基于物联网技术的智慧校园综合数据平台构建

耿桂琳 管程程

摘  要：文章从概念理解、顶层设计、数据采集运用、应用平台建设四个方面分析了智慧校园建设中存在的问题，并提出了解决的主要方法和思路，即立足实际、深层研究、大力宣传，利用物联网技术对校园数据进行分类收集，建立综合数据平台对收集到的数据进行整合汇总，获得更精细化的数据并应用于智慧校园平台，由此达到校园数据的高效运用，准确定位并满足师生需求，提升智慧校园平台服务的质量，提高学校教育现代化发展水平。

关键词：物联网技术;综合数据平台;智慧校园

中图分类号：TP393.1      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）17-0178-03

Abstract：This paper analyzes the problems existing in the construction of smart campus from four aspects：concept understanding，top-level design，data collection and application，and application platform construction，and puts forward the main methods and ideas to solve them，that is，based on the reality，in-depth research，vigorously promoting，using the internet of things technology to classify and collect campus data，and establishing a comprehensive data platform to collect the collected data by integrating and summarizing，we can obtain more refined data and apply it to the smart campus platform，so as to achieve the efficient use of campus data，accurately locate and meet the needs of teachers and students，improve the service quality of smart campus platform，and improve the development level of school education modernization.

Keywords：internet of things technology;integrated data platform;smart campus

0  引  言

伴隨互联网技术的发展，校园生活日益丰富，校园管理工作日益繁杂，校园服务质量亟待提高，高校日常工作生活对智慧校园的需求不断增强，而目前已有智慧校园平台无法满足高校日益多样化的需求，为满足师生需求，服务教学管理，构建充分发挥物联网作用的智慧校园平台有重要意义。

本文基于2020年度国家级大学生创新创业训练计划项目——基于物联网构建云平台校园智能化建设研究，通过对校内教室、图书馆、寝室以及门卫管理处的实践调查与数据收集、分析，对基于物联网的智慧校园建设进行了研究分析。

1  研究背景

智慧校园是以数字校园为基础提出的，是数字校园的发展和延伸。当前国家出台政策大力支持智慧校园的建设，中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》部署了面向教育现代化的十大战略任务，其中包括建设智能化校园，统筹建立一体化智能化教学、管理与服务平台。北京大学、南京邮电大学等上百所大学已对智慧校园建设展开了研究，取得了一些阶段性成果，包括：硬件基础设施已扎实稳健，建立了能够提供简单基础服务的数字化平台，拥有了海量数字化教学资源等。物联网技术在逐步发展成熟，在智慧城市等建设中发挥了重要作用，在智慧校园的建设中也逐步得到运用。就山东华宇工学院而言，学校基础设施已比较完善，电子监控系统、校园一卡通服务等得到了较好的运用，学校官网信息更新及时，官网中的各子系统如教务系统、办公系统、信息服务系统等，分工明确，为学校智慧校园的进一步发展打下了基础。

2  目的

智慧校园建设的宗旨在于服务。服务对象是学校全体师生及工作人员，智慧校园的建设要坚持以人为本的理念，只有对师生需求进行充分了解，才能准确定位智慧校园应提供的服务类型和服务方式，由此实现智慧校园的最大价值。

此次智慧校园建设研究以物联网技术为基础，利用已有的如人脸识别技术、RFID技术等，获取范围更加广阔的校园数据。建立综合数据平台对数据进行整合、分析，破解数据孤岛问题，进一步定位师生需求并提供更加精细化的服务。促进学校教育方式变革，提高教育水平，推进学校管理模式升级，减轻管理压力、维护管理秩序、提高学生学习兴趣、拓宽学习空间、提高学习效率、便捷师生的日常生活，实现“三个一”的目标，即：一个系统，一个平台，统一管理。力求突破智慧校园建设瓶颈，为山东华宇工学院以及其他高校的智慧校园建设提供思路。

3  智慧校园建设中存在的问题分析

智慧校园的建设是一个艰巨而长久的工程，当前各高校在建设过程中已取得了不小的成就，但在概念理解，顶层设计，数据采集运用、应用平台建设等方面仍存在各种问题和不足。下文从这四个方面具体分析。

3.1  概念理解

智慧校园并没有一个准确的、清晰地定义，各高校对智慧校园的概念存在不同的理解，甚至存在理解的偏差，导致智慧校园的建设浮于表面或迷失方向。

3.2  顶层设计

建设智慧校园是为了服务于学校教育信息化建设，各学校教育水平，校园环境，发展状况存在差异，对智慧校园的建设需求有所不同，而大部分高校做出的顶层设计未立足于学校实际，导致智慧校园建设失去本质意义。

3.3  数据采集运用

3.3.1  数据采集缺乏统一标准

随着物联网技术的发展，采集数据的方式更加多样，由于采集数据的方式不同，获取的数据缺乏统一的标准，无法进行横向交流，造成校园数据的浪费。现有的获取校园数据的硬件设施如表1所示。

3.3.2  数据横向交流受阻

目前学校的信息化建设在不断地增强，但各部门的信息化管理比较独立，各部门根据自身需要，选取不同的数据采集方式，独立的对校园数据进行采集、分析、运用，数据来源层次单一，例如学校的教务系统，招生系统等，大多独立运行，互不联系，彼此间数据没有做到更好地共享与对接，校园数据得不到充分利用，造成校园数据浪费，降低了各部门工作的效率和质量。

