高校物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)挑戰(zhàn)與思考

　伴隨信息技術(shù)的迭代更新，物聯(lián)網(wǎng)在高校的應(yīng)用現(xiàn)狀如何？部署過程中面臨哪些挑戰(zhàn)，該如何解決？校園物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用又肩負(fù)著哪些使命？針對這些問題，近日我們采訪了相關(guān)人士。

　　探索中求發(fā)展

　　“當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)在高校的應(yīng)用仍處于探索發(fā)展階段，但已逐漸出現(xiàn)感知設(shè)備智能化、物聯(lián)接入專網(wǎng)化、資源整合平臺化、物聯(lián)業(yè)務(wù)支撐標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)應(yīng)用智慧化等趨勢。”西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心主任鎖志海表示，物聯(lián)網(wǎng)在高校的應(yīng)用場景涵蓋教學(xué)、后勤、資產(chǎn)及安保等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域。例如，課堂教學(xué)中的互動傳感、后勤能源中的遠(yuǎn)傳計量、資產(chǎn)管理中的RFID標(biāo)識、校園安保中的人體感應(yīng)等。

　　江南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)及基礎(chǔ)設(shè)施科科長趙讓表示，當(dāng)前高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以說是“苔花如米小，也學(xué)牡丹開”，即校園物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用雖然不如信息系統(tǒng)建設(shè)、數(shù)據(jù)存儲等傳統(tǒng)信息化應(yīng)用那般火熱，但整體發(fā)展態(tài)勢向好。

　　目前高校物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于能源監(jiān)管、校園智能卡、安防消防和樓宇自控等。但由于后三者相對比較傳統(tǒng)且架構(gòu)差異較大，而能源監(jiān)管系統(tǒng)的架構(gòu)比較符合物聯(lián)網(wǎng)層次模型，爭議較少，成為高校開展較為廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

　　江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于能源監(jiān)管方面，自2006年開始，學(xué)校就自主設(shè)計、研發(fā)了國內(nèi)高校首個基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的數(shù)字化能源監(jiān)管平臺。

　　趙讓感慨地說：“這些年來，我們持續(xù)探索，雖然步履蹣跚，但能取得今天的成就，也倍感欣慰！印象最深的是，2008年我們剛開始做學(xué)生宿舍能源管理時，市面上找不到一款能夠滿足我們需求的電表。當(dāng)時，我們對這款電表的功能要求比較多，即具備計費功能，能定單價、改單價，具有計免費額度的功能，并且要對宿舍用電進行功率控制，還能進行惡性負(fù)載的識別等。最后，我們主動出擊，找到電表廠家，在經(jīng)過協(xié)商之后，廠家最終根據(jù)我們的要求定制了一款電表。這款電表后來在高校的使用效果很好，成功更新了國內(nèi)高校學(xué)生宿舍電費管理模式。”

　　可見，高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景廣泛，可部署的業(yè)務(wù)領(lǐng)域眾多。目前大部分高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用仍處于探索發(fā)展階段，對于正在行動或觀望的高校而言，物聯(lián)網(wǎng)部署的注意事項則成為眾多信息化工作者研究的重點課題。

　　抓住“三個”注意事項

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)雖然能夠使智慧校園更加智能，但也不能急于求成、生搬硬套，專家表示，應(yīng)從以下五個角度慎重考慮：

　　第一，是否具備物理部署條件和足夠成本？

　　鎖志海表示，在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，為了保證通訊質(zhì)量，對感知實時性要求較高的業(yè)務(wù)（如實時控制），應(yīng)盡量采用有線接入的方式；對于實時性要求不高的業(yè)務(wù)（如計量監(jiān)測類等），若不具備有線接入條件，可考慮采用無線接入方式。對此，趙讓做了進一步補充，即在組網(wǎng)及通信方式上，能用有線就不要用無線，能用以太網(wǎng)（TCP/IP）就不要用其他，能用校園網(wǎng)就不要自建網(wǎng)絡(luò)。同時，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用由于牽涉到大量硬件和施工，成本相較于軟件系統(tǒng)建設(shè)要高許多。

　　第二，是否考慮技術(shù)成熟度和足夠擴容能力？

　　“相較于傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用出現(xiàn)較晚，技術(shù)還處于快速發(fā)展和迭代階段，不同應(yīng)用之間的技術(shù)路線差異較大。”趙讓表示，很多高校信息化中心精通網(wǎng)絡(luò)、軟件的人很多，但精通物聯(lián)網(wǎng)的人很少。對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不熟悉，就會導(dǎo)致建設(shè)的積極性不高，平時工作中對物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的主動思考和工作規(guī)劃也會較少。

