| 标题 | 物联网技术下分布式光伏智慧校园项目可行性分析 |
| 范文 | 张燕敏 [摘 要] 对智慧校园的概念进行介绍，并从绿色校园、节能校园的角度，通过分布式光伏的手段，利用物联网技术进行监控与分析，对智慧校园项目的可行性进行分析。 [关 键 词] 智慧校园；物联网；分布式光伏 [中图分类号] G717 [文獻标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）31-0276-02 智慧校园可以通过信息技术与传感设备，把教学人员、教学设备、教学背景与互联网连接起来，实现动态、智能的识别、监控、管理。形成高效、安全、节能的校园，越来越受到社会的关注与重视。 一、智慧校园发展现状 教育发展呈现的新趋势是信息化教育模式，包括教学、科研、管理等各个方面都逐步实现无纸化、智慧化。由于现在教学模式的改变，信息技术融入教学过程，逐渐改变了传统教育中教师和学生的角色与地位，变传统的学生被动学习为学生通过信息化微课、MOOC、网络公开课等方式的主动学习。新的教学模式改变了传统的教育方法，与此同时，也促进了教学管理机制的改革。教育信息化的发展促进教学理念的创新，改变传统单一的课堂教学模式，逐步变为互动性的课堂，让学生变被动为主动。 2010年6月中共中央政治局在发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中提到，把提高质量作为高等教育发展的核心任务，高等教育将进入发展理念战略性转变和全方位注重教育质量的新阶段，在教育改革中要“把提高质量作为重点”。面临新一轮的高职教育由规模向质量转变的目标下，利用信息化对教学过程进行管理，利用电子智能化对校园内场所和设备进行有效监控管理，使其发挥更大的效率，为教学服务，也成为校园建设的一个新的研究目标。智能化校园的发展除了使用信息化教学手段改变教学方式与教学管理模式之外，也离不开对整个校园使用能源的节能性控制。自从第三次科技革命以来，能源成为每个国家的经济命脉。而我国当前正逢能源高消耗期，对能源的需求非常大。随着近些年爆发的能源危机和环境污染的日益严重，寻找可再生可替代的绿色能源工程已经成为各国能源产业发展的重要方向。并且真正实现智慧校园实质是智能、安全、绿色、高效等功能的结合。因此，对绿色校园、节能校园的建设也是智慧校园建设过程汇总必不可少的。对在校园中使用量较大的电能源的节能性控制，可以依靠分布式光伏与物联网技术进行辅助与控制。 二、智慧校园建设中存在问题分析 （一）电量能耗需求大 校园作为人群集中地，校园范围内人群数量大，用电量也大。在校园信息化建设过程中，白天大量使用到信息化设备终端与交互系统等，耗电量大。夜晚学生集中在宿舍使用电脑等耗电设备对课堂知识进行自学与复习，并且完成相关作业，对电的需求量也很大。无论是白天还是黑夜，对用电的需求都是巨大的。 （二）能源浪费现象的存在 由于学校人群大，教学区域面积大，教室分布广，在使用完教室后，难免会出现教室中的灯、空调、电扇没有关的现象，甚至有时因为课间衔接问题，教学设备空开现象也是屡见不鲜。并且校园是开放式的且范围大，如果依靠人员检查来防止这样的浪费现象，监督人员的监督范围广，监督难度大，并且很难进行人性化控制，容易造成一定浪费。 （三）节能观念不普及 在公共区域的能源使用过程中，很多人还并未养成节能的习惯，忽略节能的小细节，没有意识到教学设备、教师空调、照明等空开对能源浪费的影响大。或是因为事不关己的心态，或是因为忽略，对节能意识的缺乏，是造成校园能源存在浪费的原因。 （四）安全隐患风险概率大 在校园范围内，如果出现电器设备空开的状态，带来电源线路的老化、负荷大，容易给校园安全带来一定的隐患，加大安全隐患风险概率。 三、解决对策 针对上述一些问题，在进行智慧校园建设的过程中，为了营造智能、安全、节能的校园环境，可以从以下几个方面进行改善。 （一）增加宣传，普及知识 首先，需要普及节能安全的基本常识，通过校园宣传的不同方式，让学生了解到能源知识。当今能源主要有三类：第一类是来自地球外部的能源，如最为直接的太阳能、风能、水能等，也有通过太阳能转化为植物能存储下来的能量，如石油、天然气、煤炭等化石能源。第二类是地球本体中蕴含的能量，如地热能量等。第三类是地球与其他天体相互作用产生的能量，如潮汐能等。现在所使用的主要能源是石油与煤炭等。但是，这些能源需要通过太阳能与古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成，因此这些能源在有限的时间内是不可再生的。现在大量使用的仍然是以不可再生资源为主产生的能源。对能源使用过程中的浪费，其实就是间接地对不可再生能源的浪费。 