物联网在高校的应用

本文是一篇物联网论文范文,关于物联网方面毕业论文格式模板,关于物联网在高校的应用相关函授毕业论文范文。适合物联网及物联网技术及互联网方面的的大学硕士和本科毕业论文以及物联网相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。

【摘 要】本文探讨了物联网的内涵与技术架构,提出物联网“感知校园”、“智慧校园”.阐述了物联网在高校教学与管理中的应用,强调建设物联网是高校发展的必然趋势.

【关 键 词】物联网；传感网；高校

一、引言

2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网受到了全社会极大的关注.根据总理考察的指示,无锡迅速建立中国的“感知中国”中心.江苏无锡成为“感知中国”的中心,成立了中科院无锡传感网工程中心,由此奠定了江苏省在物联网研究、开发与应用实践方面的中心地位,由此徐州市面对物联网发展的热潮,也具有了一定的优势.2010年3月14日,徐州市人民政府、中国矿业大学合作共建徐州物联网产业发展研究中心.该中心的建立不仅为市校合作搭建了新平台、创立了新机制,也标志着徐州物联网产业发展进入了新阶段.结合徐州市“感知徐州”、“感知煤炭”行动,“感知教育”.高校作为科学研究的前沿阵地,在高等学校的教学、科研与社会需求、国家建设需要相对接的过程中,物联网在高等学校中的应用具有重要的“绿岛”意义.高等学校通过这一战略性产业技术的运用,不仅能够提高教学质量和管理水平,更能在社会层面上为物联网在企业、政府和家庭中的广泛应用提供示范作用,为物联网在经济和社会生活中的普及提供突破口,因此,具有重要的社会价值.

二、物联网的内涵及发展过程

物联网的概念最早于1999年提出,2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》,正式提出了“物联网（theInterofThings）”的概念.物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念.“物联网概念”是在“互联网概念”基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信的一种网络概念.2009年,随着IBM提出“智慧地球”的概念,中国诞生了“感知中国”的物联网发展理念.与此同时,中国物联网研究发展中心与CCSA“泛在网”工作组TC10的成立推动了物联网在中国的发展.值得一提的是,业内人士认为,物联网将掀起全球的第三次信息产业革命.物联网发展标志性事件如图1所示.简单地说,物联网就是用物与物的信息传递,替代人与人,人与物的信息传递,它带来的直接好处就是可以有效减少能耗,提升效率,保障安全.这样的技术将在校园中能发挥着巨大的作用,给教育带来极大的变革.

三、物联网的体系结构

物联网可分为三层：感知层、传输层和应用层,如图2所示.感知层的主要功能是识别物体,采集信息,主要由各种传感器及传感智能设备构成,完成信息的收集与简单处理,并且将信息传递出去.感知层的主要研究内容是如何在节能的同时达到节点小型化和智能化,以及如何利用可再生能源等.感知层技术还不够成熟,限制了物联网的应用和推广,是目前物联网技术研究的重点.感知层要求加快各类传感器件的研制及新传输技术、新能源技术的应用.

传输层是体系结构的中间层,主要负责处理感知层传递的信息及信息的远距离传输,是物联网的神经中枢和大脑,它主要包括互联网、校园网、移动通信网等,是连接感知层与应用层的中间层.物联网的应用以能够实现互联互通的互联网络为前提,因此互联网仍是物联网的核心与基础.

应用层是物联网和用户的接口,主要是服务及应用,包括服务数据库、用户信息数据库等.将海量数据分类、整理、计算、挖掘分析,然后应用在智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源等领域.

四、智慧校园

随着物联网技术的发展,2009年,IBM公司提出“智慧地球”的概念,“智慧地球”成为美国国家战略的一部分,同年8月,国务院总理温家宝在无锡视察时,指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心.物联网在高校的应用—建设智慧校园已成为学校建设和人才培养的重要组成部分.实施智慧校园建设可实现教学、科研、管理及服务手段方面的现代化,更重要的是人才培养观念和教育理念的变革.智慧校园的建设,是高校信息化发展的必然趋势,是高校现代化管理的标志.智慧校园是利用物联网技术改变师生和校园资源相互交互方式,以提高交互的明确性、灵活性和响应速度,从而实现智慧化服务和管理的校园模式.智慧校园是把感应器嵌入和装备到教室、实验室、图书馆、、食堂、供水系统等各种物体中,并且被普遍连接,形成“物联网”,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现教学、校园资源与生活的整合.

