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基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台研究
摘要:随着人工智能和物联网技术的广泛应用,智能智慧校园建设是数字教育发展的必然趋势。后勤管理是高校进行人才培养和科研创新的重要基础保障,是增强师生获得感和幸福感的重要抓手。为推动后勤管理适应高校数字教育和智能智慧校园建设的新趋势,本文基于物联网技术构建了高校后勤智能建筑管理平台。该平台包括基础平台层、数据采集层,通信网络层、启发层式应用层四个层次;涵盖食堂,教学与办公,物流与交通三类场景。通过阐述管理平台在实践中的运用案例,分析了应用前景和面临的挑战,为提高后勤智能管理水平、推动高校数字化转型提供了思路。
关键词:物联网;高校后勤;智能建筑管理平台
一、引言
近年来,随着碳中和、碳达标理念的推广和智慧校园建设的必然趋势,高校各项后勤服务能耗和调度信息的获取需求日益增强,传统的管理方案成本高昂,如何构建集数据的获取、存储和可视化为一体的管理平台,是优化高校后勤管理急需解决的问题。物联网技术能够实现对食堂运营、校园能耗、物流和车辆调度等的全面监测、信息采集、存储并进行可视化处理,是推动智能后勤管理的重要技术手段,有助于提高管理运行效率。
本文借助物联网模型,将建筑楼宇作为各项后勤管理服务信息采集的中枢,构建高校后勤智能建筑管理平台,实现多种功能模块的综合管理。围绕食堂、教学与办公、物流与交通三类核心场景,重点对食堂运营、校园能耗、物流和交通调度等后勤管理服务数据进行实时跟踪、采集、分析。在提升高校后勤管理的服务质量的同时,为学校管理者决策提供参考和依据,进一步推动智慧校园建设。
二、基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台内容
物联网(IOT)是互联网的延伸,包括互联网和互联网的所有资源,并兼容互联网的所有应用。物联网技术利用局域网或互联网等通信方式将传感器、控制器、机器设备、人员和物资等连接起来,形成人与物、物与物之间的联系,实现信息化、远程管理控制和智能化。物联网有两层含义:一是物联网的核心和基础仍然是互联网,只是互联网的扩展和延伸;其次,物联网的用户端扩展到任何物品之间的信息交换和沟通。有效结合两者,对各项物品进行管理并主动交换信息,实现实时监控管理模式,以智能化的方式对生活细节进行精细、动态管理,从而充分提高资源利用率和生产水平[1]。
本文设计的基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台,是一个高度集成的网络体系,包括“基础平台层、数据采集层、网络通信层、启发式应用层”四个层级,这些层级共同构成了智能建筑远程管理系统的核心组成部分,有效解决校园楼宇能耗管理和数据处理问题。
(一)基本框架
基于物联网技术的高校后勤智能建筑管理平台主要包括以下四个层级:一是基础平台层,主要负责数据的存储、处理和分析,并为用户提供各种服务接口。二是数据采集层,主要负责感知、采集高校后勤建筑的各种数据,包括环境数据、能耗数据、故障数据等。三是网络通信层,主要负责将感知层采集的数据传输到云端或其他设备。四是启发式应用层,主要为用户提供各种具体应用服务,包括建筑的可视化管理、能耗分析、故障管理、执行控制、调度信息等后勤服务数据采集等(详见图1)。
1.基础平台层
基础平台层是整个架构的基础,负责数据存储和数据分析,构建和维护稳定、可扩展的数据存储系统,确保海量数据能够安全、快速地存储和访问。这些系统通常采用分布式架构,能够处理PB级甚至EB级的数据量,同时保持高可用性和容错性。智能建筑管理平台为决策提供有效的科学依据,并且平台层是提供API、SDK等接口的核心层,将数据存储、处理和分析的能力开放给上层应用和用户。用户可以基于这些接口开发各种应用,如数据分析报告、数据可视化、数据挖掘工具等,以满足不同行业和场景的需求。
2.数据采集层
