学习物联网的技术范文

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DOIDOI：10.11907/rjdk.162593

中图分类号：G434

文献标识码：A文章编号：1672-7800（2016）012-0182-03

0 引言

近几年来，物联网技术研究的热点问题包括射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。在物联网技术中，各设备按约定的协议都可以与互联网相连接，并且所有联网的物品可以进行信息交换，也可以进行通信，这样就可以实现对物品的智能化识别、跟踪、定位、监控和管理。所有技术的研发都是为了更好地服务于人类社会，作为一项高新技术，只有将其应用到合适的场景才能最大化其价值。将物联网技术应用于教育教学领域，即是体现其价值的一个方面[1-2]。

实验教学是现代高等教育的重点，其教学模式也在不断发展和改进。为了满足学生在学习时间和学习内容上的选择自由性[3]，提出了开放式实验教学模式。然而在开放式教学模式下，教学对象、内容、时间等因素的不确定性以及教学计划的个性化使实验教学管理的难度骤增，同时导致大量的实验教学管理信息及处理任务量[4]产生。为了保证开放式教学模式的顺利推进，可以利用物联网技术对现有的实验教学管理体系进行改革，为师生提供更为便利的开放式实验教学环境，这样不仅能够锻炼学生的实际动手能力，培养学生的创新精神，更有利于学生专业综合素质和工程实践能力的培养与提高[5]。

1 相关工作

在已有的一些研究中，物联网技术被应用于学校中的一些场景，研究提出了基于物联网的智慧教室[6-7]、基于物联网的图书馆设计[8]、物联网技术在校园安全中的应用[9]、基于物联网的实验室管理[10-12]等概念。

物联网教室和传统教室的功能相似――为学生提供舒适的学习环境，以提高学生的学习效率[6]。由于传感器节点对于环境温湿度的精确感应，使得物联网教室可以高效、精确地为学生提供学习舒适性。通过物联网所提供的大量的传感技术、无线通信技术，以及微处理控制系统，使智能照明系统能够“感知”环境，根据外界情况的变化作出相应的应对策略，还可以避免能源浪费。相比人工控制教学楼照明灯，物联网控制实时性强，而且可以全天候工作[7]。

图书馆管理系统[8]通过RFID标签获得对图书的感知，并通过读者随身携带的智能手机对读者进行感知。同时，师生还可以通过手机对借阅情况进行查询，当所借阅书本快要到期时，可以发送信息进行提醒。通过在学校图书馆应用物联网技术，可以有效提高管理效率，提高自动化程度，降低人力成本，并大大方便师生的借阅活动。

基于物联网的校园安保措施主要有以下几种：在宿舍物品安全系统中添加报警装置，构成宿舍安全系统以防宿舍发生意外事件，从而保护学生的人身财产安全；在每栋公寓入口处安装RFID门禁系统；在教学区域设置门禁系统，并将门禁系统分为安全通道和普通通道两类，携带物品上贴有RFID标签，可实现物品的安全检测[9]。

随着技术的发展，物联网专业也急需大量专业人才，对人才的需求上，要求其具有一定的理论基础及动手能力，这对实验室的要求也有所提高[10]。物联网实验室需要将光载无线通信、WiFi 无线局域网、移动通信、嵌入式设备服务器和射频识别几种前沿技术融为一体，构建基于移动通信的无线信息网络系统[11]。将RFID技术系统应用到实验设备的管理上，不仅使设备的统计效率大大提高，而且能实现实验设备资源的合理统筹[12]。传统的对于物联网实验室特别是实验设备的管理成本高而效率低，这给实验室的使用带来了一定的影响，目前我国大部分学校的实验室管理普遍存在计算机系统的自动化程度低，实验室管理不严、监管不力等问题，因而，实验室管理在学校管理和教学环节具有重要的意义[13]。

在文献[14]中，作者通过对物联网系统构架与关键技术的分析，利用Zigbee短距离无线通信技术、无线传感器网络智能组网技术，结合物联网视频网关、多种传感器采集、控制节点与现有Internet网络、3G网络，构建了物联网系统。传统的实验室存在工作繁琐、效率低下等弊端，如学生不能及时了解实验内容，必须到实验室去预约并由教师登记等。随着技术的发展，针对智能化管理实验室的需求，提出了基于物联网的智慧实验室，如机房自动管理系统等，这些方案在实验室信息管理、人员管理、设备管理等方面展示了优势[15-16]。

2 基于物联网技术的实验教学体系

本文将物联网和互联网结合起来，充分发挥两者优势，提出了一种基于物联网技术的实验教学体系。该体系服务于实验教学和管理工作， 在开放的网络环境下促进教学手段改革和保证教学、管理质量的督导体系建设，既满足了学生个性化需求，也充分合理地利用了实验室资源，实现了教学管理的自动化。该体系的构建包括软件系统建设和硬件系统建设两个方面。

