以有針對性地引入加密算法，建立一個密鑰管理機制，統(tǒng)一認證性與機密性。認證性策略可以采用對稱或非對稱密碼方案解決。比如學校在考慮成本投入的情況下，可以采用交互認證協(xié)議、Hash-Lock系列協(xié)議等。機密性策略則可以在通信的時候建立一個臨時會話密鑰。相較于這兩種策略，其他策略的安全性優(yōu)勢不夠突出，比如采用有源屏蔽的方法會加大建設成本、采用使標簽失效的方法會導致資源浪費等。

3.傳輸層建設

傳輸層建設主要建立在當前各中職學校已經建成的校園網的基礎上，在學校需要重新規(guī)劃一個新校園網的情況下，可以在此基礎上參照中等職業(yè)技術學校數字化校園建設方案進行建設。需要注意的是，如果學校希望通過運用物聯(lián)網技術加強對學校事務的管理，就需要以無線校園網建設為目標，其中包括WIFI路由器以及ZigBee路由器部署，并且還需要確保校園無線網絡能夠實現整體覆蓋，如此方可在學校運行、管理中不斷將物聯(lián)網技術的優(yōu)勢和作用發(fā)揮出來。

當前學校在傳輸層可以結合不同的網絡構成設置相應的安全機制。通常情況下，安全機制可以分為端到端以及節(jié)點到節(jié)點的機密性。無論是哪種，都需要得到安全機制的支持，其中包括密鑰管理機制、密鑰協(xié)商機制、機密性算法選取機制等。同時，在端到端機密性以及節(jié)點到節(jié)點機密性上還應建立認證機制，在充分考慮網絡架構安全性的情況下，建立網絡環(huán)境不同的認證銜接機制;根據應用層需求的不同，還需要建立廣播和組播通信的認證機制。

4.應用層建設

想要實現智慧校園建設目標，學校還應當結合自身管理需求，加強軟件平臺建設。首先，中職學?？梢越⒁粋€完善的身份識別系統(tǒng)，RFID一卡通系統(tǒng)就是一種很好的選擇。在系統(tǒng)建成以后，學校的每一個成員都將持有一張具有獨特身份標識的校園卡，這張校園卡類似于我們的身份證，支持搭載就餐、充值、出行、閱讀等功能。其次，學?？梢越ㄔO一個完善的校園內部管理系統(tǒng)，并確保該系統(tǒng)處于校園網的核心位置，在建設過程中提前預留開放的子系統(tǒng)接口。通過深度運用物聯(lián)網技術支持中職校園網建設，為優(yōu)化中職學校校園網架構設計創(chuàng)造良好的條件。第三，應用層應當建立可靠性強的密鑰管理機制以及身份認證機制，同時為了避免受到外部因素的干擾，還應當建立病毒查殺機制、入侵檢測機制等。

（二）加快突破物聯(lián)網技術瓶頸

現階段，物聯(lián)網的技術瓶頸突出表現在國內核心技術較為落后，高端產品與國外差距較大，感知技術水平較低，技術應用水平不高，綜合集成服務能力不強，網絡安全與隱私保護仍然困擾行業(yè)發(fā)展，等等。要突破這些技術問題，需聯(lián)合政府主管部門、高校、行業(yè)與企業(yè)的力量，有效整合“政校企行”四方政策、資金、人才、產業(yè)支持等資源，制訂多方協(xié)同創(chuàng)新與專利保護、獎勵機制，才能有效促進國內物聯(lián)網技術的不斷突破與迭代，推動物聯(lián)網產業(yè)的持續(xù)健康高速發(fā)展。在具體措施上，物聯(lián)網廠商要加大研究力度，提升感知技術水平，重點解決超高頻和微波RFID無源標簽與傳感器功率、功耗之間的平衡問題;加快適用于物聯(lián)網的新型短距離無線通信技術和傳感器節(jié)點的研發(fā)，突破現有技術和硬件的瓶頸，推動適用于固定、移動、有線、無線的多層次物聯(lián)網組網技術的開發(fā);以區(qū)塊鏈技術賦能物聯(lián)網解決網絡安全與隱私保護問題，因為區(qū)塊鏈具有天然的分布式存儲、共識機制、加密算法等特點，這些特點賦予了物聯(lián)網具備可追溯、不可篡改、自治性等特性，所以在解決物聯(lián)網瓶頸問題上獨具優(yōu)勢，大大提高了物聯(lián)網的安全指數，有利于推動物聯(lián)網技術的產業(yè)化發(fā)展。

