摘要：針對傳統(tǒng)校園能耗浪費(fèi)、教室環(huán)境管控滯后、設(shè)備分散、運(yùn)維繁瑣、多系統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島痛點(diǎn)，本文采用物聯(lián)網(wǎng)邊緣集成架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)校園樓宇自控、能耗監(jiān)測、智能照明、安全預(yù)警一體化聯(lián)動，提供學(xué)校輕量化改造落地技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：智慧校園，校園樓宇自控，校園能耗監(jiān)測，校園智能照明，校園安全預(yù)警，多協(xié)議邊緣網(wǎng)關(guān)，校園輕量化改造

0 引言

當(dāng)前國內(nèi)中小學(xué)、職業(yè)院校、高等院校智能化建設(shè)普遍存在“重教學(xué)信息化、輕后勤物聯(lián)智能化”的結(jié)構(gòu)性短板。多數(shù)學(xué)校多媒體教學(xué)系統(tǒng)、校園廣播、安防監(jiān)控相對完善，但教室、實(shí)訓(xùn)室、圖書館、宿舍樓、辦公樓的機(jī)電環(huán)境、能源管理、公共照明、后勤設(shè)備仍停留在人工值守、定時開關(guān)、粗放管理模式。各后勤子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、協(xié)議不互通、數(shù)據(jù)不聯(lián)動，造成校園能耗居高不下、教室環(huán)境舒適度不穩(wěn)定、后勤運(yùn)維壓力大、校園安全存在管控盲區(qū)。

現(xiàn)有行業(yè)文獻(xiàn)多聚焦校園教務(wù)信息化、安防視頻監(jiān)控、智慧教學(xué)系統(tǒng)，極少針對校園后勤機(jī)電物聯(lián)一體化做系統(tǒng)性技術(shù)研究，缺少適配老舊校區(qū)不停課、低成本、利舊改造的工程方案。本文結(jié)合公辦、民辦學(xué)校改造實(shí)際工況，搭建校園輕量化物聯(lián)網(wǎng)四層架構(gòu)，系統(tǒng)性解析校園專屬痛點(diǎn)與多系統(tǒng)聯(lián)動邏輯，形成適配全學(xué)段校園的標(biāo)準(zhǔn)化智能化落地體系。

1 傳統(tǒng)校園智能化管理六大核心痛點(diǎn)

1.1 教室、公共區(qū)域能耗浪費(fèi)嚴(yán)重

下課、放學(xué)、周末、寒暑假期間，教室空調(diào)、風(fēng)扇、照明、新風(fēng)設(shè)備無法自動關(guān)停，長期空載運(yùn)行；公共走廊、衛(wèi)生間、車庫長明燈、長流水現(xiàn)象普遍，學(xué)校后勤人工巡檢覆蓋面有限，無效能耗占比極高，校園電費(fèi)、水費(fèi)常年居高不下。

1.2 教學(xué)環(huán)境管控滯后，影響教學(xué)體驗

教室、實(shí)訓(xùn)室、圖書館溫濕度、空氣質(zhì)量無法實(shí)時監(jiān)測與自動調(diào)節(jié)，夏季悶熱、冬季干燥、陰雨天通風(fēng)不足，室內(nèi)CO?濃度超標(biāo)，造成學(xué)生注意力下降、教室異味重；傳統(tǒng)空調(diào)、新風(fēng)依靠人工開關(guān)，無法根據(jù)人數(shù)、室外氣候自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

1.3 校園設(shè)備系統(tǒng)分散，形成嚴(yán)重數(shù)據(jù)孤島

水電能耗儀表、照明控制器、空調(diào)新風(fēng)DDC、環(huán)境監(jiān)測終端、安防傳感分屬不同系統(tǒng)，無統(tǒng)一協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，后勤需要登錄多套后臺查看數(shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)能耗超標(biāo)聯(lián)動設(shè)備降載、無人區(qū)域自動斷電關(guān)燈等智能邏輯。

1.4 后勤運(yùn)維人工成本高、效率低

校園樓棟多、教室數(shù)量大，人工抄表、人工巡檢、人工排查設(shè)備故障耗時費(fèi)力；設(shè)備故障只能被動報修，無法提前預(yù)警，經(jīng)常出現(xiàn)教室空調(diào)損壞、照明故障、機(jī)房設(shè)備異常無法及時發(fā)現(xiàn)的問題。