2.1 基于物联网技术的实验教学软件系统

基于物联网技术的实验教学软件系统建设主要以校园网为依托，以实验教学管理区块为核心，实验课堂教学区块为主体，实验室课外辅助区块和实验室网络管理区块为辅助，构建立体化的开放式教学环境。该系统同时面向教师和学生这两类有着不同需求的用户对象，将在功能实现的基础上提供一个友好的操作界面，采用实名注册登录制。该软件系统的具体结构如图1示，下面将对其包含的各个区块进行详细的功能介绍：

（1）实验教学管理区块。该区块不仅可以方便学生进行网上选课，参与网上评教，也可以方便教师在线实验考试成绩。学生在预约实验课时需要对实验设备进行预约，做到每位学生对应一台实验设备，学生完成实验后，设备会对学生的实验结果进行记录，也可以避免实验设备的损坏。另外，该区块还对教师和学生的个人信息以及实验教学数据进行存储和维护。

（2）实验课堂教学区块。该区块包括5个主要功能：①为学生提供在线实验预习服务，也即学生可以通过该区块在网上提前熟悉实验内容和实验仪器的操作方法；②该区块将实时监控学生的课堂实验操作，确保学生能够安全和规范地使用实验仪器；③该区块可以将学生课程的实际测量数据根据教学时间、地点和内容存入其个人信息库，以供学生课后登录个人系统进行查看和下载；④该区块在线为学生提供虚拟仪器和仿真平台服务，并且可以将学生的课堂仿真结果存入其个人信息库；⑤学生可以通过该区块提交电子实验报告。

（3）实验课外辅助区块。为了促进学生的课后学习，为学生答疑解惑，该区块可以方便教师上传课件和教学演示视频、提供师生交流论坛，以及在线答疑辅导网上应用空间。此外，可以进一步利用物联网技术实现课堂互动的智能化。

（4）实验室管理区块。一方面为了实验教学的正常开展，该区块可以为师生提供在线预约实验室和实验仪器的服务，并在线管理实验仪器的使用记录；另一方面，为了保障实验室的安全运行，该区块对实验环境进行监控，实时显示实验室的环境数据（例如温湿度、有害气体指标等），并带有安全报警功能。另外，该区块可以在线维护实验仪器的故障信息，以方便实验仪器的维修和整理。物联网技术的应用使得实验室的管理更加科学规范。

2.2 基于物联网技术的实验教学硬件系统

硬件建设需要对原有实验室基础设施（主要为强电、弱电、网络改造）进行基本改造，然后增加监控、门禁、物联网终端等硬件设备，整合原有教学系统软件，进行软硬件系统集成。①利用RFID，实现教室门锁、控制台锁的定时关闭和开启，为防止锁人现象出现，需在锁关闭前进行声音提示；②利用传感器节点，采集教室内温度、湿度等指标，由中控计算机进行数据搜集处理，并根据预设标准触发报警装置；③利用虚拟终端技术，实现教室中控台的网络远程控制，所有控制台操作均可通过虚拟控制台实现；④利用Telnet技术，可实现对联网试验仪器的远程管理，解决计算机软件故障；⑤利用监控摄像头，实现远程视频图像同步传输，并利用室内音箱，实现远程音频同步传输。当遇到设备死机、线路故障、物理连接问题等导致远程控制失效时，可通过音频远程指导任课教师进行操作。

基于物联网技术的实验教学硬件系统将使用互联网技术中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）结构，即客户端/服务器/数据库/应用程序结构，网络通信方面采用C/S（客户端/服务器）和B/S（浏览器/服务器）模式相结合的方式，包括服务器、联网的实验仪器以及网络监控系统，其系统结构如图2所示。

（1）应用服务器。服务器主要提供3类服务：①支持实验教学管理数据交互与存储，主要包括学生和教师的注册登录信息管理以及与实验教学管理相关的教师教学计划录入、学生选课信息、学生评教信息、实验报告以及实验考试数据的管理；②提供实验教学资源数据库服务，存储教学课件、演示视频，预习内容、虚拟平台以及实验仪器介绍等教学资源；③与实验教学服务相关的应用服务，例如提供师生交流论坛、QQ以及微信平台相关的应用服务，以供师生随时随地进行实验教学交流。

（2）联网的实验仪器。为了构建基于物联网的实验教学硬件系统，所有实验仪器也将进行相应的更新换代，均带有网络通信功能，其更新主要从3个方面进行：①测量仪器带有联网功能，例如带有无线通信功能的示波器和万用表能够实时地将测量数据上传网络，以供学生课后进行在线分析；②仿真和虚拟仪器平网，以供学生能够提前进行实验预习；③为了保证学生的用电安全，所有实验仪器的电源都可以进行网络在线控制。

