學習物聯網的技術精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇學習物聯網的技術，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞：移動學習；物聯網；RFID；模型

作者簡介：吳懷廣（1976-），男，山東聊城人，鄭州輕工業學院計算機與通信工程學院，講師；趙家明（1985-），男，河南淮濱人，鄭州輕工業學院計算機與通信工程學院碩士研究生。（河南 鄭州 450002）

基金項目：本文系鄭州輕工業學院博士科研基金（項目編號：2011BSJJ015）、河南省教育廳科學技術研究重點項目（項目編號：13A520373）、國家自然科學基金項目（項目編號：61201447）的研究成果。

中圖分類號：G645 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）13-0223-02

對于移動學習的論述，不同的研究者從不同的角度出發提出了自己的觀點。[1]近年來，移動技術的優勢已為高校教育模式的新一輪變革創造了條件，移動學習已經成為繼遠程學習和數字化學習之后教育發展的新階段。隨著科技信息化的進一步發展，移動學習必將對教育領域帶來巨大影響。

物聯網（Internet of Things，簡稱IOT）又稱為傳感網，是互聯網從人向物的延伸，是指在真實物理世界中部署具有一定感知能力和信息處理能力的嵌入式芯片與軟件系統，通過網絡設施實現信息傳輸和實時處理，從而實現物與物、物與人之間的通信。[2，3]RFID作為構建物聯網的“皮膚”，本質上是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，從而實現對各類物體在不同狀態（移動、靜止、惡劣環境）下的自動識別和管理。通過在移動學習者的手機SIM卡上貼上RFID電子標簽，當移動學習者攜帶具有RFID電子標簽的手機SIM卡通過標簽識別器時，電子標簽被標簽識別器自動感應并通過無線網絡將電子標簽中的信息傳送到信息處理中心，經過處理之后再將處理結果發送到標簽識別器上，從而實現靈活、高效的自動身份識別和信息管理。

一、移動學習模型設計原則

移動學習是信息技術發展的產物，但歸根結底，移動學習的落腳點仍然是學習。一種學習方式要選取與之適應的學習理論基礎，因此對移動學習的運用和研究需要學習理論的指導，文獻[4、5]對此進行了詳細的論述。

通過分析后發現，學習方式現已明顯地從傳輸及行為主義范式轉向建構主義和社會認知范式，并將主動的學習者置于學習活動的中心。因此，學習不僅是學習者掌握學習內容的過程，本質上更是一種通信交流的過程。鑒于這些特點，在構建移動學習模型時要著重關注以下幾方面：

（1）構建的移動學習模型不僅要多鼓勵學習者之間的協作交流，還要鼓勵他們積極參與和特定社會群體的討論、交流。在討論中學習，并最終達到獲取知識的目的。

（2）在學習模型設計中要以學習者為主體，學習內容和活動的組織安排要與學習者的具體社會實踐相關聯。同時把知識的獲得與學習者的發展、身份建構等統合在一起，學習者能根據自己的需求選擇自己的學習內容，以自己喜歡的方式進行移動學習，在自己想要學習的任何時間、任何地點進行學習。從學習開始到結束，該模型都要給予學習者最大的主動權。

（3）結合物聯網技術，使后臺能實時感知、追蹤移動學習者所處的環境，根據相關情境向移動學習者推送相關知識，提供必要服務。或可根據情境呈現相應問題，營造問題解決環境，建立移動探究式的學習模式，營造參與式模擬的學習體驗。

（4）該模型能夠對移動學習者的學習過程進行跟蹤，分析歸納出學習者的行為偏好、知識結構、學習習慣等，并記錄到相關數據庫中。

（5）該模型能為用戶提供友好的人機界面、良好的使用體驗、便捷的知識獲取、新奇的探索應用、簡單方便的溝通交流以及強大的服務支持。從而改善學習者的學習體驗，降低學習者在使用該模型學習時出現的挫折感（挫折感能夠導致學習者對該移動學習模型的信任度下降并隨之減少在該模型下的學習）。

二、移動學習模型的構建

1.移動學習模型基本框架

通過具體分析上文中論述的移動學習模型設計原則，結合物聯網技術，利用現有的無線通信網和校園WIFI網，并把相關需求映射到具體功能模塊，下文構建了一個基于物聯網技術的分層移動學習結構模型，其基本框架如圖1所示。

2.該模型功能概述

該模型主要分為兩個邏輯部分，從下而上依次為移動學習端和綜合支持平臺端。兩個部分及其內部模塊各自分工并相互協作，共同為移動學習者進行移動學習提供技術支撐。另外，移動學習者可以使用移動設備隨時訪問遠程物聯網實驗室。各模塊的功能描述如下：

（1）移動學習端。

1）移動學習設備：包括智能手機、平板電腦、PDA等學習者手持式移動設備，并已運用RFID技術對其進行過標記。這些設備是進行移動學習的載體和必要前提。

2）跨平臺智能客戶端：學習者進行移動學習的人機接口，移動學習相關的應用、服務集，并可添加智能秘書，為用戶提供智能、新奇、類人的親切服務。并通過開發出針對不同移動設備系統的客戶端，實現設備端異架構平臺的接入。

（2）綜合支持平臺。

1）平臺接入模塊：實現移動學習信息流的接入匯總和分發，移動接入網通信協議的解包和封包等。

2）信息綜合分析處理系統：實現移動端的接入身份識別，信息傳輸的加、解密，為移動端的智能提供后臺技術支撐，處理移動端推送的信息和反向信息分發，相關信息流的綜合處理、分流、復用等。

