SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘 要：在互联网时代飞速发展的背景下，物联网技术在各行各业都得到了广泛的应用，为了使校园管理工作更加便捷化 和智能化。本文针对高校校园管理工作中存在的资源浪费、安全性不高、工作效率低下等问题，在详细分析校园管理各项工作 流程的基础上，以物联网技术为基础，RFID 技术、传感网技术、云计算技术为辅助，设计并实现一个校园管理系统，详细阐 述了系统的架构和各功能模块。通过实践表明，该系统实现了校园管理工作的信息化、自动化以及智能化，提高了校园管理工 作的效率，达到了为在校师生提供便利的目的，提高了校园生活质量。
关键词：物联网技术 ；校园管理 ；RFID ；传感网 ；云计算
Design and Implementation of the Campus Management System Based on the Internet of Things Technology
CHENG Haibo, WANG Boxin, OUYANG Hongji
(Computer College,Xianyang Normal University, Xianyang Shaanxi 712000)
【Abstract】： Under the background of the rapid development of the Internet era, the Internet of Things technology has been widely used in all walks of life, in order to make the campus management work more convenient and intelligent.Aiming at the problems of resource waste, low security and low efficiency in campus management, on the basis of the Internet of Things, based on the assistance of RFID technology,sensing network technology and cloud computing technology, the system designed and realized a Campus Management,expound the Archit-ecture of the system and every production of the part in details.The practice shows that the system realizes the informatization, automation and intelligence of campus management, improves the efficiency of campus management, achieves the goal of provide convenience for tea-chers and students, and improves the quality of campus life.
【Key words】： IOT technology;the campus management system;RFID;sensor network;cloud computing
0 引言
随着智能化建设以及万物互联的现象日益增加，人 们对新兴科技的关注也越来越多，这也使物联网、大数 据、人工智能等新兴技术得到了快速发展，使我国的智 慧城市建设逐渐成熟。与此同时，高校也开始追随智能 化建设的发展步伐，为了使教职工和学生的工作、学习 和生活更加地便利，各项资源更合理的使用。本文基于物联网技术的架构和 RFID 技术、传感网技术以及云计 算技术来构建校园管理系统，实现了智能化校园管理， 提升了校园管理工作的效率以及校园资源的合理化使用。
1 物联网技术的概述和特点
1.1 物联网技术的概述
物联网技术 (Internet of Things, 简称 IoT) 其核心 就是万物互联，它是基于互联网基础上的延伸与扩展， 与此同时它也是信息化时代重要标志 [1]。物联网技术以 互联网技术为基础，通过各种网络，实现物、人、事之 间的泛在连接，从而实现更为智能化的系统。然后，通过约定的协议，实现物、人、事之间的信息交换，最终 形成对目标物的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理 的一种完整的网络体系。