（3）网络监控系统。为了保证学生安全和实验室的正常运行，构建实验室监控系统。该系统将由传感器、摄像头、无线插座等监控终端设备组成，实现如下功能：①实现对实验室环境的监控，杜绝实验室火灾、有害物质泄漏、仪器丢失等状况发生；②对学生实验操作进行实时监控，确保学生的操作规范和用电安全；③对实验室仪器的使用状态进行在线监控，以配合实验室和实验仪器的外借预约服务以及实验设备的故障维护工作。

3 教学评价

传统的实验教学模式是：授课教师先讲，讲完之后学生做实验，实验内容和实验模式是固定的，学生在课堂上学习的知识是有限的，时间被限制在课堂上的短暂时间内，对知识点的掌握和利用很有限[17]。基于物联网技术的实验教学模式从传统的以教为主发展转变为以学生动手为主，更加注重学生在实验中学到了什么，并注重培养学生的创新能力。

现代教育理论认为[18]，在教学中要以学生为主体，在教师的引导下，提高学生的独立思考能力，多开设计性课程，让学生主动去探索新知识。采用基于物联网技术的实验教学体系，不仅可以使学生扎实地掌握基础知识，锻炼动手能力，开阔视野，而且在减轻教师管理工作的前提下提高了实验室利用率。

基于物联网技术的实验教学软件系统非常适合学生的学习，学生可以在网上在线选择实验课程，查看考试成绩，并对教师进行评教。学习过程中，可以在线预习，使用虚拟仪器存储实验数据，并在线提交报告。系统对于课外辅助也有很好的帮助，比如课件阅读、经验交流、在线答疑。系统的实验室管理模块能够实现管理员对实验室的科学规范管理。基于物联网技术的实验教学硬件系统非常高效，实验仪器都支持联网，便于在线操作，极大提高了实验仪器的利用率。网络监控系统不仅可以保证学生实验操作的安全性，而且可以避免实验器材丢失。

总体而言，基于物联网的实验教学系统根据现有的物联网技术，改善了传统的实验室管理方法，极大地方便了使用者，又体现了物联网技术所带来的优势，是典型的物联网技术的应用范例，对于实验教学的改革提供了指导方向，具有重要意义，值得推广。

4 结语

本文将物联网技术和互联网技术相结合提出了一种新型的实验教学体系。该体系由软件系统和硬件系统组成，以学生为主体，通过教师的引导，激发学生探索新知识的热情，在提高实验器材管理效率的同时，还保证了学生的人身安全及仪器设备使用安全。同时，通过利用物联网技术，方便了实验室实验仪器的管理与维护，使实验室的管理更加科学规范和高效。

参考文献：

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[4] 安静宇，尚长春，柴钰.物联网实验教学研究[J].教育教学论坛，2014（37）：224-224.

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[6] 王琴，郑敏.基于物联网技术的智慧多媒体教室设计[J].实验室研究与探索，2014，33（3）：127-130.

[7] 刘谋黎.基于物联网的高校教室照明节能方案研究[J].物联网技术，2014（12）：77-78.

[8] 董晓霞，龚向阳，张若林，等.基于物联网的智能图书馆设计与实现[J].图书馆杂志，2011（3）：65-68..

[9] 李冬月，贾宇琛.物联网在校园安全中的应用[J].无线互联科技，2015（13）：37-38.

[10] 李仲生，黄同成，刘锦江.物联网工程专业“起承转合”式实验教学探讨[J].中国电力教育，2014（5）：124-125.

[11] 刘霞.物联网与移动通信平台在电信实验教学中的应用[J].物联网技术，2015，5（8）：96-98.

[12] 黄伟源.基于物联网技术的高校实验室开放管理[J].科教导刊：电子版，2014（19）：126-126.

[13] 雷莹.基于物联网技术的高校实验室管理模式初探[J].科技视界，2014（9）：190-190.

[14] 肖毅.基于物联网技术高校智能实训室的建设研究[D].天津：南开大学，2015.

[15] 吴萍，高兴茹.基于物联网技术的开放式物理实验室建设[J].科技视界，2016（9）：89-89.

