武汉市财政学校数字化校园综合智能管理平台

一、平台建设背景
1.1需求分析
随着信息时代的发展，数字化三维虚拟仿真技术以其画面逼真精美、运行*便捷、功能丰富实用、查询、管理信息直观方便等特点逐渐应用在各个领域，国内院校也同样期望着在校园建设成果展示、学校**推广、教学辅助与校园资源管理等方面全面实现三维数字化。数字化校园综合智能管理平台正是顺应这种需求而产生，在国内*普及。
数字化校园综合智能管理平台是指利用计算机虚拟现实技术、网络技术、网络三维技术、数据库技术等对学校的建筑三维数据、建筑室内外结构、建筑相关属性信息、教学设施相关信息和教学资源信息进行处理，建立基于互联网展示的可交互的三维虚拟校园应用平台，并在此基础上实现学校教学管理所需的各种功能。
数字化校园综合智能管理平台可以实现三维虚拟校园展示、学校建设成果宣传、楼宇教室查询、自主校园漫游、人机交互体验、网络互动交流、仿真课堂体验、院校设施设备管理等功能，较重要的是其可以直接在互联网网页浏览器中直接登录使用，使用户能够不受时间和空间的限制，直接在线浏览和使用虚拟校园提供的各种应用。具体功能要求如下：
	搭建能够承载**大范围场景，能够融合基础地理数据的软件平台；
	建立大范围、场景精美的虚拟环境，能够利用多种虚拟效果来增强场景的真实感；
	能够展示地上、地下以及建筑内的重要设备和管线，如电力设备、网络设备、输电线、光缆等。同时，要能够结合数据库即时查询各种设备与管线的属性信息；
	无缝结合学校现有安保系统，在三维场景中实时调用相关安保数据，如电子围栏、消防、防盗报警、SOS一键报警柱、视频实时监控画面、车辆定位、人员定位；
	校内电网、水网、气网系统管理，可通过三维场景实时对对应位置的电、水、气进行控制；
	能够实现对场景数据的添加、修改、删除等编辑功能；
	具有多种交互及浏览手段，技术实现要贴合用户的使用习惯；
	能够利用系统平台中的多种辅助规划比较手段和分析工具，为学校相关部门的决策分析提供客观的支持；
	开发的、可扩展的系统，能够融合其他所需各种类型数据，冲破信息孤岛。
目前国内越来越多的院校已经逐步建设了网上三维虚拟校园平台系统，比如北京大学、*大学、浙江大学、北京师范大学、北京外国语大学、上海*大学等着名学校，众多高职、中职、中小学院校也正在陆续开展网上三维虚拟校园建设，武汉市内学校含军事经济学院、武汉大学、武汉软件工程职业学院、湖北经济学院等学校。
为更好地展示学校目前的发展全貌，扩大**在学校发展建设中的应用，建设具有更大数据承载量、集3D仿真展示与交互于一体的数字化校园综合智能管理平台系统是有必要的。
1.2系统建设原则
该系统建设须遵循以下原则：
	实用性：实用性是系统建设的较基本原则。**系统的实用，**要**系统数据的正确性、真实性，其次系统的设计、开发建设及功能的实现均从实际出发，贴身定制，确保系统能够尽快的投入实际应用。系统界面设计友好、便捷，系统的各项功能操作便捷、灵活，使用方便。
	先进性：信息技术发展非常之快，软、硬件更新换代*。在系统设计与开发过程中，在确保实用的同时，还要充分利用信息技术发展的先进、**的新成果。系统采用先进的数据库技术和计算机技术，以确保系统的*运行，方便今后系统的升级和维护。
	安全性：系统管理的数据较为重要，系统建设**考虑数据的安全性。在系统的网络配置和用户权限管理中要充分考虑各种数据与资料的保密与安全。在网络安全、操作系统安全、数据库管理系统安全、系统日常管理安全等方面要符合地区关于计算机信息系统安全保护的相关要求。
	标准性：严格按照地区标准和行业标准进行系统的开发和数据接入，此外，要按软件工程的要求编写技术文档。
	**性：**性是指正确性和健壮性两个方面，通过严格的测试可以**系统的正确性，但对一个大系统来说，即使*正确，也可能是不**，其原因在于一个大系统中，可能会发生硬件故障、软件故障、非法输入等意外情况。健壮性意味着遇到上述意外时，系统能意识到异常情况并及时报告，并**数据不丢失，控制事故的蔓延，使事故不会造成灾难性后果。本系统的设计**从系统结构、技术措施、技术服务和维护响应能力等方面综合考虑，确保系统的**性。
	开放性：系统设计充分考虑系统的开放性，可以与其他数据库挂接，实现对数据的互连共享。
	扩展性 ：信息技术发展*，软、硬件产品更新换代很快，而且业务的可扩展变化对系统的要求也不断发展，所以要求系统具有较强的可扩展性。系统的软硬件具有扩充升级的余地，便于系统的升级和维护，使系统中的资源具有长期维护使用能力。系统软件提供开放的开发接口，可以方便对系统功能的二次开发。
 
