物聯網技術在高校中的應用的設想

景海陽李軍政

【摘要】本文基于對物聯網內涵、特征及國內外研究現狀的把握，對比日本U-Japan、韓國U-Korea，發現目前只有中國無錫的“感知教育“工程是專為促進教與學而構建的。由此，進一步探討物聯網在高校教育中的應用前景。

【關鍵詞】物聯網；感知；智能；高校

【Abstract】This article is based on the meaning of things,characteristics and research situation of certainty,comparing the Japanese U-Japan,South Korea U-Korea,found that at present only in Wuxi,China "perception of education" project is designed to promote the teaching and learning and build The. Thus,further study of things in the future of higher education.

【Key words】of things; perception; intelligent; University

【中圖分類號】G434【文章標識碼】A【文章編號】1326-3587（2011）04-0001-03

物聯網被譽為后IP時代信息產業新一輪競爭的制高點，其應用價值正受到全世界的高度重視和普遍關注。今年兩會政府工作報告中首次明確提出要“加快物聯網的研發應用”。高等教育如何順應經濟社會發展趨勢，服務國家戰略性新興產業發展的需要，是實現教育跨越式發展的題中之義。

一、物聯網概念及其發展概況

（一）物聯網概念。

1、物聯網。物聯網概念起源于1999年美國麻省理工學院Auto-ID 實驗室，2005年國際電信聯盟把物聯網定義為一個4A網絡，即任何時間、任何地點、任何人及任何物的聯網，通過在數量眾多的日常物體中內置的短波移動傳感器，為人和物體及物體之間創造了一種新型的網絡。從這個意義上講物聯網就是“物物相連的互聯網”。它是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

2、物聯網的特征。

全面感知：利用RFID，傳感器，二維碼等隨時隨地獲取物體的信息。

可靠傳遞：通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。

智能處理：利用云計算，模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。

（二）國內外物聯網發展概況。

1、國外物聯網發展概況。

日本政府自20世紀90年代中期以來相繼制定了“E-Japan"、“U-Japan”、“I—Japan”等多項國家信息技術發展戰略，從大規模開展信息基礎設施建設入手，穩步推進，不斷拓展和深化信息技術應用，以此帶動本國社會、經濟發展。日本政府早在2004年就推出了“U-Japan”計劃，著力于發展泛在網及相關產業，并希望由此催生新一代信息科技革命。2009年8月日本提出“智慧泛在”構想，將傳感網列為其國家重點戰略之一，致力于構建一個個性化的物聯網智能服務體系，充分調動日本電子信息企業積極性，確保日本在信息時代的國家競爭力始終位于全球第一陣營。為了讓數字信息技術融入每一個角落，首先將政策目標聚焦在三大公共事業：電子化政府治理、醫療健康信息服務、教育與人才培育。提出到2015年，透過數位技術達到“新的行政改革”，使行政流程簡化、效率化、標準化、透明化，同時推動電子病歷、遠程醫療、遠程教育等應用的發展。同時，日本政府希望通過物聯網技術的產業化應用，減輕由于人口老齡化所帶來的醫療、養老等社會負擔。物聯網在日本已滲透到人們衣食住中：松下公司推出的家電網絡系統可供主人通過手機下載菜譜，通過冰箱的內設鏡頭查看存儲的食品，以確定需要買什么菜，甚至可以通過網絡讓電飯煲自動下米做飯；日本還提倡數字化住宅，通過有線通信網、衛星電視臺的數字電視網和移動通信網，人們不管在屋里、屋外或是在車里，都可以自由自在地接受信息服務。

韓國政府自1997年起出臺了一系列推動國家信息化建設的產業政策，重點支持泛在網絡建設。其最終目的，除了運用IT科技為民眾創造食衣住行以及娛樂等各方面無所不在的便利生活服務之外，也希望扶植IT產業發展新興應用技術，強化產業優勢與國家競爭力。2009年10月，韓國通信委員會出臺了《物聯網基礎設施構建基本規劃》，將物聯網市場確定為新增長動力。該規劃提出，到2012年實現“通過構建世界最先進的物聯網基礎實施，打造未來廣播通信融合領域超一流信息通信技術強國”的目標，并確定了構建物聯網基礎設施、發展物聯網服務、研發物聯網技術、營造物聯網擴散環境等4大領域、12項詳細課題。

此外，法國、德國、澳大利亞、新加坡等國也在加緊部署物聯網經濟發展戰略，加快推進下一代網絡基礎設施的建設步伐。

2008年，IBM提出“智慧地球”概念。2009年，歐盟委員會以政策文件的形式對外發布了物聯網戰略，提出要讓歐洲在基于互聯網的智能基礎設施發展上領先全球。

2、物聯網國內發展情況。

我國發展建設物聯網體系，國家部委以RFID廣泛應用作為形成全國物聯網的發展基礎。自2004年起，國家金卡工程每年都推出新的RFID應用試點工程。2009年8月7日，溫家寶總理視察無錫微納傳感網工程技術研發中心并發表重要講話之后，“物聯網”概念在國內迅速升溫。與國外相比，我國物聯網發展在最近幾年取得了重大進展。目前，我國傳感網標準體系已形成初步框架，向國際標準化組織提交的多項標準提案被采納，傳感網標準化工作已經取得積極進展。2009年9月11日，經國家標準化管理委員會批準，全國信息技術標準化技術委員會組建了傳感器網絡標準工作組。

二、物聯網在教育中的應用——無錫“感知教育”工程

目前，國外對物聯網的研發、應用主要集中在美、歐、日、韓等少數國家。美國是物聯網技術的主導和先行國之一，較早開展了物聯網及相關技術的研究與應用。比較美國、日本、韓國，筆者發現：只有中國無錫的感知教育是專為教育而構建的。無疑，在物聯網與教育結合這方面，我國已經走在了世界的前列。

