物聯(lián)網(wǎng)物物連貫的互聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)物物連貫的互聯(lián)網(wǎng)

全社會關(guān)注的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2009年8月，溫家寶總理提出“中國感覺”后，物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)受到了全社會的高度關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的不斷成熟,將會對傳統(tǒng)校園的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。一網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵和特點(diǎn)1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成從字面含義看,物聯(lián)網(wǎng)是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”,這句話包含了二層意思:第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二,其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間,進(jìn)行信息交換和通信。因此,物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別(RFID,RadioFrequencyIdentification)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,如圖1所示。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成,其主要功能是識別物體,采集信息,并且將信息傳遞出去;網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息;應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口,它與行業(yè)需求結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行過程:(1)標(biāo)識物體屬性,屬性有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)屬性,靜態(tài)屬性直接存儲在RFID標(biāo)簽中,動(dòng)態(tài)屬性可由傳感器檢測;(2)由閱讀器讀取物體的屬性,同時(shí)將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式;(3)將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行?再由處理中心完成物體通信的相關(guān)計(jì)算。2網(wǎng)絡(luò)特征(1)現(xiàn)“連通”狀態(tài)連通性是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。無論是專網(wǎng)、無線、有線或者是感知物體,都必須體現(xiàn)“連通”狀態(tài),并且和互聯(lián)網(wǎng)連接在一起,這樣才能體現(xiàn)出真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)。國際電信聯(lián)盟認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)的“連通性”有四個(gè)維度:一是任意時(shí)間的連通性;二是任意地點(diǎn)的連通性;三是任意物體的連通性;四是任何人的連通性。(2)物與物交流技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)中,人們利用電腦實(shí)現(xiàn)人與人之間相互交流;物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物與物的交流?；ヂ?lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人與人的遠(yuǎn)程交流,而物聯(lián)網(wǎng)完成了人與物、物與物的即時(shí)互動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)了由虛擬世界向現(xiàn)實(shí)世界的連接轉(zhuǎn)變。(3)智能設(shè)備二創(chuàng)建中國的“感知中國”中心2008年11月,IBM公司正式提出“智慧地球”理念,2009年1月,“智慧地球”成為美國國家戰(zhàn)略的一部分。2009年8月7日,國務(wù)院總理溫家寶在無錫視察時(shí),指示要迅速在無錫建立中國的“感知中國”中心。基于這種“智慧”的理念,學(xué)校作為知識與信息服務(wù)機(jī)構(gòu)的前沿,應(yīng)該抓住機(jī)遇,通過物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)化發(fā)展與應(yīng)用,打造智慧校園。智慧校園是通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來改變師生和校園資源相互交互的方式,以便提高交互的明確性、靈活性和響應(yīng)速度,從而實(shí)現(xiàn)智慧化服務(wù)和管理的校園模式。具體的說,智慧校園是把感應(yīng)器嵌入和裝備到食堂、教室、圖書館、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室等各種物體中,并且被普遍連接,形成“物聯(lián)網(wǎng)”,然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來,實(shí)現(xiàn)教學(xué)、生活與校園資源和系統(tǒng)的整合。三在智能校園中應(yīng)用物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應(yīng)用主要包括校園生活和教學(xué)管理兩方面,如圖2所示。1健康生活包括食堂管理、浴室水控管理、考勤管理、智能照明控制等。(1)評價(jià)系統(tǒng)的改造食堂管理是智慧校園重要組成部分,基于RFID技術(shù)的食堂管理系統(tǒng)主要分成三部分:含RFID電子標(biāo)簽的飯卡:師生每人擁有一張這樣的飯卡,卡里面包含了用戶信息。RFID閱讀器:在每個(gè)食堂售飯窗口安置一個(gè)RFID閱讀器,將讀到的信息傳至后臺數(shù)據(jù)庫查詢,讀取卡上金額,并扣除消費(fèi)金額。后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):將用戶的注冊信息存儲在數(shù)據(jù)庫中,可以方便管理員對食堂消費(fèi)業(yè)務(wù)的查詢。(2)前后工資金來源和消費(fèi)模式基于RFID技術(shù)的浴室水控管理,可以實(shí)現(xiàn)用水自動(dòng)化管理,主要功能以下:信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示:當(dāng)RFID卡位于閱讀器感應(yīng)區(qū)時(shí),閱讀器就顯示卡上余額,然后可立即進(jìn)入用水計(jì)費(fèi)狀態(tài)。消費(fèi)模式:消費(fèi)模式采用實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)模式,即讀卡就出水,并根據(jù)用水量實(shí)時(shí)進(jìn)行扣費(fèi);計(jì)費(fèi)方式:按使用的流量計(jì)費(fèi),即外接脈沖流量表,可根據(jù)計(jì)算產(chǎn)生的流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。(3)教室及教室考勤查詢流程學(xué)生考勤是學(xué)校日常教學(xué)過程中必不可少的一個(gè)組成部分。