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(gè)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)——Networked Coke Machine。1999年在美國召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國際會(huì)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(bào)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(shí)，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(huì)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(dòng)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)”（Internet of Things，IoT，也有稱為Web of Things）指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(gè)傳感器都是一個(gè)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(shí)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(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時(shí)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(shí)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(jì)算、模式識(shí)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(shí)別物體，采集信息的來源，其主要功能是識(shí)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(jì)算平臺(tái)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(gè)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

　　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(shí)特定的對象，用于區(qū)分對象個(gè)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(shí)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(gè)對象的實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)交通流程等。

　　對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計(jì)算平臺(tái)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(dòng)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(gè)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。可以利用智能標(biāo)簽識(shí)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(yàn)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(yàn)。例如生物課的實(shí)踐性教學(xué)中需要學(xué)生識(shí)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(shí)別二維碼從教學(xué)平臺(tái)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(gè)教學(xué)設(shè)施的情況，以及行動(dòng)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(shí)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(yàn)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�？刂破饕部梢院屯队皟x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(dòng)報(bào)警等。

　　面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢

　　毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)帶來相當(dāng)?shù)谋憷�和巨大的市場，同時(shí)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(dòng)、行為、習(xí)慣和偏好，對個(gè)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(huì)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。

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