伴隨信息技術的迭代更新，物聯網在高校的應用現狀如何？部署過程中面臨哪些挑戰，該如何解決？校園物聯網應用又肩負著哪些使命？針對這些問題，近日我們采訪了相關人士。
探索中求發展
“當前物聯網在高校的應用仍處于探索發展階段，但已逐漸出現感知設備智能化、物聯接入專網化、資源整合平臺化、物聯業務支撐標準化、業務應用智慧化等趨勢。”西安交通大學網絡信息中心主任鎖志海表示，物聯網在高校的應用場景涵蓋教學、后勤、資產及安保等眾多業務領域。例如，課堂教學中的互動傳感、后勤能源中的遠傳計量、資產管理中的RFID標識、校園安保中的人體感應等。
江南大學網絡及基礎設施科科長趙讓表示，當前高校物聯網應用可以說是“苔花如米小，也學牡丹開”，即校園物聯網應用雖然不如信息系統建設、數據存儲等傳統信息化應用那般火熱，但整體發展態勢向好。
目前高校物聯網主要應用于能源監管、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且架構差異較大，而能源監管系統的架構比較符合物聯網層次模型，爭議較少，成為高校開展較為廣泛的物聯網應用。
江南大學物聯網主要應用于能源監管方面，自2006年開始，學校就自主設計、研發了國內高校首個基于物聯網架構的數字化能源監管平臺。
趙讓感慨地說：“這些年來，我們持續探索，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，還能進行惡性負載的識別等。最后，我們主動出擊，找到電表廠家，在經過協商之后，廠家最終根據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，成功更新了國內高校學生宿舍電費管理模式。”
可見，高校物聯網應用場景廣泛，可部署的業務領域眾多。目前大部分高校物聯網應用仍處于探索發展階段，對于正在行動或觀望的高校而言，物聯網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
物聯網技術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，在物聯網建設中，為了保證通訊質量，對感知實時性要求較高的業務（如實時控制），應盡量采用有線接入的方式；對于實時性要求不高的業務（如計量監測類等），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，即在組網及通信方式上，能用有線就不要用無線，能用以太網（TCP/IP）就不要用其他，能用校園網就不要自建網絡。同時，物聯網應用由于牽涉到大量硬件和施工，成本相較于軟件系統建設要高許多。
第二，是否考慮技術成熟度和足夠擴容能力？
“相較于傳統的信息管理系統，物聯網應用出現較晚，技術還處于快速發展和迭代階段，不同應用之間的技術路線差異較大。”趙讓表示，很多高校信息化中心精通網絡、軟件的人很多，但精通物聯網的人很少。對于物聯網系統不熟悉，就會導致建設的積極性不高，平時工作中對物聯網建設的主動思考和工作規劃也會較少。
鎖志海指出，校園物聯網建設是一項長期持續性工作，若在建設之初未考慮后續的協議擴展與數量擴容，將極大地制約后續建設工作的開展。因此，校園物聯網建設前應結合當前及后續可能出現的應用場景，制定包含后續發展的建設方案，并在實際建設中考慮一定的接入數量、帶寬、設備供電等方面的冗余。
第三，是否支持分步建設、逐步集成？
鎖志海表示，校園物聯網建設作為一項長期持續性工作，可考慮采用“小步快跑”的建設方式，分業務領域、分樓宇逐步推進，同時考慮后續的逐步集成，盡量避免碎片化建設導致業務發展又回到“煙囪式”上來。
難關不再難
針對當前的建設現狀，專家指出，校園物聯網應用部署面臨如下四項挑戰：
首先，技術標準難以統一與協調。
鎖志海表示，雖然目前物聯網已有部分業界標準與規范，但尚未完全覆蓋。校園物聯網感知層不同的設備有不同的接口、不同的協議，產生的數據多源異構，對統一集成帶來困難。校園物聯網傳輸層也可能由于缺乏統籌，各類物聯分項使用的網絡類型不同，存在不同的網絡協議，對統一承載帶來困難。
針對物聯網傳輸層，西安交通大學在國內高校首創“四網融合”，將“有線網、無線網、物聯網、運營商5G”統一使用一張物理網承載，采用VXLAN虛擬機化技術進行邏輯隔離，通過構筑的一張校園物聯網實現物聯傳輸層的集約化和標準化。同時，趙讓也指出，由于校園物聯網缺乏統一的標準，導致通用性不強，建設和運維成本高，不利于項目的可持續發展。