1.5 老舊校區(qū)改造難度大，無法停課施工

傳統(tǒng)智能化改造需要更換管線、拆除原有設(shè)備、大面積施工，影響正常教學(xué)秩序，學(xué)校無法長時間停工改造；多數(shù)校園預(yù)算有限，無法承擔(dān)全量換新的高額投入。

1.6 校園公共區(qū)域安全管控存在盲區(qū)

機(jī)房配電、給排水設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備缺少實(shí)時監(jiān)測，設(shè)備過載、漏水、高溫隱患無法提前預(yù)警，依靠人工巡檢極易遺漏，存在校園后勤設(shè)備安全隱患。

2 校園專屬四層輕量化物聯(lián)網(wǎng)智能架構(gòu)

本文針對校園不停課、低預(yù)算、存量利舊的核心需求，構(gòu)建“校園感知層—邊緣協(xié)議融合層—本地自控層—校園集成平臺層”輕量化架構(gòu)，完全適配新舊校區(qū)改造，無需大規(guī)模拆改、不影響教學(xué)。

2.1 校園環(huán)境與設(shè)備感知層

全覆蓋部署教室、宿舍、圖書館、機(jī)房傳感終端：溫濕度、CO?、空氣質(zhì)量、人體感應(yīng)、光照采集終端、水電冷熱計量儀表、機(jī)房設(shè)備狀態(tài)傳感、漏水監(jiān)測終端，原位采集校園環(huán)境數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，不改動原有裝修與管線。

2.2 多協(xié)議邊緣網(wǎng)關(guān)融合層（校園改造核心）

采用教育專用多協(xié)議邊緣網(wǎng)關(guān)，統(tǒng)一解析校園各類異構(gòu)設(shè)備協(xié)議，兼容樓宇自控BACnet、儀表DL/T645、照明Modbus等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)全校設(shè)備數(shù)據(jù)歸一化處理；本地緩存數(shù)據(jù)、斷網(wǎng)可離線運(yùn)行，保障校園設(shè)備穩(wěn)定自控，杜絕全網(wǎng)斷聯(lián)導(dǎo)致設(shè)備失控。

2.3 分布式本地自控執(zhí)行層

由校園DDC樓宇自控控制器、智能照明模塊、新風(fēng)空調(diào)執(zhí)行單元、能耗采集終端構(gòu)成本地自治體系，可獨(dú)立執(zhí)行無人關(guān)停、環(huán)境自適應(yīng)、能耗超限調(diào)控、定時策略運(yùn)行，無需依賴云端，保障校園24小時穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 校園IBMS綜合集成管理層

搭建校園后勤一體化管理平臺，集中展示全校能耗數(shù)據(jù)、教室環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障告警、運(yùn)維臺賬，支持按樓棟、樓層、區(qū)域統(tǒng)計能耗與設(shè)備工況，自動生成校園節(jié)能報表、后勤運(yùn)維報表，適配學(xué)校節(jié)能考核、校園后勤數(shù)字化管理需求。

3 校園多系統(tǒng)一體化智能聯(lián)動核心方案

3.1 校園樓宇自控：教室、機(jī)房環(huán)境智能調(diào)控

依托DDC樓宇自控系統(tǒng)，對教室空調(diào)、新風(fēng)、風(fēng)機(jī)、機(jī)房冷熱設(shè)備進(jìn)行全自動管控。上課時段維持舒適溫濕度與新風(fēng)量；下課、放學(xué)后自動調(diào)低負(fù)荷、關(guān)停冗余設(shè)備；寒暑假自動進(jìn)入超低能耗值守模式，精準(zhǔn)平衡教學(xué)舒適度與節(jié)能需求。

3.2 校園分項能耗監(jiān)測：能耗溯源、杜絕浪費(fèi)

對全校水電冷熱能耗進(jìn)行分項、分樓棟、分教室精準(zhǔn)統(tǒng)計，自動識別長明燈、設(shè)備空載、管路漏水漏電等浪費(fèi)點(diǎn)位；能耗異常自動告警，輔助后勤精準(zhǔn)整改，實(shí)現(xiàn)校園能耗精細(xì)化管控，支撐綠色校園、節(jié)約型學(xué)校建設(shè)考核。