3.4  应用平台建设

近年来，各类别智慧校园应用平台层出不穷，已有平台多存在服务不到位、不全面的问题，多个应用软件共用，增加了师生压力。

4  解决方案

4.1  概念理解

造成对智慧校园理解偏差或不理解的原因主要分为两个：第一，对智慧校园的科学定义尚不明确;第二，智慧校园的宣传不到位。解决此问题首先需要对智慧校园进行更深层、更细致的研究，给出更加明确的定义;其次，加强宣传力度，采用问卷、讲座等形式加深师生对智慧校园的理解。

4.2  顶层设计

在智慧校园建设中，立足学校实际，通过调查问卷、实地考察等方式，深入了解学校具体情况，而非仅局限于已有数据，是解决顶层设计偏离实际的关键。

4.3  构建集收集、处理校园数据于一体的综合数据平台

数据采集。校园数据的采集以一卡通刷卡采集为主，人脸识别技术、电子监控等为辅，做到全方位，精细化的数据采集。

4.3.1  一卡通技术

目前一卡通技术的运用最为普遍，一卡通技术受环境的限制较小。只需安装感应器，就可进行使用，灵活性强。一卡通最大的优势在于可以进行明确的身份认证，收集到的信息能够准确到个体，除了进行购物消费外，可以将其应用范围拓展到更广阔的领域，如门禁刷卡，教室考勤签到，图书馆刷卡进出，借书还书登记等。

4.3.2  人脸识别技术

人脸识别技术是指利用分析比较的计算机技术识别人脸，人脸识别技术具有自然性、非接触性、不易察觉性和非侵扰性四个优势

一卡通技术简洁方便，但存在的弊端不可轻视。一卡通易丢失、磨损、消磁。因此可能会导致资金盗刷，门禁考勤签到不可避免地会出现代签问题，存在较多的安全隐患，结合人脸识别技术，能够极大增强其安全性。以教室签到考勤为例，如图1所示。

学生到达教室门口，将一卡通放置于感应器上，确认是否为本教室本班学生，信息确认后刷脸进入教室，如果学生一卡通丢失或忘带，可先进行刷脸认证，弹出一卡通信息，确认信息是否正确，确认后进入或离开教室。

通过此流程进行考勤，首先可以确认进入教室的都为本班学生，有效防止了其他人员进入，提高了教室的安全性;其次，“一卡通+人脸识别”双认证方式，有效防止代签现象，减少迟到早退现象，利于教师进行学生考勤，方便课堂管理，节省上课点名时间，提高学生上课的积极性;同时，减少了因一卡通丢失造成的不必要麻烦。

“一卡通+人脸识别”双认证方式，在门禁，校园购物，图书馆借书等多领域都可发挥作用。

4.3.3  电子监控

电子监控在交通安全、家居安全、校园安全等方面已得到广泛应用，电子监控是安防监控系统必不可少的工具，校园内监控设备的安装已相当普遍。电子监控不仅可以用于安防系统，也可把它当作联系各系统的媒介。即当监控发现异常情况时，将信息传送至综合信息平台并再次进行分析处理，处理后的信息迅速传输至智慧校园平台的相关子系统，对事件给出具体解决方案，这样可以有效应对突发事件，减少安全隐患。

4.4  数据整合

造成校园数据浪费的最大原因在于收集到的校园数据没有进行整合处理，建立综合信息平台，统一收集数据。将其进行处理后配分到各子系统，可有效减少数据浪费。综合信息平台设计如图2所示。

通过一卡通、人脸识别、电子监控、RFID等技术采集到的校园数据，统一汇集到信息处理中心，利用人机交互技术，通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机的对话，利用云计算等技术将通过网络获取的巨大数据进行分解，通过由多部服务器组成的系统进行分析处理并返回给用户。在此中心，不同方式获取到的校园数据，可以进行横向或纵向的交流，得到更加充分的整合，解决了校园数据孤岛问题。经过处理后的数据，根据各子系统需要，输送到各子系统内，各子系统间仍相互联系，可进行数据的二次交换，由此达到校园数据的最大化利用。

根据师生在校工作、学习和生活需要，结合已有校园服务平台的优势与不足，整合各校园服务系统，建立统一的智慧校园服务平台。基于物联网技术综合信息平台，立足山东华宇工学院实际需求，对智慧校园平台作如图3所示的设计。

该智慧校园平台设计宗旨是“一个系统，一个平台，统一服务”，智慧校園服务平台从综合信息平台获取校园信息，进行利用，服务对象为全体师生和教职工，平台由教务系统、图书馆系统、校园安全系统、考勤系统四部分构成，各部分下细分具体服务，如教务系统部分下设个人信息、教学信息两部分，可根据学校具体情况，添加或减少服务类型。并且，各系统可进行调整与完善，力求建立能够满足校园生活，学习等所有需求的综合性服务平台。

5  结  论

综上所述，智慧校园在概念理解、顶层设计、数据采集运用和应用平台建设四个方面均存在一些问题，进一步明确智慧校园定义，立足学校实际，因地制宜的展开智慧校园的建设，利用综合数据平台破除数据孤岛问题，构建集教学与生活于一体的一站式智慧校园服务平台，不断提高智慧校园建设的广度与深度，才能进一步满足师生需求，使智慧校园价值得到最大化利用，推进教育方式和生活方式变革。

参考文献：

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[2] 王运武.基于协同理论的数字校园建设的协同机制研究 [M].北京：中国社会科学出版社，2013：97-99.

[3] 胡钦太，郑凯，林南晖.教育信息化的发展转型：从“数字校园”到“智慧校园” [J].中国电化教育，2014（1）：35-39.

作者简介：耿桂琳（2001.06—），女，汉族，山东临沂人，本科在读，研究方向：财务管理;管程程（1983.04—），女，汉族，山东德州人，副教授，硕士研究生，研究方向：经济管理。