物联网技术的发展与应用

物联网技术的发展与应用

作为信息的载体，网络以最有效、最快速的方式实现信息之间的交流。校园网平台的成功推广,使高等学校教育进入了信息时代,尤其是教学、管理信息传输的时空距离大为缩短,高校教育与管理方式向数字化、智能化信息时代迈进,数字化高校成为可能。校园网承载教育信息、管理信息,向教师、学生提供教学、科研和多样信息服务的多媒体网络,各部门计算机通过校园网相互链接,实现信息互通、资源共享,通过校园网与国内外的教育资源互鉴发挥无可替代的作用,节约信息交互的时间成本与空间成本。一个高校的校园网建设的程度,反映出该校的教育信息化水平。随着在校人员的增加,网络终端用户成倍扩充,为校园物联网的广泛应用奠定了用户基础。以校园网为平台的校园物联网必将伴随着校园网用户对信息的需求而迅速发展起来。但是,从目前的物联网发展现状来看,似乎校园网这个潜在应用领域没有太多地被光顾,伴随着高校校园网建设的完善以及高校人员对信息的需求不断增加,这就为校园物联网奠定了可发展的技术基础和信息需求基础。校园物联网的建成,将突破以往的校园区域范围内的信息应用和管理的模式,数字化、智能化校园必将获得长足发展。一、网络安全的定义物联网的概念是在1999年提出的,成为继计算机、互联网与移动通信网三大网之后的再一次信息化革命。物联网(InternetofThings)是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个庞大网络,把所有的物体与网络连接起来,进行识别与管理。校园物联网就是以现有的校园网络技术为基础,利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术,构造一个覆盖校园的物体互联网。比如,以简单RFID系统为基础,结合现有的网络技术、数据库技术、中间件技术等,建造一个由校内联网的计算机、阅读器和移动标签组成的,比校园网现有应用更加广泛的校园物联网。在这个网络中,系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控,触发相应事件。校园物联网上每个物体设定唯一电子码EPC(ElectronicProductCode),并存入硅芯片制成的电子标签内,附在被标识物体上,由信息应用软件识别,实现信息传递,管理查询,提供信息服务。非接触式的RFID识别技术,通过射频信号自动辨别对象,获取与物体相关数据。校园物联网技术可以广泛地应用在教学管理、信息管理、资产管理、餐饮管理、交通运输、医疗管理、电网管理、安保管理、物流管理等领域。二、校园网的中心化外界传感接口、中央处理模块、外部通讯接口三个部分组成校园物联网,外界传感接口与传感设备,如:RFID读卡器、红外感应器、温度传感器、压力传感器等进行连接,传感设备对数据采集和转换,传输到中央处理模块,经过数据筛选处理,按照网络协议,信息经与外部的通讯接口,通过各种网络接口方式传输到校园网中,如:GPRS模块、以太网接口、WIFI等方式发送到校园网中心处理平台。三、校园网络应用1、校园金融产品在校的大学生手中,几乎人手一部手机,这就为实现校园的信息化和智能化建立了设备基础。可以实现:身份识别、电子货币、校园金融。身份识别领域如:门禁认证、出勤登记、图书借阅、校园出入识别、自行车识别等;电子货币领域如:手机刷卡实现校内日常餐饮服务、洗浴服务、图书销售、复印打印等消费;校园金融领域如:手机充值及帐户余额查询,日常事务的报销,学费交转等。2、学教互动方面智能教务是监控的管理系统,能够有效地帮助教务相关部门降低教务成本,提高管理效率,有助于学生学籍管理电子化,教师排课、办公电子化,促使学生、家长、学校互动,便于家长随时掌握孩子学习情况。