基于iBeacon技术在移动数字化校园中的应用

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1 iBeacon简介
　　iBeacon是2013年苹果公司发布的移动设备使用配备的新功能。其工作原理是，配备有低功耗蓝牙通信功能的设备使用BLE技术向周围发送ID，接收到该ID的软件根据此ID做出对应功能响应。比如，在店铺里设置iBeacon通信模块的话，便可让iPhone上运行一资讯，或服务器向顾客发送折扣券。此外，在其他设备不能正常工作的情况下，可以使用iBeacon给应用程序发送消息。iBeacon设备可通过蓝牙向周围发射信号，终端设备收到该附近信标的ID后，对此信号做出响应，如从服务器上获取此ID对应的位置信息等。
　　2 优势分析
　　基于iBeacon技术的定位系统，相对于传统的定位系统有如下几点优势：
　　（1）部署方便。蓝牙信标体积小，设备好比一台小型的发射机，外围电路极为简单，元器件极少，天线多为板载天线形式，配上一粒纽扣电池，一般情况下，其体积也不过1枚1元硬币大小，部署起来也较为方便。（2）定位精确度高。iBeacon定位精度在2米内，较传统的定位技术有显著的提升。iBeacon定位系统在实时定位人员位置的同时，还能基于地理位置推送广播消息，用于基于位置的服务。（3）强大的编程功能。iBeacon技术有相应的SDK，通过调用相应的API接口，可实现丰富的拓展功能。（4）耗电少。iBeacon信标使用的蓝牙4.0低功耗技术，功耗有显著的提升。（5）信号干扰小。相比于传统基于WiFi的室内定位技术而言，iBeacon则是靠蓝牙基站拓扑，广播使用的BLE信号，BLE功耗更低、广播距离增加至30米，频段切换频繁使得信号更少被干扰。（6）对移动设备的要求不高。只需要移动设备系统环境支持蓝牙4.0协议，目前市面上的大部分移动设备都能满足这个要求。
　　3 iBeacon在移动移动数字化校园中的应用
　　3.1 学校考勤目前现状，考勤的应用
　　考勤系统的用户角色分为：老师，辅导员和学生。根据具体角色的需求进行功能设计。老师及辅导员角色的主要功能：检查承担课程的考勤信息和查询课程信息，修改考勤状态，查询班级考勤情况等。学生的主要功能包括签到、查询考勤与查询课表等；为了确保考勤信息的准确性，根据课表安排，学生需要提前十分钟登陆到考勤系统进行签到，签到的状态将会实时提交到服务器，便于进行信息的查询与汇总。考勤过程中所有正常注册的学生将显示在学生登录名单下面，如：学生手机无法正常使用，忘带手机或手机不支持蓝牙功能等情况，导致学生不能正常进行签到，则将其信息突出方式显示出来。数据将通过数据考勤标记会自动同步到服务器，相同用户级别用户可查看对应的考勤信息，进而满足教师和辅导员对日常考勤汇总的统计需求，也对实时关注的课堂出勤情况提供了更为方便的途径。
　　3.2 在新生报到中的应用
　　基于iBeacon技术的室内导航服务的核心技术是通过iBeacon的通信协议，通过结合定位算法进行位置感知来实现室内定位，室内导航同时为移动数字校园带来最具重大变化的移动互联网服务，解决了GPS技术在室内无法定位的问题，这是具有突破性的解决方案。例如，在教学楼，教师和学生在使用移动应用程序来搜索一间教室，通过iBeacon的感应与三角定位算法，计算出用户的当前位置，结合每层的室内电子地图，规划出合理的路线给教师和学生。通过iBeacon部署在建筑物中，移动应用程序可以使用的定位方法，如三角测量获得师生的位置信息，并提供分米级的精密定位服务给教师及学生。学校的定位提供了技术实现。在新生报到的时候，为提高报到工作的效率，在录取通知书上印上二维码，新生通过识别二维码，进入下载页面或入口。在与iBeacon蓝牙基站成功连接后，用户在移动终端上会收到与新生相关的校园资讯和报到须知，新生可以通过须知的报到流程，在不需要志愿者的帮助下，即可快速完成整个报到流程，进而大大提升了新生报到的效率。