3）后臺支持子系統。

環境監控和對象跟蹤模塊：結合移動端設備上的RFID標簽、GPS芯片和手機地圖，此模塊可實現對移動學習者的校園監控、學習環境識別、移動學習者周邊環境的實時感知等功能，并在適當的時間和地點給予學習者以學習提醒，將學習資源主動推送給移動中的學習者。

虛擬社區交互平臺：集成實現基于語音、視頻、文字等多種信息媒介的通信和交流互動功能，為移動學習者提供方便快捷的通信鏈接，強大的群組間問題討論，信息交流共享支持，在線虛擬團隊功能。

用戶信息統計分析系統：結合a子系統，通過跟蹤移動學習者的學習時間、學習過程、學習活動范圍、訪問過的網站和閱覽過的相關內容等，運用數據挖掘技術對學習者的行為和偏好進行采集、分析，以便系統能夠對不同的學習者推送其可能感興趣的學習資源，提供更有針對性的學習建議和個性化的學習服務。

教學管理模塊：實現移動學習者的培養流程和課程進度跟蹤、實施雙向教學評價考核、相關課程和擴展知識推薦、學習輔助工具集成和成績查詢等功能。并集成了學習評價系統，通過對學習者的學習時間、閱覽和創建學習對象的數量、參與交流與協作的頻率指標等進行統計分析，得出關于學習者的學習積極度、學習深度和學習效果的綜合評定，連同換算后的學分一并記錄到后臺相關數據庫中。

考試系統：通過調用后臺數據庫的試題庫，根據移動學習者的學習進度，可滿足學習者的不確定性隨時主動測驗，完成整個系統對學習者近段學習效果和知識掌握情況的跟蹤評定。

4）后臺數據庫。

用戶信息數據庫：記錄移動學習者的唯一識別信息及其基本信息、考試成績、能力增長以及其他成就、興趣偏好等用戶信息。

線上學習資源數據庫：存放專門針對移動學習優化過的大量課件資源、考試試題庫、知識庫、新聞消息庫和有關系統運行的數據等。

3.遠端物聯網實驗室

允許移動學習者利用移動終端遠程接入實驗室，并操作物聯網實驗設備，遠端完成實驗，以便隨時捕捉移動學習者的瞬間靈感，并為其提供實驗支持。

三、總結

上述模型注重移動學習者在學習過程中與人交流的重要性，避免了移動學習時由人—機對話所導致的情感交流缺失。通過對學習者學習過程的全程跟蹤，及時對學習者的能力成長和學習進步進行肯定與鼓勵，最大限度的降低了學習者的學習挫折感。根據后臺數據庫記錄的學習者的興趣偏好信息，并利用物聯網技術打造的情境感知能力，可以為學習者推送更適合、更有針對性的知識，從而為每個在線用戶打造量身定制的培養模式和全方位的服務支持體系，體現了“因材施教”的教育理念。

總之，該模型圍繞著“為移動學習者打造成功的學習體驗”這一中心，為學習者提供了友好的人機界面、高效的無線網絡、豐富的學習資源、有效的交流與協作及個性化需求，可在很大程度上提高移動學習的效果。

參考文獻：

[1]葉成林，徐福蔭.移動學習研究綜述[J].電化教育研究，2004，

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[2]李俊華.基于物聯網的智能數字校園研究與設計[J].梧桐學院學報，2010，20（3）.

[3]張豪鋒，王春麗.基于RFID的移動學習資源推送系統設計[J].中國電化教育，2012，（2）.

[4]葉成林，徐福蔭.移動學習及其理論基礎[J].開放教育研究，

2004，49（3）.

篇2

關鍵詞：實驗教學；RFID；物聯網技術

DOIDOI：10.11907/rjdk.162593

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2016）012-0182-03

0 引言

近幾年來，物聯網技術研究的熱點問題包括射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備。在物聯網技術中，各設備按約定的協議都可以與互聯網相連接，并且所有聯網的物品可以進行信息交換，也可以進行通信，這樣就可以實現對物品的智能化識別、跟蹤、定位、監控和管理。所有技術的研發都是為了更好地服務于人類社會，作為一項高新技術，只有將其應用到合適的場景才能最大化其價值。將物聯網技術應用于教育教學領域，即是體現其價值的一個方面[1-2]。

實驗教學是現代高等教育的重點，其教學模式也在不斷發展和改進。為了滿足學生在學習時間和學習內容上的選擇自由性[3]，提出了開放式實驗教學模式。然而在開放式教學模式下，教學對象、內容、時間等因素的不確定性以及教學計劃的個性化使實驗教學管理的難度驟增，同時導致大量的實驗教學管理信息及處理任務量[4]產生。為了保證開放式教學模式的順利推進，可以利用物聯網技術對現有的實驗教學管理體系進行改革，為師生提供更為便利的開放式實驗教學環境，這樣不僅能夠鍛煉學生的實際動手能力，培養學生的創新精神，更有利于學生專業綜合素質和工程實踐能力的培養與提高[5]。

1 相關工作

在已有的一些研究中，物聯網技術被應用于學校中的一些場景，研究提出了基于物聯網的智慧教室[6-7]、基于物聯網的圖書館設計[8]、物聯網技術在校園安全中的應用[9]、基于物聯網的實驗室管理[10-12]等概念。

物聯網教室和傳統教室的功能相似――為學生提供舒適的學習環境，以提高學生的學習效率[6]。由于傳感器節點對于環境溫濕度的精確感應，使得物聯網教室可以高效、精確地為學生提供學習舒適性。通過物聯網所提供的大量的傳感技術、無線通信技術，以及微處理控制系統，使智能照明系統能夠“感知”環境，根據外界情況的變化作出相應的應對策略，還可以避免能源浪費。相比人工控制教學樓照明燈，物聯網控制實時性強，而且可以全天候工作[7]。

