智慧校园物联网解决方案|智慧校园物联网管控平台

本文主要介绍智慧校园物联网解决方案|智慧校园物联网管控平台，并为读者提供相关背景信息，以引起读者的兴趣，接下来就跟我们一起来了解一下吧，希望对您有所帮助。

智慧校园物联网解决方案

图1:智能校园物联网管理平台建设方案

一、智慧校园的背景

近年来，为加快推进教育现代化，建设教育强国，积极推进“互联网+教育”普及，教育部、国家标准委先后出台了《教育信息化2.0行动计划》、《中小学数字校园建设规范通知(试行)》、《智慧校园总体框架》等政策和标准。力争到2022年基本实现“三满两高一大”发展目标，即教学应用覆盖所有教师，学习应用覆盖所有适龄学生，数字化校园建设覆盖所有学校。师生信息化应用水平和信息素养普遍提升，搭建“互联网+教育”大平台。

在教育部发布的教育信息化2.0行动计划文件中，明确指出“智慧教育创新发展行动”要以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备和网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支撑下的教育模式变革和生态重构。

《中小学数字化校园建设标准的通知(试行)》明确提出，数字化校园建设要实现以下目标:一是实现校园环境数字化。利用云计算、大数据、物联网、移动通信、人工智能等信息技术。从基础设施(网络、终端、教室等)实现数字化。)、资源(课本、书籍、讲义等。)到应用(学习、教学、管理、生活等。).

同时，国家市场监督管理总局和中国国家标准化管理委员会发布的《智慧校园总体框架》自2019年1月1日起正式实施。这个框架标准要求学校实现智能感知、智能控制、智能管理。

传统的校园管理方式已经不能满足现代教学的需要。基于物联网技术，集智慧教室、环境调控、用电安全、智慧消防、远程控制于一体的新型现代化智慧校园、智慧教室系统正在逐步推广应用。

图2:目录

1.智慧校园2.0政策标准

2.智慧校园2.0架构

3.智慧校园中智能感知的定义

4.物联网相关技术

5.智能校园设备和安全管理常见问题

6.智慧校园物联网解决方案

二。智慧校园2.0政策标准

图3:智能校园政策和标准

教育信息化2.0行动计划是在历史成就基础上实现新跨越的内在需求。这是智能环境下教育发展的必然选择。是充分激发信息技术革命性影响力的关键举措。教育信息化2.0行动计划是加快教育现代化的有效途径。没有信息化，就没有现代化。教育信息化是教育现代化的基本内涵和显著特征，是“教育现代化2035”的核心内容和重要标志。

《中小学数字校园建设规范(试行)》是深入贯彻党的十九大精神，积极推进“互联网+”行动，提升中小学信息化建设和应用水平，促进信息技术与教育教学深度融合，切实加快国家教育信息化进程，以教育信息化支撑和引领教育现代化，服务教育强国建设而制定的法规。

《智慧校园通用框架》(GBT36342-2018)于2018年6月7日正式发布。从智慧校园通用系统架构、智慧教学环境、智慧教学资源、智慧校园管理、智慧校园服务、信息安全体系六个方面为智慧校园建设提供了规范性和标准性指导。

三。智慧校园2.0的架构

图4:智慧校园2.0的整体架构

智慧校园建设包括校园基础设施、智慧教学环境、智慧教学资源、智慧教学管理和智慧教学服务五个部分。以及智能校园信息安全系统。

四。智慧校园中智能感知的定义

图5:智慧校园中智能感知的定义

在智慧校园中，要求智能教学环境、智能校园管理和智能校园服务实现智能感知、智能控制、智能管理、智能交互反馈、智能数据分析、智能窗口等功能，分别用于真实空环境或虚拟伪空环境，以支持教学和科研活动。一个实现校园信息管理的系统。一种实现校园信息服务的系统。