二、平台功能说明
2.1虚拟校园场景再现与浏览
	支持**大规模三维虚拟场景的无缝浏览，采用静态加载和动态调度，可以真实展现大数据量的建筑、楼宇、湖泊、天气、周边环境、绿地植被、教室室内等。
	以现实中的美丽校园为基础，1:1仿真建造一个精美的三维虚拟校园，包括道路、建筑、设施、水池、花草树木等都可以**仿真，*展示校园风采、文化和本校的特色。
	三维虚拟场景漫游浏览：支持预设路线自动漫游、自主行走漫游、自主飞行漫游等场景漫游操作；
	对校园场景实时渲染，逼真展示校园室内外环境，包括建筑特点、建筑结构等。
	导航图：支持区域热点定位导航与实时定位导航，重要区域、建筑楼宇和教室实时定位切换。
 
2.1.1丰富的多媒体功能
	各种天气*、美术*、场景*实时切换；
	校园语音介绍、视频嵌入播放、背景音乐切换；
 
2.1.2虚拟场景角色登陆
	老师、学生、家长仅需要通过网络，选择自己喜欢的3D人物角色，就能身临其境的体验逼真的校园环境、教学场所、校园文化和学校精神，让更多的人能够了解学校；
	根据登录者所在部门、身份，系统可设置不同的访问权限；
	各角色在场景中可进行对话；
 
2.1.3支持数据库查询
	支持各种常用数据库；
	支持属性信息查询：连接数据库，显示建筑楼宇基础信息、教室信息、教学资源设施信息等；
	支持校内管网信息查询：对地下管网对应位置、年代、维修信息等进行查询；
 
2.2设备管理系统
对于学校这种学生密集的机构，设备数量种类繁多，数量大，先进度和投资也越来越大；设备已成为学校的重要资源之一。
良好的设备管理，不仅可以提高设备利用率，在更广泛的意义上，对于学校的生产安全、能源节约、环境保护提供重要**。
设备管理的主要任务：
	保持设备完好
	不断改善和提高学校企业技术装备素质
	充分发挥设备效能
	实现设备保值增值
	**安全生产
以往的设备管理模式有三种：
1）	手工台账式管理
	效率低下
	浪费人力
	贻误时机
2）	手工、计算机混合管理：以手工台账式管理为主，同时将大量电子文档在计算机内存储。
	较易造成数据的混乱
	数据查找困难，甚至丢失
	版本不一致
3）	设备信息管理系统：通过系统化的计算机软件，对设备信息产生的全过程（全生命周期）进行管理。以数据库为支撑，通过对设备进行编码，实现设备标识的一性，利用数据库实现设备信息的录入、检索、查询、分析与统计。
	难于实验精细化管理（难以管理多个同样的阀门、同一管道的不同部分等）
	不直观
	无法为设备改造、维修等的方案论证提供支持
	在事故发生时，难以提供**的决策支持
随着科技的发展，三维可视化设备信息管理系统运用而生。三维可视化设备信息管理系统是以虚拟现实技术为依托，结合数据库技术，在生产设备三维可视化的基础上，实现设备信息的“可见即所得”
三维可视化设备信息管理系统的特点：
1)	鼠标在三维场景中点击某一设备，即可显示该设备的相关信息
2)	方便实现设备的精细化管理（可以细化到某一个阀门，某一段管道）
3)	三维场景和数据库的双向关联
4)	方便和检测系统集成，在相应的三维模型上显示各类实时检测信息
5)	方便和视频监控系统集成，并实现视频监控画面与三维场景的联动
6)	可以直接在三维场景中进行设备改造、维修等的方案论证
7)	在事故发生是，可**提供、直观提供决策支持
8)	在三维场景的基础上，可方便地开发出多种应用：设备操作培训、工艺过程仿真、应急预案模拟机演练等
三维可视化设备管理主要包含以下子系统：
2.2.1供水监管信息系统
该系统采用工业级应用的**功能通讯网关，可实时监控水表、压力表和其他检测仪表，以及实时采集的各种在线监控数据，通过校园网与后台服务器连接，保持数据同步。系统提供灵活的统计、分析、查询报表，结合能源指标管理体系与短信平台，及时发布用水信息及设备运行告警信息，为节能监管与系统运行提供科学的管理手段。系统分为节水监管信息系统、供水设施监管系统和供水抄收管理系统。
2.2.1.1节水管理信息系统
该系统主要对各用水对象实现分区、分户、分项、分类实时监测和采集单位时间段用水量，供控制中心及有关部门分析和决策使用，提高工作效率，**供水。该系统通过远程计量设备实时在线监测水表的累积流量（起止码），并记录存入服务器数据库；分析和报警后台系统通过对实时采集传输的数据进行自动分析，分析系统各层级供水漏耗和终端异常用水信息，自动绘制水平衡图，及时发现管道的跑冒滴漏现象，对**限漏耗和异常用水进行报警。该系统使得各级管理人员无论何时何地，都可以轻松地对各部门、楼宇的用水情况进行监控与管理，全面了解供水管网漏损状况及各单位（区域）用水现状，加强用水管理水平，达到节约用水的目的，为管理者提供决策支持服务。从而实现了给水节能管理的信息化、现代化； 
网络拓扑图
用水查询方式：
	按建筑或区域查询
管理者可以通过建筑物导航和区域导航 直接查询对应建筑及区域的基本信息和用水信息。
 
