Li Shihao(1,2)、Dahlila Putri Dahnil(1)和Saidah Saad(1)的论文《A Survey of Smart Campus Resource Information Management in Internet of Things》于2025年4月9日发表在期刊IEEE Access上。该研究由Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM)的研究项目UKM-TR2024-13以及广东技术学院的人工智能技术项目(项目编号2024KDZK001)资助。论文对物联网(IoT)支持的智能校园资源信息管理(SCRI)进行了全面综述,旨在填补当前研究中的空白,并为未来研究方向提供参考。
随着信息技术的快速发展,尤其是物联网(IoT)等领域的进步,校园正在经历深刻的变革。这种变革广泛影响了教育资源分配、学生服务和校园安全等多个领域。在此背景下,智能校园资源信息管理(SCRI)成为推动这些变革的关键策略。SCRI利用物联网技术收集校园空间、环境、交通、能源、排放、水以及各类事件的资源信息,并通过综合分析这些信息,实施节能控制、优化空间管理和分配以及灾害管理等措施,以实现校园资源的最佳利用。尽管SCRI逐渐普及,但当前研究缺乏全面的研究总结。本研究主要选取了2019年至2024年间与SCRI相关的文献进行调查,通过校园资源信息、安全与隐私以及SCRI框架等评估标准,对SCRI的模型、技术、挑战和改进建议进行了详细分析。
论文提出了SCRI增强模型,将校园资源信息管理分为10大类,包括校园空间分配与管理、节能控制与管理、校园灾害信息管理、自然与环境信息管理、研究与教学创新管理、师生生活信息管理、移动性信息管理、ICT信息管理、行政管理信息和财务信息管理。其中,前8类主要依赖物联网数据,而后2类则较少依赖物联网数据。通过定量统计分析,作者发现物联网技术在校园空间分配与管理、节能控制与管理、灾害管理等领域发挥了重要作用。
支持这一观点的证据包括多项具体研究。例如,Sutjarittham等人(2019)通过光束计数器和机器学习算法实时监测教室占用情况,优化了教室资源的分配。Nweye和Nagy(2022)则利用Wi-Fi连接数据推断建筑物占用情况,并通过K-means算法预测能源消耗,从而优化HVAC系统的运行时间。这些研究表明,物联网技术能够显著提升校园资源管理的效率和智能化水平。
知识图谱技术通过建模实体之间的关系,解决了传统物联网数据孤立的问题。论文指出,KG能够将来自不同传感器的数据统一格式,并支持复杂的数据分析和推理。例如,Nagowah等人(2022)提出的智能教室知识图谱将学生个人数据、教室环境信息和硬件资源信息相互关联,从而提升了学习环境的管理效率。Eneyew等人(2022)则通过KG存储静态建筑信息和物联网元数据,提高了查询环境数据的速度。
作者还强调了KG在实时数据处理中的优势。例如,Li等人(2021)提出的统一知识图谱能够将不同来源的数据映射到统一的概念中,从而更准确地分析用户需求。这些研究表明,KG技术不仅能够提升数据处理的效率,还能为校园资源管理提供更全面的视角。
占用检测技术在SCRI中扮演了基础性角色。论文通过文献综述发现,占用检测广泛应用于校园空间管理、节能控制、灾害管理等领域。例如,Wang等人(2023)利用热成像传感器分析图书馆占用模式,而Delnevo等人(2023)则通过摄像头和YOLOv3模型动态更新教室占用信息,为灾害救援提供关键数据。
作者还分析了不同占用检测技术的隐私与安全问题。摄像头和面部识别技术虽然高效,但可能引发隐私担忧;而非侵入式传感器(如PIR和热传感器)则对隐私影响较小。论文建议在设计中平衡隐私保护与功能需求,例如通过数据匿名化和访问控制机制降低隐私风险。
论文对比了多种基于物联网的SCRI框架,指出当前框架在异构设备接入、数据存储和处理效率方面存在不足。例如,Huang等人(2019)和Yağanoğlu等人(2023)提出的分层框架通过中间层(如树莓派)解决了物联网设备与平台之间的通信问题,但未能有效处理高并发数据。
作者提出的SCRI增强框架通过引入知识图谱和微控制器间的通信优化了数据集成与处理效率。该框架分为物联网感知设备层、中间互操作层、数据处理层和应用层,支持实时数据存储、历史数据分析和优先级数据传输。例如,灾害信息被赋予最高优先级,以确保紧急情况下的快速响应。
论文指出,数据隐私和安全是SCRI系统面临的重要挑战。作者总结了当前研究中的隐私保护措施,如数据匿名化、本地化存储和用户同意机制。例如,Sutjarittham等人(2019)通过光束计数器将数据严格限制在校园内,而Jabbar等人(2021)则在智能停车系统中使用HTTPS和SSL协议加密数据传输。
在安全方面,论文强调了数据完整性和系统稳定性的重要性。例如,分布式架构(如Zato ESB)能够降低集中式存储的风险,而访问控制机制则确保敏感数据的安全性。作者还建议未来研究探索更先进的加密技术和动态监控机制。
这篇综述论文的价值在于: 1. 系统性总结:首次全面梳理了SCRI的研究现状,填补了该领域缺乏综合性研究的空白。 2. 技术整合:提出将知识图谱与物联网技术结合的SCRI增强框架,为未来研究提供了新方向。 3. 实践指导:通过案例分析(如火灾检测系统)和量化统计,为校园智能化建设提供了实用参考。 4. 跨学科视角:融合了物联网、数据安全、人工智能等多领域知识,推动了智能校园研究的跨学科发展。