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随着移动信息技术和智能电网的发展，自动化和智能化的理念深入千家万户，对中学信息技术教学也产生了巨大的影响。随着智能家居在家庭的普及和应用，中学生有更多的机会接触到移动信息技术和物联网。因此，新的发展形势下，应该积极研究中学信息技术教学与物联网发展的融合。

一、新时期下物联网技术的发展

随着第三次科技革命的来临，物联网技术获得了迅猛发展，成为移动信息时代的标志性技术。物联网（“The Internet of things”）顾名思义，意为“物物相连的互联网”。可以从以下两个方面理解物联网技术：

首先，互联网技术依然是物联网的核心，物联网是在互联网基础上不断发展和延伸的，是互联网技术与智能感知技术、智能识别技术、泛在网络技术的融合；其次，物联网以“感知物体、信息传输、智能应用”为三大特征，将信息的交换拓展到了任何物品与物品之间。目前，物联网已经在智能家居、智能电网、智能医疗、智能交通、智能物流等方面获得了广泛的应用。

二、中学信息技术教学与物联网发展的融合

物联网作为继计算机和互联网之后的世界信息产业发展第三次浪潮，以“润物细无声”的效果逐步改变着居民的日常生活，并日渐深入中学信息技术教学的课堂。信息技术教学是带领中学生认识世界、探索科学的平台，要做好中学信息技术教学，必须加深学生对物联网技术的认识。

（一）科学引导，带领学生畅游知识课堂

要在信息教学课堂融合物联网技术，离不开教师的科学引导。中学生正处于学习知识的黄金时间，他们对外界充满好奇，具有蓬勃的求知欲，且对外界的变化反应敏捷，兴趣一旦得到激发，能够获得事半功倍的教学效果。

教师在日常教学中，可以将物联网技术分为多个与生活实际结合紧密的知识点，如网络电话、智能小区、网上银行、数字化城市等，并对每一个知识点采取图文并茂的方式进行教学。在讲解“智能小区”时，可以通过播放动画的方式，向学生展示智能家居的技术魅力，包括通过触摸屏、语音、无线遥控器、电话、互联网等方式直接控制家用设备并执行相关操作；此外，智能小区内部的各个设备还能够相互通讯进行互动，借助动画的播放声音、光影、色彩方面的图文并茂、直观易懂的效果，能对学生起到良好的引导作用。

（二）巧设任务，激发学生对物联网兴趣

古人云：“学起于思，思源于疑”，要加深学生们对物联网的认识，仅仅通过理论学习和讲解还不够，必须帮助他们动手亲自实践，在查阅资料、调研情况、切身体会的过程中，激发学习物联网的兴趣，甚至能够自己动手去研究和探索。

如在介绍“计算机信息安全与物联网”内容时，为了帮助学生理解计算机病毒的危害，并掌握预防计算机病毒的方法，教师通过分组教学和任务驱动教学法，进行了以下教学设计：在信息技术教学的机房中，将学生们分为四个小组，每个小组指定一台电脑，该电脑中已经有教师预先拷入的病毒文件，教师分别向几个不同的小组分配任务：

（1）“亡羊补牢”小组，其任务为安装补丁程序，进行系统修复。

（2）“狙击到底”小组：负责寻找有效的杀毒软件，将病毒进行隔离和删除。

（3）“保驾护航”小组：为电脑安装防火墙，应对电脑黑客的攻击。

（4）“未雨绸缪”小组：调研物联网相关知识，探讨智能分析技术，制定安全预防计划。

这四个小组的任务各自独立，难度层层深入，在相关的任务驱动下，学生自发的进行探讨和学习，既锻炼了学生的团队合作意识，也培养了探索精神，在学习和探讨的过程中，逐步认识到电脑病毒的危害以及对其解决的办法，进一步了解到物联网技术在应对电脑病毒中的应用，达到良好的教学效果。

（三）贴近生活，丰富信息技术教学内容

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1 研究背景和相关概念

公安海警学院的前身是公安海警高等专科学校。公安海警高等专科学校原名为“武警水面船艇学校”，始建于1983年7月（国务院[1983]149号文件），当时隶属于武警总部，1985年9月开始招生开学。1993年8月，学院移 交公安部领导，归口公安部边防局管理，更名“公安边防水面船艇学校”。1996年开始组织申办专科的筹备工作，1997年9月终止中专招生、依托武警学院（廊坊）实施大专教学。1997年下半年，由教育部组织的在长沙召开的会议上，顺利通过全国高校设置评议委员会评审。1998年3月教育部下发《关于同意建立公安海警高等专科学校的通知》（教发[1998]18号文件），学校更名为“公安海警高等专科学校”，成为公安部直属的一所普通学校。近年来，物联网技术的海警学院网上自助订餐系统在海警学院正式运行。

1.1 物联网的概念

随着信息领域及相关学科的发展，不同领域的研究者对物联网思考所基于的起点各异，对物联网的描述侧重于不同的方面，短期内还没有一个权威、完整和精确的物联网定义。

大多数比较偏向的物联网定义是信息空间与物理空间的融合，将一切事物数字化、网络化，在物品之间、物品与人之间、人与现实环境之间实现高效信息交互方式，并通过新的服务模式使各种信息技术融入社会行为，是信息化在人类社会综合应用达到的更高境界。