圖書館管理系統[8]通過RFID標簽獲得對圖書的感知，并通過讀者隨身攜帶的智能手機對讀者進行感知。同時，師生還可以通過手機對借閱情況進行查詢，當所借閱書本快要到期時，可以發送信息進行提醒。通過在學校圖書館應用物聯網技術，可以有效提高管理效率，提高自動化程度，降低人力成本，并大大方便師生的借閱活動。

基于物聯網的校園安保措施主要有以下幾種：在宿舍物品安全系統中添加報警裝置，構成宿舍安全系統以防宿舍發生意外事件，從而保護學生的人身財產安全；在每棟公寓入口處安裝RFID門禁系統；在教學區域設置門禁系統，并將門禁系統分為安全通道和普通通道兩類，攜帶物品上貼有RFID標簽，可實現物品的安全檢測[9]。

隨著技術的發展，物聯網專業也急需大量專業人才，對人才的需求上，要求其具有一定的理論基礎及動手能力，這對實驗室的要求也有所提高[10]。物聯網實驗室需要將光載無線通信、WiFi 無線局域網、移動通信、嵌入式設備服務器和射頻識別幾種前沿技術融為一體，構建基于移動通信的無線信息網絡系統[11]。將RFID技術系統應用到實驗設備的管理上，不僅使設備的統計效率大大提高，而且能實現實驗設備資源的合理統籌[12]。傳統的對于物聯網實驗室特別是實驗設備的管理成本高而效率低，這給實驗室的使用帶來了一定的影響，目前我國大部分學校的實驗室管理普遍存在計算機系統的自動化程度低，實驗室管理不嚴、監管不力等問題，因而，實驗室管理在學校管理和教學環節具有重要的意義[13]。

在文獻[14]中，作者通過對物聯網系統構架與關鍵技術的分析，利用Zigbee短距離無線通信技術、無線傳感器網絡智能組網技術，結合物聯網視頻網關、多種傳感器采集、控制節點與現有Internet網絡、3G網絡，構建了物聯網系統。傳統的實驗室存在工作繁瑣、效率低下等弊端，如學生不能及時了解實驗內容，必須到實驗室去預約并由教師登記等。隨著技術的發展，針對智能化管理實驗室的需求，提出了基于物聯網的智慧實驗室，如機房自動管理系統等，這些方案在實驗室信息管理、人員管理、設備管理等方面展示了優勢[15-16]。

2 基于物聯網技術的實驗教學體系

本文將物聯網和互聯網結合起來，充分發揮兩者優勢，提出了一種基于物聯網技術的實驗教學體系。該體系服務于實驗教學和管理工作， 在開放的網絡環境下促進教學手段改革和保證教學、管理質量的督導體系建設，既滿足了學生個性化需求，也充分合理地利用了實驗室資源，實現了教學管理的自動化。該體系的構建包括軟件系統建設和硬件系統建設兩個方面。

2.1 基于物聯網技術的實驗教學軟件系統

基于物聯網技術的實驗教學軟件系統建設主要以校園網為依托，以實驗教學管理區塊為核心，實驗課堂教學區塊為主體，實驗室課外輔助區塊和實驗室網絡管理區塊為輔助，構建立體化的開放式教學環境。該系統同時面向教師和學生這兩類有著不同需求的用戶對象，將在功能實現的基礎上提供一個友好的操作界面，采用實名注冊登錄制。該軟件系統的具體結構如圖1示，下面將對其包含的各個區塊進行詳細的功能介紹：

（1）實驗教學管理區塊。該區塊不僅可以方便學生進行網上選課，參與網上評教，也可以方便教師在線實驗考試成績。學生在預約實驗課時需要對實驗設備進行預約，做到每位學生對應一臺實驗設備，學生完成實驗后，設備會對學生的實驗結果進行記錄，也可以避免實驗設備的損壞。另外，該區塊還對教師和學生的個人信息以及實驗教學數據進行存儲和維護。

（2）實驗課堂教學區塊。該區塊包括5個主要功能：①為學生提供在線實驗預習服務，也即學生可以通過該區塊在網上提前熟悉實驗內容和實驗儀器的操作方法；②該區塊將實時監控學生的課堂實驗操作，確保學生能夠安全和規范地使用實驗儀器；③該區塊可以將學生課程的實際測量數據根據教學時間、地點和內容存入其個人信息庫，以供學生課后登錄個人系統進行查看和下載；④該區塊在線為學生提供虛擬儀器和仿真平臺服務，并且可以將學生的課堂仿真結果存入其個人信息庫；⑤學生可以通過該區塊提交電子實驗報告。

（3）實驗課外輔助區塊。為了促進學生的課后學習，為學生答疑解惑，該區塊可以方便教師上傳課件和教學演示視頻、提供師生交流論壇，以及在線答疑輔導網上應用空間。此外，可以進一步利用物聯網技術實現課堂互動的智能化。

（4）實驗室管理區塊。一方面為了實驗教學的正常開展，該區塊可以為師生提供在線預約實驗室和實驗儀器的服務，并在線管理實驗儀器的使用記錄；另一方面，為了保障實驗室的安全運行，該區塊對實驗環境進行監控，實時顯示實驗室的環境數據（例如溫濕度、有害氣體指標等），并帶有安全報警功能。另外，該區塊可以在線維護實驗儀器的故障信息，以方便實驗儀器的維修和整理。物聯網技術的應用使得實驗室的管理更加科學規范。

