2019年，中國礦業大學啟動并完成有線無線一體化網絡主體項目建設。項目建設AP數量18000+，公共區域實現WiFi6網絡接入，服務5萬名師生員工。主干鏈路核心設備、安全設備實現冗余互備，確保網絡高性能、高可靠與高安全。

　　同時，在一體化網絡項目建設過程中開展了室外無線設備NB-IoT智能管理、基于物聯網技術的弱電間智能溫控管理等創新型應用研究。解決了校園信息化建設過程中普遍存在卻不太好解決的問題，為高校一體化網絡建設提供了針對性參考與借鑒。

室外無線設備NB-IoT智能管理

　　當前高校室外無線設備基本都是24小時供電，設備不間斷運行會產生不必要的設備損耗及供電浪費。室外AP供電受環境限制較大，除正常市電外，我校部分靠近路燈桿的室外AP采用的是鋰電池供電方案，為AP供電的鋰電池就近從路燈桿取電。由于路燈供電采用的是集中控制模式，鋰電池只能利用夜間進行充電。因此，在日常運維過程中，需要對鋰電池狀態進行遠程監控，并且能夠對AP供電進行集中控制。

高校一體化網絡

　　通過梳理用戶接入行為，我們發現室外無線接入存在一定規律。在休息時間尤其是晚10點鐘后，室外無線幾乎沒有用戶接入。如果能夠通過技術手段做到室外AP供電的集中控制與管理，將具有一定的現實意義。

　　本著綠色節能，方便易用的原則，我校針對室外無線AP供電遠程控制進行研究與實驗，借助于物聯網技術有效實現了室外無線設備NB-IoT智能管理。

　　本項目主要分兩個階段完成，一是供電模塊改造，二是借助小程序實現遠程集中控制。

　　1.供電模塊改造主要涉及兩項關鍵技術：

　　基于NB-IoT通訊協議，對48-55V POE和市電220V供電模塊進行遠程控制。借助微信小程序發送指令到服務器載體，通過網絡傳輸指令數據至NB-IoT模塊，使NB-IoT模塊觸發繼電器通斷，分別為48-55V直流和市電220V交流供電線路進行遠程開關集中控制。

　　2.小程序遠程集中控制主要涉及以下方面：

　　（1）小程序

　　小程序是項目控制前端，是整個項目的指令發射窗口。因此，需要設計嚴謹合理的邏輯架構。

圖1 服務器預設一個總管理

　　圖1服務器預設一個總管理，分管理由總管理授權，選擇注冊頁面（圖一），點擊需要管理的校區，由總管理掃描分管理的二維碼（圖二），然后分管理選擇登入即可。

　　轉移管理員身份，注冊頁面選擇需要管理項，由現管理員掃描新管理員二維碼，實現管理員轉移。

　　進入校區管理后可單獨控制每個設備節點，也可一鍵控制管轄區域內所有設備點（圖三）。點擊單設備可查詢設備ID、電池電量信息，以及設備開關狀態（圖四）。

　　進入設置界面（圖五），可以設定開啟與關閉時間，并且每天定時循環運行。

　　（2）服務器

　　處理小程序與AP控制器之間的握手、指令處理及數據透傳。

　　（3）AP控制器

　　在原有設備的基礎上卸載供電線路，加入NB-IoT模塊控制器供電線路。通過信息通道與服務器連接，每120秒同步一次握手信息，傳送設備開關狀態、電池電量監測、NB-IoT在線離線等數據信息。

　　設備加入硬件看門狗，防止NB-IoT離線而導致設備狀態改變。當NB-IoT處于離線狀態，看門狗會每5分鐘發起一次設備連接請求。當NB-IoT重新在線，比對服務器保存的設備信息，進行相應狀態處理。

　　項目硬件選用品牌工業級物料，保障設備能夠長時間運行。其中，繼電器選用具有100000次開合壽命的工業級繼電器。采用全向天線，為NB-IoT信號提供穩定保障。選用高分子固態電容，保障供電線路持久耐用。

　　我校為室外無線AP設定了統一的開啟與關閉時間，做到設備每天定時循環運行。通過小程序可實時查詢設備狀態，可實現單點或多點集中管控，為設備運行、管理與維護提供了良好的便利條件。

弱電間智能溫控管理

　　高校弱電間普遍存在空間狹窄、設備發熱量大、通風不暢等問題。尤其是夏季，弱電間溫度過高不但會引起設備宕機，而且存在嚴重的安全隱患。

　　本著綠色、節能、安全的運維理念，項目經過實驗論證，形成弱電間物聯網智能溫控管理方案。在一體化網絡建設項目中，我校完成對96個發熱量較大弱電間的智能溫控管理改造。

　　1.建設方案

　　采用高性能靜音風扇，通過向室外排風帶動室內空氣循環，實現降溫目的。借助物聯網接入集線器，實現對環境溫度的自動感知與風扇啟停控制。

　　為提高安全性與可靠性，為每個弱電間部署溫濕度監控攝像機，對風扇工作狀態與室內環境提供監控。采用4G網絡通訊技術，實現遠程管理與集中控制。

　　在監控中心的平臺管理端，設置統一的溫度閾值。當室內溫度上升達到閾值，物聯網接入集線器自動開啟排風扇。當室內溫度降至閾值以下，并且持續一定時間，物聯網接入集線器自動關停排風扇。

　　本項目采用物聯網控制與4G通訊技術，主要基于三方面考慮：

　　（1）自動控制風扇啟停，可以有效降低設備能耗和運行損耗；

　　（2）借助4G網絡通信，可以充分保證高清視頻信號傳輸；

　　（3）平臺數據與視頻監控互為補充，可以顯著提高安全性，同時增強運維可操作性。

　　2.通風改造

　　根據弱電間建筑結構設計安裝布局圖，按照弱電間周邊房間布局設計排風管路（圖2）。

圖2 通風改造

　　一種情況是弱電間靠近外墻，可以墻面打孔，排風管直通室外。另一種情況是弱電間與外墻間隔保潔室，需要在弱電間與保潔室墻面打孔，排風管經過保潔室再通外墻。同時，在每個弱電間部署溫控報警主機和監控攝像頭。

　　3.設備清單

　　如表1所示，主要設備包括溫濕度監控攝像機、4G模塊、存儲卡等。

表1 設備清單

　　4.成果展示

　　弱電間通風管路改造與物聯網接入集線器部署如圖3所示。

圖3 弱電間通風管路改造與物聯網接入集線器部署

　　我校室外無線設備NB-IoT智能管理與弱電間智能溫控管理，項目方案設計合理，性能良好，效果顯著。在一體化網絡運營及弱電間安全管理方面，發揮了重要作用。

　　作者：邊永濤（中國礦業大學）

　　責編：鄭藝龍