物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展與應用

物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展與應用

作為信息的載體，網(wǎng)絡以最有效、最快速的方式實現(xiàn)信息之間的交流。校園網(wǎng)平臺的成功推廣,使高等學校教育進入了信息時代,尤其是教學、管理信息傳輸?shù)臅r空距離大為縮短,高校教育與管理方式向數(shù)字化、智能化信息時代邁進,數(shù)字化高校成為可能。校園網(wǎng)承載教育信息、管理信息,向教師、學生提供教學、科研和多樣信息服務的多媒體網(wǎng)絡,各部門計算機通過校園網(wǎng)相互鏈接,實現(xiàn)信息互通、資源共享,通過校園網(wǎng)與國內(nèi)外的教育資源互鑒發(fā)揮無可替代的作用,節(jié)約信息交互的時間成本與空間成本。一個高校的校園網(wǎng)建設的程度,反映出該校的教育信息化水平。隨著在校人員的增加,網(wǎng)絡終端用戶成倍擴充,為校園物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用奠定了用戶基礎。以校園網(wǎng)為平臺的校園物聯(lián)網(wǎng)必將伴隨著校園網(wǎng)用戶對信息的需求而迅速發(fā)展起來。但是,從目前的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀來看,似乎校園網(wǎng)這個潛在應用領域沒有太多地被光顧,伴隨著高校校園網(wǎng)建設的完善以及高校人員對信息的需求不斷增加,這就為校園物聯(lián)網(wǎng)奠定了可發(fā)展的技術基礎和信息需求基礎。校園物聯(lián)網(wǎng)的建成,將突破以往的校園區(qū)域范圍內(nèi)的信息應用和管理的模式,數(shù)字化、智能化校園必將獲得長足發(fā)展。一、網(wǎng)絡安全的定義物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的,成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)三大網(wǎng)之后的再一次信息化革命。物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)是將各種信息傳感設備,如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個龐大網(wǎng)絡,把所有的物體與網(wǎng)絡連接起來,進行識別與管理。校園物聯(lián)網(wǎng)就是以現(xiàn)有的校園網(wǎng)絡技術為基礎,利用射頻識別、無線數(shù)據(jù)通信、計算機等技術,構(gòu)造一個覆蓋校園的物體互聯(lián)網(wǎng)。比如,以簡單RFID系統(tǒng)為基礎,結(jié)合現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、中間件技術等,建造一個由校內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的計算機、閱讀器和移動標簽組成的,比校園網(wǎng)現(xiàn)有應用更加廣泛的校園物聯(lián)網(wǎng)。在這個網(wǎng)絡中,系統(tǒng)可以自動的、實時的對物體進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控,觸發(fā)相應事件。校園物聯(lián)網(wǎng)上每個物體設定唯一電子碼EPC(ElectronicProductCode),并存入硅芯片制成的電子標簽內(nèi),附在被標識物體上,由信息應用軟件識別,實現(xiàn)信息傳遞,管理查詢,提供信息服務。非接觸式的RFID識別技術,通過射頻信號自動辨別對象,獲取與物體相關數(shù)據(jù)。校園物聯(lián)網(wǎng)技術可以廣泛地應用在教學管理、信息管理、資產(chǎn)管理、餐飲管理、交通運輸、醫(yī)療管理、電網(wǎng)管理、安保管理、物流管理等領域。二、校園網(wǎng)的中心化外界傳感接口、中央處理模塊、外部通訊接口三個部分組成校園物聯(lián)網(wǎng),外界傳感接口與傳感設備,如:RFID讀卡器、紅外感應器、溫度傳感器、壓力傳感器等進行連接,傳感設備對數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換,傳輸?shù)街醒胩幚砟K,經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選處理,按照網(wǎng)絡協(xié)議,信息經(jīng)與外部的通訊接口,通過各種網(wǎng)絡接口方式傳輸?shù)叫@網(wǎng)中,如:GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、WIFI等方式發(fā)送到校園網(wǎng)中心處理平臺。三、校園網(wǎng)絡應用1、校園金融產(chǎn)品在校的大學生手中,幾乎人手一部手機,這就為實現(xiàn)校園的信息化和智能化建立了設備基礎。可以實現(xiàn):身份識別、電子貨幣、校園金融。