智慧校园还需要智能监控，能够自动获取服务网络、视频监控设备或其他传感设备的各种状态信息和监控信息，运用相关技术，按照一定的策略实现系统的自动监测、诊断、报警和修复。

图6:智慧教学中环境智能感知的定义

在智能教室中，可以实现对环境中所有设备(硬件设备)和状态的信息采集，对环境指标和活动情况的识别、感知和记录，对教学设备的控制和管理，监控控制的全过程和效果。可以实现环境中各种信息或数据的生成、采集、聚合和推送，方便管理环境中的所有设备(软硬件设备)、环境指标和教学活动。同时以室内自然光为基础。

动词 （verb的缩写）物联网相关技术

图7:物联网相关技术

红外传感技术红外传感技术在实现远程温度监测和控制方面，红外温度传感器以其优异的性能满足各种要求。随着便携式红外传感器体积越来越小，价格逐渐降低，在食品、取暖空汽车等领域也有了新的应用。红外传感器具有小型化、数字通信和维护简单等优点。红外感应技术可以感应人体信息，还可以控制空调制、加湿器、投影仪等。与WiFi相比，稳定性更强，能耗更低，维护更简单。缺点是使用场景比较单一。

蓝牙技术蓝牙已经成为智能手机的标准通信组件。其发展迅速的原因包括:(1)功耗低。这是蓝牙4.0的杀手锏~纽扣电池的蓝牙4.0设备可以运行一年以上，对于不想频繁充电的可穿戴设备来说很有吸引力。目前市面上的基础可穿戴设备基本都采用蓝牙4.0方案。(2)智能手机的普及。近年来，支持蓝牙协议已经基本成为智能手机的标配，用户不需要额外购买接入模块。值得注意的是，最近推出了蓝牙4.2版本，增加了mesh组网功能，对Zigbee发出了强有力的挑战。缺点:蓝牙技术虽然有功耗低的优势，但是蓝牙工作在2.4G频段，传输距离比较短，一般在10米以内。如果要实现蓝牙信号全覆盖，需要部署非常密集的蓝牙发射器，价格昂贵，不适合大型场合和企业场景。

技术WiFi协议和蓝牙协议一样，目前已经有了很大的发展。近年来，由于家庭WiFi路由器、企业WiFi部署和智能手机的快速普及，WIFI协议在互联网金融领域也得到了广泛应用。WiFi协议最大的优势是可以直接接入互联网，为金融办公人员和企业客户提供便捷的接入网络服务。同时也为未来建设智能无人营业网点做基础网络部署。WiFi方案相比Zigbee省去了额外的网关，相比蓝牙协议省去了对手机等移动终端的依赖。WiFi虽然传输容量大，数据传输稳定，但功耗已经成为物联网应用的一大瓶颈。同时，在WiFi传输距离相对较短的情况下，接入终端的数量也相对较少。因此，WiFi非常适合办公、营业网点的平板电脑、无线取号机等高流量终端的接入，但不适合传输距离长、终端数量多、功耗低的物联网传感器终端的接入场景。

Zigbee协议Zigbee协议的最佳应用场景是无线传感器网络，如水质监测、环境控制等需要ad hoc网络在节点间传输数据的工业场景。在这些场景中，Zigbee协议的优势非常明显。目前国内外很多厂商也在智能家居解决方案中使用Zigbee，比如小米发布的小米智能家居套装。但是Zigbee协议也有一些缺点，主要是可以很方便的联网，但是不能联网。所以Zigbee网络中的一个节点必须充当路由器的角色(比如小米智能家居套件中的智能网关)，增加了成本和用户使用的门槛。同时，由于Zigbee协议数据传输速率低，对于流媒体、视频等高流量应用基本无法实现。

