智慧校园物联网平台方案

《智慧校园物联网平台方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智慧校园物联网平台方案（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、智慧校园物联网平台方案目录一、 项目背景62二、智慧校园概述632.1智慧校园的发展和特征632.2智慧校园的功能特性652.3智慧校园的关键技术65三、建设目标703.1解决学校信息化建设中存在的各种问题703.2促进教学、科研、管理过程及模式的全面信息化703.3辅助各级管理与决策数字化703.4创建学习与研究新模式703.5总体应用架构70四、校园物联网734.1设备控制734.2能效管理754.3平安校园78一、项目背景随着信息技术的迅速发展，教育信息化已成为时代发展的必然选择。教育部 在教育信息化十年发展规划（2011-2020年）中提出，到2020年，全面完 成教育规划纲要所提出的

2、教育信息化目标任务，形成与国家教育现代化发 展目标相适应的教育信息化体系，基本建成人人可享有优质教育资源的信息化 学习环境，基本形成学习型社会的信息化支撑服务体系，基本实现所有地区和 各级各类学校宽带网络的全面覆盖，教育管理信息化水平显著提高，信息技术 与教育融合发展的水平显著提升。教育信息化整体上接近国际先进水平，对教 育改革和发展的支撑与引领作用充分显现。随着物联网和云计算技术应用和推广，一些学校提出建设数字校园的规划 并付诸行动，许多学校也纷纷将数字校园作为学校信息化的新选择，启动数字校 园计划。我国学校在经费数量、技术力量、办学目标和管理模式等方面与大学 存在很大的差别，其数字校园建设

3、也应该立足自身特点，建设具有自身特色的智 慧校园系统。为加速教育信息化进程，实现建设“数字化教育”的目标，我市目前全面应 用信息技术，启动学校智慧校园建设，构筑先进的智慧校园环境，从而带动学校教学、管理的全面发展。二、智慧校园概述2.1智慧校园的发展和特征进入21世纪以来，随着学校“校校通”工程、“农远”工程和高校教育信 息化工程的实施，教育信息化进入了新的发展阶段。在社会信息化的大背景 下，建设智慧校园，不断推进以学校为主题的教育信息化进程，成为教育信息 化的重要组成部分。智慧校园概念最早源于20世纪70年代美国麻省理工学校提出的E-Campus 计划。随着Internet的广泛应用，各种与

4、之相关的概念不断涌现，智慧校园逐 步成为一个单独的研究领域。数字化校园是建立在校园网基础上的，它利用先进 的信息化手段和工具，实现从环境、资源到活动的全部数字化，在传统校园的基 础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效 率,扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教育管 理水平和效率的目的。智慧校园是一个伴随技术应用变化而不断发展的概念，是学校教育信息化 发展到一定阶段的产物，是通过技术手段改造和提升传统校园的必然结果，其 具备五方面的特征：重点关注学生的有效学习、创新和转变教学方式；以服务教育教学作为智慧校园建设的基本理念；支持学与教的资源

5、比较丰富；多种应用系统有机集成、相关业务高度整合；能拓展学校的时空纬度并丰富校园文化。智慧校园建设强调信息技术应用与教育教学深度融合，这与教育信息化的 目标是一致的，也是与社会信息化的步伐相匹配的。但要应对社会信息化进程 中学习方式变革的诉求，单纯的网络基础设施装备、学与教数字化资源建设、 应用软件系统的开发难以有效支撑学与教方式的变革和拓展相对封闭的时空纬 度。只有跟上甚至引领社会信息化的进程，积极构建智慧校园环境才能真正提 升校园信息化水平。智慧校园应具有以下特征：1）环境全面感知。智慧校园中的全面感知包括两个方面，一是传感器可以随时随地感知、 捕获和传递有关人、设备、资源的信息；二是对学