	直接通过图形元素查询
管理者也可以通过点击图形界面中任意建筑、水表和管线设施等图形元素，**查询图形元素的基本信息和用水信息。
 
	定额管理
定额管理可以将用水指标分解到每个部门、每个区域、每栋建筑物、每个单元和办公室或宿舍，落实到具体管理的责任人，从而达到从管理上进行节水的目的。
 
	丰富的报表分类统计功能
可以按用水类别分类统计，可以按部门类别分类统计，也可以按建筑类别进行分类统计，还可以按照不同时段（小时、日、月、年）进行统计分析，同一用水点还可以进行同比或环比统计。不同的分类统计报表和对比分析图表为学校管理者提供了全面而详尽的帮助。
 
	强大的后台自动分析和报警功能
分析和报警后台系统通过对实时采集传输的数据进行自动分析，分析系统各层级供水损耗和终端异常用水信息，自动进行水平衡分析，及时发现管道的跑冒滴漏现象，对**限损耗和异常用水进行报警； 
2.2.1.2供水设施监管系统
该系统可以对各种供水转压设备（蓄水池、泵站、泵房）、管网中管道及各种控制阀门、消防设施进行远程监控和管理。该系统通过各种在线监测仪表，获取远程测流测压设备数据，掌握供水管网系统工况和水质信息，强大的爆管分析、关阀分析以及消防应急取水分析功能为故障检修争取时间并较大限度的减少浪费，降低故障损失程度。
 
网络拓扑图
数据监管方式：
	图层管理
实现不同管道及其附属设施的分层显示，查看、编辑。
 
	水压监测
可查询测压点的基本信息，动态显示压力点的当前压力与正常压力上下限和危险压力限值的关系；可查询测压点较近24小时的压力变化曲线图；可查询所有管网压力监测点的
工作状况，并输出报表。
 
	泵房管理
具备监控功能，能对泵站进行远程控制。当需要实时控制某泵站运行状态时，系统数据采集的实时刷新，满足安全控制的要求。监测区域泵站进、出水压力、水池水位、机组运行状态、环境参数等相关数据；运行故障报警；调度事务标准处理；具备维护简单、调试方便、添加功能**等特性。
 
	关阀分析
配合管道维修、改造施工，分析任意管道较佳停水关阀方案。
 
	停水区域分析
提交维修关阀方案的同时，向管理者提供由于关阀操作导致停水区域通知单，提示用户储备水源。
 
	数据统计
按口径、铺设期限、材质、类型、维修次数等不同类别对管线阀门等设施统计，为管理者提供维修、改造、更新计划。
 
	消防应急取水分析
配合绿化用水、应急用水，分析较近取水点。
2.2.1.3供水抄收管理系统
该系统系统主要针对自付费用户的用水计量与监控，管理用户购水输入，预付费用水管理，有效避免用户**额用水和恶意欠费。用户可根据自己的需要，将没有用完的购水量退还给售水部门或转到其他账户，实现退换房。
 
