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华南理工大学:实现“物”的智能化 打造高水平的智慧校园
作者:管理员    发布于:2020-06-10 22:25:18    文字:【】【】【
摘要:华南理工大学广州国际校区智慧校园中央管理平台融合物联网、大数据、人工智能、数据呈现、GIS、BIM等技术,将不同功能的信息化系统,如网络设备、楼宇自动化、消防、视频监控、门禁、广播、照明、节能、停车场、智慧课室、校务系统等,通过统一的信息平台实现数据融合和应用集成,并向第三方提供应用接口,支持智慧校园可视化管理、信息共享、系统联动及资源调配,形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。

智慧校园需要以物联网、大数据、云计算、人工智能、移动互联,对校区的人、车、资产设施进行全联接,实现数据全融合、状态全可视,业务全可管,事件全可控,打造高水平校园。

华南理工大学广州国际校区智慧校园中央管理平台融合物联网、大数据、人工智能、数据呈现、GIS、BIM等技术,将不同功能的信息化系统,如网络设备、楼宇自动化、消防、视频监控、门禁、广播、照明、节能、停车场、智慧课室、校务系统等,通过统一的信息平台实现数据融合和应用集成,并向第三方提供应用接口,支持智慧校园可视化管理、信息共享、系统联动及资源调配,形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。

平台将校园内的建筑、房间、设备等物品三维虚拟与校园网和智能专网相连接,通过传感网络对物品进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理,实现信息交互的主体由人到物的延伸,使得人与校园内的“物”有机地集成,构成一个智能化的整体,其核心内容除了有信息集成化的特点外,更主要的是实现这些“物”的智能化。

基于此平台的智慧校园可更好地实现物联网技术,更有效地实现师生和校园资源相互交互,提高交互的明确性、灵活性和响应速度,从而实现智慧化服务和管理的校园模式。

平台架构

智慧校园中央管理平台架构如图1所示,分为基础子系统、数据使能平台、应用平台三个技术层次。

图1 智慧校园中央管理平台架构

(1)基础子系统

基础子系统指智慧校园的各个物联网和信息化子系统,包括网络设备、BA(楼宇自动化)、消防、视频监控、门禁、背景音乐、照明、节能、停车场、智慧课室、校务系统等18个系统。

其中,校务系统实际上是校园的数据交换平台。各子系统单独建设,通过数据接口向数据使能平台提供数据,也接受数据使能平台下发的指令。

(2)数据使能平台

数据使能平台提供智慧校园应用的各类功能组件,如地理系统、地图引擎、BIM模型、位置信息、视频分析与身份认证等,提供人员、设备、资产、车辆、资源、时空、组织、事件等主题库,并提供API集成拉通,存量系统服务化改造,数据路由等功能。

(3)应用平台

应用平台是校区智慧运营中心,以物联网、大数据、云计算、人工智能、移动互联、GIS/BIM等新型数字化技术为基础,对校区的人、车、资产设施进行全联接,实现数据全融合、状态全可视,业务全可管,事件全可控,使校区运营更安全、更舒适、更高效。

平台依靠多个智能化子系统提供数据支撑,支持多种接入方式,能有效消除各系统间的信息孤岛,从全局的角度对数据进行逻辑分析与处理,实现高级别、跨区域的设备联动控制,提高系统的自动化和智能化。实现智慧安防、智慧楼宇、智慧能源、智慧物业、智慧校务等应用场景。

数据采集和融合

数据使能平台需要从基础子系统采集数据,并下发指令,需要和各个基础子系统进行数据对接和融合。

(1)打通多异构数据源

系统需要打通视频监控、门禁、消防、BA等10多个智能化子系统,而众多子系统的系统建设、数据结构都完全独立,因此系统设计需要支撑包括ORACLE、SQL Server、MySQL等20多种主流数据库间,实现多种异构系统间数据订阅和定时增量数据迁移;