1.2 物联网技术体系

物联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术，这也体现出了物联网的三个基本特征，即全面感知、可靠传输和智能处理。

2 基于物联网技术的海警学院网上自助订餐系统物理基础

订餐系统采用了160×98点阵的显示屏和超小的输入键盘，整个机身小巧美观，重量只有70克。无线数据下载功能，无需使用连接线即可进行系统数据的下载，真正实现了无线双向通信。采用了国际先进的信号放大技术，使其空旷通信距离可达1000多米室内可达200米以上。采用了国际通用的ISM频段，不需要申请无线频率、无需支付信道使用费，具有通信稳定可靠、费用低廉等优点。实现了餐饮业向规范化、智能化、现代化的飞跃，具有高可靠性、稳定性、无线集成等特点，利用RFID射频技术，在每一个餐具底部植入RFID射频芯片，餐具进入结算区后（射频天线感应区），通过对餐具底部RFID射频芯片进行读写操作，借助于计算机及其通讯技术，实现对餐具底部RFID射频芯片的通信和管理，实现快速结算。主要为学校食堂、企事业单位餐厅、快餐连锁店等提供自选式快速结算服务，通过在餐盘底部植入射频芯片的方式，实现快速结算，与传统的结算方式相比，智盘系统具有速度快、核算准、体验佳、无人值守等特点。

该方案采用物联网、云计算等先进技术，涵盖用户自助开台、自助选菜、自助结算、自助服务功能，通过智慧餐台对餐厅进行智能化布控，全方位升级改造，有效降低餐厅运营成本、提升顾客用餐感受，打造智能化、现代化的餐厅。

2.1 方案介绍

基于RFID物联网技术及云计算技术的智慧餐台智能结算综合解决方案。主要通过读取智慧餐具中RFID标签的方式，进行统一计价，并通过一卡通账户中的卡片进行支付。数据信息交予一卡通系统进行汇总管理，智慧餐台通过液晶显示屏将各类图文信息直观形象的展示给客户。

集成一系列智能化、自主化的应用设备，并应用在充值、结算、就餐等各环节，对餐厅实施智能化布控，实现自动结算、自助充值等功能，节省餐厅人工，降低运营成本，打造智能化、现代化的餐厅，可广泛应用在学校食堂、企事业单位餐厅及快餐连锁店。

系统能够7×24小时不间断运行，故障率低，并且能确保在发生故障时，交易流水等重要数据不丢失。系统具备快速支付、安全高效等特点。

2.2 系统结构――分为两大部分

智慧餐具：智慧餐台系统的重要组成部分，有各种色彩的碗碟，每一种色彩对应一个价格，内置RFID标签，供智慧餐台读取菜品和价格信息进行结算。

智慧餐台结算系统：在每一个餐具底部植入RFID射频芯片，餐具进入餐台结算区后（射频天线感应区），通过对餐具底部RFID射频芯片进行读写操作，借助于计算机及其通讯技术，实现对餐具底部RFID射频芯片的通信和管理，实现快速结算。

3 基于物联网技术的海警学院网上自助订餐系统特点

由于打印系统所使用的串口通讯线路较长，很容易受外界电磁脉冲的干扰（如大型用电设备开启与关闭的瞬间都会产生高压脉冲），会导致信号传输失败或烧坏打印机和电脑设备，针对此问题特别自行设计制作了光电隔离器（打印长线驱动器）。系统特点为：

3.1 人机交互

系统界面通过色块对各类信息进行区分，重要信息将在界面上突出显示，我们为您呈现更多精彩；触控操作灵动流畅，强大功能，一触即发；可自定义的语音提示，伴随整个流程。

3.2 安全稳定

工业级的系统环境，8mm厚度的钢化玻璃台面，台身采用高强度冷轧钢板静电喷塑，轻松应对高温、潮湿、油污，为您全天候待命；数据本地存储并自动上传服务器，支持脱机使用，数据安全双重保障；内置工业级读头天线，信息读取更稳定，更灵敏！

3.3 操作简单

智慧餐台使用全中文触控操作，具有良好的人机交互界面，功能操作简单，前端操作员数量少，员工只需经过简单快速的培训就能立刻上岗，整套系统运作不会因员工流动和缺乏培训受到影响。

3.4 安装方便

智慧餐台由于采用工业级硬件配置，具有良好的环境适应性和大容量数据存储等优点，只要接通电源，连接网线，智慧餐台就能正常工作。

参考文献

[1]瞿中，熊安萍，蒋溢.计算机科学导论（第3版）[M].北京：清华大学出版社，2010（03）.