2.2 基于物聯網技術的實驗教學硬件系統

硬件建設需要對原有實驗室基礎設施（主要為強電、弱電、網絡改造）進行基本改造，然后增加監控、門禁、物聯網終端等硬件設備，整合原有教學系統軟件，進行軟硬件系統集成。①利用RFID，實現教室門鎖、控制臺鎖的定時關閉和開啟，為防止鎖人現象出現，需在鎖關閉前進行聲音提示；②利用傳感器節點，采集教室內溫度、濕度等指標，由中控計算機進行數據搜集處理，并根據預設標準觸發報警裝置；③利用虛擬終端技術，實現教室中控臺的網絡遠程控制，所有控制臺操作均可通過虛擬控制臺實現；④利用Telnet技術，可實現對聯網試驗儀器的遠程管理，解決計算機軟件故障；⑤利用監控攝像頭，實現遠程視頻圖像同步傳輸，并利用室內音箱，實現遠程音頻同步傳輸。當遇到設備死機、線路故障、物理連接問題等導致遠程控制失效時，可通過音頻遠程指導任課教師進行操作。

基于物聯網技術的實驗教學硬件系統將使用互聯網技術中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）結構，即客戶端/服務器/數據庫/應用程序結構，網絡通信方面采用C/S（客戶端/服務器）和B/S（瀏覽器/服務器）模式相結合的方式，包括服務器、聯網的實驗儀器以及網絡監控系統，其系統結構如圖2所示。

（1）應用服務器。服務器主要提供3類服務：①支持實驗教學管理數據交互與存儲，主要包括學生和教師的注冊登錄信息管理以及與實驗教學管理相關的教師教學計劃錄入、學生選課信息、學生評教信息、實驗報告以及實驗考試數據的管理；②提供實驗教學資源數據庫服務，存儲教學課件、演示視頻，預習內容、虛擬平臺以及實驗儀器介紹等教學資源；③與實驗教學服務相關的應用服務，例如提供師生交流論壇、QQ以及微信平臺相關的應用服務，以供師生隨時隨地進行實驗教學交流。

（2）聯網的實驗儀器。為了構建基于物聯網的實驗教學硬件系統，所有實驗儀器也將進行相應的更新換代，均帶有網絡通信功能，其更新主要從3個方面進行：①測量儀器帶有聯網功能，例如帶有無線通信功能的示波器和萬用表能夠實時地將測量數據上傳網絡，以供學生課后進行在線分析；②仿真和虛擬儀器平網，以供學生能夠提前進行實驗預習；③為了保證學生的用電安全，所有實驗儀器的電源都可以進行網絡在線控制。

（3）網絡監控系統。為了保證學生安全和實驗室的正常運行，構建實驗室監控系統。該系統將由傳感器、攝像頭、無線插座等監控終端設備組成，實現如下功能：①實現對實驗室環境的監控，杜絕實驗室火災、有害物質泄漏、儀器丟失等狀況發生；②對學生實驗操作進行實時監控，確保學生的操作規范和用電安全；③對實驗室儀器的使用狀態進行在線監控，以配合實驗室和實驗儀器的外借預約服務以及實驗設備的故障維護工作。

3 教學評價

傳統的實驗教學模式是：授課教師先講，講完之后學生做實驗，實驗內容和實驗模式是固定的，學生在課堂上學習的知識是有限的，時間被限制在課堂上的短暫時間內，對知識點的掌握和利用很有限[17]。基于物聯網技術的實驗教學模式從傳統的以教為主發展轉變為以學生動手為主，更加注重學生在實驗中學到了什么，并注重培養學生的創新能力。

現代教育理論認為[18]，在教學中要以學生為主體，在教師的引導下，提高學生的獨立思考能力，多開設計性課程，讓學生主動去探索新知識。采用基于物聯網技術的實驗教學體系，不僅可以使學生扎實地掌握基礎知識，鍛煉動手能力，開闊視野，而且在減輕教師管理工作的前提下提高了實驗室利用率。

基于物聯網技術的實驗教學軟件系統非常適合學生的學習，學生可以在網上在線選擇實驗課程，查看考試成績，并對教師進行評教。學習過程中，可以在線預習，使用虛擬儀器存儲實驗數據，并在線提交報告。系統對于課外輔助也有很好的幫助，比如課件閱讀、經驗交流、在線答疑。系統的實驗室管理模塊能夠實現管理員對實驗室的科學規范管理。基于物聯網技術的實驗教學硬件系統非常高效，實驗儀器都支持聯網，便于在線操作，極大提高了實驗儀器的利用率。網絡監控系統不僅可以保證學生實驗操作的安全性，而且可以避免實驗器材丟失。

總體而言，基于物聯網的實驗教學系統根據現有的物聯網技術，改善了傳統的實驗室管理方法，極大地方便了使用者，又體現了物聯網技術所帶來的優勢，是典型的物聯網技術的應用范例，對于實驗教學的改革提供了指導方向，具有重要意義，值得推廣。

4 結語

本文將物聯網技術和互聯網技術相結合提出了一種新型的實驗教學體系。該體系由軟件系統和硬件系統組成，以學生為主體，通過教師的引導，激發學生探索新知識的熱情，在提高實驗器材管理效率的同時，還保證了學生的人身安全及儀器設備使用安全。同時，通過利用物聯網技術，方便了實驗室實驗儀器的管理與維護，使實驗室的管理更加科學規范和高效。