身份識別領域如:門禁認證、出勤登記、圖書借閱、校園出入識別、自行車識別等;電子貨幣領域如:手機刷卡實現(xiàn)校內(nèi)日常餐飲服務、洗浴服務、圖書銷售、復印打印等消費;校園金融領域如:手機充值及帳戶余額查詢,日常事務的報銷,學費交轉(zhuǎn)等。2、學教互動方面智能教務是監(jiān)控的管理系統(tǒng),能夠有效地幫助教務相關部門降低教務成本,提高管理效率,有助于學生學籍管理電子化,教師排課、辦公電子化,促使學生、家長、學?；?便于家長隨時掌握孩子學習情況。借助現(xiàn)有的網(wǎng)絡平臺,實現(xiàn)移動教學,如:教學視頻、成績查詢、教學通知、排課安排等,利用短信互動功能,實現(xiàn)學生在校園內(nèi)不受空間、時間、計算機限制,進行選課。3、無線網(wǎng)校核智能實踐教學,應用在大型的、測點眾多的實驗設備,讀取壓力感應器、溫度感應器、轉(zhuǎn)速感應器、干濕度感應器、流體流量感應器、粉塵流量感應器等數(shù)據(jù),所測取的數(shù)據(jù)通過校園無線網(wǎng)及時發(fā)布到實驗人員使用,上傳至數(shù)據(jù)庫服務器進行存儲,避免測點數(shù)據(jù)線的紛繁連接,節(jié)省場地空間,使實驗場所簡潔。根據(jù)實驗參數(shù)的變化,實驗人員遠程開啟或關閉相應設備。4、圖書館盤賬系統(tǒng)RFID射頻識別技術,RFID具有無線傳輸和大容量數(shù)據(jù)儲存的能力,提高圖書館及檔案館管理的效率。RFID實現(xiàn):(1)簡化借還書手續(xù)。圖書館在處理讀者借還書過程中都要掃描條形碼,還需做磁及消磁,以RFID卷標取代條形碼、磁條,可以一次性讀取數(shù)據(jù)資料,減少讀者的等待時間,提升館員業(yè)務速度;(2)便于定位錯架的圖書。利用RFID無線電波感應技術,及時發(fā)現(xiàn)錯架的圖書,便于讀者尋找,便于館員整架工作;(3)降低盤點工作量。圖書館盤點的方式是將每本書從架上取出,這樣費時費力,效率低,通過RFID以無線電波傳送信息,一次性獲取數(shù)個RFID卷標數(shù)據(jù),提高盤點工作效率;(4)良好的環(huán)境適應性。水、油等物對RFID影響較弱,讀取數(shù)據(jù)不受周圍環(huán)境限制;(5)重復使用與穿透性。RFID卷標可回收重復使用,如有紙張、木材和塑料等非金屬材質(zhì)包覆,RFID仍然可以讀取數(shù)據(jù);(6)提醒讀者借書期限。在圖書借閱期限到達前20天,館內(nèi)通過RFID信息獲取,判別被借圖書歸還時間,將信息通過校園無線網(wǎng)發(fā)布到讀者手機,提醒讀者歸還書目及期限;(7)實現(xiàn)讀者通過校園無線網(wǎng),辦理圖書及音像制品的預借、續(xù)借;(8)實現(xiàn)讀者自助借還書。圖書館構(gòu)建自助借還設備,讀者可自行辦理圖書的借還,不再受圖書館工作時間限制。應用校園物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)移動圖書館,建立以網(wǎng)站形式提供面向移動設備的無線訪問服務,移動設備終端通過附帶的RFID讀寫器,獲得所需文字、圖片、音像的EPC編碼,便可閱讀相關信息。檔案館對資料保管環(huán)境要求高,也是資料出進的場所。其管理方式與圖書館有相似之處,亦有相異之別。智能檔案館可以將自控系統(tǒng)、校園網(wǎng)和校園無線網(wǎng)融于一身,比如:音像系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等,通過校園物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)自動化管理,可以使檔案部門匯集整理在校人員電子檔案、查詢統(tǒng)計功能,按年度進行收集、分類與立卷、檢查與調(diào)整卷內(nèi)文件、卷內(nèi)文件的排列與編號、檔案借閱等管理事項,使檔案館的工作信息化、智能化。5、校園互聯(lián)網(wǎng)接入校園醫(yī)療系統(tǒng),可以借助簡易實用的醫(yī)療傳感設備,對在校生病學生的生理指標進行自測,將生成的生理指標數(shù)據(jù)通過校園無線網(wǎng)傳送到校醫(yī)院,遠程診治學生。隨著在校生數(shù)量日益龐大,利用校園物聯(lián)網(wǎng),創(chuàng)建校內(nèi)120服務、醫(yī)療問診服務、師生健康檔案管理服務等。尤其針對高危傳染疾病時,如類似非典、甲流等高傳染性疾病,可以使醫(yī)務人員無須進入高危隔離區(qū),進行日常對隔離人員的相關項目檢測,有效地保護醫(yī)療人員。6、園空間信息資源共享智能安保可對校園的安全管理監(jiān)控,突破空間、時間限制,充分利用校園空間信息資源,建設服務于學校建設和管理,服務師生的信息基礎設施和信息系統(tǒng)。利用校園物聯(lián)網(wǎng)實時遠程監(jiān)控,對學生安全進行監(jiān)管,將分散各處的獨立圖像采集點聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)對校園安全統(tǒng)一監(jiān)控、存儲和管理。7、遠程監(jiān)測與控制通過對草坪的干濕程度自動監(jiān)測,可以實現(xiàn)自動噴水,自行進行花草養(yǎng)護;對冬季供暖設備的實時遠程監(jiān)測與控制,及時掌握供暖溫度變化的數(shù)據(jù),通過校園物聯(lián)網(wǎng),將監(jiān)測點的數(shù)據(jù)發(fā)送到操作人員,及時調(diào)整鍋爐負荷,節(jié)約燃煤。