数据采集层是整个架构的眼睛和耳朵,它通过传感器等设备对建筑内各项数据进行实时采集,例如温度、湿度、能源使用情况等。这些数据不仅可以帮助管理者了解建筑的实时运行状态,还可以通过对数据的分析和处理,预测未来的能源需求和使用情况,从而实现能源的合理规划和管理。其中,也包括数据的清洗、整合、转换和加载,以及数据质量的监控和保障。通过高效的数据处理流程,配合平台层能够将原始数据转化为有价值的信息,为下层应用提供准确、及时的数据支持。
3.通信网络层
通信网络层是整个架构的桥梁和纽带。它起到了连接不同层级的作用,将采集到的数据传输到应用层进行处理和分析。这一层的存在,使得数据的传输和处理变得更加高效和准确,大大提高了智能建筑远程管理的效率。
4.启发式应用层
启发式应用层是整个架构的大脑和心脏。它针对具体场景和问题与平台层联动,形成针对性的接口调用,利用先进的大数据分析技术,如数据挖掘、机器学习、人工智能等对存储的数据进行深入挖掘和分析,执行具体功能,发现数据中的规律和趋势再以此为启发反作用于整个平台,实现智能建筑的远程管理、反馈和控制执行的功能。这一层的存在,使得管理者可以随时随地监控和管理建筑的运营状态,提高管理效率,节约资源。同时,通过对数据的深度分析,还可以发现潜在的问题和风险,提前采取措施,避免问题的发生。
通过这四层的协作,智能建筑的管理者可以实现对建筑的全生命周期管理,从设计、施工、运营到维护,都可以实现智能化、自动化的管理。这不仅可以提高建筑的使用效率,降低运营成本,还可以提高建筑的舒适性和安全性。
(二)应用场景
基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台,针对食堂、教学与办公、物流与交通三类核心场景进行了深度整合与智能化应用,涵盖餐饮服务、设备和空间共享、公共环境监测及预警、物流与交通优化等多个关键领域(详见图2)。
1.食堂场景
智能建筑管理平台通过物联网技术实现了对食堂设备的远程监控和控制,包括冷藏设备、烹饪设备以及餐具清洗消毒设备等。不仅能够确保食品安全和卫生,还能根据实时数据调整设备运行状态,实现能源的高效利用。依托物联网技术,实现高校食堂实现智能化点餐和预订,还能通过对用户点餐和偏好的数据分析,为高校餐饮服务提供精准的用户洞察,从而持续提高服务质量。此外,物联网技术的应用透明化了餐饮业的食材来源和处理流程,为消费者提供了更高的信任度。
2.教学与办公场景
基于充分利用空间和设备共享的理念,实现智慧高校的资源最大化利用。该平台通过连接教室和办公室的各类设备,如照明、空调、暖通、电梯、实验设备、多媒体设备等,实现智能化管控和能耗监管。在教室中,教师可以通过平台与学生终端设备进行互动,实现实时问答、在线作业提交和课堂互动等功能,提升教学效果。在办公室,员工可以享受到舒适的室内环境,同时平台还可以根据使用习惯自动调整设备状态,提高能源利用效率。此外,通过在线化管理公共资源如教室、实验室、会议室及各类办公设备,提高教学与办公资源利用效率,减少浪费。利用智能建筑平台对高校后勤建筑进行安全监测,并为用户提供安全预警信息。通过物联网技术的感知层实时收集校园内环境数据,包括空气质量、水质、温度、湿度的指标等,以打造干净、整洁、和健康的校园环境。
3.物流与交通场景
智能建筑管理平台则通过物联网技术实现对校园内车辆和物流的实时监控和管理。物联网技术的平台层可以增加提供智能化路径规划、轨迹优化、统筹调度等模块,减少运行时间和成本,实现实时跟踪和管理,提升校园物流和交通的效率和服务质量。利用物联网技术还可以实现公务用车、会务用车、生产用车的信息化、智能化、数据化管理,整个用车的申请、审批、调度、用车评价等全流程服务管理均可在移动端完成,员工线上一键预约,简化流程,提高效率。
三、基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台的优势
(一)提高效率。基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台可以应用于高校后勤管理服务的各个方面,包括建筑的可视化管理、食堂运营、能耗分析、物流管理、车辆管理、故障管理、安全管理等。在后勤管理中充分利用物联网,可发挥智慧校园的潜力,可以极大地提升各类后勤服务的效率。