支持不同类型数据源的抽取,包括对各种主流数据库等结构化数据源、非结构化数据源、实时数据流等多种数据类型。

(2)打通多协议设备

需要平台提供硬件网关和多种软件SDK,适配MQTT、HTTP、Modbus、BacNet、OPC UA等多设备和数据协议。

(3)打通多校区工控平台

通过API集成等方式,对接校区内部存在的多校区工控平台。

(4)数据融合

对各子系统采集的数据进行转换、标准化、融合等处理,形成智慧校园的数据中心。

数据使能平台

数据使能平台主要由华为公司ROMA基础管理平台构成,实现多系统集成、异构数据采集、API集成拉通,存量系统服务化改造,数据路由等功能。

由于校区对接了多个子系统,存在海量数据需要进行接口处理、运算处理,才能进行存储与应用。

因此,对于平台的设计采用了公有云平台的强大计算能力和丰富的系统对接能力,实现与各子系统进行对接。利用华为物联网云计算平台提供“采-存-算-管-用”全生命周期处理能力,同时统一数据标准和口径,将数据资源转变为标准数据资产,再进行存储,通过服务开放进而提供高效数据服务。

然后经过对接和转换的各子系统数据存储在校区私有云平台,也保证了数据的私有应用性及安全行,便于进行本地化可视化处理。

BIM的应用及其轻量化处理

建筑信息模型(Building Information Modeling,简称BIM)可应用于智慧校园中,打造三维可视化校园,服务于学校教学管理、校园管理及校区宣传,实现物联设备、校内各类数据的可视化配置、管理与呈现、远程控制等。

利用BIM技术通过软件接口从各智能化子系统中获取数据统计分析的前提下实现主动性运维,充分提高管理效率。

BIM模型应用于智能化系统数据的呈现需要确保系统运转平滑,因此需要对BIM模型进行轻量化处理,抽取满足必要的展示所需要的BIM三维位置数据等,实现弱电系统及设备可视化、人员定位可视化、建筑设施可视化运维、建筑空间管理。

应用场景

平台应用层与数据层独立,通过API函数,第三方可开发不同场景的应用。

1. 智慧安防

通过打通所有的安防系统,包括门禁、入侵报警、视频监控等安防系统,使这些分散、孤立的设备进行联网,可以有效地发挥安防系统整体效果,并提高应急事件的处理速度。主要实现校园安全态势感知模型、人员轨迹、人员布控、车辆轨迹、车辆布控、报警联动等功能。

2. 智慧楼宇

主要的管理功能包括全面掌握建筑内设备的实时状态、报警和故障;建筑能耗分析,通过采集设备的运行状态,累计各类设备的用电情况,超过计划用量时实时报警;统计分析各类设备的运行工况和用能情况;通过统计设备的累计运行工况,及时提醒对各类设备进行维护,避免设备的故障;智能照明管理与照明系统通讯,完成对照明配电的集中控制和管理。

3. 智慧能源

主要包括提供能耗报告,帮助用户掌握能源消耗情况,找出能源消耗异常值;提供多种相关能耗指标报告为能耗统计、能源审计提供数据支持;温度、湿度参考功能帮助分析能耗数据与环境数据的相关性;进行不同时间范围内能源管理组能耗值的比较;读取能源计量设备和重点用能设备的数据,并在BIM界面显示,实现能源动态监测。

4. 智慧物业

支持以3D校园模型的方式,对校园全貌、局部进行360度浏览,支持在三维空间视图上集成校园内主要设备及传感器,包括空调、摄像头、温湿度传感器、水电表、门禁等,还包括停车场监测、设施设备监控管理、资产全生命周期管理、后勤运维管理。

5. 智慧校务

覆盖党政管理、人事管理、学生管理、财务管理、资产管理、教学管理、实验管理、科研管理、安全管理等领域象限的校情指标展示和推送,结合各领域权重赋值,展现综合校情态势;

打通各业务系统及数据的场景化应用,提供基于大数据、机器学习等技术手段,建设面向教学管研的智慧类应用,包括领导决策分析、教师综合分析、学生综合分析、科研综合分析。

华南理工大学广州国际校区智慧校园中央综合管理平台目前已初步完成系统部署,并已实现与安防、消防、门禁、BA等10多个子系统的数据对接,已建设的楼宇大部分子系统都可以在校区三维模型上呈现,另外已完成消防联动报警、人员轨迹及布控等智慧应用场景。

下一阶段将继续完善剩余子系统的数据整理,重点完成智慧能源、智慧校务等应用场景的实现。

(本文刊载于《中国教育网络》杂志2019年度 高等教育信息化专刊,作者:华南理工大学信息网络工程研究中心 叶昭 陆以勤 钟培俊 )

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