[2]Peter Norton著；杨继萍，钱伟等译.计算机导论（第6版）[M].北京：清华大学出版社，2009（01）.

[3]郭卫斌，杨建国.计算机导论[M].上海：华东理工大学出版社，2012（08）。

[4]吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：高等教育出版社，2012（07）.

[5]刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2011（03）.

[6]张凯，张雯婷.物联网导论[M].北京：清华大学出版社，2012（04）.

作者简介

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doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.06.102

[中图分类号]R197.6 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）06-0-01

目前，我国物联网技术在关键技术和应用上都还存在明显的不足之处，同世界先进技术水平还有较大的差距，作为未来国际竞争的关键技术之一，其能够有力地推动产业结构的升级和变革。因此，利用物联网技术加强血站信息化管理，提高血站工作质量和效率，是我国血站行业发展的重要方向。

1 物网技术的基本概述

近年来，随着信息化的发展，物联网技术也有了很大程度的进步，其作为现代智能系统的重要部分，是新一轮技术革命的重点，也是学术界研究和国家战略规划的重点内容。2009年，在摆脱金融危机的战略时，美国便将物联网技术作为刺激经济复苏的关键，并摆在重要的战略位置。同时将物联网列为对美国利益有潜在影响的关键技术之一。面对物联网技术掀起的全球技术革命，我国也将物联网作为重点发展对象，并上升到国家战略层面。还出台了《物联网“十二五”发展规划》。目前，我国物联网技术还处于发展的初级阶段，同世界先进水平还有较大的差距，无论是在关键技术的研发方面还是在规模化的应用方面，都需要做出进一步的突破和发展。物联网技术的发展，采用了创新性的设计理念，融合了存储、计算、传感、应用等多种技术，能够广泛地应用于工业生产、商业流通以及医疗卫生等各个领域。在互联网的平台上，物联网以信息技术为支持，建立了物品之间的联系，形成了一个交互性的立体网络。在这种技术下，虚拟世界和现实世界能够建立起密切的联系，能够有效地改变传统产业发展的结构和模式，提高信息交互的效率、反应速度和灵活程度。在物联网技术的分类上，根据其特征，我国将物联网划分为感知层、网络层以及服务层。感知层主要是指信息采集技术，用于现实世界中的信息识别和感知。例如，传感器、RFID、地理识别、定位、二维码技术等。网络层主要是建立互联网络进行信息的传送，例如，认知无线电、环境感知、物物增强等技术。服务层是指通过应用平台实现信息共享和协同功能，包括云计算、SOA技术等。

2 物联网技术在血站信息化管理中的应用

2.1 利用RFID技术进行血液信息化管理

血站的主要业务流程包括招募、信息登记、体检、采血、血液初检、复检、入库和临床使用等。在这个过程中，需要录入、匹配和管理大量的数据，包括献血者的档案和血液成分等，大量的数据给血液信息管理造成了极大的困难，例如，血液的存储、运输、监控等。在临床使用时，血液匹配、出库的效率较低，影响了医疗活动的顺利进行。针对这种情况，RFID技术能够极大程度地解决血液的信息化管理问题。在RFID技术下，每袋血液都能形成唯一的电子标签，与数据库进行互联。在血液采集、存储、运输的各个环节，实现全程跟踪和监控，极大地简化了血液的出、入库程序。此外，利用RFID技术进行血液管理还具有几个优势：一方面，RFID技术能够实现大量数据的处理，有利于减少人力成本，同时能有效地避免人为操作失误；另一方面，RFID技术的识别是非接触性的，能够降低血液在识别和检测过程中造成血液污染的风险。

2.2 通过应用平台实现血站信息共享

随着血站规模的不断扩大，血站的数据量也变得更加庞大，血站之间的业务联系也越来越多，迫切需要进行信息分享，开展系统合作。传统血站工作模式由于信息分散，已经不能适应当前社会对血站工作的新要求，且出现了严重的资源浪费、效率低下以及重复投资等现象。通过物联网技术，建立应用平台进行信息的分享和交互，打破了传统血站工作的信息限制，能够极大地提高血站的工作效率，在应对突发事件时，能够提高反应速度和灵活程度，对于不宜献血以及高危献血人群，能够通过信息共享实现各个血站、各个区域的屏蔽，避免了大量重复的工作。同时，在检测信息的传递和献血间隔期的控制上，信息共享平台也能实现良好的管控效果。可见，加大资源投入和发展力度，建立血站行业的信息互联平台，对血站信息进行数据化管理，对提高我国血站工作质量和效率具有重要的意义。因此，我国要按照国际主流血站信息化建设标准，加强我国血站信息标准体系建设，进一步推动区域内信息共享工作。例如，利用物联网技术开发云模式，建立各个血站系统之间的协同工作网络，实现血站系统之间的数据传递和交换。