　　鎖志海指出，校園物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是一項長期持續(xù)性工作，若在建設(shè)之初未考慮后續(xù)的協(xié)議擴展與數(shù)量擴容，將極大地制約后續(xù)建設(shè)工作的開展。因此，校園物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)前應(yīng)結(jié)合當(dāng)前及后續(xù)可能出現(xiàn)的應(yīng)用場景，制定包含后續(xù)發(fā)展的建設(shè)方案，并在實際建設(shè)中考慮一定的接入數(shù)量、帶寬、設(shè)備供電等方面的冗余。

　　第三，是否支持分步建設(shè)、逐步集成？

　　鎖志海表示，校園物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)作為一項長期持續(xù)性工作，可考慮采用“小步快跑”的建設(shè)方式，分業(yè)務(wù)領(lǐng)域、分樓宇逐步推進，同時考慮后續(xù)的逐步集成，盡量避免碎片化建設(shè)導(dǎo)致業(yè)務(wù)發(fā)展又回到“煙囪式”上來。

　　難關(guān)不再難

　　針對當(dāng)前的建設(shè)現(xiàn)狀，專家指出，校園物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署面臨如下四項挑戰(zhàn)：

　　首先，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一與協(xié)調(diào)。

　　鎖志海表示，雖然目前物聯(lián)網(wǎng)已有部分業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，但尚未完全覆蓋。校園物聯(lián)網(wǎng)感知層不同的設(shè)備有不同的接口、不同的協(xié)議，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多源異構(gòu)，對統(tǒng)一集成帶來困難。校園物聯(lián)網(wǎng)傳輸層也可能由于缺乏統(tǒng)籌，各類物聯(lián)分項使用的網(wǎng)絡(luò)類型不同，存在不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對統(tǒng)一承載帶來困難。

　　針對物聯(lián)網(wǎng)傳輸層，西安交通大學(xué)在國內(nèi)高校首創(chuàng)“四網(wǎng)融合”，將“有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、運營商5G”統(tǒng)一使用一張物理網(wǎng)承載，采用VXLAN虛擬機化技術(shù)進行邏輯隔離，通過構(gòu)筑的一張校園物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物聯(lián)傳輸層的集約化和標(biāo)準(zhǔn)化。同時，趙讓也指出，由于校園物聯(lián)網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致通用性不強，建設(shè)和運維成本高，不利于項目的可持續(xù)發(fā)展。

　　其次，業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)“煙囪式”。

　　鎖志海表示，校園物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層由于開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一、涉及業(yè)務(wù)領(lǐng)域的不同而存在不同的體系架構(gòu)，難以統(tǒng)一管理。如果未考慮統(tǒng)一的管理平臺，就會出現(xiàn)大量重復(fù)建設(shè)工作和數(shù)據(jù)冗余，造成資源浪費。

　　西安交通大學(xué)制定了“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)方法與規(guī)范”，引導(dǎo)各類業(yè)務(wù)應(yīng)用借助物聯(lián)網(wǎng)平臺提供的標(biāo)準(zhǔn)化北向數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐能力進行快速構(gòu)建。

　　一方面由物聯(lián)網(wǎng)平臺保證了基礎(chǔ)感知數(shù)據(jù)采集、傳輸及儲存的實時性和準(zhǔn)確性，另一方面物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)了全校大量傳感器資源和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的共享和重用及跨業(yè)務(wù)的互聯(lián)、互通、互操作，新建業(yè)務(wù)應(yīng)用可復(fù)用物聯(lián)網(wǎng)平臺已有的能力，減少感知層、傳輸層及部分應(yīng)用層基礎(chǔ)功能的重復(fù)性建設(shè)。以上工作使得校園物聯(lián)應(yīng)用開發(fā)從“煙囪式”逐步過渡到“水平式”上來。

　　校園網(wǎng)的體系架構(gòu)雖然已趨于成熟，有各類安全措施和管理制度保障，但依舊存在各種安全隱患，如敏感信息泄露、感染挖礦病毒，甚至重要信息被加密遭到勒索等安全事故。

