学校智慧校园实施方案

学校

智慧校园项目实施方案

目录

一、项目概况 (3)

1.1项目名称 (3)

1.2项目建设内容、目标和投资规模 (3)

1.2.1项目建设内容 (3)

1.2.2 项目建设目标 (3)

1.2.3 项目投资规模 (3)

二、物联网产品介绍 (4)

2.1物联云平台 (4)

2.1.1平台概述 (4)

2.1.2架构图 (4)

2.1.3平台功能 (4)

2.1.4技术规格 (6)

2.2.应用子系统 (7)

2.2.1 结构健康服务 (7)

2.2.2 智慧路灯服务 (11)

2.2.3 智能垃圾桶 (13)

2.2.4 水质监测服务 (15)

2.2.5能源管理 (17)

2.2.6 电子围栏 (20)

2.2.7空气监测解决方案 (21)

2.2.8 智能手环 (23)

三、工程勘察选址 (26)

3.1网关规划 (26)

3.2 智慧终端安装点位图 (26)

一、项目概况

1.1项目名称

学校智慧校园项目

1.2项目建设内容、目标和投资规模

1.2.1项目建设内容

学校智慧校园项目，将通信技术、物联网、人工智能等先进的科学技术与区域内的物业管理应用相结合，将学校打造和创建成数字化、信息化、智慧化的现代校园示范区。

学校智慧校园项目将覆盖和应用于学校35595平方米的范围。本项目内容主要集中在以下几个部分：

（1）建立LoRa低功耗广域物联网，实现对35595万平方米内的传感数据的高效、可靠采集；

（2）从提升校园安全性、便捷性和舒适度，在区域内部署空气质量监测、饮用水质量监测、结构体健康监测、照明管理、垃圾处理、能源管理、电子围栏、智能手环等物联网监测传感器和对应子系统，实现对校区的全面感知，为智慧校园运转提供决策数据支撑；

（3）助力学校新型智慧校园信息系统的高效运转。根据校区的实际情况和应用需求，开发相应的智慧校园运营管理平台，完成设备接入、数据分析及存储、应用集成。建立物联设备管理模块和设施场景化联动模块；

（4）建设新型校园物联专网智慧信息可视化平台，对整个校园的运行与应急态势进行监测，根据校园的应用需求进行专题分析展现，以仪表和三维可视化的方式直观地呈现给管理决策者，保障学校管理委员会各项工作的高效运转。

1.2.2 项目建设目标

充分利用物联网技术和智能感知技术，建立智慧型校园运营管理与服务信息化支撑平台，整合校内各种设施及服务资源，开展智慧型校园服务。通过智慧校园建设与应用，支持学校开展智慧教育，促进教育质量全面提高，为教育现代化做出贡献。

1.2.3 项目投资规模

智慧校园规划场景

总计规划，含物联云平台在内的共计13项服务；各类LORA应用传感器2504个。

二、物联网产品介绍

2.1物联云平台

2.1.1平台概述

云智能物联平台是集合物联网、云计算、人工智能、边缘计算等服务，为客户打造从设备到云端再到应用的双向一站式的智能物联解决方案。除开安全、高效的设备通讯和设备管理，还依托先进的大数据及人工智能技术，支持音视频、图片等非结构化数据跟结构化的设备消息进行混合传输和处理，使您能充分利用前沿技术以快速推进业务发展。

2.1.2架构图

2.1.3平台功能

云智能物联平台除了可以实现设备之间的互动、设备的数据上报和配置下发，还可以基于规则引擎和云其它产品打通，完成海量设备数据的存储、计算及智能分析。

设备接入

?SDK 接入：目前支持Linux 、Android 平台的SDK 接入。

?RTOS 移植能力：SDK 支持跨平台移植，框架抽离硬件平台抽象层，可基于不同平台快速、轻松接入智能物联平台。

?传输协议：传输协议支持物联网场景主流的MQTT、Http、websocket 等协议，可针对设备资源和应用场景，选择不同的协议通道。

?安全协议：基于TLS 、DTLS 等协议进行客户端和服务器端的双向鉴权、数据加密传输，防范非法接入和数据窃取、篡改等风险。针对设备资源和应用场景的安全风险不同，支持选择对称和非对称加密方式。

?设备固件升级：支持OTA 固件升级服务，当设备固件有安全隐患或者功能漏洞时，物联网服务端支持通过OTA 升级，消除隐患，降低安全风险。

设备管理

?生命周期管理：支持控制台对设备进行注册生产、删除销毁等管理能力。还可通过SDK 工具包，快速操作，提高效率。

?设备状态：全程对设备状态监控、有效实时获取状态变更通知。支持对设备运作的关键性指标（产品在线数、上下行消息数、异常消息数、规则引擎命中次数等等）数据可视化查看和历史数据回顾。

?管理工具：对于物联场景下设备的管理能力，提供便捷的SDK 工具，可在后台快速、批量化创建、查询、操作设备，提高效率。当前支持Python、PHP、JA V A 工具包。

设备通信

设备消息通信中的发布、订阅能力有严格、安全的权限控制。对于主流的MQTT 协议，支持QoS=0 和QoS=1 等消息特性。支持离线存储能力。基于规则引擎可以实现设备间的快速消息通信能力。