2010年8月首屆物聯網技術教育應用現場觀摩會在江蘇無錫舉行，作為無錫市政府批準的12個物聯網技術應用示范工程之一，“感知教育”自去年2009年9月啟動以來，深入學校，深入課堂，為無錫教育高位均衡發展增添了一抹亮色。無錫市電化教育館現場展示了“感知教育”包含的六大工程：感知普及、感知課堂、感知學習、感知課程、感知校園和感知信息。

“感知普及工程”面對廣大師生，通過選修課、科技活動、專項研究等活動，將物聯網知識逐步滲透、普及到日常教學的方方面面。

“感知課堂工程”以重點研發感知黑板為抓手，從課堂出發，積極探索未來學校課堂的模式，做到教學內容在課中可實時感知，在課后可隨時感知。

“感知學習工程”目前主要包括“感知生長”、“仰望星空”、VCT應用實驗三個項目，通過物聯網技術的應用，使學習技術手段和學習研究方法實現雙飛躍，促進素質教育。

“感知課程工程”立足創設帶有情境感知、實時真實的學習產品，讓學生通過寓教于樂的益智游戲以及隨時隨地的移動學習輕松暢游知識的海洋。

“感知校園工程”旨在將物聯網技術應用于學校電視技防監控、防盜報警、節電節水控制、計算機網絡機房感測等方面，使平安校園、節約校園的建設水平不斷提高。

“感知信息工程”目前主要推行網絡化學生電子身份管理技術的應用，逐步普及含有學生各項基本信息的“學生教育信息卡”，幫助廣大學生實現校內考勤、借閱、素質考核，校外遠程學習、公交乘坐、市民讀書等活動“一卡通”。

加快物聯網技術教育應用步伐，實施感知教育六大工程，不僅是技術手段上的創新，更將對素質教育的科學發展、良性發展起到重要的推動作用感知，讓視覺更無限；智慧，讓管理更精細；低碳，讓校園更綠色。

三、高校應用物聯網的路徑

2009年8月5日溫家寶總理在江蘇考察時，參觀中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心時說，“當計算機和互聯網產業大規模發展時，我們因為沒有掌握核心技術而走過一些彎路。在傳感網發展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”。那么，高校如何實現教育與物聯網的有效對接？筆者認為除了借鑒無錫“感知教育”工程以外，還要從以下幾個方面入手：

一是利用現有校園網整合物聯網。校園網資源從系統整合到數據整合，再到業務融合。校園網無線有線一體化建設實現統一接入，任何人、任何地點、任何時間和終端都依托IP智能網絡動態管理。高等院校具有得天獨厚的“產、學、研、用”協同創新，建設物聯網技術產業標準體系的優勢，校園網絡也是最佳的溫床和試驗田。便捷的統一認證計費、遠程教職人員通過互聯網安全接入內網、用戶側與網絡側邊界自動防御，構成統一的安全管理策略。學生可以通過手機下載學習資源，瀏覽視頻學習資料，去圖書館借書還書；教職工通過手機處理公務、收發郵件、安排日程；科研人員通過感知平臺，在工作中與他人進行溝通與交流，在科研項目中更好地進行協調，避免重復勞動或資源浪費；校內重要場所的出入門禁管理、會議簽到、考勤信息管理、停車場管理等等，都可以借助無線移動的感知平臺實現。

二是創新實驗系統，豐富實驗教學。物聯網創新實驗系統包括硬件設備、軟件資源、實驗資源、教材（實驗手冊）等四大部分。硬件設備包括微型無線傳感器、通用傳感器及被控對象、嵌入式網關、GPRS網絡設備、藍牙等配套設備。軟件資源包括無線傳感器網絡軟件，嵌入式網關軟件，PC數據管理與分析軟件，實驗資源包括基于控制器的基礎實驗、傳感器信息采集實驗、無線信號收發實驗、等網絡通訊實驗、及組件控制實驗等，通過對這三部分資源的充分利用，并能通過不同傳感器的特性，可以豐富實驗教學。物聯網的介入可以為實驗教學提供一個安全的、共享的、智能化的實驗教學環境。

三是構建智能化教學環境。根據物聯網的三層特征，可以利用物聯網的全面感知層進行教學。加強基礎技術教學，貫穿主要知識點的原則，實現物聯網、傳感網、泛在網和嵌入式教學開發的融會貫通，可以在高校完成教學和科研。依托資源豐富的課程網絡平臺，拓展課程教學內容，建成網上試題庫、習題庫和在線學習自測等特色系統，為學生提供了教學內容與工程實踐、課內學習與課外拓展、課程學習與自測自評相結合的集成學習環境，大力推進了教學方法和教學手段的改革，加強了學生實踐與創新能力的培養。

四是利用物聯網，實現高校管理信息化。手機UIM/SIM卡作為身份鑒別和刷卡消費的電子錢包，提高使用的便捷性。學校的學生或老師，可以使用該卡來考勤、支付水電費用、支付食堂餐費等。智能校園卡主要功能包括近距離刷卡服務、身份識別服務(RFID)：可隨身攜帶的安全的電子錢包(M~WALLET )：多種充值方式，包括銀行轉賬、POS機充值、空中充值等。校園信息化，實現學生管理電子化、老師排課辦公無紙化、學校管理系統化。通過特定的手機卡，新生可以在家完成網上注冊、繳納費用，了解班級情況、課程設置以及宿舍安排，有效簡化入學手續，提高工作效率。

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