借助现有的网络平台,实现移动教学,如:教学视频、成绩查询、教学通知、排课安排等,利用短信互动功能,实现学生在校园内不受空间、时间、计算机限制,进行选课。3、无线网校核智能实践教学,应用在大型的、测点众多的实验设备,读取压力感应器、温度感应器、转速感应器、干湿度感应器、流体流量感应器、粉尘流量感应器等数据,所测取的数据通过校园无线网及时发布到实验人员使用,上传至数据库服务器进行存储,避免测点数据线的纷繁连接,节省场地空间,使实验场所简洁。根据实验参数的变化,实验人员远程开启或关闭相应设备。4、图书馆盘账系统RFID射频识别技术,RFID具有无线传输和大容量数据储存的能力,提高图书馆及档案馆管理的效率。RFID实现:(1)简化借还书手续。图书馆在处理读者借还书过程中都要扫描条形码,还需做磁及消磁,以RFID卷标取代条形码、磁条,可以一次性读取数据资料,减少读者的等待时间,提升馆员业务速度;(2)便于定位错架的图书。利用RFID无线电波感应技术,及时发现错架的图书,便于读者寻找,便于馆员整架工作;(3)降低盘点工作量。图书馆盘点的方式是将每本书从架上取出,这样费时费力,效率低,通过RFID以无线电波传送信息,一次性获取数个RFID卷标数据,提高盘点工作效率;(4)良好的环境适应性。水、油等物对RFID影响较弱,读取数据不受周围环境限制;(5)重复使用与穿透性。RFID卷标可回收重复使用,如有纸张、木材和塑料等非金属材质包覆,RFID仍然可以读取数据;(6)提醒读者借书期限。在图书借阅期限到达前20天,馆内通过RFID信息获取,判别被借图书归还时间,将信息通过校园无线网发布到读者手机,提醒读者归还书目及期限;(7)实现读者通过校园无线网,办理图书及音像制品的预借、续借;(8)实现读者自助借还书。图书馆构建自助借还设备,读者可自行办理图书的借还,不再受图书馆工作时间限制。应用校园物联网技术实现移动图书馆,建立以网站形式提供面向移动设备的无线访问服务,移动设备终端通过附带的RFID读写器,获得所需文字、图片、音像的EPC编码,便可阅读相关信息。档案馆对资料保管环境要求高,也是资料出进的场所。其管理方式与图书馆有相似之处,亦有相异之别。智能档案馆可以将自控系统、校园网和校园无线网融于一身,比如:音像系统、照明系统、温控系统、安防系统等,通过校园物联网实现自动化管理,可以使档案部门汇集整理在校人员电子档案、查询统计功能,按年度进行收集、分类与立卷、检查与调整卷内文件、卷内文件的排列与编号、档案借阅等管理事项,使档案馆的工作信息化、智能化。5、校园互联网接入校园医疗系统,可以借助简易实用的医疗传感设备,对在校生病学生的生理指标进行自测,将生成的生理指标数据通过校园无线网传送到校医院,远程诊治学生。随着在校生数量日益庞大,利用校园物联网,创建校内120服务、医疗问诊服务、师生健康档案管理服务等。尤其针对高危传染疾病时,如类似非典、甲流等高传染性疾病,可以使医务人员无须进入高危隔离区,进行日常对隔离人员的相关项目检测,有效地保护医疗人员。6、园空间信息资源共享智能安保可对校园的安全管理监控,突破空间、时间限制,充分利用校园空间信息资源,建设服务于学校建设和管理,服务师生的信息基础设施和信息系统。利用校园物联网实时远程监控,对学生安全进行监管,将分散各处的独立图像采集点联网,实现对校园安全统一监控、存储和管理。7、远程监测与控制通过对草坪的干湿程度自动监测,可以实现自动喷水,自行进行花草养护;对冬季供暖设备的实时远程监测与控制,及时掌握供暖温度变化的数据,通过校园物联网,将监测点的数据发送到操作人员,及时调整锅炉负荷,节约燃煤。