其次，業務應用開發“煙囪式”。
鎖志海表示，校園物聯網應用層由于開發技術標準不一、涉及業務領域的不同而存在不同的體系架構，難以統一管理。如果未考慮統一的管理平臺，就會出現大量重復建設工作和數據冗余，造成資源浪費。
西安交通大學制定了“物聯網應用開發方法與規范”，引導各類業務應用借助物聯網平臺提供的標準化北向數據與服務支撐能力進行快速構建。
一方面由物聯網平臺保證了基礎感知數據采集、傳輸及儲存的實時性和準確性，另一方面物聯網平臺實現了全校大量傳感器資源和物聯網數據的共享和重用及跨業務的互聯、互通、互操作，新建業務應用可復用物聯網平臺已有的能力，減少感知層、傳輸層及部分應用層基礎功能的重復性建設。以上工作使得校園物聯應用開發從“煙囪式”逐步過渡到“水平式”上來。
再次，安全隱患較多。
校園網的體系架構雖然已趨于成熟，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，校園物聯網在近些年才被廣泛應用，安防體系仍未成熟，因而安全問題更加突出。
一是絕大多數傳感設備暴露在外，存在較高非法侵入風險；二是傳感數據往往包含用戶位置、行為、習慣和偏好等信息，若被非法獲取，將可能對師生的個人隱私造成較大損失；三是若設計建成的物聯網平臺納入了較多重要業務管理功能、存儲了海量傳感數據，其自身出現安全隱患將可能對業務管理帶來重大損失。
對此，西安交通大學一是建立健全管理制度，即參與物聯網建設的廠商必須簽署具有法律效力的保密協議，使用數據的單位需要經過申請、審批并通過審核后方可對接使用；二是完善技術保障措施，“西安交通大學物聯網平臺”從南向感知設備接入、物聯數據傳輸、物聯數據存儲到數據的北向輸出服務，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，物聯網快速發展和大規模應用雖然得到國家政策扶持，也能提高業務運行管理的精準性與便捷性，有效改善用戶的使用體驗。但不可否認的是，物聯網建設投資成本較高且需持續進行，如何針對物聯網對生產業務效益的提升作出準確評估以指導后續發展規劃，也是目前面臨的挑戰。
西安交通大學在物聯網平臺建設之前開展了廣泛的兄弟院校建設情況調研，并與眾多知名信息化建設企業多次研討，結合學校的業務特點，制定了“物聯網建設頂層規劃與實施方案”。并以此為依據，遵循“小范圍示范到全校推廣”“粗粒度到精細化”，由點及面、穩步推進的原則，分業務領域、分區域、分期開展建設。
每一期建成后，學校采用量化績效評估指標體系，針對物聯網在學校教育教學科研、后勤資產管理業務開展、師生滿意度等維度的效益進行科學評估，以決定是否推動下一步建設，保證每期建設的合理性，避免建設資金的浪費。
教育物聯網的未來使命
當前物聯網技術的應用為教育教學高質量發展拓寬了路徑，開辟了新的渠道。面向未來，鎖志海認為，物聯網技術在高校的應用主要集中在三個方面：
第一，物聯網技術可作為提升教育教學的方法和手段，例如利用物聯傳感技術、增強現實技術、虛擬現實技術等使得復雜的學習內容可感知、可量化，并進行可視化呈現與展示；
第二，物聯網技術可助力教育教學不斷優化提升，例如通過采集刷卡消費、考勤、人臉識別等物聯傳感數據實時跟蹤課堂到課率、未到課學生去向，以及學生對課堂講授內容現場反饋情況，推動因材施教理念的落地實施；
第三，物聯網技術可改進教學質量評價、督導與幫扶體系，例如通過物聯技術應用，采集學生在校期間學習生活的全過程狀態數據，做到課堂狀態智能分析、課程反饋定量評估等，實現教學質量評價科學化、課程督導精準化、學生個性幫扶主動化。
他表示，西安交通大學物聯網下一步建設將圍繞學校“十四五”信息化規劃開展，堅持發現問題、確立目標、制定方案、實施建設、評價結果全過程統籌推進，堅持技術與管理機制創新，發揮物聯網在學校智慧校園建設中的重要支撐作用，驅動更多的智慧應用開花結果，扶持更多的教育新理念生根發芽。
總之，物聯網技術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習、生活體驗，是打造孿生校園的必由之路。未來，校園物聯網與人工智能、大數據等技術將逐漸融合，校園“萬物互聯”將不再是夢。
撰文：陳永杰
責編：陳永杰