3.3 校園智能照明：人走燈滅、自適應(yīng)節(jié)能

教室、走廊、衛(wèi)生間、車庫、公共區(qū)域搭載人體感應(yīng)+光照聯(lián)動策略，自然光充足自動降亮，無人駐留自動關(guān)燈；晚自習(xí)、夜間值守自動切換安保照明模式，兼顧師生使用體驗與校園節(jié)能指標(biāo)。

3.4 校園設(shè)備安全與環(huán)境一體化預(yù)警

機(jī)房溫濕度、漏水、設(shè)備過載實(shí)時監(jiān)測，異常自動告警并聯(lián)動排風(fēng)、斷電保護(hù)；教室空氣質(zhì)量超標(biāo)自動加大新風(fēng)換氣量，保障教學(xué)環(huán)境健康安全，補(bǔ)齊傳統(tǒng)校園后勤安全管理短板。

3.5 校園輕量化AI語音輔助管控（適配教學(xué)場景）

辦公室、后勤值班室部署離線AI語音管控，無接觸語音調(diào)控空調(diào)、照明、查詢設(shè)備狀態(tài)，適配校園安靜作業(yè)、無塵無接觸運(yùn)維場景，不干擾教學(xué)秩序。

4 校園輕量化利舊改造對比傳統(tǒng)改造優(yōu)勢

1、無需拆改原有設(shè)備、無需重新布線、不停課施工，完全不影響正常教學(xué)秩序；

2、利用邊緣網(wǎng)關(guān)做協(xié)議融合，存量設(shè)備100%利舊，改造成本降低50%以上；

3、分區(qū)域、分樓棟分批改造，工期短、落地快；

4、一套平臺統(tǒng)管全校后勤設(shè)備，解決多系統(tǒng)雜亂、運(yùn)維繁瑣問題；

5、可自動生成節(jié)能、運(yùn)維、安全臺賬，滿足教育局節(jié)約校園、智慧校園驗收標(biāo)準(zhǔn)。

5 全學(xué)段校園適配落地場景

1、中小學(xué)：教室環(huán)境智能調(diào)控、公共區(qū)域節(jié)能照明、教學(xué)樓能耗統(tǒng)計、機(jī)房安全監(jiān)測；

2、職業(yè)院校：實(shí)訓(xùn)車間環(huán)境自控、設(shè)備能耗獨(dú)立計量、公共區(qū)域智能節(jié)能管控；

3、高等院校：多樓棟集群能耗對賬、宿舍公共設(shè)施智能管控、圖書館環(huán)境恒溫恒濕、后勤集中運(yùn)維；

4、老舊校區(qū)：全域輕量化利舊升級，低成本完成智慧校園后勤物聯(lián)改造；

5、新建校區(qū)：全套智能化設(shè)備成套配套、一體化系統(tǒng)集成預(yù)埋。

6 結(jié)語

針對傳統(tǒng)校園能耗浪費(fèi)大、教學(xué)環(huán)境管控滯后、后勤運(yùn)維繁重、多系統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島、老舊校區(qū)改造難等行業(yè)痛點(diǎn)，本文搭建校園專屬四層輕量化物聯(lián)網(wǎng)智能架構(gòu)，通過多協(xié)議邊緣網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)校園樓宇自控、能耗監(jiān)測、智能照明、環(huán)境安全、離線AI語音多系統(tǒng)一體化聯(lián)動，形成適配全學(xué)段校園的低成本、不停課、可落地的智慧后勤智能化方案。方案有效解決校園粗放管理難題，提升教學(xué)環(huán)境品質(zhì)、降低校園運(yùn)維能耗、簡化后勤管理流程，為各類學(xué)校智慧校園數(shù)字化升級提供標(biāo)準(zhǔn)化工程參考。

陜西觀智科技具備校園專用DDC控制器、多協(xié)議邊緣網(wǎng)關(guān)、能耗監(jiān)測終端、智能照明模塊、環(huán)境傳感、IBMS校園集成平臺全套軟硬件自研能力，專注中小學(xué)、高校輕量化智慧校園改造，可根據(jù)校園樓棟布局、設(shè)備現(xiàn)狀定制專屬智能化聯(lián)動方案，提供現(xiàn)場勘測、成套供貨、組網(wǎng)調(diào)試、長效運(yùn)維一體化工程服務(wù)，助力學(xué)校打造節(jié)約型、安全型、智慧型現(xiàn)代化校園。

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