云计算在校园物联网中的应用研究(二)_云计算物联网应用研究
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云计算在校园物联网中的应用研究
（二）２
物联网及其体系结构
２ ． １
物联网的概念
１９９５ 年，比尔 · 盖茨提出物联网的概念，之后麻省理工大学、美国的 Ａｕｔｏ － ＩＤ 和国 际电信联盟也先后提出 物联网的概念。同年，ＩＢＭ 公司提出基于物联网 技术为核心的智 慧地球的概念。２００９ 年，中 国 将物联网技术列入国家七大战略性新兴产业之一。物联网技术是通过射频识别（ＲＦＩＤ）、红外感应、激光扫描、全球定位等信息传感设备，按约定的协议将物品 与互联网 相 连接，进行信息的交换和通信，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术，其技术基础和核心仍然是互联网技术。
２ ． ２
物联网的体系结构
国际电信联盟定义的物联网体系结构包括感知层、网络层和应用 层，其结构如图 １ 所示。感知层主要用于物品标识和信息智能采集，对应物联网感知系统，包括 ＲＦＩＤ 标签和读写器、传感器、摄像头、ＧＰＳ、二维码标 签、ＲＦＩＤ 网络、传感器网 络等。该层的核心技术包括物品 标识技术、传感器技术、无线传输技术等 ； 涉及 的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由 器、无线网 关 等。
物品标识技术是对物品编码并进行识别的一项技术，按识别距离及是否需要电源，可分为接触式标识技术、非接触式标识技术、有源标识技术和无源标识技术。按识别距离及速度可分为近距离低速标识、中 距离高速标识和远距离高速标识。如 条形码、磁卡、ＩＣ 卡和 低频 ＲＦＩＤ 采用的是无源接触式标识技术 ； 高频、超高频和微波 ＲＦＩＤ 采用无源非接触标识技术 ； 超高频、微波 ＲＦＩＤ 采用 中 距离高速标识技术 ； 有源 ＲＦＩＤ 采用远距离高速标识技术。
网络层主要用 于传递和处理感知层获取的信息，对应物联网通信系统和数据海系 统。通信系统包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网络等 ； 数据海系统主要有海量多 媒体数据存取系统、跨媒体搜索、数据融合与知识发掘、安全和保密技术、数据格式和标准化等。
应用层主要用 于实现物物互联的应用解决方案，对应物联网的计算机系 统和控制系 统。计算机系 统主要包括云计算服务、共性服务软件的中 间 件、嵌入式一体化开发平台、超级计算机硬件系 统、软硬件的 Ｉ ／ Ｏ 标准化等。控制系统主要包括人工智能技术、无人装备、新型调节与执行机构、管道系统控制技术等。
物联网技术的关键是把现有的智能物品和子系统相连，实现应用大集成和管控营一体化，从而实现高效、节能、安全的社会服务。作为物联网的核心，软件和中间件，将同硬件设施一起推动整个物联网的发展。３
云计算在校园物联网中的应用
３ ． １
物联网在校园中的应用
随着校园网中无线网络的全覆盖和物联网技术的快速发展，物联网在高校的教学管理、学生管理、图书馆管理、物流管理、人事管理、计费管理 等工作中的应用 越来越广泛。在教学中，物联网 可以 实现现实世界与虚拟学习 环境无缝连接，建立一个资源共享、数据传递安全、实验设施管理智能化的教学环境。在学生管理中，通过将 ＲＦＩＤ 标签嵌入学生的校园一卡通中，可以确定学生所处的位置，实现学生的实 时 考 勤 和 管 理。在 图 书 馆 管 理 中，通 过 将 ＲＦＩＤ 标签嵌入图书中，可以完成图书的自 主借阅。在物流管理中，可以对物资的流向 和数量进行实时监控，及时补充紧俏物资，提高物资分配效率。
３ ． ２
云计算在校园物联网中的应用
随着校园物联网 的快速发展，网 络规模越来越大，产生的数据也越来越多，因 此，迫切需要一个功能强大、低成本、有一定容错功能、能够处理海量数据的计算平台。云计算平台能够对校园物联网产生的海量数据进行存储、整合和管理，并为整个校园物联网提供云计算服务，实现预测和决策，同时可反向控制这些传感网络，达到控制校园物联网 中 客观事物运动和发展进程的目 的。新一代的云计算数据中心可以提供便捷的数据存储，并能实现按需服务和智 能均衡负载等功能，在计算、运营、维护等多方面满足了校园物联网的发展需求。
３ ． ３
校园物联网云平台设计
校园物联网中的云计算架构可划分为感知层、传输层、支撑层和应用 层，校园物联网云平台总体设计。感知层是整个校园物联网的神经末稍，主要用 来完成各种信息（胸卡、一卡通、图书、桌椅、实验 设备、车辆等）的收集和简单处理 ； 传输层的主要作用是把感知层简单处理过的信息进行汇聚并向上层传输，完成信息的传输、交互和汇聚。校园物联网主要通过现场总线和无线局域网、校园网 进行数据的汇聚 ； 支撑层主要包括各种基础软件系统、基础管理和基础资源，支撑应用层的运行。如基本业务、信息服务、管理控制、数据交换、应用 程序、中间件、操作系统、虚拟服务器、物理服务器等 ； 应用 层是云计算架构的最高层，主要完成服务发现和服务呈现的工作，根据校园物联网中不同用 户的不同需求，可以把相关服务组合成能够满足用 户 需求的应用 子系统。如学校人事管理系统、教务管理系统、图书管理系统、学生管理系统、物流管理系统、门禁管理系统、计费管理系统等。
４
结束语
本文基于物联网技术和云计算技术，设计了一个基于云计算技术的校园物联网云平台系统，该系统可以把校园中的各种数据纳入物联网络，并对采集到的各种数据进行分类、传输、存储和处理。既满足了校园物联网中海量数据的处理要求，又降低了校园物联网的运营成本，使校园服务高效、节能、安全。由于系统的设计方法具有普遍性，因此为校园物联网的运营模式设计提供了有益参考。在下一步的改进中，可以拓展云计算在校园物联网中的应用 模式，在可用 性、可靠性、规模弹性和成本能耗等方面进行深入研究。
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