參考文獻：

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篇3

關鍵詞：物聯網技術；RFID技術；Wi-Fi技術

引言

物聯網一詞已滲透到我們的日常生活之中，行業都能看到物聯網的蹤影，如智能家居、智能交通、智能城市、智能校園等等。隨著科學技術及信息化的不斷革新，不可否認其很大程度上改變了人們的生活和學習方式，目前校園網在物聯網技術的支撐下更是對教育管理模式提出挑戰。

1 物聯網技術

1.1 物聯網的定義

物聯網是在RFID無線射頻識別技術、傳感器、二維碼技術等感知技術的基礎上，通過有線或無線網絡進行信息交換和通信，對物品實現智能化識別、定位、跟蹤和管理的一種網絡。通過物聯網技術可以隨時隨地對信息和物品進行采集，實現對實體物品的全面感知，再利用無線網絡將信息進行實時傳輸，在信息處理層對接收到的信息進行智能處理，實現人與物時時刻刻的溝通和控制。

1.2 物聯網的基本架構

（1）信息感知層，是物聯網的基礎，處于物聯網的最底層，該層包括傳感器、電子標簽、閱讀器和攝像頭等數據采集設備，使用的技術主要有射頻識別技術RFID，短距離無線通信技術等，主要功能是獲取世界中的信息和自動識別監測對象。（2）信息傳輸層，是物聯網的中間層，主要工作是將感知層獲取的數據傳輸到應用層，該層是在基于現有互聯網之上，負責感知層和信息層之間數據可靠安全的傳輸和信息的控制。（3）信息應用層，包含物聯網的中間件、云計算和應用設備。中間件是硬件和軟件之間的計算機軟件，通過標準接口和協議把通用的服務封裝起來。該層的主要功能是對數據進行融合、分析和處理，并通過各種終端移動設備與用戶進行交互，實現智能化和自動控制化。

2 基于物聯網的智慧校園

基于物聯網技術的智慧校園建設，原理是通過RFID技術、無線傳感技術、定位等，對校園里需要感知的對象進行識別；接著再用標簽讀寫器、智能終端設備接收對象的信息，通過有線或無線網絡將信息精準的傳送到信息處理層，信息處理層將數據進行匯總和融合后，傳輸到校園的各個指揮中心系統，指揮中心系統通過對得到的信息進行智能分析后，校園管理部門能夠實時掌握各個對象的詳細信息，從而給校園提供一個安全決策的依據。

3 物聯網技術在智慧校園的應用實例

3.1 實例概述

目前，學校在實現智能校園時，最基礎就是要先建立學生考勤管理系統。傳統的學校考勤制度是通過人工登記考勤，這種模式效率低下、速度慢，數據統計起來費時費力，但學生的考勤是學校一直以來最重要的一個管理環節，因此，在現代科技信息時代，建立學生考勤管理系統是每個學校首先考慮到的。文章將物聯網技術應用到實現學生考勤管理系統中，分析物聯網技術在考生考勤管理系統中的智能性及自動化，讓學生在攜帶一個含有RFID芯片的學生卡的情況下實現考勤的管理，同時解決人工考勤系統遇到的難題。

3.2 系統功能

該考勤系統實現的功能有校門口安全管理、自動識別身份、違規進入報警和考勤數據處理，具體如下：（1）考勤登記：讀取學生卡芯片中的電子標簽信息，并將數據實時傳輸到后臺管理系統，并能夠在終端系統顯示出學生的相關信息，如學生資料、門點的方位等，如果遇到沒攜帶卡卻進入感應區域，還能夠及時自動發出警報信息。（2）查詢信息：可以利用終端對學生的信息進行查詢，如所在班級、專業、考勤記錄和報警記錄等。（3）統計功能：系統可以生成一些報表，還可以按照自定義條件對數據進行統計。報表可以按照用戶需求導出相應的文件格式，為其他應用軟件或管理系統使用。（4）系統管理：學校系統管理員可以登錄系統管理后臺對系統的參數進行初始化設置和修改，對其他非管理員用戶設置應有的權限，還可以設置硬件設備的參數等。

3.3 系統流程

學生在入學注冊后，學校需將學生的相關信息錄入到考勤管理系統中，與電子標簽綁定后制作學生卡，學校大門口會安裝攝像感應器，學生攜帶學生卡在進入學校大門時，閱讀器將讀取學生卡信息，通過RFID中間件進行數據過濾，有效的數據通過網絡會上傳到數據庫與信息進行核對，如果能夠匹配，登記出勤并放行；如無法匹配，則提示報警信息，由保安人員進行處理。文章的學生考勤管理系統流程圖如1所示。

圖1 學生考勤管理系統流程圖

3.4 關鍵技術

3.4.1 系統運行環境

操作系統：Windows 2003以上操作系統。

軟件框架： framework 3.5以上，支持XML標準數據交換格式

數據庫：采用Sql Server 2008

開發軟件： Visual Studio 2008編程工具

3.4.2 物聯網關鍵技術。文章的物聯網設計使用RFID標簽、傳感器等設備，一般情況下，這些處于信息最底層的設備都會24小時全天候保持啟用狀態，這就要求數據傳輸網絡必須具有成本低和耗能低的特點。因此，文章選用具有該特點的Wi-Fi短距離傳輸通訊技術，這也是目前大多數物聯網構建所使用的通訊技術之一。（1）Wi-Fi技術。Wi-Fi是在IEEE802.11系列協議的無線網絡的基礎上制定的標準。目前，智能手機、電腦、相機等有數據傳輸功能的電子設備幾乎都支持Wi-Fi連接，它的信號源由ADSL等有線網絡提供，通過具有無線功能的路由器發射信號，它使用開放的2.4GHz微波頻段，最高速率可達到54Mbps，傳輸距離在100到300m之間。（2）射頻識別技術（RFID）。RFID系統由電子標簽、閱讀器、天線和后臺數據管理系統組成，是Radio Frequency Identification的縮寫。本學生考勤管理系統中，將RFID系統應用到校門口的感應區域中獲取學生進入學校的信息。

