基于物聯(lián)網(wǎng)的校園宿舍智能平臺(tái)的研究

李小孟

摘要 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，教育領(lǐng)域通過實(shí)施“校校通”工程、“班班通”工程、 “農(nóng)遠(yuǎn)”工程和教育信息化工程，教育信息化建設(shè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著教育信息化的不斷深化，教育設(shè)備經(jīng)費(fèi)的持續(xù)投入和教育設(shè)備多年累積，學(xué)校的教學(xué)設(shè)備和電器設(shè)備規(guī)模越來(lái)越龐大，這些設(shè)備給教學(xué)帶來(lái)便利的同時(shí)，也給管理者帶來(lái)了巨大的困擾。當(dāng)前校園設(shè)備應(yīng)用管理面臨的諸多的實(shí)際問題，本文就研究的物聯(lián)網(wǎng)的校園宿舍智能平臺(tái)正是基于當(dāng)前學(xué)院對(duì)宿舍大量電器設(shè)備管理和日常管理實(shí)效化、智能化、科學(xué)化的實(shí)際需要，利用新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能感知設(shè)備構(gòu)建校園智能化網(wǎng)絡(luò)，幫助管理者提升宿舍電器設(shè)備使用、維護(hù)和管理的效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理及能耗管理的數(shù)字化、智能化，決策的科學(xué)化，管理的現(xiàn)代化。提高管理者的工作效率、降低管理成本和人工成本。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)的校園宿舍 智能平臺(tái)

1 背景與意義

隨著教育信息化的不斷深化，教育設(shè)備經(jīng)費(fèi)的持續(xù)投入和教育設(shè)備多年累積，學(xué)院的教學(xué)設(shè)備和電器設(shè)備規(guī)模越來(lái)越龐大，這些設(shè)備給教學(xué)帶來(lái)便利的同時(shí)，也給學(xué)院管理者帶來(lái)了巨大的困擾。

基于物聯(lián)網(wǎng)的宿舍樓智能平臺(tái)建設(shè)在全國(guó)教育行業(yè)屬于創(chuàng)新型應(yīng)用。該系統(tǒng)的建設(shè)將大幅提升宿舍日常管理的效率和宿舍電器設(shè)備使用和維護(hù)效率、大幅降低宿舍電器設(shè)備用電量，降低人工管理成本，強(qiáng)化宿舍安全管理及防范，能夠促進(jìn)智能型校園、節(jié)能型校園和平安校園的建設(shè)。

2 校園宿舍智能管理平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

2.1 建設(shè)內(nèi)容

校園宿舍智能平臺(tái)的建設(shè)是針對(duì)學(xué)院宿舍的電器設(shè)備控制、電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、能耗監(jiān)測(cè)、用電安全、宿舍安防和環(huán)境監(jiān)測(cè)等管理需求，實(shí)現(xiàn)實(shí)效化、精細(xì)化、智能化管理。其具體建設(shè)內(nèi)容如下：

（1）實(shí)現(xiàn)宿舍電器設(shè)備遠(yuǎn)程和集中智能化控制，彌補(bǔ)管理漏洞，避免人工誤操作、減少工作強(qiáng)度、提高管理效率、降低人工成本。

（2）實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控和能耗監(jiān)測(cè)，方便管理者實(shí)時(shí)、全面了解設(shè)備運(yùn)行狀況和能耗情況，保證宿舍電器設(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。

（3）實(shí)現(xiàn)宿舍用電安全管理，減少用電安全隱患，對(duì)宿舍用電管理做到及時(shí)準(zhǔn)確。

（4）實(shí)現(xiàn)宿舍安防監(jiān)控管理，幫助管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控、提前預(yù)警、準(zhǔn)確定位、及時(shí)響應(yīng)和快速處理。

（5）通過環(huán)境監(jiān)測(cè)和智能感知自動(dòng)觸發(fā)智能設(shè)備做出智能控制和調(diào)節(jié)。保證電器設(shè)備的合理利用，滿足節(jié)能的需要。

3 技術(shù)解決方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示，校園宿舍智能平臺(tái)架構(gòu)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的、先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，融合了無(wú)線通信技術(shù)、傳感技術(shù)、信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)校園物聯(lián)網(wǎng)全覆蓋和設(shè)備智能控制。

3.1.1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理平臺(tái)服務(wù)器

部署方式：在校園機(jī)房架設(shè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理服務(wù)器，使服務(wù)器聯(lián)通校園及互聯(lián)網(wǎng)。

3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)

部署方式：部署于各樓層宿舍走廊內(nèi)，根據(jù)實(shí)際的宿舍布局情況，實(shí)現(xiàn)多宿舍共享一物理網(wǎng)關(guān)，各物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)通校園網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)，并能與服務(wù)器進(jìn)行通信。

3.1.3 控制設(shè)備

部署方式：根據(jù)被控的電器設(shè)備及宿舍內(nèi)實(shí)際情況，靈活安裝于適當(dāng)位置，首要考慮設(shè)備取電的方式即可。

3.1.4 被控設(shè)備和環(huán)境

如空調(diào)、燈、電源插座等各種電器設(shè)備和環(huán)境因素。以現(xiàn)有宿舍建設(shè)情況為基礎(chǔ)，不做變動(dòng)。

3.1.5 管理終端

部署方式：以現(xiàn)有校園的設(shè)備為主，不做特別設(shè)備增加，如使用現(xiàn)有的電腦或移動(dòng)智能終端，即可充當(dāng)控制終端，安裝專業(yè)APP軟件即可。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用