6、习者个体特征（学习偏 好、认知特征、注意状态、学习风格等）和学习情景（学习时间、学习空 间、学习伙伴、学习活动等）的感知、捕获和传递。2）网络无缝互通。基于网络和通信技术，特别是移动互联网技术，智慧校园支持所有软件 系统和硬件设备的连接，信息感知后可迅速、实时的传递，这是所有用户 按照权限的方式协作学习、协调工作的基础。3）海量数据支持。依据数据挖掘和建模技术，智慧校园可以在海量校园数据的基础上构建 模型，建立预测方法，对新到的信息进行趋势分析、展望和预测；同时智 慧校园可综合各方面的数据、信息、规则等内容，通过智能推理，做出快 速反应、主动应对，更多的体系之内、聪慧的特点。4）开放学习环境。

7、教育的核心理念是创新能力的培养，校园面临要从“封闭”走向“开 放”的诉求。智慧校园支持拓展资源环境，让学生冲破教科书的限制；支 持拓展时间环境，让学习从课上拓展到课下；支持拓展空间环境，让有效 学习在真实环境和虚拟情境能得以发生。5）师生个性服务。智慧校园环境及其功能均以个性服务为理念，各种关键技术的应用均以 有效解决师生在校园生活、学习、工作中的诸多实际需求为目的，并成为 现实中不可或缺的组成部分。因此，智慧校园是指一种以面向师生个性化服务为理念，能全面感知物理 环境，识别学习者个体特征和学习情景，提供无缝互通的网络通信，有效支持 教学过程分析、评价和智能决策的开放教育教学环境和便利舒适的生

8、活环境。2.2智慧校园的功能特性智慧校园的建设是学校信息化发展战略的必然要求；是实现学校资源整合提 高利用效率，实现数据共享和精简机构提高工作效率的必然要求；是学校适应未 来数字化竞争和生存的必然要求。学校数字校园应该包含3个基本要素：数字化的学校教育环境：数字化的学校教育环境是指智慧校园的基础硬 件和软件平台。数字化的学校教育资源：数字化的学校教育资源包括与学校教育教学活 动有关的各种课件、视频及音频素材、数字图书以及在教学活动进行过 程中产生和累积的资源等。数字化的学校教育活动：数字化的学校教育活动是学校在数字化环境下 的运作范式，它包括以课程组织方式、课堂教学方式、教学管理方式、备 课方

9、式、作业方式、评定方式为主要内容的教学活动、科研活动、管理 活动、决策活动数字化、智能化。它并不只是把传统学校活动数字化照 搬到网络上,而是在这一过程中重新整理、设计和构造学校活动，优化并 提高学校工作质量，以适应社会不断发展的需要。2.3智慧校园的关键技术技术发展是智慧校园建设的基础，在多种技术的支持下才能真正实现个性 化服务的理念。2.3.1物联网及环境感知技术物联网主要解决物件到物件（thing to thing，T2T），人到物件（human to thing，H2T），人到人之间的互联（human to human，H2H）。物联网与传统 互联网不同的是H2T是指人利用通用装置与物件

10、之间的连接，H2H是指人之间 不依赖于个人电脑而进行的互连。随着物联网技术的研究与应用，利用物联网 可以解决传统意义上互联网没有考虑的与物件互接的问题。物联网分为三个层次：第一是传感系统（设备层），通过各种技术手段，来 实现和物相关的信息识别和采集；第二是通信网络（信号传输和获取层），包括 现在的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，目的是对采集来的 信息进行可靠传输和处理；第三是应用和业务(业务应用层)，即输入输出控制 终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。其中传感技术和通信技术实 现了前两个层次，主要由无线射频识别(RFID)、传感网技术等技术构成，而第 三个层次则是以软件为

