物联网感知技术在智能教学园区中的深化应用和探究

1、    物联网感知技术在智能教学园区中的深化应用和探究    梁勇勇 韩旭 宋益蕾 黄瑞 崔鹏飞摘要近年，借助大数据、云计算和移动互联网的发展，物联网感知技术在校园建设中被广泛应用，并取得了丰硕的成果。但不容忽视的是，国内大多数企业对感知技术在教学园区中的应用仍然缺乏意识，不能将教学园区实体环境和网络环境有效的结合起来，尤其对于教学园区的基础设施情况、教学管理信息的智能化发展缺乏重视。针对这些问题，本文将从企业教学园区的实际业务需求入手，着重研究物联网感知技术在教学园区中的应用场景，为企业教学园区智能化发展提供借鉴。关键词物联网 感知技术 教学园区1.引

2、言随着国家“新基建”重要战略的部署，人工智能、云计算、5g 等新型科技技术越来越多的出现在我们的工作、学习和生活之中。与此同时，借助各类前沿技术的快速发展，物联网感知技术广泛应用，并取得了丰硕的成果。作为企业培养人才的一线阵地，传统的培训基地已不能满足企业员工日渐差异化、精准化、高标准的培训需求。为此，企业培训基地不断改革创新，逐渐形成了集感知、应用、数据于一体的物联网型智能教学园区，这一变革在一定程度上，帮助企业改善了人才培养模式。但不容忽视的是，国内大多数企业对感知技术在教学园区中的应用仍然缺乏意识，不能将教学园区实体环境和网络环境有效的结合起来，尤其对于教学园区的基础设施情况、教育管理信

3、息等没有足够重视，这将大大影响企业教学园区智能化发展进度。因此，作为“新基建”的重点应用场景，企业教育园区内感知技术的应用值得我们进行深入研究。2.感知技术探究及应用物联网是从应用出发，利用互联网、无线通信网络资源进行业务信息的传送，既是互联网、移动通信网应用的延伸，又是自动化控制、遥控遥测及信息应用技术的综合体现，是一种复杂、多样的系统技术，而各类感知技术及应用则组成了物联网的最低层感知层。作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体和采集信息。目前，主流的感知技术包括射频识别（rfid）技术、传感器技术、定位技术、生物识别技术及二维码技术，

4、通过深入探究、了解和掌握不同的感知技术，可以使感知技术的应用更加的贴合实际的业务需求。2.1射频识别技术射频识别（rfid，radio frequency identification），又称为电子标签技术，该技术是无线非接触式的自动识别技术。可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。它主要用来为物联网中的各物品建立唯一的身份标示。物联网感知层的射频识别技术一般是指安装在物品表面或者内嵌在物品内层的电子标签，标签内存储着物品的基本信息，以便于被物联网设备识别。在智能教学园区中，可以将射频技术与手机nfc功能相结合，探索使用手机终端作为各类门禁卡、饭卡、房卡的替代或补充，解决此类卡片容易丢失

5、、成本高等问题。2.2环境感知及控制技术传感器是物联网获取信息的主要设备，它最大作用是帮助人们完成对物品的自动检测和自动控制。目前，常见的传感器包括温度、湿度、压力、光电传感器等，被广泛应用于多个领域。作为一种检测装置，传感器会先感知外界信息，然后将这些信息通过特定规则转换为电信号，最后通过传输协议进行汇集上报，以便进行分析和利用。在智能教学园区中，综合各类环境传感器对教室、办公区、报告厅、食堂等室内区域的数据采集，结合教学管理，可以对室内空调、新风、灯光等耗能设备，制定精确的管理、协调和控制策略。2.3生物识别技术生物识别技术是多种人体识别技术的统称，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物

6、统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、人脸、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。（1）人脸识别技术及应用人脸识别利用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸图像进行一系列的相关应用操作。技术上包括图像采集、特征定位、身份的确认和查找等等。简单来说，就是从照片中提取人脸中的特征，比如眉毛高度、嘴角等等，再通过特征的对比输出结果。在智能教学园区中，智能人脸识别可以应用在安防门禁、教学考勤、学情分析、餐饮支付等多个方面。（2）语音识别技术及应用语言作为人类的一种基本交流方式，在数千年历史中得到持

7、续传承。近年来，语音识别技术的不断成熟，已广泛应用于我们的生活当中。语音识别技术就是解决如何让机器“听懂”人类语言的问题。语音识别技术使得人与机器通过自然语言交互成为可能。最常见的情形是通过语音控制灯光亮度、空调温度和设备开关等。（3）手势识别技术与应用手势识别是基于多媒体信息采集的新一代人机交互技术，包括静态手势识别、关键点识别、指尖识别、手势动作识别等多种功能，为人们提供高性能、高可用的手势识别服务。可用于互动娱乐、智能家居、vr与ar、智能车载、智慧商超、工业质检等多个行业。2.4手机定位技术通过卫星定位、基站定位及网络定位等不同精度和技术复杂度的定位技术，实现学员运动轨迹、活动范围的记

