物聯(lián)網(wǎng)是最近的熱門話題之一，受到產(chǎn)業(yè)界、政府部門和學(xué)術(shù)界的共同追捧，但是從本質(zhì)上說，物聯(lián)網(wǎng)不是一個純粹的新事物，它的概念和相關(guān)技術(shù)由來已久。
物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐最早可以追溯到1990年施樂公司的網(wǎng)絡(luò)可樂販?zhǔn)蹤C(jī)——NetworkedCokeMachine。1999年在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議首先提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，提出了結(jié)合物品編碼、RFID和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的解決方案。2005年國際電信聯(lián)盟ITU發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。2008年后，為了促進(jìn)科技發(fā)展，尋找經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)，各國政府開始重視下一代的技術(shù)規(guī)劃，將目光放在了物聯(lián)網(wǎng)上。2009年初，美國將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點(diǎn)。2009年8月溫家寶總理在視察中科院無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究所時，對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也提出了一些看法和要求。目前，發(fā)改委、工信部等部委正在會同有關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面開展研究，以形成支持新一代信息技術(shù)的一些新政策措施，從而推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的定義和特征“物聯(lián)網(wǎng)”（InternetofThings，IoT，也有稱為WebofThings）指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識別、管理和控制�？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)是基于泛在網(wǎng)技術(shù)建立起來的物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，這種連接可以包含任何時間，任何地點(diǎn)和任何物體的連接。和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征。首先，它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。其次，它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量及其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。還有，物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不用用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)和應(yīng)用模式
從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當(dāng)于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)獲識別物體，采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息，并且將信息傳遞出去。網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)特性主要體現(xiàn)在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，目前綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等各個行業(yè)均有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嘗試，某些行業(yè)已經(jīng)積累一些成功的案例。
物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)圖
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盡管物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用千變?nèi)f化，花樣百出，應(yīng)用案例和實(shí)現(xiàn)技術(shù)差異很大，但根據(jù)其實(shí)質(zhì)用途可以歸結(jié)為三種基本應(yīng)用模式：
對象的智能標(biāo)簽。通過二維碼，RFID等技術(shù)標(biāo)識特定的對象，用于區(qū)分對象個體，例如在生活中我們使用的各種智能卡，條碼標(biāo)簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息；此外通過智能標(biāo)簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴(kuò)展信息，例如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱等。
環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對某個對象的實(shí)時狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控，如使用分布在市區(qū)的各個噪音探頭監(jiān)測噪聲污染，通過二氧化碳傳感器監(jiān)控大氣中二氧化碳的濃度，通過GPS標(biāo)簽跟蹤車輛位置，通過交通路口的攝像頭捕捉實(shí)時交通流程等。
對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對象的行為進(jìn)行控制和反饋。例如根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度，根據(jù)車輛的流量自動調(diào)整紅綠燈間隔等。
物聯(lián)網(wǎng)的教育應(yīng)用
將三種基本應(yīng)用模式和具體的情境和內(nèi)容相結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用大概可以分成下面幾個領(lǐng)域，在不同領(lǐng)域中有不同的應(yīng)用案例：
1.信息化教學(xué)
利用物聯(lián)網(wǎng)建立泛在學(xué)習(xí)環(huán)境�？梢岳弥悄軜�(biāo)簽識別需要學(xué)習(xí)的對象，并且根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為記錄，調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容。這是對傳統(tǒng)課堂和虛擬實(shí)驗的拓展，在空間上和交互環(huán)節(jié)上，通過實(shí)地考察和實(shí)踐，增強(qiáng)學(xué)生的體驗。例如生物課的實(shí)踐性教學(xué)中需要學(xué)生識別校園內(nèi)的各種植物，可以為每類植物粘貼帶有二維碼的標(biāo)簽，學(xué)生在室外尋找到這些植物后，除了可以知道植物的名字，還可以用手機(jī)識別二維碼從教學(xué)平臺上獲得相關(guān)植物的擴(kuò)展內(nèi)容。
2.教育管理
物聯(lián)網(wǎng)在教育管理中可以用于人員考勤、圖書管理、設(shè)備管理等方面。例如帶有RFID標(biāo)簽的學(xué)生證可以監(jiān)控學(xué)生進(jìn)出各個教學(xué)設(shè)施的情況，以及行動路線。又如將RFID用于圖書管理，可通過RFID標(biāo)簽可方便地找到圖書，并且可以在借閱圖書的時候方便地獲取圖書信息而不用把書一本一本拿出來掃描。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于實(shí)驗設(shè)備管理可以方便地跟蹤設(shè)備的位置和使用狀態(tài)，方便管理。
3.智慧校園
智能化教學(xué)環(huán)境，控制物聯(lián)網(wǎng)在校園內(nèi)還可用于校內(nèi)交通管理、車輛管理、校園安全、師生健康、智能建筑、學(xué)生生活服務(wù)等領(lǐng)域。例如，在教室里安裝光線傳感器和控制器，根據(jù)光線強(qiáng)度和學(xué)生的位置，調(diào)整教室內(nèi)的光照度。控制器也可以和投影儀和窗簾導(dǎo)軌等設(shè)備整合，根據(jù)投影工作狀態(tài)決定是否關(guān)上窗簾，降低燈光亮度。又如對校內(nèi)有安全隱患的地區(qū)安裝攝像頭和紅外傳感器，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控和自動報警等。
面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢
毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)會帶來相當(dāng)?shù)谋憷途薮蟮氖袌觯瑫r也面臨著許多挑戰(zhàn)。其一，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不完整。關(guān)于泛在網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)于設(shè)備和傳感器的通信接口標(biāo)準(zhǔn)等是影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一。其二、由于物聯(lián)網(wǎng)可跟蹤和記錄用戶的活動、行為、習(xí)慣和偏好，對個人隱私和信息安全的保護(hù)顯得非常重要，普及物聯(lián)網(wǎng)要加快信息安全立法進(jìn)度，完善信息安全法律體系是保障信息安全的根本。其三、物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施和管理機(jī)制尚不完備。傳感器如何布置，如何維護(hù)，如何管理，如何形成網(wǎng)絡(luò)，如何使用都是很大的問題。最后，物聯(lián)網(wǎng)目前還處于早期階段，前景模糊，還需要可持續(xù)的商業(yè)模式，以吸引更多的產(chǎn)業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域，促進(jìn)其進(jìn)一步發(fā)展。從長遠(yuǎn)來看，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。作為新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的代表，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將會促進(jìn)教育信息化的進(jìn)一步發(fā)展，帶來更多的創(chuàng)新應(yīng)用和服務(wù)，引起教學(xué)模式和管理模式的變革，最終將提升教育信息化水平，有利于教育質(zhì)量的提高。