　　3.3 在图书馆中的应用
　　集成定位技术在图书馆的系统添加以下功能：（1）当进入图书馆范围，进行用户身份验证，蓝牙基站识别读者和检索其相关的信息，使用最新的大数据技术分析用户的借阅信息，并配合人物画像分析读者的阅读喜好，向黏性高的读者推送相关性高的图书信息和可能感兴趣的图书，同时有借阅的图书即将逾期的用户，给出及时的系统提示。对读者的历史借阅信息也可以通过数据比对的方式，推送线上或线下读书活动给可能感兴趣或有相关性的用户，当举办活动时，读者无须咨询，就可以获得与事件相关的信息。（2）基于室内导航服务，当读者打开移动设备时，能较准确地显示该读者的室内位置信息。当读者在图书馆内移动时，系统接口会向用户自动推送相关图书及服务信息。在图书检索界面中，输入图书名称时搜索图书，终端界面通过场馆的平面图，将该图书位置标注出来，并提供规划的室内路线，将读者引导到相应的书架，最后读者根据书架索引信息，实现快捷取书的过程。（3）图书馆动态监测管理，通过后台管理平台，动态监控馆内不同区域的读者人数，从而在人流拥挤的情况下实现流量监控分流。
　　4 存在的问题
　　虽然iBeacon技术给数字化校园的建设带来了新的机遇和服务模式，但在实际的工作中，使用iBeacon技术，在施工过程中建立移动应用和推广过程中还存在一定的局限性。第一用户习惯很难改变。很多人认为蓝牙是一种耗电的功能，只有需要相关的功能时才会去打开。因此，诸如信息推送之类的主动服务将无法达到预期的效果。如何让用户主动的开启蓝牙将是影响iBeacon移动应用能否有效推广的一个关键因数，而且基于iBeacon的室内定位建设及维护成本比较高。构建基于iBeacon的移动应用需要应用开发成本考虑，iBeacon基站的成本和手动部署成本需要专业的团队部署大量iBeacon基站，以确保室内导航要求的地区全覆盖定位结果的精准度。第三，由于通信协议是开放的，所以通信中存在的安全隐患在应用开发中需要考虑。最后，基于除了需要保证移动设备蓝牙正常开放的先决条件，还需要保证用户能正常连接上网络。所以如果不建立一个校园无线网络，许多学生都不会选择使用基于iBeacon的定位服务。因此，基于iBeacon的移动数字化校园的建设和推广仍然任重而道远。
　　5 结束语
　　目前市场上基于精准室内定位技术，已经将iBeacon广泛应用到了医院、养老、园区、工厂、会展、博物馆/展览馆、地下停车场、地下管线及矿道、监狱安防等行业领域。医院里的电子导医导诊、病患监护、医疗设备管理；地下停车场的智能停车、反向寻车导航；微信“摇一摇周边”，发送电子优惠券、线下互动营销等。通过iBeacon室内精准定位、结果精确度高、高效率、硬件部署成本低、可维护性好等优势，在移动数字化校园中引入物联网的概念技术，同时与移动互联的深度融合，使其在“互联网+”的大潮中，让校园综合服务能力进一步提升。
　　参考文献：
　　[1]董茜，孙婷婷，李婷蔚.基于iBeacon技术的移动智慧化校园应用研究[J].华中师范大学学报，2017，5.
　　[2]陈翠琴.基于iBeacon技术的互联网智慧校园应用研究[J].网络天地.
　　[3]林信川，游贵荣.基于iBeacon的课堂自动考勤系统设计与实现[J].重庆科技学院学报，2017，2.
　　[4]张航，孙效玉，田凤亮.基于iBeacon技术的井下人员设备定位系统 [J].重庆科技学院学报，2016，11.