一、校園物聯(lián)建設(shè)背景

實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生接受系統(tǒng)教育最重要的一環(huán)，做好教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)，是掌握好教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，建立“體驗(yàn)教學(xué)”應(yīng)用場(chǎng)景，提高教學(xué)水平的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的需要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集智慧課堂、環(huán)境調(diào)節(jié)、用電安全、智慧視頻監(jiān)控對(duì)接等及遠(yuǎn)程控制于一體的新型現(xiàn)代化智慧實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)在逐步的推廣運(yùn)用。智慧實(shí)驗(yàn)室作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，給教育行業(yè)帶來了新的機(jī)遇。

智慧實(shí)驗(yàn)室設(shè)備滿足物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次(應(yīng)用層、傳輸層、感知層)，運(yùn)用傳感器等技術(shù)，使信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)感知需要的信息，按照約定的協(xié)議，通過可能的網(wǎng)絡(luò)(如基于LoRa的無線局域網(wǎng)、紅外、RS485等)接入方式，把物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智慧化識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理。

二、設(shè)計(jì)原則

模塊化原則：各種技術(shù)之間沒有任何聯(lián)系，相互獨(dú)立，可任意組合。在智慧校園中采用的技術(shù)往往需要根據(jù)各種教學(xué)活動(dòng)的需要，產(chǎn)生多種組合方式，在這些組合方式中就需要把各種技術(shù)放在不同的位置上，或者把幾種技術(shù)有機(jī)地融合在一起。因此，這就需要所采用的技術(shù)應(yīng)該是模塊化的，以便于使用者隨機(jī)拆分、組合，構(gòu)建不同的教學(xué)環(huán)境，滿足不同的教學(xué)需要。

穩(wěn)定性原則：智慧校園的構(gòu)建離不開各種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，技術(shù)的穩(wěn)定性和設(shè)備的穩(wěn)定性在教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行過程中就顯得至關(guān)重要，如果教學(xué)活動(dòng)因?yàn)槌霈F(xiàn)技術(shù)問題而中斷顯然是我們不愿意看到的。智慧校園中的教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該是在技術(shù)的支持下，把教師預(yù)先設(shè)定好的教學(xué)活動(dòng)圓滿地、流暢地實(shí)現(xiàn)。

兼容性原則：兼容性原則是指各種軟硬件環(huán)境應(yīng)該具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，凡是滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格的設(shè)備和軟件都能容納進(jìn)來，無論基于什么平臺(tái)。兼容性包涵兩個(gè)方面的內(nèi)容，即硬件的兼容性和軟件的兼容性。

透明性原則：透明性原則指各項(xiàng)技術(shù)包含的技術(shù)細(xì)節(jié)對(duì)普通用戶來說都是不可見的，用戶不需要了解過多的技術(shù)細(xì)節(jié)就能很好的使用這項(xiàng)技術(shù)。智慧校園的用戶相對(duì)來說都不是專業(yè)的技術(shù)人員，因此智慧校園所采用的技術(shù)應(yīng)該具有很好的透明性，不能讓智慧校園的學(xué)生和教師過多糾纏于技術(shù)細(xì)節(jié)，應(yīng)該讓他們使用這些技術(shù)能信手拈來，把主要的精力和時(shí)間用于教和學(xué)。

便利性原則：便利性原則主要是指各種軟硬件在使用時(shí)，操作步驟盡可能少，用戶使用方便，以避免把時(shí)間過多的花費(fèi)在設(shè)備、軟件的操作中，提高管理效率。

三、整體架構(gòu)

• 物理設(shè)備層

物理設(shè)備層即受控電器設(shè)備層，由常見環(huán)境設(shè)備（如插座、燈光、空調(diào)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）組成。

• 接入傳感層

接入傳感層由各種智能控制、傳感、儀表設(shè)備構(gòu)成。包括三類設(shè)備，一類是感知設(shè)備，如智能門鎖、溫濕度傳感器等；第二類是控制器，包括控制實(shí)驗(yàn)儀器的用電通斷、控制燈光的智能開關(guān)、控制空調(diào)的空調(diào)控制模組、大屏幕控制的紅外網(wǎng)關(guān)、窗簾控制的數(shù)據(jù)采集器、風(fēng)扇控制器的開關(guān)執(zhí)行器等；第三類是測(cè)量類，如帶能耗采集的智能插座、智能空氣開關(guān)等。智能感知/控制層主要完成信息的采集以及控制命令的執(zhí)行。

• 網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層主要由智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)LoRa網(wǎng)關(guān)／數(shù)據(jù)采集器組成，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé)聯(lián)網(wǎng)信號(hào)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接、控制指令的下發(fā)和設(shè)備狀況report的上傳、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備基本信息及其物聯(lián)終端設(shè)備管理、情景策略設(shè)置等核心功能。網(wǎng)關(guān)將傳感器采集的信息進(jìn)行匯聚，并且根據(jù)地址分發(fā)控制命令給相應(yīng)的傳感設(shè)備。