2.3 通过物联网技术强化后勤服务和管理

血站的后勤管理和服务工作是血站正常运行的基础和支撑，是血站工作的重要内容。完善的后勤管理和服务，也体现了血站的工作态度、精神风貌和管理水平。利用物联网技术等现代化信息技术手段，在库存管理、设备管理、消毒供应、资源采购等各个方面，提高服务质量和管理效率，推动和谐血站建设。物联网技术的应用，是对现有设备、物资管理体系变革的重要基础，能够在安全保障和工作效率上，都有显著的提高。通过对后勤工作智能化、动态化的管理和监控，能够为血站创造一个稳定、安全的工作环境，为血站的发展提供强大的后勤保障。

3 结 语

随着我国物联网技术中核心技术能力的不断增强，进一步深化技术改革，能够提高我国在国际市场中的竞争能力。在血站的信息化管理中，我国应积极发挥物联网技术的优势，利用物联网技术进行血液信息化管理，强化后勤服务，建设应用平台，实现血站信息共享，推动血站信息化建设发展。

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校园安防系统是基于保护校园宿舍安全、重点实验室的相关设备和信息以及相关重要办公场所信息安全所进行设计的。使用安全生产产品和系统以及相关产品来构成一定的警报系统，包括：视频安防监控系统、出入口控制系统等的系统；或是由这些系统为子系统组合，或集成的中子系统组成网络，这都是为有效的保护校园的安全而采用的系统和模式。在当前社会信息系统技术不断发展的情况下，实现校园安防系统的整合与发展，实现资料和数据的共享，都能够在互动的关系中形成有效的安防系统的。因此，需要根据学校的需求，进行重组与发展，建立有效的安防体系是极为必要的。

1 相关技术介绍

1.1 物联网技术

物联网技术涵盖多方面的内容：网络通信技术、情景感知技术、信息处理技术。在情景感知技术方面有一些相对较为成熟的技术支撑：RFID（Radio Frequency Identification. 无线射频识别）技术，WSN（Wireless Sensor Network， 无线传感器网络），红外感知技术，全球定位系统等等。这些技术为情景感知提供了充足的技术保证。在通信方面，传统的移动通信网络或者Internet都为通信的实现提供保证。在信息处理方面，基于各种智能终端技术的发展，以及各种嵌入式智能系统的开发都为信息处理提供了充分的支撑。可以说，物联网概念的诞生是各类技术手段发展的必然结果。基于各种信息应用产品的开发，是物联网技术的主要应用场景。

1.2 MVC架构

MVC框架是软件系统的模块化、层次化处理的一种典型理念。对于MVC这样的分布式的有鲜明结构的三层体系结构，顶层为视图层，是直接面对用户的内容，视图层负责将系统传递过来的数据信息进行可视化的显示，包括各种图形化显示以及文本显示等；与视图层进行知己联系的是为他提供各种数据的业务逻辑层，业务逻辑层根据用户在页面的操作触发各种事件，然后针对事件的对应内容，发送各种请求到服务器端，并等待服务器的相应，在收到服务器的相应之后，业务逻辑层同样负责将这些内容进行解析并传送给视图层；最底层的是数据逻辑层，系统提供的数据访问方法是有限的，业务逻辑层想要获取某方面的数据，可以调用数据逻辑层提供的一个或者多个方法来进行实现，数据逻辑层的功能就是直接与系统数据库进行数据交换。

2 总体架构设计

为了保证本安防管理系统能够良好的运行，根据系统的各种性能与安全性需求考虑，同时考虑到系统后期的扩展工作，系统需要采用MVC三层架构方式实现，通过独立的MVC架构模式，可以有效的提高系统的各方面性能。对于采用C#系语言实现的系统，该MVC架构主要包括：数据层、业务层、展示层，具体MVC架构的体系设计如图1所示。

本系统在实现上采用C/S与B/S混合的方式，通过混合的服务模式，可以既满足在线查询方式又可以提供智能终端的查询途径，同时对于宿舍和重要办公场所不同的监控片区，采用局域网连接模式可以有效的提高信息的安全性，同时对于频繁使用的终端，采用局域网的方式可以减少系统的维护工作量，各个片区信息办公处构成本地的局域网环境，数据采集以后后台传送到系统服务器上，保证总服务器数据随时更新。本地服务提供采用局域网的C/S方式实现，提高系统的安全性。用户对个人数据的访问通过终端或者浏览器进行，由于用户个人仅仅局限于查询个人的相关信息，通过互联网开放相关的API可以有效的提高系统数据的安全性。

