物聯網在高校智慧校園建設中的應用
學術研究
作者：閆曉妍
摘 要：物聯網、雲計算技術迅速發展，高校在校園網、無線網絡等信息基礎設施建設的基礎上，探索引入RFID、ZigBee等物聯網新興技術建設“智慧校園”，文章從物聯網的感知層、網絡層、應用層這三個層麵出發，提出了建設智慧校園的總體設計方案，探討了物聯網在身份識別和考勤管理、智能實驗設備管理、智慧圖書館、車輛定位追蹤、智能後勤管理等方麵的應用。
關鍵詞：物聯網；智慧校園；RFID；ZigBee
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）09-00-02
0 引 言
“智慧校園”這一概念源於智慧地球、智慧城市，目前各高校信息基礎設施建設較完備，基本建成了以光纖為主幹網的校園網，部分高校已經完成了對教學樓、辦公樓、實驗室、圖書館和其他公共場所的無線全覆蓋，智慧校園就是利用現有的互聯網、校園網以及移動通信網絡，引進RFID、ZigBee、傳感器等物聯網、雲計算、並行控製技術，優化資源配置，為師生提供高效、智能的信息化服務，打造數字化校園、平安校園，並為管理決策層提供科學的決策依據和管理手段。
智慧校園的主要特征：一是通過物聯網整合教育資源，為教學、科研提供高效信息服務，實現教育資源的共享；二是整合現有的教務管理係統、學生管理係統、宿舍管理係統等，提供開放互聯的智能化綜合信息服務平台；三是後勤管理實現按需服務、綠色節能；四是通過智慧校園建設，使師生全麵地感知教學資源，獲得良好的學習、教學和後勤服務體驗，促進高校教學管理服務水平的提高。
1 物聯網的關鍵技術
1.1 RFID
RFID（Radio Frequency Identification）技術即無線射頻識別技術，它是一種非接觸式的自動識別技術，可在各種惡劣環境中通過射頻信號自動識別目標對象並獲取相關數據，無須人工幹預。RFID被廣泛應用於生產自動化、門禁、公路收費、停車場管理、身份識別、貨物跟蹤等民用領域。
典型的RFID係統構成由電子標簽（Tag）、讀寫器（Read /Write Device）及管理信息係統等組成，具有智能讀寫及加密通信的功能。當被識別物體進入讀寫器的識別範圍時，讀寫器發出射頻脈衝，電子標簽接收射頻脈衝，整流並給電容充電作為工作電壓；數據解調部分從接收到的射頻脈衝中解調出數據並送到控製邏輯；控製邏輯接受指令完成存儲、發送數據或其它操作。RFID標簽大致可分為三類：第一類是主動RFID標簽靠電池供電，自動傳輸信號；第二類是被動RFID標簽，不帶電池，需要外部源來激發信號傳輸；第三類是電池輔助的被動RFID標簽，需要外部源來喚醒電池，但具有更高的傳輸能力。如果按照所使用的無線電頻率，RFID標簽可分為低頻、高頻、超高頻和微波幾種類型。
1.2 ZigBee
ZigBee網絡采用高級通信協議，由IEEE802.15.4標準描述，ZigBee設備體積較小，是低能耗和基於無線電的傳感器節點，具有低功耗、低成本、低數據傳輸率、穩定性好、抗幹擾能力強、安全可靠的技術特點。它與藍牙、WiFi技術相比更為易用且價格低廉，因此ZigBee在車聯網、智能家居、小區監控等方麵的應用日益廣泛。
ZigBee協調器能夠存儲網絡的信息，而且可作為信任中心存儲安全密鑰，每個網絡中僅有一個協調器。ZigBee路由器的中間路由器，可在終端設備之間傳遞數據；ZigBee終端設備包含和父節點（協調器或者路由器）通信的功能，不能中繼其他設備的數據，節點可以休眠很長時間，從而可保證電池的壽命。