一、校園物聯(lián)建設背景

實驗室教學環(huán)節(jié)是學生接受系統(tǒng)教育最重要的一環(huán)，做好教學互動環(huán)節(jié)，是掌握好教學環(huán)節(jié)的質量，建立“體驗教學”應用場景，提高教學水平的關鍵之一。傳統(tǒng)的教學方式已經(jīng)不適應現(xiàn)代化教學的需要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術集智慧課堂、環(huán)境調(diào)節(jié)、用電安全、智慧視頻監(jiān)控對接等及遠程控制于一體的新型現(xiàn)代化智慧實驗室系統(tǒng)在逐步的推廣運用。智慧實驗室作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學手段，給教育行業(yè)帶來了新的機遇。

智慧實驗室設備滿足物聯(lián)網(wǎng)的三個層次(應用層、傳輸層、感知層)，運用傳感器等技術，使信息傳感設備實時感知需要的信息，按照約定的協(xié)議，通過可能的網(wǎng)絡(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，進行信息交換和通信，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實現(xiàn)對物品的智慧化識別、跟蹤、監(jiān)控和管理。

二、設計原則

模塊化原則：各種技術之間沒有任何聯(lián)系，相互獨立，可任意組合。在智慧校園中采用的技術往往需要根據(jù)各種教學活動的需要，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放在不同的位置上，或者把幾種技術有機地融合在一起。因此，這就需要所采用的技術應該是模塊化的，以便于使用者隨機拆分、組合，構建不同的教學環(huán)境，滿足不同的教學需要。

穩(wěn)定性原則：智慧校園的構建離不開各種技術的實現(xiàn)，技術的穩(wěn)定性和設備的穩(wěn)定性在教學活動進行過程中就顯得至關重要，如果教學活動因為出現(xiàn)技術問題而中斷顯然是我們不愿意看到的。智慧校園中的教學活動應該是在技術的支持下，把教師預先設定好的教學活動圓滿地、流暢地實現(xiàn)。

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

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

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

三、整體架構

• 物理設備層

物理設備層即受控電器設備層，由常見環(huán)境設備（如插座、燈光、空調(diào)、實驗儀器設備等）組成。

• 接入傳感層

接入傳感層由各種智能控制、傳感、儀表設備構成。包括三類設備，一類是感知設備，如智能門鎖、溫濕度傳感器等；第二類是控制器，包括控制實驗儀器的用電通斷、控制燈光的智能開關、控制空調(diào)的空調(diào)控制模組、大屏幕控制的紅外網(wǎng)關、窗簾控制的數(shù)據(jù)采集器、風扇控制器的開關執(zhí)行器等；第三類是測量類，如帶能耗采集的智能插座、智能空氣開關等。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)絡傳輸層

網(wǎng)絡層主要由智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關LoRa網(wǎng)關／數(shù)據(jù)采集器組成，物聯(lián)網(wǎng)關主要負責聯(lián)網(wǎng)信號和TCP/IP網(wǎng)絡的對接、控制指令的下發(fā)和設備狀況report的上傳、物聯(lián)網(wǎng)設備基本信息及其物聯(lián)終端設備管理、情景策略設置等核心功能。網(wǎng)關將傳感器采集的信息進行匯聚，并且根據(jù)地址分發(fā)控制命令給相應的傳感設備。

• 平臺應用層

平臺應用層主要由私有云物聯(lián)平臺提供對設備統(tǒng)一管理、智能聯(lián)動策略、遠程信息推送和告警等相關智慧實驗室場景中的應用；同時平臺可開放接口對接第三方平臺，支持移動終端和WEB端訪問控制，綜合管控網(wǎng)關、傳感終端等物聯(lián)網(wǎng)設備，打造智能物聯(lián)實驗室、智慧用電等場景應用解決方案。

四、系統(tǒng)功能

• 設備管理可視化

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

• 單實驗室情景化管理

單實驗室情景化管理主要體現(xiàn)了平臺對設備管控的簡單化和情景化，可通過二維仿真模擬圖仿真實驗室中物聯(lián)網(wǎng)設備應用，對實驗設備、窗簾、投影儀、燈光等單一設備的可視化管控，可以通過鼠標直接點擊相關設備的形勢實現(xiàn)開關策略，同時也可以針對實驗室內(nèi)上課、下課、上學、放學、多媒體等情景應用場景，設置不同的情景模式，實現(xiàn)一鍵情景可視化策略管控，一鍵即所見。

• 設備使用情況監(jiān)管和統(tǒng)計

系統(tǒng)可對各類教學設備和電器設備的使用情況進行實時監(jiān)管，可以按子機構、按房間統(tǒng)計各類設備的數(shù)量，可通過餅狀圖展示設備的分布比例，可以按年、按月統(tǒng)計設備的使用情況，例如使用時長、使用次數(shù)、使用率、閑置率、熱點使用時長等。通過這些維度的統(tǒng)計和分析，可以幫助管理者實現(xiàn)精細化管理和科學決策。

• 運行狀態(tài)及使用情況監(jiān)控

系統(tǒng)可以實時監(jiān)控電器設備的運行狀態(tài)，可以多維度地統(tǒng)計設備的使用情況。通過對設備運行的實時監(jiān)控以及對使用情況的統(tǒng)計分析，方便管理者實時、全面了解設備運行狀況和使用情況，保證實驗室教學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(shù)據(jù)支撐和保障。

• 設備能耗實時監(jiān)控及統(tǒng)計

系統(tǒng)可以實時采集設備的能耗數(shù)據(jù)，既可以采集單一設備，例如空調(diào)的能耗，也可以采集整個實驗室的所有能耗，系統(tǒng)還可以能按年、按月、按設備類型、按機構、按房間等多維度進行能耗的統(tǒng)計和分析，這些數(shù)據(jù)既可作為優(yōu)秀班級的評比依據(jù)，還可作為進一步節(jié)能管理的分析依據(jù)。

• 異常告警

信銳物聯(lián)網(wǎng)平臺針對學校的各個子系統(tǒng)（環(huán)境監(jiān)測、用電安全、機房動力監(jiān)測、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時告警記錄顯示該應用下已經(jīng)觸發(fā)的告警記錄，當有新的告警或者巡檢發(fā)生時，首先會在大屏中央彈出告警和巡檢彈窗，顯示告警時間、告警內(nèi)容和巡檢時間、巡檢結果。同時，將對學校物聯(lián)網(wǎng)設備告警信息進行日歷式展示。