物联网解决方案:赋能百业预集成

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智慧校园物联网解决方案

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行业背景


1.2018年国家教育部及国家标准委员会相继出台了《教育信息化2.0行动计划》、《中小学数字校园建设规范(试行)通知》及《智慧校园总体框架》等政策及标准。其中,国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会发布的《智慧校园整体框架》已在2019年1月1日起正式实施,该框架标准要求学校实现智能感知、智能控制、智能管理。


2.新基建强调的融合基础设施包括智慧教育基础设施,从过去硬件为主拓展到软硬件及服务,智慧校园将迎来新的催化并加速。


3.建立节约型智慧校园和平安型智慧校园,协同营造新时代美好校园生活环境。


物联网智慧校园教育部指导文件截图


物联网智慧校园阶段性目标截图


客户痛点


校园安全:异常情况缺乏安全告警,安全事故频发,难以防范;


校园节能环保:校园能耗大,缺乏统一用电分析管控,需要响应节能减排政策。


校园管理效率:校园设备繁多,难以统一实现智能感知、控制、管理。


校园信息化可扩展性:校园场景复杂,难以进行全场景物联网建设;传统物联网解决方案比较封闭,系统之间数据不通,难以平滑升级扩展。


建设目标


基于新一代的LPWAN广域物联网连接技术,在智慧校园的场景过部署大量的无线物联网传感器终端,充分收集校园范围内各种有价值的现实世界物理数据。并通过不间断的24小时的联系采集,大大提高了风险项和危险情况发现的及时性。大量无线物联网传感器设备通过高质量的LPWAN广域物联网覆盖,可以快速的为云端或本地服务器收集和处理各类终端的实时数据。在物联网云平台侧,通过宽带设备和窄带物联网设备的数据归集和数据融合,进而实现宽窄融合,数据互通,避免信息孤岛现象的发生。物联网云平台作为物联网PaaS层的基础,为各类符合校园应用场景的SaaS应用平台系统提高可靠的数据传输、解析和数据转换加工。进而实现校园数据的统一化和标准化管理。真正实现物联网智慧校园生态。


物联网智慧校园建设目标架构图


在物联网智慧校园的建设过程中,我们应当明确的实现如下几个目标:

1.全面提升校园安全等级,尤其是校园消防的安全等级。

2.实现更精准的能耗统计,更便捷的费用管理。

3.系统层面保持兼容开放,方便校方持续的进行信息化建设个改造。

4.极大的压缩物联网智慧校园方案整体的部署难度和部署成本,缩短整体的安装周期,不影响学校日常的教学和管理工作。


方案介绍


物联网智慧校园系统架构,应符合物联网项目的整体架构设计原则,分为:设备层、网络层、PaaS物联网管理平台层、智慧校园SaaS应用层、多终端交互界面。为学校的管理人员,包括:学校管理层、后期管理人员、学校教师提供便捷的远程监控和控制功能,方便日常的学校运维和管理。


智慧校园系统架构图


业务场景


通过广域物联网LPWAN连接技术,在智慧校园的场景下,我们可以使用大量不同类型的传感器终端来搭建不同的具体业务场景。包含:

1.能源场景无线传感器终端:灯控开关、空调控制器、智能电表、智能断路器等。

2.环境场景无线传感器终端:温湿度监测器、空气质量监测器、多功能气象站等。

3.消防场景无线传感器终端:烟雾报警器、智能水压表、电气火灾报警器等。

4.安防场景无线传感器终端:无线智能门锁、门磁传感器、水浸监测器。

5.组网设备:G200LPWAN物联网网关、G500LPWAN物联网网关。

通过多种类型,多种维度的数据,通过分析和统计,我们可以在校园内实现如下五个主要场景,包括:

1.校园智慧教室解决方案

2.学校机房监测解决方案

3.校园智慧办公解决方案

4.校园空气质量监测解决方案

5.校园消防安全监测解决方案


智慧校园解决方案设备与平台示意图


校园智慧教室解决方案


如图所示,通过智能管理灯光、空调和空气环境质量,为学生打造一个安全、节能、便利、舒适、高效的学习环境。校园智慧教室解决方案可以实现如下功能:


1.灯光管理
照度太弱时(低于300Lux)自动开启灯光,确保教室内的灯光强度是适合学生进行看书写字的;灯光可采用无线无源开关,无需布线,同时可远程统一控制通断,在非上课时间段自动关闭,实现节能。



