物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下分布式光伏智慧校園項(xiàng)目可行性分析

張燕敏

[摘

要] 對(duì)智慧校園的概念進(jìn)行介紹，并從綠色校園、節(jié)能校園的角度，通過分布式光伏的手段，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控與分析，對(duì)智慧校園項(xiàng)目的可行性進(jìn)行分析。

[關(guān)

鍵

詞] 智慧校園；物聯(lián)網(wǎng)；分布式光伏

[中圖分類號(hào)] G717

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[文章編號(hào)] 2096-0603（2018）31-0276-02

智慧校園可以通過信息技術(shù)與傳感設(shè)備，把教學(xué)人員、教學(xué)設(shè)備、教學(xué)背景與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、智能的識(shí)別、監(jiān)控、管理。形成高效、安全、節(jié)能的校園，越來越受到社會(huì)的關(guān)注與重視。

一、智慧校園發(fā)展現(xiàn)狀

教育發(fā)展呈現(xiàn)的新趨勢(shì)是信息化教育模式，包括教學(xué)、科研、管理等各個(gè)方面都逐步實(shí)現(xiàn)無紙化、智慧化。由于現(xiàn)在教學(xué)模式的改變，信息技術(shù)融入教學(xué)過程，逐漸改變了傳統(tǒng)教育中教師和學(xué)生的角色與地位，變傳統(tǒng)的學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為學(xué)生通過信息化微課、MOOC、網(wǎng)絡(luò)公開課等方式的主動(dòng)學(xué)習(xí)。新的教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的教育方法，與此同時(shí)，也促進(jìn)了教學(xué)管理機(jī)制的改革。教育信息化的發(fā)展促進(jìn)教學(xué)理念的創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)單一的課堂教學(xué)模式，逐步變?yōu)榛?dòng)性的課堂，讓學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)。

2010年6月中共中央政治局在發(fā)布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中提到，把提高質(zhì)量作為高等教育發(fā)展的核心任務(wù)，高等教育將進(jìn)入發(fā)展理念戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變和全方位注重教育質(zhì)量的新階段，在教育改革中要“把提高質(zhì)量作為重點(diǎn)”。面臨新一輪的高職教育由規(guī)模向質(zhì)量轉(zhuǎn)變的目標(biāo)下，利用信息化對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行管理，利用電子智能化對(duì)校園內(nèi)場(chǎng)所和設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控管理，使其發(fā)揮更大的效率，為教學(xué)服務(wù)，也成為校園建設(shè)的一個(gè)新的研究目標(biāo)。智能化校園的發(fā)展除了使用信息化教學(xué)手段改變教學(xué)方式與教學(xué)管理模式之外，也離不開對(duì)整個(gè)校園使用能源的節(jié)能性控制。自從第三次科技革命以來，能源成為每個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)命脈。而我國當(dāng)前正逢能源高消耗期，對(duì)能源的需求非常大。隨著近些年爆發(fā)的能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，尋找可再生可替代的綠色能源工程已經(jīng)成為各國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。并且真正實(shí)現(xiàn)智慧校園實(shí)質(zhì)是智能、安全、綠色、高效等功能的結(jié)合。因此，對(duì)綠色校園、節(jié)能校園的建設(shè)也是智慧校園建設(shè)過程匯總必不可少的。對(duì)在校園中使用量較大的電能源的節(jié)能性控制，可以依靠分布式光伏與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行輔助與控制。

二、智慧校園建設(shè)中存在問題分析

（一）電量能耗需求大

校園作為人群集中地，校園范圍內(nèi)人群數(shù)量大，用電量也大。在校園信息化建設(shè)過程中，白天大量使用到信息化設(shè)備終端與交互系統(tǒng)等，耗電量大。夜晚學(xué)生集中在宿舍使用電腦等耗電設(shè)備對(duì)課堂知識(shí)進(jìn)行自學(xué)與復(fù)習(xí)，并且完成相關(guān)作業(yè)，對(duì)電的需求量也很大。無論是白天還是黑夜，對(duì)用電的需求都是巨大的。