（三）加大物聯(lián)網技術專業(yè)人才培訓和引進力度

目前，中職學校的信息管理部門普遍存在人員不足、水平較低、結構不合理、缺乏物聯(lián)網專業(yè)技術人才等問題。一方面，隨著學校不斷增設新專業(yè)、擴大招生規(guī)模，導致信息部門的人員編制普遍不足，不少專業(yè)的實訓室設備與網絡管理是由專業(yè)實訓管理員兼任;另一方面，信息管理部門的建設和運維團隊主要由計算機相關專業(yè)人員組成，雖然部分成員有過企業(yè)實踐經驗，但大部分成員還是直接從學校到學校，缺乏實踐經驗，團隊的知識和能力參差不齊，主要偏向計算機方向，缺乏物聯(lián)網專業(yè)的教師;校園網運維團隊對物聯(lián)網的認知、建設、開發(fā)、管理等整體水平較低，嚴重制約了中職學校校園網的發(fā)展。

要破解學校存在的信息管理部門建設運維人才不足與結構不合理的問題，學校要規(guī)劃好校園網建設的頂層設計，注重信息化人才的培養(yǎng)，可以通過“內培”和“外引”優(yōu)化信息化管理團隊的結構，提升團隊的整體水平。比如，為了提升現有校園網運維團隊業(yè)務水平，學校可以廣泛開展業(yè)務培訓，在工作任務較少的學期（一般是學年的第二學期）選派信息部門業(yè)務團隊和計算機專業(yè)教師到物聯(lián)網公司進行全脫產學習，或是選派到校園網做得比較優(yōu)秀的學校去掛職學習，讓那些“從來沒有離開過校園”的專業(yè)教師真正到企業(yè)中了解、掌握最新的物聯(lián)網技術、網絡組建、開發(fā)與維護的新知識、新技術和操作規(guī)程;為優(yōu)化信息管理團隊人員結構，學?？梢源罅σM物聯(lián)網技術專業(yè)人才，要求擁有相關企業(yè)工作背景和業(yè)績，擇優(yōu)錄用。此外，學校可以制訂激勵管理制度，規(guī)范運維管理團隊建設，促進團隊自我成長，進而推進校園網整體建設水平。

綜上所述，中職學校在構建校園網的過程中還存在一些亟須改進的地方，因此各中職學校在借鑒高職院校、中小學校校園網建設經驗之余，也要不斷挖掘自身的優(yōu)勢，根據自身的需求做好校園網建設頂層設計，提高運維團隊業(yè)務水平，完善管理制度，基于物聯(lián)網技術優(yōu)化校園網建設方案，努力在物聯(lián)網技術的幫助下彌補現行校園網構建存在的漏洞，切實提升新校園網與學校管理的適應程度。

參考文獻

[1]劉翔翔，楊勇平.以校園網為平臺的校園物聯(lián)網構建研究[J].辦公自動化，2011（8）.

[2]龐鐳.基于校園網的物聯(lián)網部署與安全管理的實現[J].電子技術與軟件工程，2019（7）.

[3]朱倩.基于物聯(lián)網的智慧校園構建[J].軟件導刊，2020（4）.

[4]于敏，王宗運.基于物聯(lián)網的智慧校園的研究[J].計算機與網絡，2012（21）.

注：本文系2019年度廣西職業(yè)教育專業(yè)發(fā)展研究基地項目、2019年度廣西職業(yè)教育改革項目“物聯(lián)網技術應用專業(yè)‘柔性雙軌制人才培養(yǎng)模式探索研究”的階段性研究成果。

作者簡介：馬平（1974— ），高級講師，主要研究方向為中職電子信息類教學、職業(yè)教育管理研究。

（責編 林 劍）