對學生宿舍供電負荷實時遠程監(jiān)控,迅速發(fā)覺電負荷劇烈變化,控制導線承載能力,防范火災發(fā)生,觸電等人身傷害事故,對電量的監(jiān)管,可以節(jié)約用電。8、交通監(jiān)控系統(tǒng)智能商務管理系統(tǒng)包括大學商務中心管理、房間預訂、房間空置率監(jiān)控、票務預訂、餐飲管理、車輛管理等業(yè)務。大學商務中心通過無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位技術(GPS)、無線通信技術(CDMA)、地理信息系統(tǒng)技術(GIS)等高新技術,對商務中心車輛運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控,商務中心還可將餐飲信息、票務情況等信息與電子公告牌進行數(shù)據(jù)交換,及時告知顧客商務各種信息,滿足不同顧客需求。電子門禁具有安保功能及危急時刻救助功能,當顧客入住商務中心后外出,如果顧客對本地環(huán)境陌生,當走失時,商務利用無線網(wǎng),搜索顧客,并將其定位,及時與顧客聯(lián)系。9、教室管理方面智能物流應用于校園食堂倉儲管理,教材管理,教室管理。在學生食堂監(jiān)控領域,可以使管理人員便捷掌握食品的庫存、當天食品出入庫、學生消耗食品量、不同菜品的學生購買量等信息,控制資金流水,降低消耗。教材管理,可以讓庫管員清晰地掌握書庫里教材庫存,前來購買的學生、教師很容易查詢所要教材是否足夠,同時提醒管理員將不足教材數(shù)及時上報,購買足量教材備師生需求。教室管理方面應用:(1)教室開放情況通報,教務將各間教室排課信息發(fā)布,每間教室在上課的前一天,將第二天使用時間通過校園物聯(lián)網(wǎng),通告教室管理員,及時打開教室;(2)現(xiàn)在教學書寫方式仍然以粉筆為主,常見到教師因粉筆不足,而各處尋找,此種情形可以在校園物聯(lián)網(wǎng)技術下得以解決,教師可按動講桌上按鈕,發(fā)射信息,通過無線網(wǎng),告知管理員送粉筆到哪間教室。或者在固定的位置處安裝壓力感應器,當粉筆的量降低到某數(shù)值時,自動觸發(fā)事件,將信息通過校園無線網(wǎng)自動發(fā)出,管理員通過手機接受到信息,及時補充粉筆。對于多媒體電教室管理,任課教師在使用過程中會遇見不可預知的故障,為解決問題,就得離開教室,聯(lián)系管理員,當教室離管理員距離遠時,將花費大量時間在不必要的路途上。此刻,可通過無線網(wǎng),將故障信息自動發(fā)送到管理員,管理員可快速到達故障點,解決問題,不會影響教師講課進度,多媒體教室管理員通過無線網(wǎng)遠程監(jiān)控多媒體運行狀況,防范未然。四、校園物聯(lián)網(wǎng)信息服務校園物聯(lián)網(wǎng)整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由RFID射頻識別系統(tǒng)和校園網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成。RFID射頻識別系統(tǒng)主要由標簽和讀寫器組成,讀寫器讀取物體標識,通過校園網(wǎng)將物體標識上傳至校園網(wǎng)絡中心中間件,通過對象名解析服務ONS解析獲取物體的名稱,再通過電子碼EPC信息服務器獲得對象信息。校園物聯(lián)信息以校園網(wǎng)絡為平臺運行,利用校園物聯(lián)網(wǎng)獲取對象信息并遠程監(jiān)管,為校內(nèi)人員提供各種信息需求信息服務。校園物聯(lián)網(wǎng)以電子標簽和EPC碼為基礎,建立在校園網(wǎng)平臺上,實現(xiàn)校內(nèi)物體互聯(lián)網(wǎng)絡共享、互通實時信息。校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由四部分構(gòu)建:信息采集系統(tǒng)、PML信息服務器、產(chǎn)品命名服務器(ONS)和應用管理系統(tǒng),功能:1、別和物體epc碼的采集和處理信息采集系統(tǒng)由物體電子標簽、讀寫器、駐留有信息采集軟件的上位機組成,主要完成對物體的識別和物體EPC碼的采集和處理。存儲有EPC碼的電子標簽在經(jīng)過讀寫器的感應區(qū)域時,物體EPC碼自動被讀寫器捕獲,實現(xiàn)EPC信息自動化采集,交由上位機信息采集軟件對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)校對、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)完整性檢查等處理,再將整理過的數(shù)據(jù)交付上層應用管理系統(tǒng)使用。2、體描述語言指導圖件PML(PhysicalMarkupLanguage,物體描述語言)信息服務器由產(chǎn)品生產(chǎn)商根據(jù)學校管理需要建立與維護,生產(chǎn)者按照學校事先規(guī)定的原則對物體進行編碼,并用標準的XML對物體的詳細信息進行描述,方便校內(nèi)管理人員及終端用戶的讀取。3、產(chǎn)品命名服務器ONS(ObjectNameService,產(chǎn)品命名服務器),各信息采集節(jié)點與PML信息服務器通過校園網(wǎng)互聯(lián),實現(xiàn)從物體