如圖2所示，每個(gè)樓層部署若干個(gè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)，使這些物聯(lián)網(wǎng)關(guān)能覆蓋整層樓所有宿舍即可，這些物聯(lián)網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)線聯(lián)通校園網(wǎng)，并能與部署在校園機(jī)房的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器相互通信。其它控制設(shè)備分散部署于各個(gè)宿舍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)宿舍內(nèi)燈光、空調(diào)、插座等電器設(shè)備的控制，及對(duì)室內(nèi)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。

根據(jù)學(xué)院管理功能需求及實(shí)際宿舍設(shè)備的配備情況，系統(tǒng)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)如下具體功能：

3.2.1 智能控制功能

（1）空調(diào)的控制。宿舍管理員可以一鍵批量控制學(xué)生宿舍的所有空調(diào)，或分成若干部分分別控制。

宿舍管理員可以需要任意開啟或關(guān)閉某個(gè)宿舍的空調(diào)，滿足特殊的使用需求，例如，當(dāng)有學(xué)生不舒服在宿舍休息時(shí)，宿舍管理員可單獨(dú)為此宿舍開啟空調(diào)，避免用電浪費(fèi)。

根據(jù)學(xué)院學(xué)生的作息時(shí)間規(guī)律，靈活訂制自動(dòng)控制空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間段。

可根據(jù)環(huán)境溫度及其它條件，自動(dòng)控制空調(diào)運(yùn)行。

宿舍管理員可以通過手機(jī)、平板、或電腦遠(yuǎn)程控制空調(diào)。

（2）燈光及插座的控制。根據(jù)宿舍管理實(shí)際需求出發(fā)，學(xué)生在夜間休息是要關(guān)閉照明的，但是為了應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，又不能切斷電源，則應(yīng)定時(shí)統(tǒng)一關(guān)閉燈光，示意學(xué)生要休息了，但電源有不切斷，以防突發(fā)情況學(xué)院能開燈處理，或夜晚上廁所時(shí)能開啟衛(wèi)生間的照明燈。而對(duì)于插座部分，又是嚴(yán)格控制，避免學(xué)生開臺(tái)燈熬夜或給電器設(shè)備充電發(fā)生隱患。

訂制運(yùn)行各電路開啟或關(guān)閉的時(shí)間段。如燈光供電為晚間19：00-22：30，墻壁插座開啟時(shí)間為白天6：00-8：00。

遠(yuǎn)程一鍵控制各電路的開關(guān)。如雷雨天氣關(guān)閉所有電路，陰天開啟燈光等。

條件觸發(fā)控制。如遇有煙霧報(bào)警，馬上關(guān)閉該寢室或樓層的墻壁插座電路。

單獨(dú)控制。如某寢室有特殊情況，在所有宿舍都按照預(yù)制的電力方案運(yùn)行的時(shí)候，單獨(dú)讓某個(gè)寢室的照明、墻壁插座、風(fēng)扇單獨(dú)或全部運(yùn)行或關(guān)閉。

宿舍管理員可以通過手機(jī)、平板、或電腦遠(yuǎn)程控制燈光及插座。

3.2.2 安全防護(hù)功能

采用能耗監(jiān)控的智能設(shè)備，可檢測(cè)用電回路的電器設(shè)備功率，當(dāng)學(xué)生有使用大功率設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)告警并自動(dòng)切斷用電回路，防止事故發(fā)生。

采用煙霧感應(yīng)器布防，當(dāng)宿舍內(nèi)發(fā)生煙火警情時(shí)，及時(shí)告警通知相關(guān)工作人員，必要時(shí)可設(shè)定自動(dòng)切斷本宿舍用電回路，防止二次隱患發(fā)生。

采用紅外感應(yīng)器布防，當(dāng)學(xué)生不在宿舍時(shí)（上課或放假時(shí)）若有人侵入該宿舍，則系統(tǒng)發(fā)生告警信號(hào)通知相關(guān)工作人員，使事件還處進(jìn)行時(shí)，第一時(shí)間就可控制住，防止財(cái)產(chǎn)損失。

宿舍管理員可以通過手機(jī)、平板、電腦接收告警信息。

3.2.3 實(shí)時(shí)信息采集功能

（1）環(huán)境信息采集。監(jiān)測(cè)宿舍環(huán)境的溫度情況，由溫度情況提供智能控制的基礎(chǔ)。

（2）能耗信息采集。宿舍用電量的實(shí)時(shí)采集及統(tǒng)計(jì)分析，可為學(xué)院提供各宿舍的能耗使用情況，可作進(jìn)一步節(jié)能管理的分析依據(jù)。

3.2.4 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

可實(shí)時(shí)檢測(cè)控制設(shè)備的運(yùn)行情況，可直接或間接獲知被控電器設(shè)備的狀態(tài)信息，如空調(diào)當(dāng)前的狀況是開還是關(guān)，燈光是開還是關(guān)，插座是開還是關(guān)等等。

宿舍管理員可以通過手機(jī)、平板、電腦查看數(shù)據(jù)的采集值。

3.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能

通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器自動(dòng)采集宿舍電器設(shè)備和能耗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如空調(diào)、燈、插座、環(huán)境等，并記錄形成歷史能耗統(tǒng)計(jì)信息，生成能耗統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。根據(jù)數(shù)據(jù)分析報(bào)表，制定相應(yīng)節(jié)能策略，以達(dá)到合理利用設(shè)備，促進(jìn)節(jié)能的效果。

參考文獻(xiàn)

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