（二）能源浪費(fèi)現(xiàn)象的存在

由于學(xué)校人群大，教學(xué)區(qū)域面積大，教室分布廣，在使用完教室后，難免會(huì)出現(xiàn)教室中的燈、空調(diào)、電扇沒有關(guān)的現(xiàn)象，甚至有時(shí)因?yàn)檎n間銜接問題，教學(xué)設(shè)備空開現(xiàn)象也是屢見不鮮。并且校園是開放式的且范圍大，如果依靠人員檢查來防止這樣的浪費(fèi)現(xiàn)象，監(jiān)督人員的監(jiān)督范圍廣，監(jiān)督難度大，并且很難進(jìn)行人性化控制，容易造成一定浪費(fèi)。

（三）節(jié)能觀念不普及

在公共區(qū)域的能源使用過程中，很多人還并未養(yǎng)成節(jié)能的習(xí)慣，忽略節(jié)能的小細(xì)節(jié)，沒有意識(shí)到教學(xué)設(shè)備、教師空調(diào)、照明等空開對(duì)能源浪費(fèi)的影響大?；蚴且?yàn)槭虏魂P(guān)己的心態(tài)，或是因?yàn)楹雎?，?duì)節(jié)能意識(shí)的缺乏，是造成校園能源存在浪費(fèi)的原因。

（四）安全隱患風(fēng)險(xiǎn)概率大

在校園范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)電器設(shè)備空開的狀態(tài)，帶來電源線路的老化、負(fù)荷大，容易給校園安全帶來一定的隱患，加大安全隱患風(fēng)險(xiǎn)概率。

三、解決對(duì)策

針對(duì)上述一些問題，在進(jìn)行智慧校園建設(shè)的過程中，為了營造智能、安全、節(jié)能的校園環(huán)境，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善。

（一）增加宣傳，普及知識(shí)

首先，需要普及節(jié)能安全的基本常識(shí)，通過校園宣傳的不同方式，讓學(xué)生了解到能源知識(shí)。當(dāng)今能源主要有三類：第一類是來自地球外部的能源，如最為直接的太陽能、風(fēng)能、水能等，也有通過太陽能轉(zhuǎn)化為植物能存儲(chǔ)下來的能量，如石油、天然氣、煤炭等化石能源。第二類是地球本體中蘊(yùn)含的能量，如地?zé)崮芰康?。第三類是地球與其他天體相互作用產(chǎn)生的能量，如潮汐能等?，F(xiàn)在所使用的主要能源是石油與煤炭等。但是，這些能源需要通過太陽能與古代埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成，因此這些能源在有限的時(shí)間內(nèi)是不可再生的?，F(xiàn)在大量使用的仍然是以不可再生資源為主產(chǎn)生的能源。對(duì)能源使用過程中的浪費(fèi)，其實(shí)就是間接地對(duì)不可再生能源的浪費(fèi)。

為了實(shí)現(xiàn)國家2015年11月30日在法國巴黎召開的世界氣候大會(huì)所簽訂的《巴黎協(xié)定》中的承諾：將于2030年左右使二氧化碳排放達(dá)到峰值并爭(zhēng)取盡早實(shí)現(xiàn)，2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右。并且符合中國是全球氣候治理的積極參與者的論調(diào)。中國將落實(shí)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，全面推進(jìn)節(jié)能減排和低碳發(fā)展，邁向生態(tài)文明新時(shí)代。必須重視節(jié)約能源對(duì)整個(gè)國家甚至是整個(gè)世界發(fā)展的重要意義。

（二）利用光伏技術(shù)補(bǔ)給能源

傳統(tǒng)的能源產(chǎn)業(yè)以石油煤炭為能量提供源而帶來的二氧化碳污染問題必須要尋求新的出路，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，新型能源就是這幾年每個(gè)國家在能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的重點(diǎn)研究方向，其中太陽能光伏發(fā)電作為一種可持續(xù)的清潔能源替代方式，具有安全、可靠、環(huán)境污染小、不受地域限制等特點(diǎn)，得到了世界各國的廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。