对学生宿舍供电负荷实时远程监控,迅速发觉电负荷剧烈变化,控制导线承载能力,防范火灾发生,触电等人身伤害事故,对电量的监管,可以节约用电。8、交通监控系统智能商务管理系统包括大学商务中心管理、房间预订、房间空置率监控、票务预订、餐饮管理、车辆管理等业务。大学商务中心通过无线视频监控系统、全球卫星定位技术(GPS)、无线通信技术(CDMA)、地理信息系统技术(GIS)等高新技术,对商务中心车辆运行状态进行实时监控,商务中心还可将餐饮信息、票务情况等信息与电子公告牌进行数据交换,及时告知顾客商务各种信息,满足不同顾客需求。电子门禁具有安保功能及危急时刻救助功能,当顾客入住商务中心后外出,如果顾客对本地环境陌生,当走失时,商务利用无线网,搜索顾客,并将其定位,及时与顾客联系。9、教室管理方面智能物流应用于校园食堂仓储管理,教材管理,教室管理。在学生食堂监控领域,可以使管理人员便捷掌握食品的库存、当天食品出入库、学生消耗食品量、不同菜品的学生购买量等信息,控制资金流水,降低消耗。教材管理,可以让库管员清晰地掌握书库里教材库存,前来购买的学生、教师很容易查询所要教材是否足够,同时提醒管理员将不足教材数及时上报,购买足量教材备师生需求。教室管理方面应用:(1)教室开放情况通报,教务将各间教室排课信息发布,每间教室在上课的前一天,将第二天使用时间通过校园物联网,通告教室管理员,及时打开教室;(2)现在教学书写方式仍然以粉笔为主,常见到教师因粉笔不足,而各处寻找,此种情形可以在校园物联网技术下得以解决,教师可按动讲桌上按钮,发射信息,通过无线网,告知管理员送粉笔到哪间教室。或者在固定的位置处安装压力感应器,当粉笔的量降低到某数值时,自动触发事件,将信息通过校园无线网自动发出,管理员通过手机接受到信息,及时补充粉笔。对于多媒体电教室管理,任课教师在使用过程中会遇见不可预知的故障,为解决问题,就得离开教室,联系管理员,当教室离管理员距离远时,将花费大量时间在不必要的路途上。此刻,可通过无线网,将故障信息自动发送到管理员,管理员可快速到达故障点,解决问题,不会影响教师讲课进度,多媒体教室管理员通过无线网远程监控多媒体运行状况,防范未然。四、校园物联网信息服务校园物联网整个系统结构由RFID射频识别系统和校园网系统构成。RFID射频识别系统主要由标签和读写器组成,读写器读取物体标识,通过校园网将物体标识上传至校园网络中心中间件,通过对象名解析服务ONS解析获取物体的名称,再通过电子码EPC信息服务器获得对象信息。校园物联信息以校园网络为平台运行,利用校园物联网获取对象信息并远程监管,为校内人员提供各种信息需求信息服务。校园物联网以电子标签和EPC码为基础,建立在校园网平台上,实现校内物体互联网络共享、互通实时信息。校园物联网系统结构由四部分构建:信息采集系统、PML信息服务器、产品命名服务器(ONS)和应用管理系统,功能:1、别和物体epc码的采集和处理信息采集系统由物体电子标签、读写器、驻留有信息采集软件的上位机组成,主要完成对物体的识别和物体EPC码的采集和处理。存储有EPC码的电子标签在经过读写器的感应区域时,物体EPC码自动被读写器捕获,实现EPC信息自动化采集,交由上位机信息采集软件对采集的数据进行数据校对、数据过滤、数据完整性检查等处理,再将整理过的数据交付上层应用管理系统使用。2、体描述语言指导图件PML(PhysicalMarkupLanguage,物体描述语言)信息服务器由产品生产商根据学校管理需要建立与维护,生产者按照学校事先规定的原则对物体进行编码,并用标准的XML对物体的详细信息进行描述,方便校内管理人员及终端用户的读取。3、产品命名服务器ONS(ObjectNameService,产品命名服务器),各信息采集节点与PML信息服务器通过校园网互联,实现从物体