(二)节约成本。物联网技术能够实现设备的智能化调度和使用,从而减少不必要的浪费和损耗,节约后勤管理成本。
(三)提升服务质量。通过物联网技术,能够实现后勤管理的精细化和智能化,提高服务的质量和效果,满足师生对后勤服务的需求。
(四)实现信息共享。物联网技术能够实现后勤管理各方信息的共享,包括设备信息、物资信息、人员信息等,从而实现信息的流通和共享,提高整个管理体系的效率和协同性。
总的来说,通过高校后勤智能建筑管理平台对物联网技术的充分应用,有利于创造出一个餐饮特色化服务、绿色节能校园、安全有序校园环境和高效物流与交通的智慧化校园,从而充分提升后勤管理服务的效率和效果。在未来,基于物联网技术的智慧化校园后勤管理将持续发展,进一步改善用户体验,推动提升教育水平和质量。
四、应用前景与挑战
基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台在未来具有广阔的发展前景和巨大潜力。随着科技的不断进步和人们对智能化生活的追求,该平台将在多个方面得到进一步优化和完善。随着人工智能技术的不断发展,该平台将能够更加智能地分析和预测建筑物内的能源需求,实现更精准的节能管理。随着物联网设备和技术的普及,更多的设备将能够与平台连接,从而实现更全面、更自动化的管理。此外,智能建筑远程管理的物联网平台还可以与其他领域的技术相结合,如大数据分析和云计算等,进一步提升其智能化水平和服务质量。
同时,基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台也存在一些缺点与挑战。首先,由于其依赖于互联网连接,网络故障或黑客攻击可能导致系统中断或数据泄露的风险。其次,平台的复杂性和高昂的投资成本可能成为中小型企业或个人用户的负担。此外,对于某些特殊行业或应用场景来说,智能建筑远程管理的物联网平台可能无法满足其特定的需求。因此,在实际应用中,需要充分考虑这些潜在的问题和挑战,并采取相应的安全措施和管理策略。
综上所述,基于物联网模型的高校后勤智能建筑管理平台将迎来更多的发展机遇和创新空间,有利于完善高校后勤管理,为高校师生创造更加舒适、便捷、高效的生活环境。
五、总结
本文基于数字经济飞速发展的时代背景,结合物联网模型,构建高校后勤智能建筑管理平台。该平台包括基础平台层、数据采集层,通信网络层、启发层式应用层四个层次,涵盖校园食堂,教学与办公,物流与交通等三类场景。本文对照三类应用场景阐述了管理平台在实践中的运用,分析了未来的应用前景和面临的挑战。为推动高校智慧后勤管理,完善智慧校园建设提供了经验依据和有力参考。
参考文献:
[1] Cavus, N, Mrwebi , S E, Ibrahim, I, Modupeola, T, Reeves, A Y(2022). Internet of Things and Its Applications to Smart Campus: A Systematic Literature Review. International Journal of Interactive Mobile Technologies, 16(23):pp. 17–35. https://doi.org/10.3991/ijim.v16i23.36215
[2]沙乘风,王茂清.信息化背景下高校智能后勤建设与服务路径[J].中国高校科技,2023,(12):97.
[3]柯家海,陈志华.物联网技术在高校智慧校园建设中的实践与分析[J].无线互联科技,2023,20(21):20-22.
[4]刘然,程曼.基于大数据技术的高校后勤智能化管理探索与实践[J].天津科技,2023,50(10):9-12.
[5]罗思源,王跟成,周银萍.基于物联网技术的智慧校园的应用及安全问题研究[J].网络安全技术与应用,2023,(06):88-89.
作者信息:何明霞 四川大学后勤保障部 助理研究员 硕士研究生


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