网络拓扑图
系统功能：
	系统功能 
	预付费功能
	**点发放功能
	退房换房功能
	实时监测查看功能
	灵活的设置功能
	丰富的图文报表功能
	丰富的图形分析功能
	指标管理功能
	信息发布与告警功能
2.2.1.4三维供水管网系统
系统功能：
	时漫游、在线交互、平面距离、面积测量、各种视觉*、 截图输出、地图导航 、地理标签显示、区域分类、多媒体集成、网络发布。
	供水管网查看、供水管线分类查看 、泵房内部结构查看、建筑用水数据查询、供水管网属性数据查询 。
2.2.1.5三维排水管网系统
系统功能：
	实时漫游、在线交互、平面距离、面积测量、各种视觉*、 截图输出、地图导航 、地理标签显示、区域分类、多媒体集成、网络发布。
	排水管网查看、排水管线分类查看 、排水流向查看、排水管网属性数据查询 。
2.2.2供气监管信息系统
该系统对各用气点实现分区、分户、分类实时计量。并通过Web发布的形式，使得用气单位各级管理人员不管身处何时何地，都可以轻松地对本单位各部门的用气情况进行监控与管理。采用该系统还可以设定用气指标，实现用气的管理和指标执行情况的监督、费用结算、数据统计分析等多项功能，为实现企事业单位内部各部门用气的量化管理提供了*条件。
 
网络拓扑图
系统功能：
①丰富的图表分析 
②丰富的报表功能 
③故障报警
④平衡分析功能 
⑤灵活的设置功能 
⑥用气数据补录
⑦指标管理 
⑧能耗实时监测查看
2.2.3路灯智能监管系统
该系统通过灵活的组网方式，实现无线数据传输与远程控制，实现对校内各路段的路灯与景观灯根据预先设置的时间、区域等参数，自动控制照明的开启与关闭。实现不同区域内的路灯与景观灯灵活开启与关闭。路灯与景观灯以及相关控制设备异常可通过短信平台及时告警，使路灯与景观灯的控制管理轻松方便，并可带来可观的节能效益。
 
网络拓扑图
系统功能：
①各种智能控制策略设置 
②短信控制功能 
③光照度检测功能
④电能计量功能 
⑤支持无线与有线组网方式 
⑥故障监测报警
2.2.4供电监管信息系统
系统采用工业级应用的**多功能通讯网关，实时监控各种RS-485接口的电表的工作状态，以及实时采集各种在线监控数据，通过局域网与后台服务器连接，保持数据同步。系统提供灵活的统计、分析、查询报表，结合能源指标管理体系与信息发布及告警平台，及时发布电能使用信息及设备运行信息等，为节能监管与系统运行提供科学的管理手段。该系统分为节电监管信息系统、供电设施监管系统和供电抄收管理系统。
2.2.4.1节电监管信息系统
该分系统的设计与建设*参照*《地区机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则》、*和*共同颁布的《高等学校建设节约型学校管理与技术导则》的要求，对各用电点实现分区、分户、分项、分类实时计量。并通过Web发布的形式，使得使用单位各级管理人员不管身处何时何地，都可以轻松地对本单位各部门的用电情况进行监控与管理。该系统还融合了用电指标管理，实现用电管理和指标执行情况的监督、节电情况统计、数据分析等多项功能，为实现企事业单位内部各部门用电的量化管理提供了*条件。
 
网络拓扑图
系统功能：
能够实时查看各房间、各楼栋、各部门、各区域的用电情况，以及是否有用电异常状况，同时发布响应的告警信息。
用电实时查询模块：
	指标管理丰富的报表功能
指标管理可以将用电指标分解到每个部门、每个区域、每栋建筑物、每个单元和办公室或、宿舍，落实到具体管理的责任人，从而达到从管理上进行节电的目的。
 

	电损平衡分析功能
系统制订了自动平衡分析的规则，管理者可以根据不同的用电对象进行设置，对同一回路上的总表数据和各分表数据进行对比平衡分析，以便及时发现偷电、漏电等电能损耗现象。
 
	用电对比分析功能供
分析对比同一用电区域不同时期的用电量，可以帮助管理者发现用电异常。可以实现任意时间段同期对比分析、任意两个时间段对比分析以及以年、月、日为单位的多个时段对比分析。
 
	丰富的报表功能
本系统可以得到各种形式的图文报表，满足用户要求，其中包括：楼层综合用电报表、部门综合用电报表、建筑物月用电报表、部门月用电报表、建筑物年用电报表、部门年用电报表等，给学校管理者提供丰富的帮助。
 
