物联网时代我的校园生活.pdf

1 物联网时代我的校园生活物联网时代我的校园生活 摘要 物联网自 2009 年以来得到了研究者 政府等方面的重点关注 基于物联 网技术构建的智慧网络是未来十年人类提高信息化程度的重要平台 物联网在校 园的应用就是构建智慧校园系统 本文以笔者在智慧校园中的亲身校园生活经历 描绘了一幅智慧的校园生活图景 文章以宿舍门禁系统和图书借阅管理系统为例 介绍了物联网技术下的校园管理 并创新性的提出了 3G 网络在智慧校园系统中 的应用 刻画了基于物联网技术的智慧校园的美好图景 又是一个阳光明媚的星期一 从早晨睁开眼的那一刻起 我就能感受到校园 里智慧的气息 我 一名大学二年级学生 寝室有四个人 我排行老大 四个人兴趣爱好各 不相同 有溜冰 打篮球 看书 今年刚开学报到时 我接到一个令人兴奋的通知 我们的学校今年作为物联 网应用技术的试点学校 建设基于物联网技术的 智慧 的校园 怀着对智慧的向 往 我开始了新学期的校园生活 学校给每一位同学发了一个RFID电子标签 RFID电子标签 从外形上看 RFID标签就是一张卡嘛 对于各种卡证 我再熟悉不过了 以前就在用的银行 卡 电话卡 饭卡 图书借阅卡 平时随身携带的各种卡有几十种之多 我的 生活恐怕很难离开它们了 我简单了解了一下RFID卡和其他卡都有哪些不同 RFID卡不再是一个简单 的存储信息的卡片 它其中集成有逻辑控制和计算单元 具有身份识别或货物识 别功能 从信息量 保密性 智能化还是寿命来看 都是磁卡 IC卡所无法相比 的 简要的来讲 RFID电子标签与阅读器之间的识别过程有以下几个特点 l 可以非接触识别 2 无需 视线 所及 可以穿过水 油漆 木材甚至人体进行 识别 3 可以识别快速移动的物品 4 可同时识别多个物品 RFID电子标签 还有一个重要的功能 那就是远程识别 开学的时候 学校给每个同学都发了一张 RFID 卡 按理讲 是将 RFID 电 子标签粘贴到学生证上 可是我却发现了一件很奇怪的事 有人并未携带学生证 也可以实现识别功能 这个疑问一直持续到开学的第一天早晨 今天是星期一 天气很好 还是以前的惯例 每天早晨 我第一个起床 洗漱完之后 喊他们三个起床 起床啦 准备出发时 我就急忙提醒他们 别 忘了带学生证 这时老三用疑问的表情看着我 带学生证 带它做什么哦 我 解释说 这门禁 借书 消费不都得靠它吗 哦 那我就不用带了 老 2 三带上了钥匙扣 接着老二戴上的自己的眼镜 并洋洋得意地说 看这儿 说着 他就指向自己的眼镜 老四傻傻地看着我 这时我恍然大悟 明白了他们 的电子标签并不在学生证上 而是在眼镜 钥匙扣里 也就是说 它可以放在任 何贴身物品上 有人这时就会疑问 RFID 电子标签为何可以放入随身物品中 原来 由于 RFID 卡的外形可以是多种多样的 像它们的卡就是异型卡 只要在 物品中加入各个组成模块就可以实现 RFID 卡的所有功能 RFID 卡组成模块示 意图如图 1 所示 图 1 RFID 卡组成模块示意图 现在 可以生产出的电子芯片 可以像纸一样薄 可以像芝麻一样大 于是 它可以集成到随身所带的任何物品中 而且丝毫不影响该物品的使用性能和舒适 度 比如 放入眼镜的边框中 钥匙扣里面 或手机里 RFID 电子标签可以在 10 米的距离让读写器探测到 还可以根据体积选择是否集成电池 换句话说 RFID 卡片可以没有电池工作 当标签进入磁场后 接收解读器发出的射频信号 视频信号本身是一种电磁波 电磁波中带有能量 这个能量可以被 RFID 卡的天 线捕捉 在卡片中形成感应电流 并从中获得 RFID 芯片进行运算和与读写器进 行通信所需的能量 这种不集成电源的 RFID 卡片称为无缘标签 Passive Tag 当然 卡片中集成电池的卡片会有更远的读写距离 卡片中集成电池称为有源标 签 Active Tag 有源标签的使用寿命却会局限于电池寿命 看起来 有源和 无源真是各有千秋啊 当 RFID 卡进入读写器的势力范围的时候 无线射频区域内 读写器会发 送一组编码到卡片上 卡片内的逻辑控制单元会对这组编码进行计算 计算结果 通过天线发送回读写器 读写器接收到卡的数据后 解码并进行校验来验证数据 3 的有效性 原来 其他学校的同学携带的 RFID 卡就是这样才不能够在我们学校 滥竽充数的 读卡器把接收到的 RFID 卡信息通过有线或无线方式将数据传送到 校园网上的数据库中 再次进行数据的处理 记录 这些数据是可以被查阅的 新技术带来新问题 我在学校的隐私啊 原来 RFID 卡被访问的权限是可以被 设置的 一般来说 我们不希望别人知道我们在食堂或者超市里的消费情况 这 时 我们可将 RFID 卡设为隐私模式 而在门禁系统 实验楼等场所 需将其设 为开放模式 这样 我们的隐私就会收到一定程度的保护 带上上午上课的资料后 我们就下楼了 来到门口 我发现 宿舍楼大门口 多了一个小门 学生们一个个的走过一个 门 原来这个 门 就是传说中的读写 器的天线 这时 老四像去年一样慌忙地将学生证上的 RFID 电子标签接近阅读 