1.2 物联网技术的特点
（1）整体感知。物联网使用传感器、红外感应器、 二维码等传感设备，通过实时感知获取信息，不断地采 集所需要的信息将其作为基础数据以供使用。
（2）可靠的传输。物联网技术以互联网为基础，通 过各种有线、无线网络与互联网相结合，将物体信息实 时、准确的传送，从而实现信息的交互、共享。
（3）智能处理。物联网通过使用云计算、动态识别、模糊匹配等技术，对传感设备感知到的海量数据进 行数据的分析、加工、整合，实现智能化的监测和控制。
2 校园管理系统的整体架构与关键技术
2.1 整体架构
校园管理系统所使用的是物联网技术的三层架构， 即数据感知层、信息传输层和应用程序层 [2]，如图 1 所示。
从图 1 可以看出，第一层是数据感知层，是由摄像 头、传感器和 RFID 等感知设备构成，其主要是将感知 到的数据进行收集并应用于校园管理的日常工作当中。 第二层是信息传输层，它是由整个校园所属的网络构成 的，主要是通过 WIFI、有线通信网络和互联网将数据 感知层采集到的信息实时传送给后方的数据平台进行管 理、控制等。第三层是应用程序层，主要涉及到校园的 安全、学习、生活等方面的具体管理。
2.2 关键技术
2.2.1 RFID 技术
射频识别技术 (Radio Frequency Identification)，是一种简单的非接触式自动识别技术，也是物联网中最 为重要的组成部分。RFID 最主要部件是阅读器和电子标 签。RFID 通过阅读器的射频信号识别特定目标体，并对 相关数据进行处理达到识别的目的 [3]。它能够在无人工、 无接触的情况下进行识别、检测、控制等，并且其操作 快捷方便、适应性强能够很好地应用于各种恶劣环境。
2.2.2 传感网技术
传感网技术 (Sensor network Technology)，通常 指的是无线传感网。它是将大量具有感知功能的传感器 放置在数据采集区域内，通过无线通信技术以自组织方 式构成的一个无线网络系统，其目的是通过无线传感器 实现所覆盖区域数据的感知、采集和处理，并将所感知 对象的数据传输给观察者 [4]。
由于无线传感网具有可自组织、强可靠性、高容错率、高信噪比等优点。其应用程度也比较广泛，例如 ： 环境方面上的气象监测、土壤监测等 ；军事领域上的情 报收集、目标探测和定位以及战场监控等。
2.2.3 云计算技术
云计算 (Cloud Computing) 是一种通过多种传统网络 技术和计算机技术融合的一种新型计算模式 [5]。其主要是 通过网络将海量的数据计算处理程序自动的分解成为无数 个较小的子程序，接着由多部服务器所构成的庞大系统经 过查找、分析和计算，最终将得到结果传送给用户。
云计算技术作为校园管理系统的核心技术，通过对 其使用而构建出的以校园网络为基础的数据平台，很好 地将大量的数据信息进行汇聚构成资源池，进而可以根 据用户需求合理地进行资源的调度与管理。由于云计算 技术具有高可靠性、高性价比以及能够进行海量数据处 理等众多优点，很好地解决了校园数据信息庞大而难以 管理的难题。
3 基于物联网技术的校园管理系统的设计
3.1 校园生活管理
（1）消费管理 ：在校园的生活中，不论是学生还是教 职工都会通过学校实名制发放的一张含有信息的一卡通进 行消费。当持卡者使用一卡通进行消费后，数据平台便会 收集到本次消费信息，并对一卡通的余额进行读取然后扣 除消费的金额。这个看似简单的消费过程实则是由 RFID、 传感网和云计算三者相辅相成才能顺利完成的，在为学生 提供便利的同时更好地促进了学校的统一化管理。
（2）水控管理 ：物联网技术同样能使用在对浴室的 智能化管理上。当使用者使用一卡通进行洗浴不仅可以 实现用户自动化的控水。还可以浴室使用中地消息实时 反馈给其他用户，大大地节省其余用户的等待时间。
（3）智能照明管理 ：基于物联网技术可以通过无线 设备连接网络控制灯光，在需要照明时按照光线强度， 通过控制指令远程遥控调节照明强度。例如，当感应到 教室有人时，可以通过远程控制自动地调节灯光进行照 明 ；当教室没有人时，便通过控制调暗或关闭灯光。同 样地，也能通过增加相关的传感器、控制器等，将照明、窗帘以及投影仪等设施连接起来，实现自动化控制，从 而使资源得到合理化地使用，达到节能降耗的目的 [6]。
