1.1 方案背景
以物联网技术为基础的大平台，是对智慧校园的进一步扩展与提升，是综合运用云计算、物联网、大数据、人工智能等新兴信息技术，构建智能感知环境和新型的教育教学空间，智能识别师生群体的学习、工作情景和个体的特征，充分释放先进技术的优势和人类的智慧，为师生提供以人为本、智能开放的个性化创新服务，促进教学、教研、教育管理和生活服务的流程再造与系统重构，实现信息技术与教育教学的深度融合，提高教育教学质量和教育管理决策水平，形成“可感知、可诊断、可分析、可自愈”的新型校园生态。与初期的教育信息化1.0相比，2.0强调以服务于创新型人才培养为导向，以智能泛在环境为支撑，以融合创新为核心，形成开放协同的现代化校园生态。
依据国家、政府战略规划以及教育信息化发展趋势，根据学校建设个性化智慧校园的需求，通过借鉴国内外智慧校园建设经验，立足当前，顺应未来教育发展趋势，以物联网技术为依托，构建创新的教学系统体系，打造成高效、智能的智慧校园。
1.2 需求分析
1、智慧校园物联网统一建设规划需求
①校园物联网传输网络统一建设
学校各应用系统在建设过程中物联网传输网络重复建设，导致物联网传输网关之间存在信号干扰，并且资源浪费等问题，需要有统一的物联网传输网络的建设规范。
②智慧校园中缺乏物联网应用等智能管理
校园内门禁、监控暂无统一管理平台，学校多媒体教室、功能室门锁目前均采用传统门锁开锁方式，无法远程操作与一键管控，无法记录进出教室人员，教室监控没有接入统一管理平台，不方便管理人员管理。学校多媒体教室及功能室的空调与照明系统暂不具备智能控制、统一管理和控制、“一键开关”等功能，不方便管理，易造成能源浪费。学校实验室仪器设备种类繁多、用电管理复杂、用电消耗大，目前暂无电流监测、排插恶意负载等监测、预警系统。
2、校园教室、功能室信息化管理需求
①学校课程、人员、仪器等信息管理
对教学基础信息尤其是安全信息缺乏有效的登记备案记录，例如：资质信息、风险点信息、防护要点信息、教师队伍信息、仪器设备信息、实验室管理信息等。
②教学仪器使用和检修管理
依靠传统手工方式记录安全检查问题工作量大且易出错；自查、抽查、大检查等各种类型的检查工作没有形成流程化管理，对发现的安全隐患整改情况缺乏后续跟进。
③教室预约与准入管理
管理部门在开展实验室安全管理工作过程中，无有效方法了解师生安全知识掌握情况并提高实验室安全红线意识；缺乏培养师生安全技能和操作规范的手段；没有建立健全的实验室安全准入制度。
对实验室及仪器设备使用者是否具备使用资格缺乏有效筛选；对于使用过程缺乏有效监管及实时监控，如：谁预约、谁审批、需几级审批、是否真实出席、预约人是否有资格使用该仪器设备、预约人何时来、何时离开等；
3、教学环境和安全管理
①教学环境检测
无有效方式实时监控实验室内环境变化（如：温湿度、烟感、有毒有害气体浓度等），当实验室环境所产生的变化对实验人员人身及财产安全造成威胁时，无法第一时间了解相关信息并及时作出应对措施。
②楼宇用电安全管理
预防电气火灾事故，电器、线路老化、非合规用电、非合规电器及非法接线等情况，保护负荷侧器材设备烧坏，保障生命和财产安全。
③实验室人体检测管理
实验室内可做人体检测，防止非法人员在非实验时间进入，并且在人员完成实验离开的后能够检测到无人环境进行实验室管控。
1.3 方案结构
校园物联网及能耗管理方案整体架构图如下：
从整体架构上来看，主要分为四层架构：
系统包含有环境管控系统、智慧用电系统、空间安全系统、出入控制等相关信息化管理系统；
物联网中台，包含整体校园物联网设备的终端大屏显示，所有教室、功能室空间的管理，相关数据分析和运维管理。
物联网联接设备，包含交换机，物联网网关、无线AP等；
传感终端设备，包含环境传感器、安全用电传感器，水电安防等。
1.4 应用功能
1、教学环境管控，联动策略管理
管理员或者老师通过教室内的触控面板或者远程平台管理完成教学环境的一键准备，提前完成教学环境的部署，并且在环境管理过程中，传感器可以感受相应的环境状态联动控制红外、插座等物联网传感器最终达到自动开关空调、窗帘、灯光等场景。
2、实验室环境管控、减轻老师负担
传统的实验室管理，管理员需要依据实验室的排课，到上课前需要进行实验室的实验器材的准备，实验室的开门通电；下课后要完成实验室的所有设备的整体，关门关电，实验资料的整理；平常部分设备出现问题需要完成检修工作；一个管理员所管辖的实验室分布在楼栋各处，管理员的工作负担相对较重。
通过实验室信息化后的管理方式可以改变和提升管理员的管理效率，如上图右边所示，管理老师只需要通过相关的APP界面，即可展示所有实验室的状态，包括实验室是否正常开启、用电情况、环境情况。并且可以通过APP进行远程操作。不需要亲自到现场开关实验室。在部分实验室出现相关设备异常的情况下，可以通过APP进行预警，定向提前在学生做实验之前完成设备的相关检查工作。
3、楼宇能耗管理、绿色节能
通过整体式物联网IS管理大屏，可以基于楼栋，楼层，包括具体房间的用电能耗分析，大屏直观展示基于“空间、时间、能耗类型”等多维度实时数据。
可以基于自定义时期形成多维度能耗分析报表，年底数据呈现，对后期楼栋能耗管理提出整改依据。
通过制定的一键巡检策略，在执行过程中快速发现异常未关闭的耗电设备，协助管理员高效管理。
4、环境安全管理：安全用电、防水防火
在房间部署了相关的安全用电传感器、安全环境检测传感器后，教室、功能室的用电、空气、水火等异常情况都会被传感器检测到，并且通过物联网的平台进行告警，推送到相关的管理员和保卫处。
同时平台还提供“云守护”功能，可以通过此服务，线上云端运维专家实现7*24小时的不间断的查看，出现紧急故障后，运维专家可基于级别进行远端判断，并通过电话的方式告警，提供相关的处理和协助帮助现场的管理员完成紧急事件的处理。
5、实验室环境安全管理，有无人检测
通过部署在实验室内的人体存在感应装置，包含移动感应+微动感应+人体呼吸检测三重判定是否有非法用户入侵实验室。
如果出现非法用户入侵后，人体存在检测到可以立即联动走廊外的本地声光进行告警，同时联动室内的监控摄像头进行抓拍录像以保存证据，通过平台方式推送到相关的管理员和保卫处。
