学习物联网的技术精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇学习物联网的技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：移动学习；物联网；RFID；模型

作者简介：吴怀广（1976-），男，山东聊城人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，讲师；赵家明（1985-），男，河南淮滨人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院硕士研究生。（河南 郑州 450002）

基金项目：本文系郑州轻工业学院博士科研基金（项目编号：2011BSJJ015）、河南省教育厅科学技术研究重点项目（项目编号：13A520373）、国家自然科学基金项目（项目编号：61201447）的研究成果。

中图分类号：G645 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0223-02

对于移动学习的论述，不同的研究者从不同的角度出发提出了自己的观点。[1]近年来，移动技术的优势已为高校教育模式的新一轮变革创造了条件，移动学习已经成为继远程学习和数字化学习之后教育发展的新阶段。随着科技信息化的进一步发展，移动学习必将对教育领域带来巨大影响。

物联网（Internet of Things，简称IOT）又称为传感网，是互联网从人向物的延伸，是指在真实物理世界中部署具有一定感知能力和信息处理能力的嵌入式芯片与软件系统，通过网络设施实现信息传输和实时处理，从而实现物与物、物与人之间的通信。[2，3]RFID作为构建物联网的“皮肤”，本质上是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，从而实现对各类物体在不同状态（移动、静止、恶劣环境）下的自动识别和管理。通过在移动学习者的手机SIM卡上贴上RFID电子标签，当移动学习者携带具有RFID电子标签的手机SIM卡通过标签识别器时，电子标签被标签识别器自动感应并通过无线网络将电子标签中的信息传送到信息处理中心，经过处理之后再将处理结果发送到标签识别器上，从而实现灵活、高效的自动身份识别和信息管理。

一、移动学习模型设计原则

移动学习是信息技术发展的产物，但归根结底，移动学习的落脚点仍然是学习。一种学习方式要选取与之适应的学习理论基础，因此对移动学习的运用和研究需要学习理论的指导，文献[4、5]对此进行了详细的论述。

通过分析后发现，学习方式现已明显地从传输及行为主义范式转向建构主义和社会认知范式，并将主动的学习者置于学习活动的中心。因此，学习不仅是学习者掌握学习内容的过程，本质上更是一种通信交流的过程。鉴于这些特点，在构建移动学习模型时要着重关注以下几方面：

（1）构建的移动学习模型不仅要多鼓励学习者之间的协作交流，还要鼓励他们积极参与和特定社会群体的讨论、交流。在讨论中学习，并最终达到获取知识的目的。

（2）在学习模型设计中要以学习者为主体，学习内容和活动的组织安排要与学习者的具体社会实践相关联。同时把知识的获得与学习者的发展、身份建构等统合在一起，学习者能根据自己的需求选择自己的学习内容，以自己喜欢的方式进行移动学习，在自己想要学习的任何时间、任何地点进行学习。从学习开始到结束，该模型都要给予学习者最大的主动权。

（3）结合物联网技术，使后台能实时感知、追踪移动学习者所处的环境，根据相关情境向移动学习者推送相关知识，提供必要服务。或可根据情境呈现相应问题，营造问题解决环境，建立移动探究式的学习模式，营造参与式模拟的学习体验。

（4）该模型能够对移动学习者的学习过程进行跟踪，分析归纳出学习者的行为偏好、知识结构、学习习惯等，并记录到相关数据库中。

（5）该模型能为用户提供友好的人机界面、良好的使用体验、便捷的知识获取、新奇的探索应用、简单方便的沟通交流以及强大的服务支持。从而改善学习者的学习体验，降低学习者在使用该模型学习时出现的挫折感（挫折感能够导致学习者对该移动学习模型的信任度下降并随之减少在该模型下的学习）。

二、移动学习模型的构建

1.移动学习模型基本框架

通过具体分析上文中论述的移动学习模型设计原则，结合物联网技术，利用现有的无线通信网和校园WIFI网，并把相关需求映射到具体功能模块，下文构建了一个基于物联网技术的分层移动学习结构模型，其基本框架如图1所示。

2.该模型功能概述

该模型主要分为两个逻辑部分，从下而上依次为移动学习端和综合支持平台端。两个部分及其内部模块各自分工并相互协作，共同为移动学习者进行移动学习提供技术支撑。另外，移动学习者可以使用移动设备随时访问远程物联网实验室。各模块的功能描述如下：