3 功能模块设计

根据前面的描述，本系统主要包括6个不同的功能块：基本信息管理、用户管理、门禁管理、监控管理、消防管理以及固定资产防盗管理。

3.1 基本信息管理模块

基本信息管理模块主要负责对与系统安全性、可靠性以及用户有关的数据信息进行管理，其功能包括登录管理、密码设置、数据备份和数据还原等。

3.2 用户管理模块

用户管理模块主要是由注册用户、信息修改、权限设置以及信息审核这样四个部分组成的，直接关系到系统的安全。

3.3 视频监控管理模块

视频监控管理模块是采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术，通过在监控系统中增加智能视频分析模块，借助计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面无用的或干扰信息、自动识别不同物体，分析抽取视频源中关键有用信息，快速准确的定位事故现场，判断监控画面中的异常情况，并以最快和最佳的方式发出警报或触发其它动作，从而有效进行事前预警，事中处理，事后及时取证的全自动、全天候、实时监控的智能系统。智能监控系统解决传统监控系统中的“防”的问题。视频监控管理由视频采集摄像机、智能视频服务器、报警控制单元及报警探测器、视频墙、远程控制中心组成。从而对校园宿舍以及相关重要场所进行24小时不间断的监控。

3.4 门禁管理模块

门禁管理主要有前端的数据采集系统和后端的权限管理系统两部分组成：前端的数据采集系统用于对操作门禁的人员信息进行采集，包括操作门禁人员所持有的RFID电子标签信息、用户输入的密码信息、用户所录制的音频信息、系统拍摄到的用户的图像和视频信息等；后端的权限管理系统通过验证前端数据采集系统采集到的数据，鉴别相关用户是否可以打开某一个特定的门。本文关于门禁系统的讨论，仅包含基于这2种硬件实现的门禁管理系统，门禁管理的一般流程为：通过RFID识别器识别用户说持有的RFID设备是否为系统授权的设备，如果是，则通过控制各种电磁阀等控制闸门的开关，密码锁的操作过程与此相类似。

3.5 消防监控管理模块

消防监控管理对其监控的宿舍区域和重要办公区域的消防状态进行实时监控和险情发生时候的及时反馈。针对不同的应用场景，为方便监控子系统的部署、降低各个监控节点的监控成本，主要采用物联网领域中无线传感网（WSN）技术对消防监控子系统进行设计与部署。整个无线传感网主要用于对监控区域环境信息进行数据采集、数据处理汇聚，然后通过互联网、移动通信、串口线等方式将数据传递至监控中心，从而使无线传感网的使用者可以远距离了解被监控区域的物理状态和环境状态等实时状况，并及时作出处理。

3.6 固定资产防盗管理模块

固定资产防盗管理模块作为学校安防系统的一个重要组成部分，可以用来对学校的重要固定资产进行实时监控，防止固定资产被盗窃等情况的发生。

本文讨论的固定资产管理系统的设计主要是基于GPS模块来实现，具体的管理机制为：每一个欲进行登记管理的固定资产，都备有一个GPS模块，在正常的情况下，该GPS模块处于休眠状态；对于每一个设备，都定义一个合理的活动范围，如果在该范围内活动，则视为正常的活动，如果一旦有设备被带离制定的活动范围，会触发一个触发信号发送的管理系统，管理系统一旦收到该信号，则会触发这个设备上的GPS模块，GPS模块一旦被激活，就会以固定的频率进行定位信息的返回，一次来实现对固定资产的管理。

4 数据库设计

由前面的模块设计阶段，可以对系统的实体进行提取，进而建立系统的关系数据库模型。数据库的设计主要需要考虑系统实际使用中不同的实体，以及对系统的实体的属性的提取。本系统的数据库的设计主要是考虑系统用户群体的区分以及系统分析内容的存放等。

根据系统的实体属性，系统共需要11个不同的信息表，分别有工作人员信息表，与用户对应包括角色内容以及对应的权限信息。其他所有为学校的各种资产信息，包括设备ID以及硬件设备信息等，具体的系统E-R图的设计如图2所示。

5 结束语

物联网技术的出现大大的提升了安防系统的防护能力，给学校安防系统带来了质的变化。基于物联网的物流安防系统把物联网的RFID、传感器等技术合理的运用到学校宿舍或重要办公场所的门禁系统、安全监控系统等系统中，解决了传统安防系统中许多问题。随着物联网技术的成熟发展，学校安防系统也必将完善，从而能较好的解决校园安全问题。

（通讯作者：罗扬）

参考文献

[1]吴伟.基于GPRS无线智能家居安防系统的研究与实现[D].河北工程大学，2009.