3.2 校园安全管理
（1） 门禁管理 ：学校在校园的大门、教学楼、图书馆 以及宿舍这种人员流动最为密集的场所借助于物联网技术， 在人员进出口处设置感应器，进出人员需要使用本人一卡 通进行感应才可以通过。若读取信息不匹配，便会立刻启 动报警系统将信息反馈给学校的安保人员，从而进行后续的现场处理工作，为在校师生提供了有效的安全保障。
（2）消防管理 ：学校的教学楼、宿舍等是校园火灾 高发的地点，如果不能及时发现并处理，极有可能出现 更为严重的消防安全事故。基于此，学校可以通过消防 管理系统对高发区域进行监控，当感应到风险事件后， 后台会第一时间反馈给负责人进行人员撤离，并开启相 应的消防设备来降低损失。同时还会将相关情况传达 给消防队，让消防人员能够更及时地进行专业的消防工 作。为火灾的处理争取到更多的时间和更便利的条件， 有效的提升了消防的出警效率和事故处理效率，更好地 保护了学校师生的生命和财产安全 [7]。
（3）视频监控 ：在校园安全管理中，最为重要的便 是视频监控。通过在校园的各个死角和公共场所等区域 安装摄像头进行实时动态监控，很好地实现对相关场所 信息的收集、管理以及监控。当出现可疑人员以及不正 常事件时，后台的监管人员便可以通过监控系统实现自 动化的报警和实时迹象追踪，将校园损失降到最低，进 而维护校园的安全。
（4）车辆管理 ：针对大学里频繁进出车辆的情况， 学校可以通过物联网技术设计出车辆管理系统。系统通 过感知设备对校园所有车位信息进行采集，可以很好地 对校园所有出入车辆进行准确的调度管理，为车辆提供 相应的车位信息，很好地实现了对校园车辆的实时动态 化管理。同时，用户可以通过车载导航仪等智能设备， 实现查询校园停车位的使用情况、校园路况导航以及车 辆的精准停车 [8]。
3.3 智慧学习
（1） 图书馆管理 ：首先，图书馆的工作人员为馆藏的所有书籍、文献以及资料上都配置了 RFID 标签并在标签中记录位置和类别信息。然后，只需手持电子标签 读卡器，根据提前记录好的数据对书籍、文献等进行盘 点、定位以及整理归纳的工作。其次，当借阅者需要进 行图书借阅时，便可以通过一卡通便能够实现借阅和归 还。如果部分书籍借阅不便或者已经借完时，借阅者可 以通过电脑、手机等智能设备访问智能图书馆的电子图书库，实现对纸质书籍的在线浏览。
（2）实验室管理 ：实验室的管理主要针对的是实验 室中贵重物品管理和学生实验操作管理。实验人员在进 行实验时，可以通过查询提前获取实验的实验流程、注 意事项等信息。在进行实验时，若出现操作失误等危险 情况，实验管理系统便会自动报警并中断实验操作，以 保证实验人员的安全。通过使用物联网技术的实验管理 系统，使得学校可以将实验室资源进行合理化使用。此外，实验室的实验管理人员也可以通过其更好的管理实 验室里面的设备，从而实现必要的维护和调配。
（3）教学管理 ：传统的教学方式很容易受到资源的 限制，影响老师上课进程。同时也会对老师的健康产生 一定危害。通过物联网技术实现对教学的数字化和网络 化管理，可以将知识与实际环境实现很好地互联互通， 产生新型的教学环境，更好地提升了学生的实践能力和学 习积极性。同样地，通过对整个教学管理过程的智能化， 也大大地减轻了老师的工作负担，提升老师的工作效率。
4 结语
在校园管理系统中，通过利用物联网技术，极大地 提高了校园管理工作的效率与水平。实现了校园管理工 作的信息化、智能化、自动化管理。为我们的用户提供 了更优质、更高效的服务，使高校的教学环境变得更加 完善。下一步的研究方向是基于此经验与物联网技术下 校园管理的主要内涵，结合自身的实际情况，以实现校 园管理系统的可持续发展。
参考文献
[1] 贾益刚.物联网技术在环境监测和预警中的应用研究[J].上 海建设科技,2010(06):65-67.
[2] 沈苏彬,毛燕琴,范曲立,等.物联网概念模型与体系结构[J]. 南京邮电大学学报,2010,30(4):4-11.
[3] 翟欣玥.基于RFID业务应用的数据流管理技术研究[D].上 海:复旦大学,2009.
[4] 陈涛.无线传感器网络在环境监测中的应用[J].绿色环保建 材,2021(2):43-44.
[5] 赵小伟,张云娜.云计算和物联网技术在智慧校园建设中的 应用[J].信息与电脑,2020,32(1):192-193.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jisuanjilunwen/34323.html