我國的光伏行業(yè)興起于20世紀(jì)70年代，在2005年前后通過國家相關(guān)政策的扶持開始大規(guī)模發(fā)展。在短短的幾年間，我國光伏行業(yè)迅速擴(kuò)張，各地各類型的光伏企業(yè)進(jìn)入黃金發(fā)展期，到2015年我國光伏行業(yè)的新增裝機(jī)量為15GW，同比增長40%以上，增量連續(xù)3年占據(jù)全球第一，其中地面電站84%，分布式電站16%，累計(jì)裝機(jī)已約43GW，躍居全球第一。在全球范圍內(nèi)，光電能也成為僅次于風(fēng)電能和生物質(zhì)能的第三大可再生能源，并且根據(jù)歐洲聯(lián)合研究中心（JRC）的預(yù)測(cè)，到2030年可再生能源可以在總能源結(jié)構(gòu)中占到30%以上，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中可以達(dá)到10%以上；2040年可再生能源占總能耗可以實(shí)現(xiàn)50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占到80%以上，太陽能發(fā)電可以占到其中的60%以上，逐步減少對(duì)不可再生能源的依賴，減輕不可再生能源對(duì)環(huán)境帶來的污染。

特別是在持續(xù)高溫天氣時(shí)期，用電量普遍加大的情況下，各地電網(wǎng)負(fù)荷容易達(dá)到峰值，并且可能持續(xù)走高，以往在很多地區(qū)曾出現(xiàn)過“電荒”，并且也曾經(jīng)實(shí)施過在不同區(qū)域輪流限電等措施來降低電網(wǎng)負(fù)荷。使用分布式光伏項(xiàng)目，利用校園中閑置的屋頂與空?qǐng)龅?，使用太陽能轉(zhuǎn)化為電能，可以在校園用電時(shí)，對(duì)校園用電需求做出很好的補(bǔ)充，減輕電網(wǎng)負(fù)荷。在寒暑假期間，由于校園用電量屬于用電低峰期，還可將所發(fā)電并入國家電網(wǎng)，真正實(shí)現(xiàn)以自發(fā)自用為主，多余電量上網(wǎng)。

同時(shí)分布式光伏利用房屋屋頂?shù)目沼鄥^(qū)域鋪設(shè)太陽能板進(jìn)行發(fā)電，還可以在一定程度上降低建筑能耗。高溫天氣的頂層教學(xué)區(qū)特別悶熱，有的學(xué)校教室中仍然只有電扇來降溫，教室的高溫降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)專注力，當(dāng)然也會(huì)增加學(xué)生中暑的風(fēng)險(xiǎn)。采用分布式光伏技術(shù)，在房體表面鋪設(shè)太陽能板，除了可以發(fā)電之外還可以隔熱、降低房屋的熱度，減少房體導(dǎo)熱約16%，減少室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，同時(shí)減少屋頂直接曝曬時(shí)間，減少房屋屋頂?shù)闹苯悠貢窭匣潭?，增長房屋使用時(shí)間，減少房屋維修費(fèi)用。

（三）利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析

傳統(tǒng)的分布式光伏技術(shù)，可以有效解決校園能源的節(jié)能問題，完善智慧校園的綠色化、節(jié)能化。但是在項(xiàng)目的運(yùn)作過程中，針對(duì)能耗數(shù)據(jù)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效分析。因此，可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)其運(yùn)作進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行月度、季度、年度匯總與分析，與校園的教學(xué)系統(tǒng)匹配，有效調(diào)節(jié)與控制設(shè)備使用中容易出現(xiàn)的浪費(fèi)現(xiàn)象，也為校園安全監(jiān)管人員減輕工作量。

再者，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，可以使用不同的設(shè)備終端進(jìn)行分析，電腦終端、手機(jī)終端、平板終端等都可以作為設(shè)備終端，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化監(jiān)控。

最后，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控所得的數(shù)據(jù)，通過分析后得出數(shù)據(jù)報(bào)告，還可以直觀地在學(xué)生的節(jié)能環(huán)保教育中提供有力的數(shù)據(jù)論據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)直觀地了解環(huán)保節(jié)能的好處。

四、結(jié)語

分布式光伏技術(shù)可以有效地推進(jìn)智慧校園的節(jié)能，如果可以在各市區(qū)公用事業(yè)單位推廣，可以大大節(jié)省政府財(cái)政電費(fèi)支出。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控，可以有效、實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋與分析，實(shí)現(xiàn)安全可控性。該項(xiàng)目的實(shí)施可以推進(jìn)智慧校園項(xiàng)目，營造高效、安全、節(jié)能的校園環(huán)境。

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