校园物联网平台(基于物联网的智慧校园)

 

随着物联网、云计算、大数据、人工智能等技术和应用趋于成熟，充分感知、数据融合、智能应用、服务前推为特征的智慧化校园形态成为信息化发展的趋势。

南京市北京东路小学结合管理工作实际，明确以物联网应用为依托，整合各种教学设备和服务应用系统，将信息服务融入学校的教学、科研、管理和校园生活的各领域，特别注重基于物联网的创新应用，创建互联协作，环境感知、局部智能于一体的智慧校园。

概要设计

学校物联网项目设计以业务流程和实际需求为主线，充分利用物联网无线传感灵活方便部署的优势，全面、及时、方便、完整地采集所需数据，快速进行数据传输，安全可靠地进行校园的智能化管理建设。

在物联网架构时，我们充分研究和调研多种物联网协议及市场上设备兼容性的基础上，确定采用zigbee布网方案，坚持私有云的方式进行部署。

学校私有服务器群配备深信服高性能硬件防火墙，能主动监测数据内容，可以自定义数据类型和表达式，杜绝了外部入侵；私有云的部署即使在外网中断时，物联网网关与服务器始终保持正常通信，对于设备的控制不受影响，保证了使用的稳定。

创新应用

// 智慧场馆预约

学校物联网建设根本目标是服务于教育教学，深入探究和创新应用是我们在设计和建设中的首要任务。

南京市北京东路小学是一所全国名校，学校每年都有数百所学校入校参观学习和研讨，公共会场的使用率非常高，因此我们基于物联网提出了智能化的场馆预约和管理设计。

智慧场馆预约管理系统是整合门禁和物联网系统联动的公共场馆整体解决方案。设计以移动终端为应用为主，系统界面全图形化直观显示，场馆设备实现自动与在线控制功能，基本实现全自动化无人值守管理。

// 业务精确匹配

除公共场馆外，45间普通教室的多媒体设备的管控采用了集中+分散的管理模式，对于系统来说集中管控是很容易实现了，而在学校应用场景中，存在着很多个性化应用场景，比如在集中管控时间之外的使用设备、课间设备管理等。

互联网小常识：以太网组网的基本方法：IEEE802.3标准定义了以太网MAC层和物理层的协议标准。Mac层均采用CSMA/CD方法和相同的帧结构。但不同的以太网在物理层的实现方式却不同。传统以太网的物理层标准定义方式为IEEE802.3 x Type-y name。其中x表示传输速率单位为Mbps，Type表示传输方式是基带还是频带，y为网段最大长度单位是100m，name表示局域网名称。

在设计中保留了传统的物理按键，结合所有教师的任教情况，在系统中设计了用户权限与课表关联功能，系统根据教师任课表自动分配其权限。只要教师任教的班级都有权限通过手机端远程控制设备的开关。

对于音乐、美术、科学等专用活动室，还配置了适应课表的自动开关设备的功能。课间时间避免频繁开关设备，我们采用了大屏幕显示设备与电脑系统分离的方法，下课时只需要通过手轻按显示屏实现开关，而系统仍保持运行，下节课触屏可无等待使用。

//智慧放学管理

学校处于南京市主城区，学校周边交通环境比较密集，学生放学时家长接送是一大难点，虽然学校制定了家长接送点，但是学生出校门的时间家长不能获知，以至于造成大量家长拥挤到学校门口，既影响学生路队出行也造成道路交通拥堵。

我们采用物联网方式，利用校门口LED显示屏，自动显示班级放学状态，有效疏导和缓解了校门口拥堵的现象。

系统自动感应到放学班级位置，判断其处于放学状态，LED显示正在放学；当班级出校门，系统再次自动感应和确认，并通过LED显示已经放学，同时系统通过微信端向家长推送放学状态，家长就能随时了解孩子放学情况，在规定的接送点等待孩子即可。

智慧放学系统做到全程师生无感知运行，师生按照原有的放学习惯进行，不需要有任何人为参与，避免了来回打卡等方式带来的不便。

// 应用效果与展望

南京市北京东路小学物联网项目经过近一年的上线应用，基本达到了设计预期，全年无故障运行天数超过98%，特别是通过预约系统进行了200多场次的使用，极大节约了人力和能源成本。

目前学校物联网建设尚处在初级阶段，物联网在方便师生的生活和学习，尤其是在平安校园、智慧学习、个性发展等方面有待发挥更重要的作用。相信以物联网创新应用驱动的智慧校园一定是学校发展的重大进步，成为学校发展最重要的里程碑。

来源丨节选自教育部学校规划建设发展中心未来学校创新发展课题案例：《基于物联网的创新设计与应用研究》

作者丨陈云龙

互联网小常识：交换机要丢弃的数据帧是目的地址与源地址相同的或者出于安全机制考虑不能转发的。

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