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物联网在智慧校园建设中的应用研究

来源:一卡通世界      作者:杜晓静 姚高峰 何秋燕      2012/12/17 11:11:54

    摘要:本文介绍了物联网的概念、发展和应用,对基于物联网的智慧校园建设的主要内容与方法从原理上进行了分析和论述,并提出初步建设构想;对建设过程中需要注意的问题进行了阐述,并提出了初步对策。

    0 前言

    当前,物联网发展非常迅猛,在国家“十二五”、地方各级政府的“十二五”规划中,均能看到物联网的踪影,如智能交通、智能安防、智慧城市、智慧旅游等。

    1 物联网技术简介

    物联网是在现有网络的基础上,综合运用射频识别技术(RFID)、传感器技术、二维码技术、卫星定位技术、无线通信技术等信息感知技术手段,按照约定的协议,将物品和网络连接起来,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网具有全面感知、可靠传递、智能处理等特点。利用RFID、传感器、二维码,及其它感知设备对物体进行标识,随时随地的对其信息采集,实现对世界的全面感知;利用以太网、无线网、移动网将感知到的信息进行实时传送;信息处理中心对送达的信息进行智能处理,实现24 小时不间断地对物体智能化的控制和管理,真正达到了人与物的沟通。物联网的技术特点让其迅速应用到社会生活的各个领域、各个角落,遍及智能交通、物流管理、环境保护、公共安全、智能安防、军情侦查和情报搜集等多个领域。将物联网技术应用于校园的信息化建设,可以有效提高其可视化程度、管理效能及安全防卫水平等。

    2 物联网在智慧校园中的应用

    经过前期的发展,不少院校已经建设了校园监控系统,配发和研制了各种信息系统,使得校园的可视化管理和信息化建设有了长足的进步,但仍存在着不足,如监控系统的投入使用在一定程度上提高了校园的可视化管理水平,但由于感知手段单一,存在不少死角和过多的人工参与,造成安保人员看到的时候可视,看不到的时候就是盲区,离智能化相差甚远;各种信息系统的使用提高了信息化程度,但尚存在兼容问题。

    基于物联网技术的智慧校园建设,其基本原理是对校园内各种对象的感知、定位与控制。通过要对校园内人员、车辆、物资器材、基础设施等资源进行信息化改造,即通过综合利用二维码技术、RFID 技术、嵌入式技术、无线传感器技术、卫星定位等技术手段,对校园内需要感知的对象进行标识;接着利用标签读写器、智能终端设备、手持接收终端、无线感应器等信息识别设备,对上述标识信息进行识别,得到感知对象的数字信息;通过有线、无线网络技术将这些信息及时、准确地传送到信息处理中心处理中心对收到的信息进行汇总、融合等处理后,传输到校园的指挥信息系统中去;指挥信息系统通过对获取的信息进行综合分析、智能处理,从而使校园管理部门、各级安保单位等实时掌握各感知对象的详细信息,为形成正确的决策提供依据,其结构和原理如图1 所示。物联网技术使得校园对象感知能力极大加强,感知的速度、精度和范围得到了极大的提高,这是其他技术所不能代替的。

智慧校园中物联网结构及原理

图1 智慧校园中物联网结构及原理

    (1) 人员可视化管理。为校园人员配备管理卡(可以与借书卡、饭卡、浴卡等功能合并,形成一卡通,该卡可以远距离读取),通过各门禁系统和遍布校园的感应点,可以实现对所属人员24 小时不间断、全校园不留死角、全自动实时感知与定位。学院安保单位、各系辅导员、班主任可以通过智慧校园管理平台实时了解到所属人员在位情况。借助此卡,还可以实现对学生、职工的日常管理、电子签到、定位等,对学生、职工的在位、外出情况进行有效管控、实现电子点名、智能查岗等可视化管理。