LoRa (Long Range)全称LoRa协议，是一种低功耗长距离局域网无线标准。LoRa协议具有以下特点，低功耗:LoRa采用Aloha方式进行通信，仅在节点有数据要发送时将数据同步到网络。长途:城镇2-5公里，郊区15公里。速率:LoRa最高速率只有37.5Kbps，但这个速率对应的传输距离只有几十米；为了支持更长的距离，必须降低速度；通常在0.3 kbps到11 kbps之间；(1Kb=1Kbit)

NB协议NB-IoT，窄带物联网，窄带物联网，是专门为万物互联设计的蜂窝网络连接技术。顾名思义，NB-IoT占用的带宽很窄，只有180KHz左右。而且NB-IoT使用的是许可频段，可以通过带内、保护带或独立载波三种方式部署。可与现网共存，可直接部署在GSM、UMTS或LTE网络即2/3/4G网络上，实现现网复用，降低部署成本，实现平滑升级。

不及物动词智能校园设备和安全管理常见问题

图8:关于智能校园设备和安全管理的常见问题

校园内设备繁多，难以实现智能感知、控制和管理。

校园能耗大，缺乏统一的用电分析和管理；

校园用电事故频发，难以防范；

校园环境污染时，难以实时感知和预防；

校园消防安全难以实时反映各种消防设备的工作状态；

校园门禁管理过于粗放，无法实现精细化的个性化管理；

七。智慧校园物联网解决方案

图9:智慧校园物联网管理优势

物联网技术为校园智能化提供了一个交互、开放、智能、协同的综合信息服务平台。物联网技术可以及时发现问题并分析对象，反馈相关信息进行实时控制。用于教学环境和安全监控系统，实现可视化和智能化控制，全面实现学校环境的智能化教学和安全管理。实现智能课堂控制和环境感知的应用，为学生创造更适合的学习条件。利用物联网网络技术优势构建智能安防系统，更有利于加强校园安全管理。

图10:智慧校园物联网平台架构

物理设备层物理设备层是被控电器设备层，由常见的环境设备(如插座、灯、风扇、空调谐器、饮水机等)组成。).

接入层接入传感层由各种智能控制、传感和仪器设备组成。包括三类设备，一类是传感设备，如智能门锁、温湿度传感器等。第二类是控制器，包括控制灯光的智能开关，控制空调制的空调制控制模块，大屏幕控制的红外网关，窗帘控制的数据采集器，风扇控制器的开关执行器等。第三类是测量，比如带能耗采集的智能插头，智能空燃气开关。传感/控制层主要收集信息和执行控制命令。

网络传输层的网络层主要由智能物联网网关LoRa网关/数据采集器组成。物联网网关主要负责联网信号和TCP/IP网络的对接、控制指令的下发和设备状态报告的上传、物联网设备的基本信息和物联网终端设备的管理、场景策略的设置等核心功能。收集网关传感器收集的信息，根据地址向相应的传感器设备分发控制命令。

应用层平台平台的应用层主要由私有云物联网平台提供统一设备管理、智能联动策略、远程信息推送和报警等相关智慧课堂场景的应用；同时，平台可开放接口连接第三方平台，支持移动终端和WEB终端的访问控制，全面控制网关、传感器终端等物联网设备，打造智能教室感知控制、智能消防、智能门禁、智能用电、智能环境监控等场景化应用解决方案。

图11:智慧校园物联网业务系统

智能风扇控制将电风扇的电路路由集中在智能开关上，内置LoRa模块，可以通过LoRa协议将数据传输到物联网平台，实现电风扇的远程开关机控制。

智能窗帘的窗帘控制主要通过LoRa网关和空外部网关通过红外信号控制窗帘遥控器来实现。安装时，窗帘电机应安装在长度匹配的窗帘导轨上，窗帘应挂在导轨的挂钩上。可以实现数据传输、远程控制、定时启闭窗帘等功能。

智能门锁控制智能门锁内置LoRa模块，通过LoRa协议进行远程智能控制。在学校现有门锁上安装智能门锁，实现学生进出教室的智能门禁。可以根据时间策略和类别策略来控制门锁。