（1）移动学习端。

1）移动学习设备：包括智能手机、平板电脑、PDA等学习者手持式移动设备，并已运用RFID技术对其进行过标记。这些设备是进行移动学习的载体和必要前提。

2）跨平台智能客户端：学习者进行移动学习的人机接口，移动学习相关的应用、服务集，并可添加智能秘书，为用户提供智能、新奇、类人的亲切服务。并通过开发出针对不同移动设备系统的客户端，实现设备端异架构平台的接入。

（2）综合支持平台。

1）平台接入模块：实现移动学习信息流的接入汇总和分发，移动接入网通信协议的解包和封包等。

2）信息综合分析处理系统：实现移动端的接入身份识别，信息传输的加、解密，为移动端的智能提供后台技术支撑，处理移动端推送的信息和反向信息分发，相关信息流的综合处理、分流、复用等。

3）后台支持子系统。

环境监控和对象跟踪模块：结合移动端设备上的RFID标签、GPS芯片和手机地图，此模块可实现对移动学习者的校园监控、学习环境识别、移动学习者周边环境的实时感知等功能，并在适当的时间和地点给予学习者以学习提醒，将学习资源主动推送给移动中的学习者。

虚拟社区交互平台：集成实现基于语音、视频、文字等多种信息媒介的通信和交流互动功能，为移动学习者提供方便快捷的通信链接，强大的群组间问题讨论，信息交流共享支持，在线虚拟团队功能。

用户信息统计分析系统：结合a子系统，通过跟踪移动学习者的学习时间、学习过程、学习活动范围、访问过的网站和阅览过的相关内容等，运用数据挖掘技术对学习者的行为和偏好进行采集、分析，以便系统能够对不同的学习者推送其可能感兴趣的学习资源，提供更有针对性的学习建议和个性化的学习服务。

教学管理模块：实现移动学习者的培养流程和课程进度跟踪、实施双向教学评价考核、相关课程和扩展知识推荐、学习辅助工具集成和成绩查询等功能。并集成了学习评价系统，通过对学习者的学习时间、阅览和创建学习对象的数量、参与交流与协作的频率指标等进行统计分析，得出关于学习者的学习积极度、学习深度和学习效果的综合评定，连同换算后的学分一并记录到后台相关数据库中。

考试系统：通过调用后台数据库的试题库，根据移动学习者的学习进度，可满足学习者的不确定性随时主动测验，完成整个系统对学习者近段学习效果和知识掌握情况的跟踪评定。

4）后台数据库。

用户信息数据库：记录移动学习者的唯一识别信息及其基本信息、考试成绩、能力增长以及其他成就、兴趣偏好等用户信息。

线上学习资源数据库：存放专门针对移动学习优化过的大量课件资源、考试试题库、知识库、新闻消息库和有关系统运行的数据等。

3.远端物联网实验室

允许移动学习者利用移动终端远程接入实验室，并操作物联网实验设备，远端完成实验，以便随时捕捉移动学习者的瞬间灵感，并为其提供实验支持。

三、总结

上述模型注重移动学习者在学习过程中与人交流的重要性，避免了移动学习时由人—机对话所导致的情感交流缺失。通过对学习者学习过程的全程跟踪，及时对学习者的能力成长和学习进步进行肯定与鼓励，最大限度的降低了学习者的学习挫折感。根据后台数据库记录的学习者的兴趣偏好信息，并利用物联网技术打造的情境感知能力，可以为学习者推送更适合、更有针对性的知识，从而为每个在线用户打造量身定制的培养模式和全方位的服务支持体系，体现了“因材施教”的教育理念。

总之，该模型围绕着“为移动学习者打造成功的学习体验”这一中心，为学习者提供了友好的人机界面、高效的无线网络、丰富的学习资源、有效的交流与协作及个性化需求，可在很大程度上提高移动学习的效果。

参考文献：

[1]叶成林，徐福荫.移动学习研究综述[J].电化教育研究，2004，

131（3）.

[2]李俊华.基于物联网的智能数字校园研究与设计[J].梧桐学院学报，2010，20（3）.

[3]张豪锋，王春丽.基于RFID的移动学习资源推送系统设计[J].中国电化教育，2012，（2）.

[4]叶成林，徐福荫.移动学习及其理论基础[J].开放教育研究，

2004，49（3）.