五、物联网在智慧校园的应用

1.在教学方面

（1）在建立教学管理运行体系方面,利用现有物联网的核心技术：RFID技术的支持,有利于完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系.通过RFID标签和校园智能卡系统的结合,教师可利用物联网系统,对学生的学习情况进行自动的统计.例如：在分组实验教学中,可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系,通过RFID系统建立实验室教学管理系统.院校各级教学管理部门也可利用RFID技术,对学生学习情况、到课情况进行分析,从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作.物联网在教学管理中还可以用于人员考勤、图书管理、设备管理等方面.例如带有RFID标签的学生证可以监控学生进出各个教学设施的情况,以及行动路线.又如将RFID用于图书管理,可通过RFID标签可方便地找到图书,并且可以在借阅图书的时候方便地获取图书信息而不用把书一本一本拿出来扫描.将物联网技术用于实验设备管理可以方便地跟踪设备的位置和使用状态,方便管理.

（2）智慧图书馆通过物联网来实现智慧化的服务和管理.它的理想模式就是无需人工服务.目前物联网在图书馆中的应用,主要是RFID电子标签的应用,以智能书车为例来说明.智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备,具有查询、定位、书架智能导航等功能,可实现文献架位信息收藏、文献分拣、新文献上架等功能.具体流程：书籍拣到书车上,通过阅读器识别书籍的RFID中存储的信息,记录并显示文献在书车上的位置,同时根据获取的书籍存储架位信息,将需要进行上架工作的位置和书车上对应的书的存放档位对应起来,并在书车的显示屏幕上按照书库的位置将该车书的具体上架位置显示和指引出来,方便工作人员进行高效率归架.

（3）物联网应用到实验室中主要包括设备管理、实验过程管理和智能插座等.

设备管理：RFID存储实验设备的基本属性等信息,利用阅读器方便地获取相关信息,然后再利用网络进行统一管理.

实验过程管理：首先,RFID可以帮助学生方便地获取实验步骤、操作要点、使用帮助等信息.其次,在实验过程中,使用不当时能自动警告并中断实验过程,避免不必要的损失.另外,实验数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者,实现实验教学的数字化、网络化与智能化.

智能插座除了拥有传统电源插座功能外,它能够将各个实验设备的耗电量信息实时反馈给实验室管理员,管理员能随时开关插座,实现插座与人的对话,起到高效节能的作用.

2.在生活方面

（1）食堂管理

食堂管理是智慧校园重要组成部分,基于RFID技术的食堂管理系统主要分成三部分：

①含RFID电子标签的饭卡：师生每人拥有一张这样的饭卡,卡里面包含了用户信息.

②RFID阅读器：在每个食堂售饭窗口安置一个RFID阅读器,将读到的信息传至后台数据库查询,读取卡上金额,并扣除消费金额.

③后台数据库管理系统：将用户的注册信息存储在数据库中,可以方便管理员对食堂消费业务的查询.

（2）浴室水控管理

基于RFID技术的浴室水控管理,可以实现用水自动化管理,主要功能以信息数据实时显示.当RFID卡位于阅读器感应区时,阅读器就显示卡上余额,然后可立即进入用水计费状态.

（3）考勤管理

学生考勤是学校日常教学过程中必不可少的一个组成部分.常规考勤工作主要都由教师承担,花费教师额外的时间与精力.

基于RFID技术的考勤管理工作流程：每次上课前,学生用含RFID标签的校园卡（或手机卡）刷卡进教室,教室内的设备在接收到读卡器发送来的学生刷卡记录数据后,将数据发送到远程服务器；远程服务器接收到数据后,将数据存储到数据库中；然后,教务人员或者教师通过浏览器登录到考勤查询网站,可以实时地远程查询某一节课或某一位学生或某个教室在某一段时间内的考勤情况；学期结束时,每门课程学生的出勤情况或者某个学生在一个学期的出勤情况可以自动统计出来.

六、结语

高校,是新思想、新理念、新思维孕育的摇篮,同时也是新技术、新产品、新方式实践的基地,在社会变革和发展的历程中,校园和学生往往充当着引领者的角色.目前部分高校已将物联网技术运用于校园管理,不仅体现出高校善于创新,敢于探索的学术精神,更为物联网技术的广泛运用大胆的迈出了探索的脚步.

物联网会带来相当大的便利,同时也面临着许多挑战.首先,物联网的技术标准尚不完整.关于设备和传感器的通信接口标准等是影响物联网发展的挑战之一.其次,由于物联网可跟踪和记录用户的活动、行为、习惯和偏好,对个人隐私和信息安全的保护显得非常重要,普及物联网要加快信息安全立法进度,完善信息安全法律体系是保障信息安全的根本.第三,物联网的基础设施和管理机制尚不完备.传感器如何布置,如何维护,如何管理,如何形成网络,如何使用都是很大的问题.最后,物联网目前还处于早期阶段,前景模糊,还需要可持续的商业模式,以吸引更多的产业进入该领域,促进进一步发展.从长远来看,物联网应用前景相当广阔.作为新兴战略性产业的代表,物联网的出现将会促进教育信息化的进一步发展,带来更多的创新应用和服务,带来教学模式和管理模式的变革,最终将提升教育信息化水平,有利于教育质量的提高.