基于物联网的智慧校园建设研究

廖 涛 周 旭 陈 辉

（安徽理工大学计算机科学与工程系，安徽 淮南232001）

随着科技的不断发展，各个高校信息化不断提升，传统的校园管理模式已经不能够满足现在高校对信息化的需求，智慧校园的建设已经成为当今高校建设的潮流,同时这也是衡量教育现代化程度的重要标准之一,这些年来已经引起了了人们的广大的关注。智慧校园是以物联网为基础，构建智能化教育、智慧化的生活的校园模式。学校的相关人员都可以通过智慧校园获得自己所需要的资源，同时也能分享自己的资源，这样就极大的实现了资源的共享，同时也实现了相关信息资源的有效的采集与分析、高效的应用和便捷的服务。

1 智慧校园的内涵

智慧校园是中国教育研究者提出具有中国特色的概念。由于高等教育和基础教育在学校形式上存在差异，因此他们的信息技术解决方案有很大差异[1]。对于其内涵，不同研究领域的专家和学者给出的定义有不同的侧重点。从物联网的角度来看，智慧校园是一种同时具有信息、网络和广泛的感知信息终端的校园模式[2]。从智慧教育的角度来看，智慧校园是依据不同的标准对智慧教育所划分的一部分，同时也服务于智慧教育[3]。有一些专家认为，从不同的专业方向来看，智慧校园是指开放的生活环境和舒适的教学环境。该环境为全校师生提供极大的便捷，同时全校覆盖的网络为老师教学，学生学习提供有效的支持[4]。综上所述，高校智慧校园是当代教育的高级形态的表现。

2 智慧校园的国内外发展现状

自21 世纪以来，西方国家的智慧校园发展进程已经非常快乐。具体而言，国外智慧校园建设的现状如下：

国外智慧校园的建设是通过相关的交流平台来营造出社会学习环境。国外智慧校园有许多学生社交平台如Facebook 等媒体手段，还有学校内部的服务交流平台可供学生交流。国外利用云计算技术构建云平台，该平台让学习可以随时在线学习，方便快捷。

虽然国内智慧校园建设起步晚于国外，但近年来，它得到了政府的大力支持。目前，国内校园基本构建了完整的网络覆盖系统，可以在校园的任何地方上网。目前，大数据技术在智慧校园的应用非常广泛，由于现在学生老师信息过于庞大，我国许多大学都采用大数据技术来进行存储和分析。便于学校进行管理和决策。同时大学中也是需要相应的硬件设施。南京邮电大学搭建了一套完善的综合信息服务平台，提供各种科研、教学、沟通、管理和生活服务[5]。

3 智慧校园的规划

对智慧校园提出了规划，主要包括智慧校园建设目标，智慧校园的建设原则，智慧校园的体系架构三个模块。

3.1 智慧校园建设目标。在统一开发平台、统一数据标准、统一资源管理、的基础上运用智慧校园平台将学习、研究、管理、生活等活动集成到同一个网络下，使智慧校园达到四个智能化，即领导决策智能化、学习过程智能化、管理服务智能化、教学过程智能化；智慧校园的构建提高了学校人员的工作效率。

3.2 智慧校园的原则。以“统一标准、软硬兼施、高效管理、资源共享”为原则，按照要求以及领导的统一安排建设一个智能化、标准化、信息化的智慧校园。

3.3 智慧校园的系统结构。使用星形拓扑结构来进行整体建设[6]。将嵌入传感器的的物品通过学校布置的一些基站和射频的技术，寻找离自己最近的基站，从而实现物物相联的目的。

4 智慧校园的设计方案

总体框架的最顶层是与用户直接交互的统一门户服务；其次是服务整合；再之则是数据整合；最底层是硬件整合。

4.1 硬件支撑层。感知层涉及数据采集，在校园网中已有设备基础上，额外安装一些传感器等智能终端，如环境感应器、视频传感器、位置传感器等。

4.2 应用支撑层。支撑平台以数字化校园中软件平台为基础，开发了如信息整合平台和应用开发平台等，对各类身份角色信息、传感器所得到的信息进行统一管理。

4.3 应用层。主要以相关的业务系统为主：教务系统、学工系统、校企合作系统、一卡通系统、科研系统。这些系统供给接入层的用户使用，大大的提升的效率。

4.4 服务层。综合服务是智慧校园的表现形式，是在之前一系列的的基础上，通过网站、客户端的方式展现给人们看到，再由此构建相关的校园服务平台。

4.5 接入层。这一层主要就是提供给学生，老师，学校管理人员以及社会人员进行登陆，这一层也是非常关键，因为后面的都是供这一层人员使用的。

5 智慧校园系统的功能结构

在上述的智慧校园的设计方案汇总的应用层与服务层包含了智慧校园系统的六个功能模块，具体内容如图所示。

智慧校园系统的功能结构

5.1 身份管理模块。身份管理模块认证和管理全校师生身份。通过学校智慧校园校务中心，在校师生没人都可以申请（转下页）一张SIM卡，卡上使用RFID电子标签来存储个人基本信息，这张SIM卡就存储每个人在校的对应信息，从而智能管理身份的目的。

5.2 智慧教学模块。智慧教室感知并监控教室中的人、设备等，将获取的信息进行相应的处理，同时考虑教学内容中具体情况，使用现代教育技术等科学教学手段和一定硬件条件，从而使智慧教室中教学内容优化性呈现、课堂教学深度性互动、教学情景感知性体验。

5.3 智慧科研模块。智慧科研模块由4 个子模块组成，项目管理子模块提供科研项目的相关服务。政策法规子模块保证全校老师与学生第一时间了解科技的最新或相关的政策法规。学术交流子模块提供校内学术交流的平台，组织校内单位或个人管理学术团体的活动与工作。

5.4 智慧图书模块。智慧图书模块分为2 个模块：书籍管理就是可以通过图书馆平台自助的借还书，并将借还书信息存入RFID-SIM卡中，同时还包括图书馆的占座系统，可以通过手机端在图书馆系统中进行预定座位。

5.5 智慧后勤模块。智慧后勤模块包括4 个子模块：智慧安防子模块借助视频监控系统获取的监控数据，大大提高了校园的安全系数。智慧医疗模块借助物联网技术方便师生进行医疗感知与处理，同时教师与学生能享受智慧体检等服务。智慧楼宇模块通过物联网技术方便管理教学楼和宿舍楼。路灯管理模块实现对校园内所有路灯的智慧管理，实现路灯自动根据时间不同，来进行开启与熄灭的操作。

5.6 智慧消费模块。智慧消费模块包含2 个模块：如今的大部分学校内提供了很多消费服务，例如：食堂就餐、开水房打水等，全校师生员工使用RFID-SIM卡能方便地进行消费与娱乐。所以这两个卡主要就是余额充值和卡丢失后的挂失处理。

给出了智慧校园的优势和智慧校园建设的思路，并且从三个方面分析智慧校园的规划,并且设计了智慧校园系统的六个功能模块，从校园系统的各个模块的功能进行设计。便于智慧校园系统在校园更好的推广和应用。但智慧校园依然存在不足，由于硬件支撑层的原因，在全校园达不到全部覆盖智慧校园系统，同时可能在有些校园区域智慧校园系统经常会有问题，所以以后的工作可在智慧校园的全覆盖和智慧校园的维护方面继续研究。