篇2

关键词：实验教学；RFID；物联网技术

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：

[1] 曲娜，盛桂珍，杨海波.基于物联网技术的智慧开放实验室管理系统设计[J].实验技术与管理，2015，32（12） ：140-142.

[2] 张海江.物联网情境下的开放型实验室智能安全管理系统设计[D].天津：河北工业大学，2015.

[3] 彭小容.浅谈基于物联网的高校实训室的管理[J].科技展望，2015，25（34）：160.

[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.

[5] 孔祥光.物联网教育应用初探[J].动动画世界・教育技术研究，2012（3）：233-234.

[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.

[16] 郝志琦，杨乾坤.基于物联网的高校教学一体化管理[J].中国科教创新导刊，2013（31）：165-165.

篇3

关键词：物联网技术；RFID技术；Wi-Fi技术

引言

物联网一词已渗透到我们的日常生活之中，行业都能看到物联网的踪影，如智能家居、智能交通、智能城市、智能校园等等。随着科学技术及信息化的不断革新，不可否认其很大程度上改变了人们的生活和学习方式，目前校园网在物联网技术的支撑下更是对教育管理模式提出挑战。

1 物联网技术

1.1 物联网的定义

物联网是在RFID无线射频识别技术、传感器、二维码技术等感知技术的基础上，通过有线或无线网络进行信息交换和通信，对物品实现智能化识别、定位、跟踪和管理的一种网络。通过物联网技术可以随时随地对信息和物品进行采集，实现对实体物品的全面感知，再利用无线网络将信息进行实时传输，在信息处理层对接收到的信息进行智能处理，实现人与物时时刻刻的沟通和控制。

1.2 物联网的基本架构

（1）信息感知层，是物联网的基础，处于物联网的最底层，该层包括传感器、电子标签、阅读器和摄像头等数据采集设备，使用的技术主要有射频识别技术RFID，短距离无线通信技术等，主要功能是获取世界中的信息和自动识别监测对象。（2）信息传输层，是物联网的中间层，主要工作是将感知层获取的数据传输到应用层，该层是在基于现有互联网之上，负责感知层和信息层之间数据可靠安全的传输和信息的控制。（3）信息应用层，包含物联网的中间件、云计算和应用设备。中间件是硬件和软件之间的计算机软件，通过标准接口和协议把通用的服务封装起来。该层的主要功能是对数据进行融合、分析和处理，并通过各种终端移动设备与用户进行交互，实现智能化和自动控制化。

2 基于物联网的智慧校园

基于物联网技术的智慧校园建设，原理是通过RFID技术、无线传感技术、定位等，对校园里需要感知的对象进行识别；接着再用标签读写器、智能终端设备接收对象的信息，通过有线或无线网络将信息精准的传送到信息处理层，信息处理层将数据进行汇总和融合后，传输到校园的各个指挥中心系统，指挥中心系统通过对得到的信息进行智能分析后，校园管理部门能够实时掌握各个对象的详细信息，从而给校园提供一个安全决策的依据。

3 物联网技术在智慧校园的应用实例

3.1 实例概述

目前，学校在实现智能校园时，最基础就是要先建立学生考勤管理系统。传统的学校考勤制度是通过人工登记考勤，这种模式效率低下、速度慢，数据统计起来费时费力，但学生的考勤是学校一直以来最重要的一个管理环节，因此，在现代科技信息时代，建立学生考勤管理系统是每个学校首先考虑到的。文章将物联网技术应用到实现学生考勤管理系统中，分析物联网技术在考生考勤管理系统中的智能性及自动化，让学生在携带一个含有RFID芯片的学生卡的情况下实现考勤的管理，同时解决人工考勤系统遇到的难题。

3.2 系统功能

该考勤系统实现的功能有校门口安全管理、自动识别身份、违规进入报警和考勤数据处理，具体如下：（1）考勤登记：读取学生卡芯片中的电子标签信息，并将数据实时传输到后台管理系统，并能够在终端系统显示出学生的相关信息，如学生资料、门点的方位等，如果遇到没携带卡却进入感应区域，还能够及时自动发出警报信息。（2）查询信息：可以利用终端对学生的信息进行查询，如所在班级、专业、考勤记录和报警记录等。（3）统计功能：系统可以生成一些报表，还可以按照自定义条件对数据进行统计。报表可以按照用户需求导出相应的文件格式，为其他应用软件或管理系统使用。（4）系统管理：学校系统管理员可以登录系统管理后台对系统的参数进行初始化设置和修改，对其他非管理员用户设置应有的权限，还可以设置硬件设备的参数等。