常規(guī)考勤工作主要都由教師承擔(dān),花費(fèi)教師額外的時(shí)間與精力?；赗FID技術(shù)的考勤管理工作流程:每次上課前,學(xué)生用含RFID標(biāo)簽的校園卡(或手機(jī)卡)刷卡進(jìn)教室,教室內(nèi)的設(shè)備在接收到讀卡器發(fā)送來的學(xué)生刷卡記錄數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器;遠(yuǎn)程服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中;然后,教務(wù)人員或者教師通過瀏覽器登錄到考勤查詢網(wǎng)站,可以實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程查詢某一節(jié)課或某一位學(xué)生或某個(gè)教室在某一段時(shí)間內(nèi)的考勤情況;學(xué)期結(jié)束時(shí),每門課程學(xué)生的出勤情況或者某個(gè)學(xué)生在一個(gè)學(xué)期的出勤情況可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出來。(4)教室照明原理教育智能照明是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使校園內(nèi)的燈能夠無線自主組網(wǎng),使每一盞燈都能遙測和遙控,教室和道路的燈接受控制中心的命令,反饋燈的各種狀態(tài),根據(jù)光強(qiáng)度和時(shí)段自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度。例如對教室照明智能控制,當(dāng)教室光照比較暗,燈自動(dòng)亮;當(dāng)光照比較強(qiáng)時(shí),燈自動(dòng)關(guān),如果發(fā)現(xiàn)教室里沒人,可以遠(yuǎn)程控制燈的開關(guān)。2教育管理包括日常教學(xué)、智慧圖書館和實(shí)驗(yàn)室管理等(1)建立價(jià)和考核系統(tǒng),保證教學(xué)質(zhì)量利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于建立全面和主動(dòng)的教學(xué)管理體系,利用RFID技術(shù)的支持,可以完善教學(xué)管理的組織系統(tǒng)、評價(jià)和考核系統(tǒng),從而對教學(xué)的質(zhì)量建立保障和監(jiān)控體系;有利于拓展學(xué)習(xí)空間、培養(yǎng)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力,物聯(lián)網(wǎng)能為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等提供支撐環(huán)境。例如,無錫市感知生長校園數(shù)字化農(nóng)植園系統(tǒng),就是讓學(xué)生通過“感知”動(dòng)植物生長情況,利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)收集、處理和發(fā)布觀測信息,交流種植經(jīng)驗(yàn),展示研究成果,從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。(2)智能書車在文獻(xiàn)管理中的應(yīng)用智慧圖書館通過物聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)智慧化的服務(wù)和管理。它的理想模式就是無需人工服務(wù)。目前物聯(lián)網(wǎng)在圖書館中的應(yīng)用,主要是RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用,以智能書車為例來說明。智能書車是一種移動(dòng)式RFID文獻(xiàn)歸架管理設(shè)備,具有查詢、定位、書架智能導(dǎo)航等功能,可實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)架位信息收藏、文獻(xiàn)分揀、新文獻(xiàn)上架等功能。具體流程:書籍揀到書車上,通過閱讀器識別書籍的RFID中存儲的信息,記錄并顯示文獻(xiàn)在書車上的位置,同時(shí)根據(jù)獲取的書籍存儲架位信息,將需要進(jìn)行上架工作的位置和書車上對應(yīng)的書的存放檔位對應(yīng)起來,并在書車的顯示屏幕上按照書庫的位置將該車書的具體上架位置顯示和指引出來,方便工作人員進(jìn)行高效率歸架。(3)教學(xué)過程管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室中主要包括設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)過程管理和智能插座等。設(shè)備管理:RFID存儲實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本屬性等信息,利用閱讀器方便地獲取相關(guān)信息,然后再利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理。實(shí)驗(yàn)過程管理:首先,RFID可以幫助學(xué)生方便地獲取實(shí)驗(yàn)步驟、操作要點(diǎn)、使用幫助等信息。其次,在實(shí)驗(yàn)過程中,使用不當(dāng)時(shí)能自動(dòng)警告并中斷實(shí)驗(yàn)過程,避免不必要的損失。另外,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)采集并以適當(dāng)?shù)姆绞教峁┙o實(shí)驗(yàn)者,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化。智能插座除了擁有傳統(tǒng)電源插座功能外,它能夠?qū)⒏鱾€(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的耗電量信息實(shí)時(shí)反饋給實(shí)驗(yàn)室管理員,管理員能隨時(shí)開關(guān)插座,實(shí)現(xiàn)插座與人的對話,起到高效節(jié)能的作用。四智慧校園面臨的問題智慧校園是通過物聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)智慧化的校園服務(wù)和管理,它通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了校園內(nèi)任何人、任何物、任何信息載體、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的互聯(lián)互通,海量信息在物聯(lián)網(wǎng)平臺的聚合而產(chǎn)生新的信息,從而給廣大師生提供了智慧化的業(yè)務(wù)和服務(wù)模式。毫無疑問,智慧校園為師生帶來了極大便利,同時(shí)也面臨著許多挑戰(zhàn)。首先是成本問題,建設(shè)智慧校園首先要有一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施平臺,包括有線與無線雙網(wǎng)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境;其次是師生隱私安全問題,由于物聯(lián)網(wǎng)可以跟蹤用戶的行動(dòng)、習(xí)慣以及偏好等,信息資源及師生隱私如何得到保護(hù)成為創(chuàng)建智慧校園亟待解決的問題;最后,管理機(jī)制尚不完備,物聯(lián)網(wǎng)如何維護(hù)、如何管理、如何使用都是很大的問題。目前,智慧校園還處于摸索階段,前景不明朗,但從長遠(yuǎn)來看,由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊,智慧校園一定會像浙江大學(xué)在信息化“十二五”規(guī)劃中描繪的那樣:無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的