11、主的数据应用及处理技术。物联网及环境感知技术是“智慧校园”的基础技术，有助于实现对校园各 种物理设备的实时动态监控与控制，采集教学过程等各种传统智慧校园无法采 集的数据。通过物联网及环境感知技术，我们可以转变个人与组织机构，自然 系统和人造系统的交互方式，使其更加智慧，即更加清晰、效率更高、响应更 灵活更及时，这将为学校的发展带来新的机会。2.3.2云计算技术云计算技术是支撑智慧校园的第二大技术。云计算(Cloud Computing)是 分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing) 效 用计算(Utility Computing)

12、、网络存储(Network Storage Technologies)、 虚拟化(Virtualization)、负载均衡(Load Balance)等传统计算机和网络技 术发展融合的产物。物联网的引入使得智慧校园中流动着大量的数据，面对数据规模的激增， 传统的数据中心模式必然形成数据存取的瓶颈，制约智慧校园的业务应用。作 为一种信息服务模式，云计算可以把大量的高度虚拟化的计算和存储资源管理 起来，组成一个大的资源池，用来统一提供服务。云计算技术的引入，有效解 决了大数据时代的集中存储和集中计算问题。2.3.3微课程技术微课程(microlecture)这个术语并不是指为微型教学而开发的微内容

13、， 而是运用建构主义方法化成的、以在线学习或移动学习为目的的实际教学内 容。高等教育纪事报介绍说，这些大约只有60秒长度的展示带有具体的结 构，它们并不仅仅是简单的演示。在国外，早已有了 “微课程”(Microlecture )这个概念，它最早是由美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教 学设计师、学院在线服务经理戴维彭罗斯(David Penrose)于2008年秋首 创的。微课程的主要特点:1、教学时间较短相对于传统30-50分钟一节公开课的光盘/网络教学视频，时长5-10分钟微课程更有效利用零散时间，学生注意力更集中2、内容针对性强每个微课程仅针对1-2个知识关键点进行详解，知识的组成基本单位由

14、段 变为点，个性化按需受教，需求满足的吻合度更高。3、资源容量较小容量仅数兆至数十兆，主流网络媒体格式，载入快，便于终端携带，便于 实现“微学习”、移动学习，便于知识的分享与传播。4、便捷交互教育微课程不局限于课堂随时随地可进行知识的传播，并根据针对要点即时讨 论、测试和反馈、举一反三的联想，交互性大大增强。2.3.4学习情景识别技术学习情景识别是个性化学习资源推送、学习伙伴联接以及学习活动建议的 前提，是智慧校园建设中的关键技术。学习情景识别的目标是根据可获取的情 景信息识别学习情景类型，诊断学习者问题和预测学习者需求，以使得学习者 能够获得个性化的学习资源，找到能够相互协作的学习伙伴、接受

15、有效的学习 活动建议。学习情景识别涉及学习者特征分析、传感器技术和自动推理等方面 的综合应用，是一个跨领域的研究方向。2.3.5校园移动互联技术和高清视频通信技术无处不在的宽带无线网络使得高清晰度的网络教学资源传输成为可能，也 让异地的视频连接不再受带宽资源的限制，让学习者有“身临其境”的感觉。 3G技术和各种无线接入的普及，让无线网络的覆盖不再仅仅限于教室和图书 馆，学习者通过网络进行学习，将不再受任何地域限制。为广大师生提供无处 不在、稳定、安全、易于管理的无线网络环境，是构建智慧校园的基本条件。 校园无线网络一般情况都具有规模大的特点（地域范围大、用户多、数据通信 量大）、网络覆盖的要求也高（应能实现室内、室外、礼堂、宿舍、图书馆、公 共场所等之间的无缝漫游），负载均衡尤为重要。此外，互联网、移动网和广电 网的三网合一业务实现学校无线网络全覆盖提供了更加广阔的空间。基于高清视频通信技术，开展校内实时同步视频通讯，已成为当下智慧校 园发展的热点。伴随着移动技术的飞速发展，视频通讯技术也随之跟人们带来了更多便利。2.3.6社会网络技术社会网络是由某些特定群体（人、企业和组织）间的社会关系构成的相对 稳定的关系网。当前的互联网发展强