4 結束語

文章在介紹物聯網技術和智慧校園概念的基礎上，通過一個實例分析物聯網技術應用到實際校園的學生考勤管理系統中，給校園管理帶來的便捷性，可以很明顯的看出，與傳統的人力考勤系統相比，體現出很大的優越性和智能性。隨著信息化和科技化的深入發展，物聯網技術還將會得到更進一步的應用，勢必會滲透到我們的日常生活之中。

參考文獻

[1]徐魯寧，郭曉功.基于物聯網技術的學生智能考勤系統設計與實現[J].九江職業技術學院學報，2014（3）.

[2]王霏.基于物聯網技術的智能校園應用的可行性分析[J].計算機光盤軟件與應用，2014（18）.

篇4

關鍵詞：現代學徒制；專業應用平臺；Web服務；B/S體系結構

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）06-0-03

0 引 言

“現代學徒制”以企業用人需求與崗位資格標準為服務目標，以校企合作為基礎，以學生（學徒）的培養為核心，以課程為紐帶，以工學結合、半工半讀為形式，以學校、行業、企業的深度參與和教師、師傅的深入指導為支撐的人才培養模式，強調“做中學、學中做”[1]。而專業應用技術平臺建設通過信息技術實現教學資源的共享，方便教師和學生的學習與工作，便于開展教學過程控制[2]。

在研究國內外專業應用技術平臺應用方面所取得的理論和實踐成果的基礎上[3-6]，對工學結合校企合作“現代學徒制”培養模式與課程體系及實施過程進行系統的整理與重構，為學生、教師、企業提供一個無縫連接的開放的柔性平臺，不斷推進教學資源的共建共享，提高優質教學資源的使用效率，擴大受益面。

1 現代學徒制平臺的設計方案

1.1 現代學徒制平臺的設計目標

基于現代學徒制的物聯網應用技術專業平臺是一個基于Internet的網絡教學應用系統。本平臺的建設不僅針對高校物聯網應用技術專業的在校生自主學習，還可以滿足物聯網相關服務類企業人員、社會學習者學習咨詢及培訓和開展科技服務工作的需要。從在校生學習的角度，物聯網應用技術專業資源庫提供給學生豐富的學習資料，拓展了學習空間，培養學生自主學習協作學習探究學習的能力；從教師教學的角度，通過資源平臺可以進行課程開發和課程教學，為教學提供了豐富優質的教學資源；從物聯網相關和社會人員使用的角度，物聯網應用技術專業資源平臺項目為企業和社會人員提供了資源檢索、信息查詢、資料下載、教學指導、學習咨詢、人員培訓等功能。

1.2 平臺的運行環境

（1）服務端

一臺用于提供Web服務運行的Web服務器，可以安裝Windows Server 2012操作系統+IIS7.0+。

一臺用于管理數據庫空間并提供數據讀寫操作的數據庫服務器，應當安裝Windows Server 2012操作系統+SQL Server 2012。

一臺用于提供文件共享的文件服務器，主要安裝Windows Server 2012操作系統。

一臺專門處理流媒體文件的流媒體服務器，可以安裝Windows Server 2003操作系統+Windows Media Encoder 7.1+H264編碼器+數碼攝像機。

（2）客戶端

普通PC機或智能終端，可以安裝Windows操作系統或其他操作系統+瀏覽器+VLC多媒體播放器。

1.3 平臺的組成及其功能模塊

根據文獻[7]與文獻[8]的闡述，綜合考慮系統設計的實用性和經濟性，確定采用B/S模式下Web訪問的網絡教育和交流環境。平臺的網絡拓撲如圖1所示。

基于現代學徒制的物聯網應用技術專業平臺不僅能為在校學生提供學習和企業員工再學習的機會，還能為在校老師和企業導師提供交流的平臺。因此該平臺主要涉及的三類用戶分別為教員、學員和系統管理員。平臺的頂層用例圖如圖2所示。其中學員包含了在校學生和企業員工兩類用戶，而教師和企業導師都可以視為教員。

平臺三類用戶的需求是構建一個現代學徒制下物聯網應用技術專業知識的學習和交流平臺。針對三類用戶的需求分析，該平臺由在線實時學習、離線學習、崗位技能培訓、項目工作室、互動交流等應用子系統組成，平臺功能模塊圖如圖3所示。

教員利用該平臺可以完成對教學資源的組織和管理工作，包括教學資源的增刪改操作等。教員可以通過專用攝像機將其講課過程實時傳輸到服務器或者經錄制處理后上傳到服務器，供學員在客戶端在線或離線學習。同時，作為教員的企業導師可以依據企業崗位需求在平臺上制定崗位技能培訓計劃和任務，供學員進行技能培訓。該平臺提供了一個學員和教員二者之間項目合作交流的平臺，從而提高高校和企業的產學研合作。在該平臺上教員可以依據學員的綜合表現做出綜合性評價。各應用子系統的功能簡要說明如下：