	强大的报警分析功能
本系统采用了基于GIS的三维视景供电网络系统作为系统的运行底层，因此本系统具有强大的空间分析能力，对于任何报警信息，系统进行复杂的运算后，都能准确对故障地理位置、用电对比分析功能供电线路或供电设施进行准确定位。
 
2.2.4.2供电设施监管系统
该系统是按用户的要求，遵循配电系统的标准规范而开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、**、高**性等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统。通过遥测与遥控合理调配用电负荷，实现优化运行，有效节约电能，具有高峰与低谷用电记录，从而为供电管理提供了必要条件。在每一间配电室的主输入、输出回路安装智能网络电力仪表、智能控制开关、温湿度仪表等监控设备，这些设备的数据通过多功能通讯网关将监测数据采集到后台服务器，从而对每一回路的用电情况进行监测，实时对数据进分析，使管理者及时掌握配电系统的运行情况，及时处理各种用电异常和用电设施故障信息。 
网络拓扑图
系统功能：
①配电房管理 
②远程启闭电路控制 
③线路管理
④关闸与停电分析 
⑤设施查询能 
⑥维修管理
⑦报警管理
2.2.4.3供电抄收管理系统
系统主要针对自付费用户的电能计量与监控，管理用户购电输入，预付费用电管理，有效避免用户**额用电和恶意欠费。用户可根据自己的需要，将没有用完的购电量退还给售电部门或转到其他账户，实现退换房。根据用户单位的功率设置，系统对热得快、大功率饮水机、电吹风、电烤炉等电器的使用进行识别并限制使用。
 
网络拓扑图
系统功能：
①预付费功能 
②**点发放功能
③退房换房功能 
④实时监测查看功能
⑤灵活的设置功能 
⑥丰富的图文报表功能
⑦丰富的图形分析功能 
⑧指标管理功能
⑨信息发布与告警功能 
⑩数据*保存功能
2.2.4.4三维强弱电管理系统
①实时漫游、在线交互、平面距离、面积测量、各种视觉*、 截图输出、地图导航 、地理标签显示、区域分类、多媒体集成、网络发布。
 
②强弱电管线查看、强弱电管线分类查看 、建筑用电数据查询、强弱电管线属性数据查询 。
 
2.2.5智能资产管理系统
智能资产管理系统通过资产标签等实现对定位区域中资产的不间断监测（包括位置信息和使用状况信息），通过无线访问点等接入网络层，较终将信息传输到系统的应用层，实现对资产的实时动态与可视化管理。和传统的资产管理相比较，该系统在能够对资产状态进行实时感知的基础上，实现对资产的可视化管理、智能化分析和决策，较大减少了用户的管理工作量。
 
2.3三维安防监控管理系统
2.3.1智能监控系统
该系统基于WebGIS平台开发,实现闭路监控系统、防盗报警系统（包括周界报警联动）、巡更管理系统、门禁系统、火警系统、车辆出入管理系统等的无缝整合，相互联动，相互功能调用，同时利用手机网络将各种报警信息及时通知相关人员，从而构成一个集成的校园安防系统。
 
网络拓扑图
系统功能：
①	闭路监控 
②	防盗报警 
③	门禁管理
④	火警报警 
⑤	巡更管理 
⑥	SOS一键报警柱
⑦	车辆出入管理
⑧	电子围栏
 
2.3.2人员监控系统
为了更好实现校园的管理，我们可以实施人员监控，通过三维场景与识别信息号系统，实现数字校园的人员监控，在事故发生时，能更快确定相关人员信息。
系统功能：
	访客身份监控
有落地式和手持式两种，通过人脸特征识别5VIP和黑名单访客，在特殊区域入口附近部署，工作距离3-5米
	中控室门禁
通过人脸特征识别工作人员，开启中控室门禁，在中控室门外部署，工作距离1米
	异常行为识别
识别特定动作，如越界、逆行、跑动、丢包等，部署地在特殊区域大厅
	特殊区域人流统计
利用智能视频监控分析进出人员数量，部署在特殊区域出入口
	视频浓缩
将24小时监控视频缩短成数分钟，不损失视频中运动目标信息
 
2.4三维消防管理系统
对校园内所有消防系统进行三维可视化管理，基于统一的管理平台，监控人员可实时获取如下消防设备信息：
①	消防设施点位二维、三维分布图；
②	消防报警点立体显示；
③	消防设施保养、维护信息提醒；