3.3 系统流程

学生在入学注册后，学校需将学生的相关信息录入到考勤管理系统中，与电子标签绑定后制作学生卡，学校大门口会安装摄像感应器，学生携带学生卡在进入学校大门时，阅读器将读取学生卡信息，通过RFID中间件进行数据过滤，有效的数据通过网络会上传到数据库与信息进行核对，如果能够匹配，登记出勤并放行；如无法匹配，则提示报警信息，由保安人员进行处理。文章的学生考勤管理系统流程图如1所示。

图1 学生考勤管理系统流程图

3.4 关键技术

3.4.1 系统运行环境

操作系统：Windows 2003以上操作系统。

软件框架： framework 3.5以上，支持XML标准数据交换格式

数据库：采用Sql Server 2008

开发软件： Visual Studio 2008编程工具

3.4.2 物联网关键技术。文章的物联网设计使用RFID标签、传感器等设备，一般情况下，这些处于信息最底层的设备都会24小时全天候保持启用状态，这就要求数据传输网络必须具有成本低和耗能低的特点。因此，文章选用具有该特点的Wi-Fi短距离传输通讯技术，这也是目前大多数物联网构建所使用的通讯技术之一。（1）Wi-Fi技术。Wi-Fi是在IEEE802.11系列协议的无线网络的基础上制定的标准。目前，智能手机、电脑、相机等有数据传输功能的电子设备几乎都支持Wi-Fi连接，它的信号源由ADSL等有线网络提供，通过具有无线功能的路由器发射信号，它使用开放的2.4GHz微波频段，最高速率可达到54Mbps，传输距离在100到300m之间。（2）射频识别技术（RFID）。RFID系统由电子标签、阅读器、天线和后台数据管理系统组成，是Radio Frequency Identification的缩写。本学生考勤管理系统中，将RFID系统应用到校门口的感应区域中获取学生进入学校的信息。

4 结束语

文章在介绍物联网技术和智慧校园概念的基础上，通过一个实例分析物联网技术应用到实际校园的学生考勤管理系统中，给校园管理带来的便捷性，可以很明显的看出，与传统的人力考勤系统相比，体现出很大的优越性和智能性。随着信息化和科技化的深入发展，物联网技术还将会得到更进一步的应用，势必会渗透到我们的日常生活之中。

参考文献

[1]徐鲁宁，郭晓功.基于物联网技术的学生智能考勤系统设计与实现[J].九江职业技术学院学报，2014（3）.

[2]王霏.基于物联网技术的智能校园应用的可行性分析[J].计算机光盘软件与应用，2014（18）.

篇4

关键词：现代学徒制；专业应用平台；Web服务；B/S体系结构

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）06-0-03

0 引 言

“现代学徒制”以企业用人需求与岗位资格标准为服务目标，以校企合作为基础，以学生（学徒）的培养为核心，以课程为纽带，以工学结合、半工半读为形式，以学校、行业、企业的深度参与和教师、师傅的深入指导为支撑的人才培养模式，强调“做中学、学中做”[1]。而专业应用技术平台建设通过信息技术实现教学资源的共享，方便教师和学生的学习与工作，便于开展教学过程控制[2]。

在研究国内外专业应用技术平台应用方面所取得的理论和实践成果的基础上[3-6]，对工学结合校企合作“现代学徒制”培养模式与课程体系及实施过程进行系统的整理与重构，为学生、教师、企业提供一个无缝连接的开放的柔性平台，不断推进教学资源的共建共享，提高优质教学资源的使用效率，扩大受益面。

1 现代学徒制平台的设计方案

1.1 现代学徒制平台的设计目标

基于现代学徒制的物联网应用技术专业平台是一个基于Internet的网络教学应用系统。本平台的建设不仅针对高校物联网应用技术专业的在校生自主学习，还可以满足物联网相关服务类企业人员、社会学习者学习咨询及培训和开展科技服务工作的需要。从在校生学习的角度，物联网应用技术专业资源库提供给学生丰富的学习资料，拓展了学习空间，培养学生自主学习协作学习探究学习的能力；从教师教学的角度，通过资源平台可以进行课程开发和课程教学，为教学提供了丰富优质的教学资源；从物联网相关和社会人员使用的角度，物联网应用技术专业资源平台项目为企业和社会人员提供了资源检索、信息查询、资料下载、教学指导、学习咨询、人员培训等功能。