（1）在線實時學習子系統

該子系統主要用來實現學習的實時直播功能，滿足學員線上實時學習的需求。在服務端，利用數字攝像機將教員的講課過程實時傳輸到服務器，然后通過視頻直播模塊將音視頻信號采集編碼壓縮生成ASF流媒體文件，并經服務器傳送到網絡上。客戶端，學員只需在瀏覽器上通過視頻直播連接就可以實時接收到教員講課的過程。

（2）離線學習子系統

該子系統主要實現的是學習的點播功能，滿足學員線下自學的需求。在服務端，利用數字攝像機將教員的講課過程進行錄制處理，通過專業的視頻處理軟件生成ASF流媒體文件后上傳到服務器的指定目錄下。客戶端，學員只需在瀏覽器上選擇教學視頻點播就可以進行學習。

（3）崗位技能培訓子系統

該子系統主要實現的是學員企業崗位技能的培訓。其主要參與者為企業導師與學員。企業導師根據實際企業崗位的技能需求指定培訓計劃，并給學員安排日常的工作和學習培訓任務。學員根據企業導師的任務安排按時按量完成任務，并通過該系統上傳任務成果。企業導師可以實時跟蹤學員的動態，并依據學員的成果進行相應的評價。

（4）項目工作室

教員通過公告欄可以在網上項目招募信息。線下學員與教員之間可以通過各種形式完成項目，并上傳項目成果供其他成員參考使用。學員或教員也可以自己完成的研究成果，供其他成員參考使用與評價。

（5）資源共享平臺

提供一個基于Web的資源上傳下載平臺。教員可以上傳教學資源或相關優質資源到服務器的指定目錄下。學員可以通過下載鏈接下載相關教學資源。

（6）互動交流平臺

提供一個在線師徒交流、討論場所。學員可以向教員提問，教員進行實時解答，也可以對某個問題或某個領域的典型解答。

（7）考核評價子系統

該系統用于教員對學員的考核評價。主要包含崗位技能認證子系統、網上作業評價子系統、網上考試子系統和項目成果效益評價子系統。具體如下：

a.崗位技能認證子系統是對學員日常任務完成效果和崗位技能證書的綜合評價；

b.網上作業評價子系統在日常作業后，學員完成作業后對作業效果的綜合評價；

c.網上考試子系統通過在線考試題目，學員完成在線考試后進行的考核評價；

d.項目成果效益評價子系統對學員在項目工作室中參與的程度以及完成項目的社會效益等進行綜合評價。

2 平臺實現的主要關鍵技術

2.1 基于Web服務的五層軟件體系結構

采用基于Web服務的五層軟件體系結構，分為數據層、數據服務層、業務邏輯層、業務接口層和業務表示層。其五層結構如圖4所示。

（1）數據層。主要實現數據存儲、數據間的聯系等邏輯關系。該層采用SQL Server 2012以及XML來完成；

（2）數據服務層。該層起中介作用，是承接業務邏輯層對數據層的數據調用。將后臺數據庫表的操作封裝于該層，即DAO組件都放在該層；

（3）業務邏輯層。該層主要將各種業務功能邏輯組件以Web服務組件進行封裝，比如用戶登錄、視頻播放、文件上傳下載等功能；

（4）業務接口層。該層主要對業務邏輯層封裝的Web服務組件進行描述和組合，并將Web服務組件注冊到IIS上，實現各個服務之間的交互；

（5）業務表示層。該層主要為用戶提供輸入/輸出交互界面，通過調用業務接口層上的Web服務將系統的各個功能在瀏覽器上輸出。

2.2 基于RTP/RTSP協議的視頻直播

提供教學視頻直播是基于現代學徒制的物聯網應用技術專業平臺的主要功能之一。目前流媒體技術的成熟發展為實現教學視頻直播提供了有效的技術支持。由于移動終端的普及，根據文獻[9]與文獻[10]的描述，該平臺使用基于RTP/RTSP協議的視頻直播技術，主要解決客戶端在不同應用平臺（PC機或智能終端）上視頻的實時播放問題。工作流程如圖5所示，采集端將采集到的音視頻信號進行處理，并用H264編碼，經RTP和UDP封裝后上傳至流媒體服務器。流媒體服務器根據客戶端發送的RTSP交互協議發起或終結流媒體處理，并將經過UDP、RTP拆包后的數據通過VLC編碼后在客戶端播放。

3 關于系統進一步完善與應用的思考

本文提出的基于現代學徒制的物聯網應用專業平臺只是網絡教學和專業交流平臺的一個基本雛形，平臺現有的基本功能可以進一步完善和擴充。目前可以從以下幾方面考慮：

（1）優化考核評價標準，需要研究現代學徒制下考核評價的標準化和評價分析功能；

（2）完善開發更為友好的交互界面，繼續研究更為有效的視頻直播技術；

（3）在資源共享模塊方面，考慮采用Hadoop云平臺解決文件服務器資源不足的問題；

（4）在項目工作室方面，考慮引進O2O模式來提高共同合作開發項目的服務。

4 結 語

本文給出了現代學徒制下物聯網應用專業平臺的設計方案，該平臺包含了在線實時學習子系統、離線學習子系統、崗位技能培訓子系統、考核評價子系統、項目工作室、互動交流平臺和資源共享平臺等功能模塊，并提出了該平臺的基于Web服務的五層軟件體系結構。針對實時視頻播放問題，給出一個基于RTP/RTSP協議的視頻直播工作流程。平臺部署和實施工作成為后期研究的重點。