智能空音调控制通过LoRa网关、温湿度传感器、红外遥控器实现对空音调的控制。只要在室内部署温湿度传感器和红外遥控器，就可以控制空调节。红外遥控器通过接收来自智能网关的控制命令来控制空音。温湿度传感器采集室内的温度和湿度。智能插头可以控制空音供电电路的通断，收集空通话电路的能耗。

智能大屏控制通过智能网关、智能插头/插件、红外遥控器(投影仪设备相同，使用同一设备)实现对教室大屏一体机设备的控制。安装时只更换电器设备的电源插座，室内配置红外遥控器。红外遥控器通过接收智能网关的控制命令来控制用电设备，可以控制用电设备供电电路的通断，可以采集用电设备的能耗，可以控制大屏幕一体机、投影仪、窗帘设备等。通过红外信号。

智能控制教室环境监控系统旨在让学生在良好的环境中学习，同时通过“科技体验式学习”了解科技，包括温湿度传感器、光电感烟探测器、PM2.5传感器、噪音监测传感器、V0C气体检测传感器。一旦有异常环境，他们会立即知道并处理。

图12:智慧校园感知系统

校园物联网感知系统通过炫酷的大屏直观展示校园整体设备状态，在数据可视化的同时加入动态交互效果。报警弹窗追踪和巡视显示可以进一步控制系统状态，精细化的物联网终端管理和数据能耗分析可以构建管理便捷的校园感知系统。

图13:智能校园电力安全系统

用电安全系统可以远程查询空燃气开关线电压、泄漏电流、线功率、线电流、开关状态等用电数据。同时配备漏电保护功能自动检测、区域内所有用电线路开关远程集中控制管理、定时开关自由分组等功能。

图14:智慧校园节能系统空

通过物联网平台，可以远程控制和开关校园电气化设备，自定义时间段设置场景模式和开关设备，避免非教学时间段设备长时间开启空开启。同时，平台可以对能耗数据进行显示和分析，清晰了解各区域、各类设备的用电量，助力校园节能减排工作。

图15:智能校园环境监控系统

教室温湿度、空空气质量等实时监控。通过物联网技术实现，将环境数据实时传回校园物联网平台。通过物联网策略和设备联动实现教室环境的智能控制，保证教学环境处于舒适状态。

图16:智慧校园智能消防系统

通过物联网平台，实时监测消防管网压力、水泵房温湿度等数据，可以清晰掌握消防管网的工作状态，避免紧急情况下出现断水的情况，确保校园消防系统的稳定和安全。

图17:智慧校园智能门禁系统

智能门禁支持管理员可以方便的录入人员，导出记录，实时掌握门禁状态和报警信息；此外，智能门禁系统，结合人脸识别功能，有效保障了学校教室的安保和安全。

图18:智能报警系统

七种报警模式保证了系统全方位的正常运行。当有新的报警发生时，会先在大屏幕中央弹出报警和巡视弹窗，显示报警时间和报警内容，然后以预设的方式推送给相关人员。同时，学校物联网设备的报警信息会以日历的方式显示。

图19: 24小时全日巡逻检查

传统机房巡检由人工定时完成，耗时长，效率低。机房哨兵可以实现自动巡检，24小时全天候巡检，提高巡检效率，降低人力成本。可以设置通知推送的人的自定义账号，一旦巡查中发现紧急报警，可以第一时间通知管理人员。

图20: APP远程运维

管理人员可通过手机APP实现远程运维，移动端可接收巡检结果或推送报警，远程管控设备并确认报警。管理账号支持防盗防暴力破解，APP和web管理平台均通过https加密数据，保证远程运维的可靠性和安全性。

图21:智能场景

一键情景策略是在页面上点击一下就可以执行的一组动作；可以上传自定义图标，增强视觉效果；校园物联网感知系统可应用于教室、机房、办公室、会议室、植物园、操场等校园场景。

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