1.2 平台的运行环境

（1）服务端

一台用于提供Web服务运行的Web服务器，可以安装Windows Server 2012操作系统+IIS7.0+。

一台用于管理数据库空间并提供数据读写操作的数据库服务器，应当安装Windows Server 2012操作系统+SQL Server 2012。

一台用于提供文件共享的文件服务器，主要安装Windows Server 2012操作系统。

一台专门处理流媒体文件的流媒体服务器，可以安装Windows Server 2003操作系统+Windows Media Encoder 7.1+H264编码器+数码摄像机。

（2）客户端

普通PC机或智能终端，可以安装Windows操作系统或其他操作系统+浏览器+VLC多媒体播放器。

1.3 平台的组成及其功能模块

根据文献[7]与文献[8]的阐述，综合考虑系统设计的实用性和经济性，确定采用B/S模式下Web访问的网络教育和交流环境。平台的网络拓扑如图1所示。

基于现代学徒制的物联网应用技术专业平台不仅能为在校学生提供学习和企业员工再学习的机会，还能为在校老师和企业导师提供交流的平台。因此该平台主要涉及的三类用户分别为教员、学员和系统管理员。平台的顶层用例图如图2所示。其中学员包含了在校学生和企业员工两类用户，而教师和企业导师都可以视为教员。

平台三类用户的需求是构建一个现代学徒制下物联网应用技术专业知识的学习和交流平台。针对三类用户的需求分析，该平台由在线实时学习、离线学习、岗位技能培训、项目工作室、互动交流等应用子系统组成，平台功能模块图如图3所示。

教员利用该平台可以完成对教学资源的组织和管理工作，包括教学资源的增删改操作等。教员可以通过专用摄像机将其讲课过程实时传输到服务器或者经录制处理后上传到服务器，供学员在客户端在线或离线学习。同时，作为教员的企业导师可以依据企业岗位需求在平台上制定岗位技能培训计划和任务，供学员进行技能培训。该平台提供了一个学员和教员二者之间项目合作交流的平台，从而提高高校和企业的产学研合作。在该平台上教员可以依据学员的综合表现做出综合性评价。各应用子系统的功能简要说明如下：

（1）在线实时学习子系统

该子系统主要用来实现学习的实时直播功能，满足学员线上实时学习的需求。在服务端，利用数字摄像机将教员的讲课过程实时传输到服务器，然后通过视频直播模块将音视频信号采集编码压缩生成ASF流媒体文件，并经服务器传送到网络上。客户端，学员只需在浏览器上通过视频直播连接就可以实时接收到教员讲课的过程。

（2）离线学习子系统

该子系统主要实现的是学习的点播功能，满足学员线下自学的需求。在服务端，利用数字摄像机将教员的讲课过程进行录制处理，通过专业的视频处理软件生成ASF流媒体文件后上传到服务器的指定目录下。客户端，学员只需在浏览器上选择教学视频点播就可以进行学习。

（3）岗位技能培训子系统

该子系统主要实现的是学员企业岗位技能的培训。其主要参与者为企业导师与学员。企业导师根据实际企业岗位的技能需求指定培训计划，并给学员安排日常的工作和学习培训任务。学员根据企业导师的任务安排按时按量完成任务，并通过该系统上传任务成果。企业导师可以实时跟踪学员的动态，并依据学员的成果进行相应的评价。

（4）项目工作室

教员通过公告栏可以在网上项目招募信息。线下学员与教员之间可以通过各种形式完成项目，并上传项目成果供其他成员参考使用。学员或教员也可以自己完成的研究成果，供其他成员参考使用与评价。