2.空调控制
采集教室空调用电量、运行功率,调节空调运行状态,通过对学校教室温湿度环境的监控,可以通过云平台下发指令,对空调的温度和模式设置进行调整。同时支持人体红外联动控制空调。在教室无人的情况下,实现空调的自动关闭。也可以根据校园室外环境状况的监控,自动的关联教室空调的模式设置,实现节能减排。



3.环境监测
检测温度、湿度和人体红外,人体红外可用于学生放学滞留监测,防止学生独自滞留造成的管理问题;空气质量监测器可以监测温度、湿度、PM2.5、甲醛、VOC、CO2浓度。确保教室环境的空气质量。



4.能源管理
用电计量,带远程控制,可以用来统一关闭用电设备,实现节能。后勤管理人员无需每个教室进行走动,即可统一控制教室的灯光和空调设备。大大降低了人工成本。



智慧教室设备安装示意图


智慧教室解决方案同时也支持子系统扩展,包括:

1.窗帘控制器:根据情景模式控制窗帘情况,一键打开关闭窗帘。

2.智能断路器:发生短路过载时自动跳闸;也可以远程控制统一关闭线路,实现节能。

3.门磁:门窗异常开启时后台报警,能够通过短信或语音发送报警信息到管理人员。
4.智能门锁:支持密码、指纹和手机开锁,可与电子班牌产生联动,用于特殊实验室或者机房。



学校智慧机房解决方案



通过物联网终端实时采集机房的动力、环境、安全等信息,管理人员可通过浏览应用平台页面或者移动设备实时了解机房情况,随时随地的掌握机房工作状态。保障机房信息安全,提高机房运维管理效率。通过LPWAN广域物联网,连接设备终端,实现机房UPS、蓄电池、电力参数监测和能耗监测。实现机房环境温湿度、PM2.5、机房空调监测。实现机房门锁、人体红外入侵、门磁、水浸和视频等安全监测。

智慧机房设备安装示意图



动力监测:
实时测量配电系统主要的电力指标,并可设定越限阈值,一旦越限就上报用电异常上报到监测平台。
监视UPS整流器、逆变器、电池(电池健康检测,含电压电流等数值)、旁路、负载等各部分的运行状态与参数,一旦UPS产生报警就上报异常消息到监测平台。
管理系统直接抄读现场电表读数,自动保存抄读的历史数据,形成用电档案,并可查看系统能耗同比和环比数据。
可根据历史数据记录,快速定位故障点,及时排除故障、可根据设备状况,制定科学合理的维保措施,保证设备设施的正常工作状态,延长设备设施的使用寿命

环境监测:
安装温湿度传感器,监测机房内温度和湿度状态。
安装PM2.5传感器,监测机房内PM2.5浓度。
实时监视回风温度、回风湿度、回风温湿度限值、温度设定值、湿度设定值、 加热器运行状态、制冷器运行状态、除湿器运行状态、压缩机高低压报警、 主风扇过载报警、滤网堵塞报警等。
通过空调控制器来控制普通空调,确保室内温度正常,保障服务器正常运行。

安全监测:
实时准确地监测水浸状态,当水浸传感器发生告警时即时推送报警消息到监测平台。
布设防入侵探测器,如门磁、红外探测器、烟雾传感器,实时监测非法侵入并即时推送监测平台。
安装智能门锁,控制机房人员的进出访问,并支持记录和查询历史信息。
安装视频监控系统,实时监视机房图像,支持多画面监看,录像存储和回放,视频控制和联动控制等功能,并支持远程监控。


校园智慧办公解决方案


在校园管理的过程中,教师的办公环境也是非常重要的,通过LPWAN物联网技术,打造多传感器融合的智慧办公解决方案,提升校园办公舒适度。包括:

1.PM2.5检测、温度、湿度、TVOC监测及控制,实时调节房间环境控制设备;

2.实现办公室的远程监控、办公室入侵报警、门锁防撬报警、起火烟雾报警,全方位实现防火、防盗;
3.对空调、灯光、饮水机、计算机等用电设备进行组合用电管理和调配,达到节能的目的;

智慧办公目标示意图


校园空气环境监测方案


将大时代背景下的先进物联网技术与传统的自然科学知识相结合,让学生学会监测植物生长的变化过程,了解气象、土壤指标。激发学生探索欲望,提高学生发现问题和解决问题能力。

