基于物联网技术的智慧校园解决方案

2022-09-10

一、引言

智慧社区、智慧园区、智慧校园作为智慧城市的重要组成部分, 是未来城市创新发展的必然趋势。智慧校园的建设是符合技术的发展方向, 符合政府的规划指导方向, 符合校区的服务升级理念。在物联网、大数据、人工智能作为新一代技术革命的背景下, 推动智慧校园建设是趋势所向。当前, 高校校园在经历了基础设施的大规模建设, 校区扩大, 生源扩招等一系列“圈地买马”的扩张后, 面对面积巨大的校区、人口膨胀、校舍建筑增多的情况, 普通存在管理落后、安全漏洞增多、能耗控制不足、校区各服务系统信息孤立等问题, 校园的智能化任重道远。大部分校区当前存在管理能力低下, 安防、运维皆依赖人力, 例如井盖、路灯、垃圾桶等后勤物件缺乏智能化管理手段;校区设备老化损耗, 水电使用详情无法深入了解, 管道监控缺乏, 由于水管漏水、漏电等情况带来生产风险;高校校区面积大, 出入口多, 人员和车辆大规模出入, 社会人员混迹其中带来巨大安全隐患;校区或多或少装有一部分智能化系统设备, 但各自为政缺乏统一的配合使用的平台。本文主要介绍基于物联网技术, 以综合能力平台加多形态功能Saa S应用的方式提供智慧校园解决方案。

二、实现方案

(一) 总体设计思路

通过物联网、大数据、人工智能技术提出物联网+智慧校园解决方案, 方案包括综合能力平台、多形态功能子系统、用户交互三大部分, 分别如下: (1) 综合能力平台:智慧校园综合能力平台作为横向平台, 广泛兼容各类子系统接入, 具备核心数据处理能力, 向上提供多类型数据输出。作为整个智慧校园系统的核心, 为智慧校区安上智慧大脑。 (2) 多形态功能子系统:智慧校园系统为解决各类应用场景, 涵盖了智慧安防系统、智慧后勤系统、车辆管理系统、水电管理系统。 (3) 用户交互:智慧校园系统提供运营管理PC端门户和APP端工具、用户微信端公众服务, 包含有监控大屏、设备管理和故障处理、公众信息服务等丰富管理使用功能。

(二) 平台架构

在物联网+智慧校园平台架构设计上, 整个系统主要是由Saa S应用层、管理门户层、核心服务层、数据层、能力开放层这五大模块构成, 如图所示。

(1) 管理门户层:即运营管理门户, 主要功能包含:监控大屏、设备管理、控制管理、告警配置、告警监控、设备厂商管理、统计分析、权限管理、人员管理、楼宇管理、定位管理等功能。 (2) Saa S应用层:基于物联网数据衍生出的Saa S应用, 如, 智慧校园, 兼容包括未来的物联网各垂直行业应用等等。 (3) 核心服务层:负责终端设备数据的采集分发与数据能力封装, 包含驱动适配模块、数据分发、API网关、数据能力。 (4) 数据层:即平台实时和历史数据的存储。 (5) 能力开放层:包括终端数据的订阅配置、同步以及输出标准化接口向Saa S应用层开放。

(三) 技术优势

本文所述的物联网+智慧校园平台具备如下技术优势:

(1) 支持多渠道/兼容不同物联网协议:支持多种设备数据接入方式, 包括运营商IOT平台、设备厂商业务平台或智能终端设备三种渠道来获取设备数据;兼容各种物联网协议, 比如常见的http、https、socket、coap、mqtt等, 另外通过驱动层适配不同接入渠道, 未来如新增一类新设备对接只需相应添加针对该类型设备的适配驱动模块, 机制灵活并且支持热插拔。 (2) 标准化业务流程及能力开放:平台北向提供标准化、规范化的Rest风格接口供上层智慧校园或其他Saa S应用来进行调用, 它规范北向能力开放接口, 屏蔽南向设备数据接口差异, 降低Saa S应用接入门槛。 (3) 支持数据订阅且高并发数据分发:支持多订阅者, 适应Saa S层多应用数据接入需求, 支持多校园接入;采用高性能的消息队列实现数据分发机制, 确保数据实时推送给上层校园应用。 (4) 微服务架构与容器承载, 支持动态扩缩容:基于微服务架构构建平台, 各组件通过微服务框架实现服务注册、发现, 通过容器技术实现服务节点的故障自愈 (比如自动秒级重启) 及动态扩缩容, 确保平台并发性能不存在瓶颈。