• 平臺(tái)應(yīng)用層

平臺(tái)應(yīng)用層主要由私有云物聯(lián)平臺(tái)提供對(duì)設(shè)備統(tǒng)一管理、智能聯(lián)動(dòng)策略、遠(yuǎn)程信息推送和告警等相關(guān)智慧實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景中的應(yīng)用；同時(shí)平臺(tái)可開放接口對(duì)接第三方平臺(tái)，支持移動(dòng)終端和WEB端訪問控制，綜合管控網(wǎng)關(guān)、傳感終端等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，打造智能物聯(lián)實(shí)驗(yàn)室、智慧用電等場(chǎng)景應(yīng)用解決方案。

四、系統(tǒng)功能

• 設(shè)備管理可視化

可視化的物聯(lián)網(wǎng)管理界面，方便管理員通過手機(jī)、平板或者電腦遠(yuǎn)程控制各個(gè)教學(xué)/電器設(shè)備、傳感器、智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備的統(tǒng)一管理，既可以單一個(gè)性化控制，也可以批量式一鍵控制，還可以通過定時(shí)、智能情景等方式實(shí)現(xiàn)智慧型自動(dòng)控制。通過這種高效、科學(xué)的設(shè)備的控制管理方式，可以彌補(bǔ)管理上的漏洞，避免人工誤操作、降低管理用戶作強(qiáng)度、提高管理效率、降低人工成本，另外通過對(duì)電器的按需開啟、按需關(guān)閉，可以有效節(jié)約能源并且延長設(shè)備使用壽命。

• 單實(shí)驗(yàn)室情景化管理

單實(shí)驗(yàn)室情景化管理主要體現(xiàn)了平臺(tái)對(duì)設(shè)備管控的簡單化和情景化，可通過二維仿真模擬圖仿真實(shí)驗(yàn)室中物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、窗簾、投影儀、燈光等單一設(shè)備的可視化管控，可以通過鼠標(biāo)直接點(diǎn)擊相關(guān)設(shè)備的形勢(shì)實(shí)現(xiàn)開關(guān)策略，同時(shí)也可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)上課、下課、上學(xué)、放學(xué)、多媒體等情景應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)置不同的情景模式，實(shí)現(xiàn)一鍵情景可視化策略管控，一鍵即所見。

• 設(shè)備使用情況監(jiān)管和統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)可對(duì)各類教學(xué)設(shè)備和電器設(shè)備的使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，可以按子機(jī)構(gòu)、按房間統(tǒng)計(jì)各類設(shè)備的數(shù)量，可通過餅狀圖展示設(shè)備的分布比例，可以按年、按月統(tǒng)計(jì)設(shè)備的使用情況，例如使用時(shí)長、使用次數(shù)、使用率、閑置率、熱點(diǎn)使用時(shí)長等。通過這些維度的統(tǒng)計(jì)和分析，可以幫助管理者實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理和科學(xué)決策。

• 運(yùn)行狀態(tài)及使用情況監(jiān)控

系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以多維度地統(tǒng)計(jì)設(shè)備的使用情況。通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及對(duì)使用情況的統(tǒng)計(jì)分析，方便管理者實(shí)時(shí)、全面了解設(shè)備運(yùn)行狀況和使用情況，保證實(shí)驗(yàn)室教學(xué)電器設(shè)備能夠高效運(yùn)行，支持決策過程的智能化和科學(xué)化，為科學(xué)管理和決策提供有效的數(shù)據(jù)支撐和保障。

• 設(shè)備能耗實(shí)時(shí)監(jiān)控及統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，既可以采集單一設(shè)備，例如空調(diào)的能耗，也可以采集整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的所有能耗，系統(tǒng)還可以能按年、按月、按設(shè)備類型、按機(jī)構(gòu)、按房間等多維度進(jìn)行能耗的統(tǒng)計(jì)和分析，這些數(shù)據(jù)既可作為優(yōu)秀班級(jí)的評(píng)比依據(jù)，還可作為進(jìn)一步節(jié)能管理的分析依據(jù)。

• 異常告警

信銳物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)針對(duì)學(xué)校的各個(gè)子系統(tǒng)（環(huán)境監(jiān)測(cè)、用電安全、機(jī)房動(dòng)力監(jiān)測(cè)、照明系統(tǒng)等）的用電安全子系統(tǒng)，將在智慧校園大屏展示上實(shí)時(shí)告警記錄顯示該應(yīng)用下已經(jīng)觸發(fā)的告警記錄，當(dāng)有新的告警或者巡檢發(fā)生時(shí)，首先會(huì)在大屏中央彈出告警和巡檢彈窗，顯示告警時(shí)間、告警內(nèi)容和巡檢時(shí)間、巡檢結(jié)果。同時(shí)，將對(duì)學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備告警信息進(jìn)行日歷式展示。