设备影子

设备影子本质上是一份在服务器端缓存的设备数据（JSON形式），主要用于保存：

?设备的当前配置

?设备的当前状态

作为中介，设备影子可以有效实现设备和用户应用之间的数据双向同步：

?对于设备配置，用户应用不需要直接修改设备，只需要修改服务器端的设备影子，由设备影子同步到设备。即使当时设备不在线，设备上线后仍能从设备影子同步到最新配置。

?对于设备状态，设备将状态上报到设备影子，用户应用查询时，只需查询设备影子即可。这样可以有效减少设备和服务器端的网络交互，尤其是低功耗设备。

规则引擎

?语法规则：支持类SQL 语法和基础语义操作，可以通过简易的语法编写，实现对设备消息的内容解析和过滤提取、重新整合，进而转发到后端服务，无缝对接云后端的多种存储组件、函数计算、大数据分析套件等。

?设备与设备互通：为了实现设备的数据隔离和通信安全，设备只能发布和订阅自身的topic 消息。要实现互通，需要基于规则引擎的repub 功能。

?设备消息导入消息队列：作为设备的唯一接入方，物联云平台通过开通消息队列服务，便捷配置，快速将设备消息、状态变更行为写入云消息队列（CMQ、CKafka ）

服务，第三方服务通过消息队列SDK 接口取用消费数据，实现设备与第三方服务

的异步消息通信。或者配合云大数据套件，对设备消息进行分析学习。

?设备消息导入云数据库：物联云平台通过规则引擎的便捷配置，快速将设备消息、写入云全类型存储服务（CDB、mongoDB、时需数据库CTSDB）服务，免除中

间的数据获取和转存逻辑开发，节省成本。配合云大数据套件，对设备消息进行分

析学习。

?设备消息转发至第三方服务：规则引擎支持配置对设备消息直接转发至第三方服务，从而快速打通设备与接入方后台服务的通信能力。

数据处理

?实时计算：在物联网领域，存在着大量的实时数据上报，同时核心业务对于数据监控的时效性有较高要求，流式计算、实时计算对于此类应用场景有着非常巨大的意

义。规则引擎将设备数据实时转发到Ckafka，进而和Stream Compute Service 流

式计算打通，帮助用户实现对设备数据进行实时计算的能力。

?智能处理：智能物联平台提供与云大数据处理套件TBDS 打通的能力。通过大数据处理套件所提供的强大数据发现、数据分析、数据挖掘能力，用户可快速对物联网

十亿级规模的设备进行智能处理，挖掘数据价值、提高效率，抢占市场先机。

?可视化：智能物联平台提供与云大数据可视化服务RayData 打通的能力，通过数据实时渲染技术，用户可以将设备上报的大量数据图形可视化、场景化以及实时交互，让使用者更加方便地进行数据的个性化管理与使用。

2.1.4技术规格

2.1.4.1 技术设计

2.1.4.2 技术指标

2.2.应用子系统

2.2.1结构健康服务

2.2.1.1方案概述

结构健康监测是以结构、岩土以及生命线工程等为监测对象,综合传感器技术、通信技术以及计算机科学技术等,由安装在结构上的传感器硬件系统以及数据采集与传输、数据处理与管理等软件系统构成。随着城市化的迅速发展，各类结构物数量和单体规模快速增长。自然环境的破坏和自然灾害的增加，对结构物带来更多更大的安全风险；结构物出现安全问题往往导致巨大的人民生命财产损失，造成较大的社会影响。校园中也存在结构健康隐患，通过震动传感器和位移传感器采集校园车库或演场护棚中结构相关数据，对数据进行测量上报，避免因结构老化或者极端天气造成意外坍塌事故。

2.2.1.2方案组网

2.2.1.3产品说明

结构健康服务是应用于校园结构安全隐患的监控服务，主要通过位移传感器和振动传感器收集关键结构位置的位移和震动数据，将收集到的数据通过LoRa网络上传至结构健康管理平台，在平台对收集到的数据进行分析，将处理结果反馈到结构健康管理应用中，与历史数据进行对比分析，一旦监测出现异常，便以短信、语音等形式进行告警，及时告知相关管理人员异常信息，有效避免因结构老化或天气异常造成校园建筑关键结构坍塌等事故，避免意外人员伤亡。

激光位移传感器

震动传感器

2.2.1.4方案优势

结构健康服务是将高精度传感器、数据采集软件和结构健康管理应用结合的结构健康一体化监控系统，主要功能是通过自动采集结构部件的震动位移信息，实时监测校园建筑关键结构受力、形变情况，达到结构实时监控作用。

●采用高精度传感器，反应敏捷，有效提高预警数据采集的准确性和精度，避免虚假

报警；

●云平台提供强大的自动数据处理分析能力．能快速地对监测数据进行数据预处理、

统计分析、特殊分析等；

●云平台算法为结构提供专家级别的数据分析与安全评定,满足各种监测工程的需求；

●实时、多级别、多方式预警告警：对监测数据和结构状态进行不同等级的在线预警,

并给出建议；预警信息可通过Ema i l、短信、微信等多种方式送达至监管人员；

●完善的数据管理，在云端对校园建筑关键结构位置构建全生命周期管理档案，全方

位监测关键位置；

●用户界面友好清晰，交互性强；

●长期运行稳定,方便易用，减少运维时间成本，节约用户软硬件投资和运营成本。