（5）资源共享平台

提供一个基于Web的资源上传下载平台。教员可以上传教学资源或相关优质资源到服务器的指定目录下。学员可以通过下载链接下载相关教学资源。

（6）互动交流平台

提供一个在线师徒交流、讨论场所。学员可以向教员提问，教员进行实时解答，也可以对某个问题或某个领域的典型解答。

（7）考核评价子系统

该系统用于教员对学员的考核评价。主要包含岗位技能认证子系统、网上作业评价子系统、网上考试子系统和项目成果效益评价子系统。具体如下：

a.岗位技能认证子系统是对学员日常任务完成效果和岗位技能证书的综合评价；

b.网上作业评价子系统在日常作业后，学员完成作业后对作业效果的综合评价；

c.网上考试子系统通过在线考试题目，学员完成在线考试后进行的考核评价；

d.项目成果效益评价子系统对学员在项目工作室中参与的程度以及完成项目的社会效益等进行综合评价。

2 平台实现的主要关键技术

2.1 基于Web服务的五层软件体系结构

采用基于Web服务的五层软件体系结构，分为数据层、数据服务层、业务逻辑层、业务接口层和业务表示层。其五层结构如图4所示。

（1）数据层。主要实现数据存储、数据间的联系等逻辑关系。该层采用SQL Server 2012以及XML来完成；

（2）数据服务层。该层起中介作用，是承接业务逻辑层对数据层的数据调用。将后台数据库表的操作封装于该层，即DAO组件都放在该层；

（3）业务逻辑层。该层主要将各种业务功能逻辑组件以Web服务组件进行封装，比如用户登录、视频播放、文件上传下载等功能；

（4）业务接口层。该层主要对业务逻辑层封装的Web服务组件进行描述和组合，并将Web服务组件注册到IIS上，实现各个服务之间的交互；

（5）业务表示层。该层主要为用户提供输入/输出交互界面，通过调用业务接口层上的Web服务将系统的各个功能在浏览器上输出。

2.2 基于RTP/RTSP协议的视频直播

提供教学视频直播是基于现代学徒制的物联网应用技术专业平台的主要功能之一。目前流媒体技术的成熟发展为实现教学视频直播提供了有效的技术支持。由于移动终端的普及，根据文献[9]与文献[10]的描述，该平台使用基于RTP/RTSP协议的视频直播技术，主要解决客户端在不同应用平台（PC机或智能终端）上视频的实时播放问题。工作流程如图5所示，采集端将采集到的音视频信号进行处理，并用H264编码，经RTP和UDP封装后上传至流媒体服务器。流媒体服务器根据客户端发送的RTSP交互协议发起或终结流媒体处理，并将经过UDP、RTP拆包后的数据通过VLC编码后在客户端播放。

3 关于系统进一步完善与应用的思考

本文提出的基于现代学徒制的物联网应用专业平台只是网络教学和专业交流平台的一个基本雏形，平台现有的基本功能可以进一步完善和扩充。目前可以从以下几方面考虑：

（1）优化考核评价标准，需要研究现代学徒制下考核评价的标准化和评价分析功能；

（2）完善开发更为友好的交互界面，继续研究更为有效的视频直播技术；

（3）在资源共享模块方面，考虑采用Hadoop云平台解决文件服务器资源不足的问题；

（4）在项目工作室方面，考虑引进O2O模式来提高共同合作开发项目的服务。

4 结 语

本文给出了现代学徒制下物联网应用专业平台的设计方案，该平台包含了在线实时学习子系统、离线学习子系统、岗位技能培训子系统、考核评价子系统、项目工作室、互动交流平台和资源共享平台等功能模块，并提出了该平台的基于Web服务的五层软件体系结构。针对实时视频播放问题，给出一个基于RTP/RTSP协议的视频直播工作流程。平台部署和实施工作成为后期研究的重点。

参考文献

[1]熊苹.走进现代学徒制[D].上海：华东师范大学，2004.

[2]刘艳莉，孙雨耕，程鹏，等.数字化教学资源共享信息平台建设研究[J].现代远距离教育，2011（2）：39-42.

[3]郜激扬，刘凤伟.基于校园网的教学资源平台设计[J].中山大学学报（自然科学版），2009，48（S1）：213-214.

[4]李健，谭爱平，刘曼春.基于Web 2.0的网络教学资源平台的构建[J].计算机与现代化，2012（5）：141-143，148.

[5]陈浩.基于AJAX的教学资源平台的设计与实现[D].上海：华中师范大学，2009.

[6]吕元海.基于Native XML数据库的视频教学资源平台构建[D].西安：西安电子科技大学，2011.

[7]刘柏洋.流媒体系统架构的技术分析[J].四川理工学院学报（自然科学版），2006，19（5）：51-54.

[8]潘捷.基于开源架构的校园流媒体系统的设计与实现[D].上海：复旦大学，2009.

篇5

[关键词]物联网技术；血站；信息化

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。

主要参考文献