为了实现国家2015年11月30日在法国巴黎召开的世界气候大会所签订的《巴黎协定》中的承诺：将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右。并且符合中国是全球气候治理的积极参与者的论调。中国将落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，全面推进节能减排和低碳发展，迈向生态文明新时代。必须重视节约能源对整个国家甚至是整个世界发展的重要意义。 （二）利用光伏技术补给能源 传统的能源产业以石油煤炭为能量提供源而带来的二氧化碳污染问题必须要寻求新的出路，为了实现这一目标，新型能源就是这几年每个国家在能源产业发展过程中的重点研究方向，其中太阳能光伏发电作为一种可持续的清洁能源替代方式，具有安全、可靠、环境污染小、不受地域限制等特点，得到了世界各国的广泛关注和迅猛发展。 我国的光伏行业兴起于20世纪70年代，在2005年前后通过国家相关政策的扶持开始大规模发展。在短短的几年间，我国光伏行业迅速扩张，各地各类型的光伏企业进入黄金发展期，到2015年我国光伏行业的新增装机量为15GW，同比增长40%以上，增量连续3年占据全球第一，其中地面电站84%，分布式电站16%，累计装机已约43GW，跃居全球第一。在全球范围内，光电能也成为仅次于风电能和生物质能的第三大可再生能源，并且根据欧洲联合研究中心（JRC）的预测，到2030年可再生能源可以在总能源结构中占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中可以达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗可以实现50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电可以占到其中的60%以上，逐步减少对不可再生能源的依赖，减轻不可再生能源对环境带来的污染。 特别是在持续高温天气时期，用电量普遍加大的情况下，各地电网负荷容易达到峰值，并且可能持续走高，以往在很多地区曾出现过“电荒”，并且也曾经实施过在不同区域轮流限电等措施来降低电网负荷。使用分布式光伏项目，利用校园中闲置的屋顶与空场地，使用太阳能转化为电能，可以在校园用电时，对校园用电需求做出很好的补充，减轻电网负荷。在寒暑假期间，由于校园用电量属于用电低峰期，还可将所发电并入国家电网，真正实现以自发自用为主，多余电量上网。 同时分布式光伏利用房屋屋顶的空余区域铺设太阳能板进行发电，还可以在一定程度上降低建筑能耗。高温天气的顶层教学区特别闷热，有的学校教室中仍然只有电扇来降温，教室的高温降低了学生的学习专注力，当然也会增加学生中暑的风险。采用分布式光伏技术，在房体表面铺设太阳能板，除了可以发电之外还可以隔热、降低房屋的热度，减少房体导热约16%，减少室内空调负荷，同时减少屋顶直接曝晒时间，减少房屋屋顶的直接曝晒老化程度，增长房屋使用时间，减少房屋维修费用。 （三）利用物联网技术进行监控与数据分析 传统的分布式光伏技术，可以有效解决校园能源的节能问题，完善智慧校园的绿色化、节能化。但是在项目的运作过程中，针对能耗数据无法进行实时监控和有效分析。因此，可以采用物联网技术对其运作进行有效的实时监控，并且将收集到的数据进行月度、季度、年度汇总与分析，与校园的教学系统匹配，有效调节与控制设备使用中容易出现的浪费现象，也为校园安全监管人员减轻工作量。 再者，利用物联网技术进行监控与数据分析，可以使用不同的设备终端进行分析，电脑终端、手机终端、平板终端等都可以作为设备终端，真正实现实时化监控。 最后，利用物联网技术進行监控所得的数据，通过分析后得出数据报告，还可以直观地在学生的节能环保教育中提供有力的数据论据。通过这些数据直观地了解环保节能的好处。 四、结语 分布式光伏技术可以有效地推进智慧校园的节能，如果可以在各市区公用事业单位推广，可以大大节省政府财政电费支出。利用物联网技术对项目进行监控，可以有效、实时进行数据反馈与分析，实现安全可控性。该项目的实施可以推进智慧校园项目，营造高效、安全、节能的校园环境。 参考文献： [1]付静.我国光伏产业国际竞争力现状及提升路径[J].河北大学学报（哲学社会科学版），2013（3）. [2]张庆良，赵树国，高志贤，等.高职院校绿色技能课程开发实践与挑战[J].邯郸职业技术学院学报，2017（9）. [3]刘来权.高职院校智能化校园建设思路探索[J].产业与科技论坛，2012（2）. [4]赵建安，钟帅，沈镭.中国主要耗能行业技术进步对节能减排的影响与展望[J].资源科学，2017（12）.◎编辑 武慧慧 |
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