8、录和读取。卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，衛星定位系统主要有：美国全球定位系（gps）、俄罗斯格洛纳斯（glonass）、欧洲伽利略（galileo）系统、中国北斗卫星导航系统，其中gps系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。卫星定位虽然精度高、覆盖广，但其成本昂贵、功耗大，并不适合于所有用户。基站定位一般应用于手机用户，手机基站定位服务又叫做移动位置服务（lbs，location based service），它是通过电信移动运营商的网络（如gsm网）获取移动终端用户的位置信息。基站定位时，信号很容易受到干扰，所以先天就决定了它定位的不准确性，精度大约

9、在150米左右。gps和基站定位技术基本满足了用户在室外场景中对位置服务的需求，近年来，位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展，以提供无所不在的基于位置的服务。室内定位即通过蓝牙、wifi等网络技术获知人们在室内所处的实时位置或者行动轨迹。2.5二维码识别技术二维码（2-dimensional bar code）又称二维条码、二维条形码，是一种信息识别技术。二维码通过黑白相间的图形记录信息，这些黑白相间的图形是按照特定的规律分布在二维平面上，图形与计算机中的二进制数相对应，人们通过对应的光电识别设备就能将二维码输入计算机进行数据的识别和处理。在智能教学园区中，二维码技术在资产管理、物品识别

10、、快捷支付场景的具体应用，充分利用二维码信息容量大、容错能力强、制作成本低等优势。3.感知技术在智能教学园区的深化应用物联网感知技术在教学业务和园区管理的深化应用，将改进和创新多种应用场景，不仅可以提高校园生活方面的智能化、自动化，还可以使教学和学习更加灵活，有助于创新教学活动，提高教学质量和管理效率。本文将继续深入探究传统企业培训基地内，物联网感知技术如何与园区的学员生活、教学活动、后勤管理、安防监控等业务场景结合，建立覆盖教学园区，融入教学和生活的感知型网络，减少甚至替代现有的以人工劳动为基础的园区运营模式。3.1感知技术在园区生活的应用开发和部署智慧园区服务平台，通过物联网平台与园区的传

11、感设备实现数据同步对接，以学员、讲师及教职工的在校学习生活为立足点，以移动app端为抓手，涵盖培训学习、学员生活、教学管理、后勤物资、餐饮住宿、交通管理、车辆管理等方方面面，使学员快速适应教学园区的生活。创建园区的人脸服务平台，当学员报名注册时，通过移动app端采集人脸信息并上传。人脸服务平台可以为园区的门禁、考勤、住宿、餐饮等应用终端提供人脸身份核验，最终学员仅通过人脸，即可实现园区门禁通行、住宿预定、自助报到、教室无感考勤、园区就餐和购物等多种应用场景。通过对人脸识别技术的深化应用，可以代替传统的、以物品为依据的、人工核验的身份验证机制，进而可以将学员的住宿办理、缴费取卡、充值消费等传统的

12、人工服务，转移至移动app端，实现学员的自助办理，大幅降低了园区管理人员的工作强度，尤其是在疫情这样的特殊时期，可以有效的减少人员聚集而引发的交叉传染。3.2感知技术在园区教学的应用教室内的环境传感器可以感知并采集室内的环境参数，传输给物联网平台，根据预设的阈值，自动控制教室内的空调、新风、灯光等设备，实现教室环境的自动调节。在教室内，物联网的智能网关是传感器和其他设备接入物联网的关键设备，综合环境传感器实时感知室内的温湿度以及二氧化碳浓度、pm2.5、甲醛浓度等环境参数，教室内的窗帘、灯光、空调等环境设备、以及时序电源、回路控制器等电路设备的运行状态等参数均可通过智能网关收集和汇聚，通过网络

13、层的各类异构网络和协议上传至物联网平台。用户通过物联网对教室内环境控制设备及其他教学设备的开关控制命令最终通过智能网关进行传递，最终实现教室环境的远程监测和控制。通过与智慧教学管理平台的对接，还可实现课程开始前30分钟，自动开启环境设备，将教室环境调整到最优的状态。课程开始前10分钟，自动开启教学多媒体设备，讲师和学员到达后，随时可以开始课程。3.3感知技术在园区监控的应用物联网和智能摄像头的结合，实现对教学园区进行全天候监控，帮助教学园区实施更有效的安全措施。智能摄像头可以协助监测惡意行为，借助人脸服务平台鉴别陌生人，将入侵通知发送给园区安保部门，还可以通过可穿戴设备实时追踪学员的位置，帮助园区管理部门来保障学员的安全。对于教学园区内敏感区域可以实现布防，在关键区域设立电子围栏，防止不相关人员闯入发生无授权行为或者造成事故。通过监控摄像头，被动红外探测、主动红外对射等设备，与生物识别技术相结合，一旦有非法人员进入系统立即自动报警，并通知相关负责人。探究物联网技术在实现非接触式的人员识别、人群密度监控、人员行动轨迹跟踪等方面的深化应用，可应用于传染疫情期间，对人群密度的监控和疏散。4.结束语传统培训基地在向智能教学园区的发展过程中，将会增加大量的传感器、摄像机等感知设备，以及智能手机、平板电脑、可穿戴设备等移动终端。各类软硬件