传统学科升级
将物联网技术与自然科学课相结合,激发学生探索周围自然环境的好奇心。
打造特色项目
建立以物联网为核心的“生态农场” 等特色项目,便于打造区域标杆成果。
提升学校知名度
便于学生做创新项目和参加学科竞赛,培养拔尖学生,提高学校知名度。



室外空气质量监测设备安装图


监测室外温度、湿度、气压、风速、风向、PM2.5/10、噪声、照度、雨量等气象环境监测。

室内空气质量监测设备安装图
监测空气质量级别,超标时告警,给学生提供一个舒适的学习环境;

校园消防安全监测方案


对用电安全、消防火、消防水进行监测,实时地监测楼宇消防设施系统设备的数据和运行状态,减少消防事故和人力成本。
1.用电安全监测
对过漏电、过压、过流、过载、过温度、欠压等电气用电故障进行实时监控,发生故障时实时告警,通知人员维修;使用断路器在发生短路过载时自动跳闸,保护线路和用电设备;
2.消防火监测
使用烟雾报警器对消防火灾进行监测,检测到烟雾时本地告警,同时发送信息到相应的责任人员,减少火灾发生;
3.消防水监测
对水泵房水压与液位、消防管网水压监测,水压不足时告警,确保发生火灾时有水可用,减少消防事故。

校园消防安全监测软件截图




在校园消防安全监测方案中,我们可以使用多种设备,实现不同场景下的消防监控需求:

1.烟雾报警器,检测到火灾烟雾时报警,可以使用在教室、机房、会议室等。

2.声光报警器,声光报警,主要用于联动,下行控制报警。可以使用在楼层过道。
3.电气火灾探测器,检测电气参数(电压、电流、功率、电能)、剩余电流(即漏电流)和线路测温。可以使用在配电箱、配电房。
4.智能断路器,电力参数监测,自动断路、远程通断路。可以使用在教室、办公室、配电箱。
5.水压表,检测水压,可本地和在线显示水压值。可以使用在水泵房、消防管网。

6.水浸监测器。监测漏水、积水、高水位触发。可以使用在洗手池

7.门窗监测器。监测门窗开关情况,一般用于常闭门窗的监测。可以使用在房、配电柜等。



校园人员与资产定位解决方案


室内外人员定位:
蓝牙+GPS定位,使用手环、校园卡等形式,学生安全管理,人员轨迹动态管理, 建立电子围栏,学生越界告警,访客进入禁访区域告警。

资产定位:
贵重资产全生命周期管理,利用无线信号强弱检测资产所在范围,超出固定区域告警。

校园人员与资产定位原理示意图




方案价值



方案价值示意图


1.让校园更安全:故障发生,第一时间知晓处理,对用电、消防、门禁、环境等方面的监控,将“事后处置”被动模式转变为“事前预判”的主动模式,安全隐患提前预警,启动对应保护措施,确保校园安全。

2.更节能更省钱:管理校园照明与空调节能,单台空调设备每年节省电费158元(1100W(1.5P)*20%*8h*180天*0.5元/kWh=158元)。

3.让管理更高效:让工作变得更智能,将校园管理“化N为1”:1个系统,通通搞定。打通能源、消防、安全管理系统,将所有设备联网,实现智能监控。

4.统一化管理:统一管理区域内的所有学校,紧跟新基建信息化建设的大环境要求。

5.增强学生的代入感:将先进的物联网应用与知识相结合,打造沉浸式的体验与学习。


项目案例


上海汇师小学项目:

包含智能教室、灯光改造、用电安全监测、机房动环监管、智能门锁等。

设备包括:智能断路器、温湿度、红外探测器、灯光接收器、灯光开关、烟感、声光报警器、空调控制器、智能门锁、门磁、智能插座、电气火灾、网关。
平台包括:数据展示、数据分析、智能预警、联动控制、空间管理等。


项目案例软件平台首页截图


项目案例现场设备安装截图


赤壁市第一中学项目:

学校需要在教室和寝室统一安装空调,采用物联网设备对空调进行统一管理,实现能耗统计功能和批量控制功能,加强教室和寝室空调节能,减少能耗浪费,响应国家节能减排政策。


项目案例现场设备安装截图2




武汉石牌岭高级职业中学:
对整个实训楼宇和校园环境的进行监测,包括温湿度监测、红外探测、烟雾报警、 PM2.5监测、水位监测和井盖异动监测等。

项目案例现场设备安装截图3



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