一、校園物聯建設背景

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

智慧實驗室設備滿足物聯網的三個層次(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，按照約定的協議，通過可能的網絡(如基于LoRa的無線局域網、紅外、RS485等)接入方式，把物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現物與物、物與人的泛在鏈接，實現對物品的智慧化識別、跟蹤、監控和管理。

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各種教學活動的需要，產生多種組合方式，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，構建不同的教學環境，滿足不同的教學需要。

穩定性原則：智慧校園的構建離不開各種技術的實現，技術的穩定性和設備的穩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。

兼容性原則：兼容性原則是指各種軟硬件環境應該具有統一的標準和規格，凡是滿足標準和規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，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，由常見環境設備（如插座、燈光、空調、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、控制空調的空調控制模組、大屏幕控制的紅外網關、窗簾控制的數據采集器、風扇控制器的開關執行器等；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行。

• 網絡傳輸層

網絡層主要由智能物聯網網關LoRa網關／數據采集器組成，物聯網關主要負責聯網信號和TCP/IP網絡的對接、控制指令的下發和設備狀況report的上傳、物聯網設備基本信息及其物聯終端設備管理、情景策略設置等核心功能。網關將傳感器采集的信息進行匯聚，并且根據地址分發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平臺提供對設備統一管理、智能聯動策略、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，綜合管控網關、傳感終端等物聯網設備，打造智能物聯實驗室、智慧用電等場景應用解決方案。

四、系統功能

• 設備管理可視化

可視化的物聯網管理界面，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、智能網關設備的統一管理，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網設備應用，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開關策略，同時也可以針對實驗室內上課、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，實現一鍵情景可視化策略管控，一鍵即所見。

• 設備使用情況監管和統計

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

• 運行狀態及使用情況監控

系統可以實時監控電器設備的運行狀態，可以多維度地統計設備的使用情況。通過對設備運行的實時監控以及對使用情況的統計分析，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據支撐和保障。

• 設備能耗實時監控及統計

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

• 異常告警

信銳物聯網平臺針對學校的各個子系統（環境監測、用電安全、機房動力監測、照明系統等）的用電安全子系統，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觸發的告警記錄，當有新的告警或者巡檢發生時，首先會在大屏中央彈出告警和巡檢彈窗，顯示告警時間、告警內容和巡檢時間、巡檢結果。同時，將對學校物聯網設備告警信息進行日歷式展示。