基于物聯網的校園宿舍智能平臺的研究

李小孟

摘要 進入21世紀以來，教育領域通過實施“校校通”工程、“班班通”工程、 “農遠”工程和教育信息化工程，教育信息化建設得到了長足的發展。隨著教育信息化的不斷深化，教育設備經費的持續投入和教育設備多年累積，學校的教學設備和電器設備規模越來越龐大，這些設備給教學帶來便利的同時，也給管理者帶來了巨大的困擾。當前校園設備應用管理面臨的諸多的實際問題，本文就研究的物聯網的校園宿舍智能平臺正是基于當前學院對宿舍大量電器設備管理和日常管理實效化、智能化、科學化的實際需要，利用新一代物聯網技術和智能感知設備構建校園智能化網絡，幫助管理者提升宿舍電器設備使用、維護和管理的效率，實現設備管理及能耗管理的數字化、智能化，決策的科學化，管理的現代化。提高管理者的工作效率、降低管理成本和人工成本。

【關鍵詞】物聯網的校園宿舍 智能平臺

1 背景與意義

隨著教育信息化的不斷深化，教育設備經費的持續投入和教育設備多年累積，學院的教學設備和電器設備規模越來越龐大，這些設備給教學帶來便利的同時，也給學院管理者帶來了巨大的困擾。

基于物聯網的宿舍樓智能平臺建設在全國教育行業屬于創新型應用。該系統的建設將大幅提升宿舍日常管理的效率和宿舍電器設備使用和維護效率、大幅降低宿舍電器設備用電量，降低人工管理成本，強化宿舍安全管理及防范，能夠促進智能型校園、節能型校園和平安校園的建設。

2 校園宿舍智能管理平臺建設內容

2.1 建設內容

校園宿舍智能平臺的建設是針對學院宿舍的電器設備控制、電器設備運行狀態監控、能耗監測、用電安全、宿舍安防和環境監測等管理需求，實現實效化、精細化、智能化管理。其具體建設內容如下：

（1）實現宿舍電器設備遠程和集中智能化控制，彌補管理漏洞，避免人工誤操作、減少工作強度、提高管理效率、降低人工成本。

（2）實現電器設備運行狀態實時監控和能耗監測，方便管理者實時、全面了解設備運行狀況和能耗情況，保證宿舍電器設備能夠高效運行，支持決策過程的智能化和科學化，為科學管理和決策提供有效的數據支撐和保障。

（3）實現宿舍用電安全管理，減少用電安全隱患，對宿舍用電管理做到及時準確。

（4）實現宿舍安防監控管理，幫助管理人員實時監控、提前預警、準確定位、及時響應和快速處理。

（5）通過環境監測和智能感知自動觸發智能設備做出智能控制和調節。保證電器設備的合理利用，滿足節能的需要。

3 技術解決方案

3.1 系統架構

如圖1所示，校園宿舍智能平臺架構采用國際標準的、先進的物聯網無線通信技術標準，融合了無線通信技術、傳感技術、信息與網絡技術和互聯網技術。實現校園物聯網全覆蓋和設備智能控制。

3.1.1 物聯網系統管理平臺服務器

部署方式：在校園機房架設物聯網系統管理服務器，使服務器聯通校園及互聯網。

3.1.2 物聯網智能網關

部署方式：部署于各樓層宿舍走廊內，根據實際的宿舍布局情況，實現多宿舍共享一物理網關，各物聯網關聯通校園網及互聯網，并能與服務器進行通信。

3.1.3 控制設備

部署方式：根據被控的電器設備及宿舍內實際情況，靈活安裝于適當位置，首要考慮設備取電的方式即可。

3.1.4 被控設備和環境

如空調、燈、電源插座等各種電器設備和環境因素。以現有宿舍建設情況為基礎，不做變動。

3.1.5 管理終端

部署方式：以現有校園的設備為主，不做特別設備增加，如使用現有的電腦或移動智能終端，即可充當控制終端，安裝專業APP軟件即可。

3.2 系統應用

如圖2所示，每個樓層部署若干個物聯網關，使這些物聯網關能覆蓋整層樓所有宿舍即可，這些物聯網關通過網線聯通校園網，并能與部署在校園機房的物聯網服務器相互通信。其它控制設備分散部署于各個宿舍內，實現對宿舍內燈光、空調、插座等電器設備的控制，及對室內進行環境監測。

根據學院管理功能需求及實際宿舍設備的配備情況，系統平臺可實現如下具體功能：

3.2.1 智能控制功能

（1）空調的控制。宿舍管理員可以一鍵批量控制學生宿舍的所有空調，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閉某個宿舍的空調，滿足特殊的使用需求，例如，當有學生不舒服在宿舍休息時，宿舍管理員可單獨為此宿舍開啟空調，避免用電浪費。

根據學院學生的作息時間規律，靈活訂制自動控制空調的運行時間段。

可根據環境溫度及其它條件，自動控制空調運行。

宿舍管理員可以通過手機、平板、或電腦遠程控制空調。

（2）燈光及插座的控制。根據宿舍管理實際需求出發，學生在夜間休息是要關閉照明的，但是為了應對突發情況，又不能切斷電源，則應定時統一關閉燈光，示意學生要休息了，但電源有不切斷，以防突發情況學院能開燈處理，或夜晚上廁所時能開啟衛生間的照明燈。而對于插座部分，又是嚴格控制，避免學生開臺燈熬夜或給電器設備充電發生隱患。

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

遠程一鍵控制各電路的開關。如雷雨天氣關閉所有電路，陰天開啟燈光等。

條件觸發控制。如遇有煙霧報警，馬上關閉該寢室或樓層的墻壁插座電路。

單獨控制。如某寢室有特殊情況，在所有宿舍都按照預制的電力方案運行的時候，單獨讓某個寢室的照明、墻壁插座、風扇單獨或全部運行或關閉。

宿舍管理員可以通過手機、平板、或電腦遠程控制燈光及插座。

3.2.2 安全防護功能

采用能耗監控的智能設備，可檢測用電回路的電器設備功率，當學生有使用大功率設備時，系統及時告警并自動切斷用電回路，防止事故發生。

采用煙霧感應器布防，當宿舍內發生煙火警情時，及時告警通知相關工作人員，必要時可設定自動切斷本宿舍用電回路，防止二次隱患發生。

采用紅外感應器布防，當學生不在宿舍時（上課或放假時）若有人侵入該宿舍，則系統發生告警信號通知相關工作人員，使事件還處進行時，第一時間就可控制住，防止財產損失。

宿舍管理員可以通過手機、平板、電腦接收告警信息。

3.2.3 實時信息采集功能

（1）環境信息采集。監測宿舍環境的溫度情況，由溫度情況提供智能控制的基礎。

（2）能耗信息采集。宿舍用電量的實時采集及統計分析，可為學院提供各宿舍的能耗使用情況，可作進一步節能管理的分析依據。

3.2.4 設備運行狀態實時監控功能

可實時檢測控制設備的運行情況，可直接或間接獲知被控電器設備的狀態信息，如空調當前的狀況是開還是關，燈光是開還是關，插座是開還是關等等。

宿舍管理員可以通過手機、平板、電腦查看數據的采集值。

3.2.5 數據統計分析功能

通過物聯網傳感器自動采集宿舍電器設備和能耗數據，并進行統計分析，如空調、燈、插座、環境等，并記錄形成歷史能耗統計信息，生成能耗統計分析報表。根據數據分析報表，制定相應節能策略，以達到合理利用設備，促進節能的效果。

參考文獻

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