參考文獻

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篇5

[關鍵詞]物聯網技術；血站；信息化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.06.102

[中圖分類號]R197.6 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）06-0-01

目前，我國物聯網技術在關鍵技術和應用上都還存在明顯的不足之處，同世界先進技術水平還有較大的差距，作為未來國際競爭的關鍵技術之一，其能夠有力地推動產業結構的升級和變革。因此，利用物聯網技術加強血站信息化管理，提高血站工作質量和效率，是我國血站行業發展的重要方向。

1 物網技術的基本概述

近年來，隨著信息化的發展，物聯網技術也有了很大程度的進步，其作為現代智能系統的重要部分，是新一輪技術革命的重點，也是學術界研究和國家戰略規劃的重點內容。2009年，在擺脫金融危機的戰略時，美國便將物聯網技術作為刺激經濟復蘇的關鍵，并擺在重要的戰略位置。同時將物聯網列為對美國利益有潛在影響的關鍵技術之一。面對物聯網技術掀起的全球技術革命，我國也將物聯網作為重點發展對象，并上升到國家戰略層面。還出臺了《物聯網“十二五”發展規劃》。目前，我國物聯網技術還處于發展的初級階段，同世界先進水平還有較大的差距，無論是在關鍵技術的研發方面還是在規模化的應用方面，都需要做出進一步的突破和發展。物聯網技術的發展，采用了創新性的設計理念，融合了存儲、計算、傳感、應用等多種技術，能夠廣泛地應用于工業生產、商業流通以及醫療衛生等各個領域。在互聯網的平臺上，物聯網以信息技術為支持，建立了物品之間的聯系，形成了一個交互性的立體網絡。在這種技術下，虛擬世界和現實世界能夠建立起密切的聯系，能夠有效地改變傳統產業發展的結構和模式，提高信息交互的效率、反應速度和靈活程度。在物聯網技術的分類上，根據其特征，我國將物聯網劃分為感知層、網絡層以及服務層。感知層主要是指信息采集技術，用于現實世界中的信息識別和感知。例如，傳感器、RFID、地理識別、定位、二維碼技術等。網絡層主要是建立互聯網絡進行信息的傳送，例如，認知無線電、環境感知、物物增強等技術。服務層是指通過應用平臺實現信息共享和協同功能，包括云計算、SOA技術等。

2 物聯網技術在血站信息化管理中的應用

2.1 利用RFID技術進行血液信息化管理

血站的主要業務流程包括招募、信息登記、體檢、采血、血液初檢、復檢、入庫和臨床使用等。在這個過程中，需要錄入、匹配和管理大量的數據，包括獻血者的檔案和血液成分等，大量的數據給血液信息管理造成了極大的困難，例如，血液的存儲、運輸、監控等。在臨床使用時，血液匹配、出庫的效率較低，影響了醫療活動的順利進行。針對這種情況，RFID技術能夠極大程度地解決血液的信息化管理問題。在RFID技術下，每袋血液都能形成唯一的電子標簽，與數據庫進行互聯。在血液采集、存儲、運輸的各個環節，實現全程跟蹤和監控，極大地簡化了血液的出、入庫程序。此外，利用RFID技術進行血液管理還具有幾個優勢：一方面，RFID技術能夠實現大量數據的處理，有利于減少人力成本，同時能有效地避免人為操作失誤；另一方面，RFID技術的識別是非接觸性的，能夠降低血液在識別和檢測過程中造成血液污染的風險。

2.2 通過應用平臺實現血站信息共享

隨著血站規模的不斷擴大，血站的數據量也變得更加龐大，血站之間的業務聯系也越來越多，迫切需要進行信息分享，開展系統合作。傳統血站工作模式由于信息分散，已經不能適應當前社會對血站工作的新要求，且出現了嚴重的資源浪費、效率低下以及重復投資等現象。通過物聯網技術，建立應用平臺進行信息的分享和交互，打破了傳統血站工作的信息限制，能夠極大地提高血站的工作效率，在應對突發事件時，能夠提高反應速度和靈活程度，對于不宜獻血以及高危獻血人群，能夠通過信息共享實現各個血站、各個區域的屏蔽，避免了大量重復的工作。同時，在檢測信息的傳遞和獻血間隔期的控制上，信息共享平臺也能實現良好的管控效果。可見，加大資源投入和發展力度，建立血站行業的信息互聯平臺，對血站信息進行數據化管理，對提高我國血站工作質量和效率具有重要的意義。因此，我國要按照國際主流血站信息化建設標準，加強我國血站信息標準體系建設，進一步推動區域內信息共享工作。例如，利用物聯網技術開發云模式，建立各個血站系統之間的協同工作網絡，實現血站系統之間的數據傳遞和交換。

2.3 通過物聯網技術強化后勤服務和管理

血站的后勤管理和服務工作是血站正常運行的基礎和支撐，是血站工作的重要內容。完善的后勤管理和服務，也體現了血站的工作態度、精神風貌和管理水平。利用物聯網技術等現代化信息技術手段，在庫存管理、設備管理、消毒供應、資源采購等各個方面，提高服務質量和管理效率，推動和諧血站建設。物聯網技術的應用，是對現有設備、物資管理體系變革的重要基礎，能夠在安全保障和工作效率上，都有顯著的提高。通過對后勤工作智能化、動態化的管理和監控，能夠為血站創造一個穩定、安全的工作環境，為血站的發展提供強大的后勤保障。

3 結 語

隨著我國物聯網技術中核心技術能力的不斷增強，進一步深化技術改革，能夠提高我國在國際市場中的競爭能力。在血站的信息化管理中，我國應積極發揮物聯網技術的優勢，利用物聯網技術進行血液信息化管理，強化后勤服務，建設應用平臺，實現血站信息共享，推動血站信息化建設發展。

主要參考文獻