　　鎖志海表示，校園物聯(lián)網(wǎng)在近些年才被廣泛應(yīng)用，安防體系仍未成熟，因而安全問題更加突出。

　　一是絕大多數(shù)傳感設(shè)備暴露在外，存在較高非法侵入風(fēng)險；二是傳感數(shù)據(jù)往往包含用戶位置、行為、習(xí)慣和偏好等信息，若被非法獲取，將可能對師生的個人隱私造成較大損失；三是若設(shè)計建成的物聯(lián)網(wǎng)平臺納入了較多重要業(yè)務(wù)管理功能、存儲了海量傳感數(shù)據(jù)，其自身出現(xiàn)安全隱患將可能對業(yè)務(wù)管理帶來重大損失。

　　對此，西安交通大學(xué)一是建立健全管理制度，即參與物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的廠商必須簽署具有法律效力的保密協(xié)議，使用數(shù)據(jù)的單位需要經(jīng)過申請、審批并通過審核后方可對接使用；二是完善技術(shù)保障措施，“西安交通大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)平臺”從南向感知設(shè)備接入、物聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸、物聯(lián)數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)的北向輸出服務(wù)，全過程都有安全保障措施。

　　最后，投資績效評估困難。

　　鎖志海表示，物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用雖然得到國家政策扶持，也能提高業(yè)務(wù)運行管理的精準(zhǔn)性與便捷性，有效改善用戶的使用體驗。但不可否認(rèn)的是，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)投資成本較高且需持續(xù)進行，如何針對物聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)業(yè)務(wù)效益的提升作出準(zhǔn)確評估以指導(dǎo)后續(xù)發(fā)展規(guī)劃，也是目前面臨的挑戰(zhàn)。

　　西安交通大學(xué)在物聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)之前開展了廣泛的兄弟院校建設(shè)情況調(diào)研，并與眾多知名信息化建設(shè)企業(yè)多次研討，結(jié)合學(xué)校的業(yè)務(wù)特點，制定了“物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)頂層規(guī)劃與實施方案”。并以此為依據(jù)，遵循“小范圍示范到全校推廣”“粗粒度到精細(xì)化”，由點及面、穩(wěn)步推進的原則，分業(yè)務(wù)領(lǐng)域、分區(qū)域、分期開展建設(shè)。

　　每一期建成后，學(xué)校采用量化績效評估指標(biāo)體系，針對物聯(lián)網(wǎng)在學(xué)校教育教學(xué)科研、后勤資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)開展、師生滿意度等維度的效益進行科學(xué)評估，以決定是否推動下一步建設(shè)，保證每期建設(shè)的合理性，避免建設(shè)資金的浪費。

　　教育物聯(lián)網(wǎng)的未來使命

　　當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為教育教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展拓寬了路徑，開辟了新的渠道。面向未來，鎖志海認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校的應(yīng)用主要集中在三個方面：

　　第一，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可作為提升教育教學(xué)的方法和手段，例如利用物聯(lián)傳感技術(shù)、增強現(xiàn)實技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等使得復(fù)雜的學(xué)習(xí)內(nèi)容可感知、可量化，并進行可視化呈現(xiàn)與展示；

　　第二，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可助力教育教學(xué)不斷優(yōu)化提升，例如通過采集刷卡消費、考勤、人臉識別等物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)實時跟蹤課堂到課率、未到課學(xué)生去向，以及學(xué)生對課堂講授內(nèi)容現(xiàn)場反饋情況，推動因材施教理念的落地實施；

　　第三，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可改進教學(xué)質(zhì)量評價、督導(dǎo)與幫扶體系，例如通過物聯(lián)技術(shù)應(yīng)用，采集學(xué)生在校期間學(xué)習(xí)生活的全過程狀態(tài)數(shù)據(jù)，做到課堂狀態(tài)智能分析、課程反饋定量評估等，實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量評價科學(xué)化、課程督導(dǎo)精準(zhǔn)化、學(xué)生個性幫扶主動化。

　　他表示，西安交通大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)下一步建設(shè)將圍繞學(xué)校“十四五”信息化規(guī)劃開展，堅持發(fā)現(xiàn)問題、確立目標(biāo)、制定方案、實施建設(shè)、評價結(jié)果全過程統(tǒng)籌推進，堅持技術(shù)與管理機制創(chuàng)新，發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)在學(xué)校智慧校園建設(shè)中的重要支撐作用，驅(qū)動更多的智慧應(yīng)用開花結(jié)果，扶持更多的教育新理念生根發(fā)芽。

　　總之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有助于提升校園管理能力和治理水平，能夠有效提升師生學(xué)習(xí)、生活體驗，是打造孿生校園的必由之路。未來，校園物聯(lián)網(wǎng)與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)將逐漸融合，校園“萬物互聯(lián)”將不再是夢。

資料來源：中國教科網(wǎng)