    (2) 智能化保密措施。为重要资料、机密文件、办公电脑及其他需要保密的设备贴上二维码或嵌入射频卡,可以实时感知其所在位置,防止带出时管理失控而导致泄密,确保重要文件、资料、设备等的保密安全管理。
    (3) 智慧图书馆。为馆藏图书安装被动式射频标签,取代原来的条形码,通过使用书架感应器或手持智能终端,可以实现对图书资料所在的书架进行快速定位,方便借阅和管理。
    (4) 车辆精细化管理。通过为校园的车辆、重点装备设备等安装电子标签、嵌入传感器、卫星定位装置等,实现对交通工具、各种装备设备进行准确定位和实时跟踪,并通过嵌入的各类智能传感器,监控其工作状态、完好情况等,从而实现对其精细化管理。
    (5) 智能化后勤保障。为仓库、物资安装包含其型号、种类、数量等状态信息的电子标签,使得后勤物资的发放更加智能和快捷;为草皮配备温度、湿度传感器,使得灌溉更加合理;为路灯安装光学传感器使其更节能。
    (6) 电子岗哨。为财务、油库及校园的其他重点区域安装智能传感器,实现对其24 小时不间断地安全检测,一旦发现可疑情况,可由感应点自动调整摄像头的方向进行视频监控,并向值班人员发出通知或巡视提醒,以便及时处理。
    (7) 智能安保。通过遍布校园重要区域的摄像头和感应点,能够自动对在校园中活动的人员进行身份区分,并对进入重要区域的可疑人员进行重点监控,确保校园安全。

    3 智慧校园建设应注意的问题

    由于物联网技术正发展的初期,技术标准体系不够完善,相关法规制度尚未建立,因此在智慧校园建设中要着重解决好以下几个问题:

    (1) 智慧校园的认识问题。对智慧校园建设要有科学的认知。当前是物联网技术的热潮期,世界各国各行业纷纷向物联网进军,前景非常诱人。在这种情况下,容易盲目乐观,如果不顾实际情况大张旗鼓地开展建设工作,往往会无功而返,浪费人力、物力和财力。同时,也要注意另外一种倾向,认为技术不成熟,还是等等再说的无为思想。应在充分理解智慧校园建设重要性的基础上,可以采取局部试点、重点推进的方法,逐步取得经验,为全面建设智慧校园做好技术铺垫。
    (2) 数据格式标准问题。由于目前感知手段多样,各类传感器、射频标签的制造厂商众多,标准各异,互不兼容,这就会造成感知信息的数据格式千差万别,烟囱林立,难以形成高效管理和集中控制。应加强这方面的统一领导,制定规范的数据格式标准,使用兼容的信息系统管理软件,使得校园资源能够统一管理,感知到的数据能够共享和合并处理,以提高管控水平。

    (3) 成本控制问题。由于智慧校园建设牵涉的感知对象种类多,各对象所需感知的信息复杂程度差别也较大,感知定位的要求又有所不同,如果统一使用某种感知技术手段,为满足感知要求,不仅会造成大量信息冗余,而且会提高感知的成本。应综合运用射频识别技术(RFID)、二维码技术、无线传感器技术、嵌入式技术等多种感知手段,根据各感知对象的不同特点,采用不同的感知手段,如图书、普通物资、设备等可以使用二维码、被动式射频标签对其进行标识和感知;车、船、重要装备等可以采用主动式射频标签,卫星定位等技术进行定位追踪;而一些重要区域可以利用智能传感器芯片对其周边环境进行感知,了解其安全状态。这样,根据各感知对象的特点选择相应感知手段,既做到了量体裁衣,又有效节约了成本。

    (4) 系统整合问题。由于校园已经存在视频监控系统或其他信息处理系统,智慧校园建设应考虑将新建的智慧校园管理平台与原有的信息系统进行兼容性设计,减少重复开发的成本,确保与其他系统的兼容性和衔接性。
    (5) 信息安全保密安全问题。智慧校园建设中,信息是主导因素。信息安全保密贯穿于信息资源收集、传输、处理和运用的全过程。智慧校园的一大功能是感知和定位,从感知到传输、再到处理,会经过多个环节,这些环节大多要经过无线通信,使得信息泄露的几率大为增加,应在信息处理的各个环节加以安全和保密处理,确保信息安全。因此,在智慧校园建设过程中,要始终把安全保密工作放在重要位置。要根据智慧校园建设发展情况,制定切合实际的安全策略,并逐步建成完善的安全保密体系,确保智慧校园安全可靠健康运行。《网络安全技术与应用》

    参考文献
    [1]龚卫锋,孙敏.“军事物联网”——感知现代军事物流.军队采购与物流.2009.
    [2]朱晓荣,齐丽娜.物联网与泛在通信技术.北京:人民邮电出版社.2010.
    [3]杨刚.物联网理论与技术.北京:科学出版社.2010.

    作者简介:杜晓静(1975-),女,讲师,研究方向:网络安全。姚高峰(1974-),男,讲师,研究方向:物联网技术。何秋燕(1981-),女,讲师,研究方向:计算机信息技术,网络安全。

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