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物联网与智慧校园

简介: 一、物联网概念       物联网这个概念,在中国早在1999年就提出来了。当时叫传感网。其定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
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一、物联网概念

      物联网这个概念,在中国早在1999年就提出来了。当时叫传感网。其定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

    “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信的一种网络概念。

    如今,物联网在各行各业都发挥着重要的作用,其应用范围也越来越广泛。

   


二、物联网应用场景

    一般来说,谈到物联网的应用场景,基本上都会划分为三种场景:
    1.基于RFID的物联网应用场景
       RFID可能是三种场景中最灵活的能够把“物”变成智能物件的,它的主要应用是把移动和非移动的资产贴上电子标签,实现各种跟踪和管理。
    2.基于传感网络的物联网应用场景
       WSN即Wireless Sensor Networks,与此相关的包括视觉传感网(VSN, Visual Sensor Networks)以及人体传感网(BSN, Body Sensor Networks)等其他传感网。
       传感网络主要由一系列的无线传感器组成,共同协作完成对特定周边环境状况的监控,这些环境状况包括:温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等。
    3.基于M2M的物联网应用架构 
       业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的,包含了EPCGlobal和WSN的部分内容,也覆盖了有线和无线两种通信方式。
       

三、物联网在智慧校园的应用场景

3.1 智能门禁系统

     传统的门禁系统基本上都是接触式的,通过指纹识别、门禁卡等方式来实现考勤、门禁等管理。
     而基于RFID的门禁系统则不然,由于RFID可以远距离感应,意味着门禁不需要近距离刷卡或者刷指纹的方式,而只需要通过RFID标签携带者远距离感应即可识别身份。
     常见的RFID门禁系统架构如下图所示:
     
      近期在某外国语学校实施项目过程中也提到了此方案,该学校作为地标性的学校,倡导“高大上”,目标是建立智慧型校园。同样采用了RFID的考勤方案:学生一卡通集成了RFID电子标签,在进出校门的时候,门岗通过布设远距离感应器或者地感线圈来识别学生/教师身份,作为考勤的数据。
      此方案相对已经比较成熟,有较多的厂家都能提供此方案。

3.2 能耗监测系统

    一般来讲,能耗监控主要包括耗电量、耗水量、耗气量(天然气量或者煤气量)、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量与其他能源应用量的控制与测量。(以下所提到的水电仅作为示例,实际环境中可能不只是水电能耗的监控)
    按照传统的理解,学校的水电消耗同样需要专门的维护人员定期的抄表读数,对于突发的异常情况无法提前预警,往往发生漏水漏电的情况而无法立即发现。
    而将物联网概念引入能耗监测管理中,则可以在水表和电表上加入通信协议,将水表和电表的读数通过协议(如485协议)将数据传输到数据采集器中,并最终汇总到服务器端,然后服务器端可以提供各种分析应用。
    常见的分析如下:
    
    
    当然,类似计划于报警、运行报表之类属于基本功能了。

3.3 资产管理系统

    采用物联网方式的资产管理系统不仅仅在学校里能够使用,很多企业都已经应用很成熟了。
    基于标签的资产管理在资产出入库、资产盘点的时候特别方便,一改传统的人工盘点、人工统计方式,可以非常方便的进行统计。(当然这种场合在图书管理方面也有很多的应用。)
    一般的资产管理系统架构如下所示:
    
     

3.4 环境监控

    一般环境监控在校园中主要应用与校园周边空气质量(PM2.5之类)监控、机房环境(包括温度、湿度等)监控。
    这些应用可以以多种呈现方式,包括3D的方式更加直观展现监控效果:
    
    
    

    在目前校园中,我们也有尝试过这些传感器的部署,但是实际应用效果并不是特别好,主要原因个人认为还是校园里面对于这部分的关注度并不是特别高。

3.5 其他应用场景

    其实智慧校园中还有很多应用物联网的场景,包括智能照明、智能餐厅/阳光食堂、智慧图书馆等。


四、物联网发展前景

    各个行业都对物联网有较大需求,如商场购物,医疗监测,配送中心等,发展物联网并将其应用于这些行业,必然将产生很大的经济效益。而对于人们来说,他们更在乎物联网相关产品的收费方式和产品服务,对于技术要求不是很高。所以物联网应当以服务为主,协调好技术成本与收费,是将来取得效益的关键。相信在未来几年,物联网的产业规模将进入快速增长期。 
    1. 传感器产业。传感器是物联网的核心器件,我国传感器制造企业众多,但外资企业比重达到67%。国内传感器芯片研发生产薄弱,集中在低端的温度、湿度等物理量传感器研发,中高端赖进口。 
    2. RFID产业。RFID在国内已有比较广泛的应用,其中最大的应用领域是电子票证,如电子门票、手机支付、车证及垃圾处理等应用;其次在高速公路不停车收费、港口集装箱管理、食品安全溯源等领域也有较多应用。 
    3. 基础设施服务业。云计算是互联网应用基础设施服务业中的重要组成部分,在物联网中也是对终端感知到的海量数据进行处理的重要技术手段。目前我国云计算应用相对滞后,云计算市场没有形成规模化服务,但多个省市都在打造云计算中心,产业机会巨大。   
    4. 物联网应用。我国的物联网应用更多地是在行业内部发展和应用,如智能电网、智能交通等,但这些应用的发展将带动相关设备、基础设施和系统集成产业的规模发展。以十二五物联网发展的几个重点领域为例,可以看到每个领域都涉及庞大的市场规模,充满了发展机遇。 
      1)智能交通:电子不停车收费系统、视频监控系统、GPS+GIS系统、营运车辆调度系统等。 
      2)智能物流:基于RFID的智能物流系统,自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪和在线调度。 
      3)智能医疗:医药产品、医药器械、血液和医疗废物的电子化管理,远程医疗信息平台。 
      4)智能农业:农业生态环境监测、农业生产精细化管理和农产品与食品安全溯源。
      5)智慧校园:智能考勤、环境监测、智能餐厅、资产管理、智能教学等。
    物联网的发展,将带动结构调整和产业升级,为新兴产业的腾飞装载了发动机,其中也蕴藏着良好的市场前景和巨大的投资机会。

五、结束语

      智慧校园是通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理,它通过物联网实现了校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通,海量信息在物联网平台的聚合而产生新的信息,从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。 
    毫无疑问,智慧校园为师生带来了极大便利,同时也面临着许多挑战。
    首先是成本问题,建设智慧校园首先要有一个统一的基础设施平台,包括有线与无线双网覆盖的网络环境;
    其次是师生隐私安全问题,由于物联网可以跟踪用户的行动、习惯以及偏好等,信息资源及师生隐私如何得到保护成为创建智慧校园亟待解决的问题;
    最后,管理机制尚不完备,物联网如何维护、如何管理、如何使用都是很大的问题。

    目前,智慧校园还处于摸索阶段,前景不明朗,但从长远来看,由于物联网应用前景相当广阔,智慧校园一定会像校园信息化规划中描绘的那样:无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。 

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