器 这时有人提醒到 你不用将学生证拿出来 它可以远程扫描 我回头一看 是楼长 我便想到去年的事情 每次当我们经过大门时 楼长都会提醒我们主动 刷卡 说这是为了宿舍安全 而现在我们可以省事了 不用将卡掏出口袋了 因 为它可以自动远程阅读我们 RFID 电子标签的信息 果然 和预料的一样 当老 二和老三经过门口时 系统并未报警 这个系统就是宿舍楼安全保障 就是基于 物联网技术的门禁系统 就是基于物联网技术的先进的 门神 门禁系统的组成 示意如图 2 所示 图 2 门禁系统的组成示意图 吃完早点 我们便去教师上课 由于在大学一年级 老四的上课原则是 必 修课选逃 选修课必逃 这学期 他还打算如此 今天上午有选修课 按照他 的原则 应该是 必逃 了 他让老二帮忙签到 悲剧的事就此开始 上课铃响了 学生们齐刷刷的坐在教室的不同地方 老师为了评平时分 其 标 签 阅读器 检测 通道 数据库服务器 监控终端 以太网 红外线 探测器 摄像头 显示屏 4 中旷课 早退和迟到也在评分中占有相当一份比例 而且老师以往在第一节课是 要按学号点名的 老四学号居中 可老师却第一个喊出了老四的名字 老二楞了 一下 条件反射式的喊出了 到 老师接着就说 请喊 到 的同学起立 老师 扫视教室 老二迅速把头低了下来 马上就问我 老师不是上帝吧 她是怎么 知道老四没来的 我首先想到的是老师不可能记住所有人的姓名 记住老四就 更不可能了 随之 我便想到了我们身上的 RFID 电子标签 老师手里有一个像 手机一样的仪器 原来这是老师新的 法宝 学生新的 恶魔 便携式 RFID 读写器 这个读写器可不简单 它和校园网是通过 3G 网络互联的 下课后 老二说 这真是太悲剧了 害得我差点被老师抓到 我估计以后 老四想逃课就难了 而我却想 这下方便了 因为电子点名节省了不少时间 提高了上课效率 这对学生和老师都有好处 中午回宿舍时 发现门口正上方 有个大屏幕 当老二经过时 他发现屏幕 上显示 李华同学 您有本 考研数学 未还 请速还 智慧的校园真是智慧 它还有自动提醒功能 下午 先去图书馆还书 我们来到图书馆后 发现图书馆里井然有序 并不 是想象的那么糟糕 然后 看到大厅里有台设备 走近一看 上面写着 自动借 还 书机 我先打算把上次借的书还了 看了相关说明后 首先我将借阅的 书放入还书口 接着 神奇的事发生了 书籍未被翻开 而是被自动扫描了 整 个过程并未有操作人员 它就把书吃到肚子里了 然后 我们就进去借书 今年十二月份我们要考四级英语 可是走进图书 馆才发现一个问题 今年的书多了很多 我们看的眼花缭乱 找不到自己需要的 书了 当我看见有个同学把一本书放到书架上时 我听到 张宏同学 请把书放 回到原来的位置 原来他为了省事 随意将书放到了任意一个书架 在以前 许多同学从架上取书后 随意上架 造成 一人放错 千人难寻 的乱架的现象 时常发生 传统的解决方法 就是靠管理员的定期整架 即眼看 手翻 加脑子 判断 其整架效率很低 常有遗漏现象 质量难以保证 但是 现在的校园智 慧了 我们的图书馆利用了物联网技术管理图书 每个书架和装书的推车里都有 读写器 当书库管理人员在进行图书盘点或将归还的书上架时 可以利用读写器 远距离读取 RFID 卡的信息特点 将书高效的放到正确的位置 从而 它大幅度 减少了追踪查找馆藏资料的时间 提高了查询和盘点的精确度 节省了对人力资 源的消耗 突然的 我感觉到智慧校园是如此的神奇 同时 偷书的现象也几乎没有了 因为 RFID 电子标签体积小 可轻易地放 入图书 如在书脊上打上小孔 将电子标签刷上胶 放入小孔中 很难被偷书 人发现和清除 从而大大减少了偷书现象的发生 5 咱的书还没找到啊 突然 我发现有人在用手机导航找书籍 原来 可以用 手机上 3G 网 然后 用卫星定位的方式找到所需的书籍 当我们来到书的附近 时 手机自动提示 书在你的前方 经过一番寻找后 老三突然喊出一句 哇 塞 这么厉害 我真找到了 手机导航的方式真的神奇 它竟然如此快速并精 准的让我们找到了需要的英语四级资料 这下方便了 以后借书不用像无头的苍 蝇 到处乱窜了 然后 我们再次来到那台机器旁 把借的四级材料放到出口处 书先被吞进去了 过一会儿 它又被吐出来了 借阅手续就这样办理完毕 此时 出口还自动打印本次所借图书的书目 借还日期 一目了然 这下 我们彻底的 被基于物联网技术的智慧的校园系统征服了 周末晚上的时间 我们是习惯在网吧度过的 网络游戏和丰富的互联网已经 成为我们生活的一部分 可是 恶魔 般的智慧校园又来了 晚上 10 点时 我们 四个同时收到信息 请您速回寝室 宿舍大门将于十点半关闭 我们相互望了望 然后 老二开口说话了 这是怎么回事 学校怎么知道我们没回去 没人回 答 没办法 我们生怕宿舍成绩不及格 只好往回赶 3G 网络和智慧校园一旦 搭上边 会让智慧的校园增加更多的即时应用 智慧的系统会通过 3G 网络和 3G 终端 手机 随时和使用者进行通信 于是 这个 3G 网络把它的触角伸向了智 慧校园的各个角落 成为了一个真正意义