裴剑辉 王强

摘  要：为积极响应国家“互联网+”的战略号召，推动共享经济在校园中快速合理发展，更好地利用和管理高校校园电器设备，让广大师生能够以更小的代价享受便利、优质的服务。对国内已经投入使用的校园共享平台进行了广泛调研，并对当前该领域下产品普遍存在的问题进行总结与分析，在现有研究的基础上对高校校园电器共享平台进行设计。

关键词：互联网+;高校校园;电器;共享平台

中图分类号：TP311       文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）24-0062-03

Abstract： In order to respond positively to national strategic call of“Internet plus”， promote the rapid and rational development of the shared economy in the campus， and better use and manage the university campus electrical appliances， so that a large number of teachers and students can enjoy convenient and high-quality services at a lower cost. This paper makes an extensive investigation on the campus sharing platform that has been put into use in China， summarizes and analyzes the common problems of products in this field at present， and designs the university campus electrical appliance sharing platform based on the existing research.

Keywords： Internet plus; university campus; electrical appliance; sharing platform

0  引  言

近年来，随着信息技术和硬件设备的快速发展，“互联网+”在各行各业产生了革命性的影响。据普华永道（PriceWaterhouseCoopers， PWC）预测，到2025年，全球共享经济产值可以达到2 300亿英镑，产业规模和发展潜力巨大。共享经济是一种“互联网+”创新经济模式[1]，共享经济的发展还拉动了IT软硬件生产、无线网络和信息终端等产业的发展。共享经济带来了全新的生产模式、消费模式和企业运营模式，各领域专家学者普遍认为，共享经济浪潮已经来临[2]。

高校校园内的闲置固定资产较多，且用戶需求单一。在某些领域如：洗衣、制冷、取暖、打印、餐饮、设备充电等方面有较大需求，并且学生群体人员变更较快，更加注重物品的使用价值而非私有价值、共享性而非独占性。因此，高校可通过“共享经济”对资产进行合理配置、科学管理、充分利用。

基于以上论述，共享经济在高校校园具有较强的适应性和可发展性。在“互联网+”背景下借助网络平台将供给方闲置资源的使用权暂时转移，实现生产要素的社会化，通过提高存量资产的使用效率为需求方创造价值，促进社会可持续发展[3]。因此，为更好的发展高校校园共享经济，论文对高校校园电器共享平台进行具体研究与设计。

1  研究现状

近年来，各大高校在电器设备智能化集中管控方面出现了较大的需求。得益于物联网、大数据、云计算等技术的高速发展，实现纯软件技术层面的功能已非难事，但整体技术方案的领域，特别是设备入网这一块，一直受制于商业应用环境的复杂性、多样性，很难选择

一种成本低、可靠性高、适用范围广、运维成本低的技术来大规模普及和推广共享电器智能化发展。因此，对共享电器及管理云平台的合理设计实施是当前的重点之一。以四川省为例，目前众多川内高校包括四川大学、成都中医药大学、西南科技大学、绵阳师范学院等院校在与四川长虹合作的过程中，都提出了非常明确的空调远程集中管控与学生宿舍空调租赁业务的诉求。

而市面上推出的共享电器云平台普遍存在以下问题：（1）所管理的电器设备种类单一，仅限于部分电器。（2）对于不同的应用场景适应性较差，如校园部分地区的集中管理和寝室里的分散管理。（3）在扩展性上表现不佳，无法与当前校园已有的软硬件设备兼容。论文提出的云平台可以本地部署，还可以实现云端部署。不仅可以实现空调设备的集中管理，还可以实现数据统计。不仅可以独立管控，后续还可以扩展与校园信息系统、教务系统、节能监管平台对接，实现与课表、能源管理等系统的联动。项目将在平台通用性、扩展性上采用前沿的架构设计，不仅可以通过定制的方式轻松满足不同校园的差异化需求，而且对共享经济、新零售等领域的业务需求有良好的支持。

2  设计方案

2.1  整体设计

项目总体实施框架如图1所示。围绕电信基础设施，分设备终端、后台和前端三个方向实施建设，形成智能终端到前端完整解决方案。

根据整体规划，项目首先需要完成基于蜂窝物联网（NB-IOT）[4]的智能家电新技术研发，其次完成校园共享空调、冰箱、洗衣机云平台的研发。

其中，智能产品核心硬件计划采用如下实施方案。主芯片采用华为海思Hi2115。主要规格为：CPU ARM Cortex M0，三核（分别应用核、安全核、协议核），主频50 MHz。内置容量为352 KB的Flash，64 KB的RAM。DC/DC芯片选用MP1657，电频转换电路采用MOS搭建，满足主板对电源稳定性的要求。采用先进的eSIM直接在主板上贴片安装。支持PCB天线和柱状天线。智能终端可通过串口与常规家用电器的电控系统对接，将其植入常规家电产品后，可实现常规家电的智能化。其次可通过电信基站接入电信核心网，然后对接入电信IoT平台。

2.2  云平台设计

通过校园电器智能化管理平台总体实施框架设计出云平台系统架构。系统总体采用微服务架构设计，其系统架构如图2所示。

其中，展示层由WEB页面、APP客户端组成，实现平台业务使用操作，通过统一的接口标准及规范可以实现多种展现形式。接口层，通过Zuul公共网关[5]进行统一鉴权，动态路由、负载均衡以及对外统一入口。业务逻辑层，总体采用微服务架构，由用戶服务、设备服务、故障服务、分析服务、管理员服务等独立服务组合而成，形成一个高可用的分布式的微服务系统，系统伸缩性更强、扩展性更好，服务之间通过rest api或相关RPC解决方案进行通信交互。各个服务可以有各自的数据库存储等，每个服务可以独立运行并提供相应服务，服务间没有任何强依赖和影响。数据服务层由关系性数据库或nosql数据库以及相关缓存解决方案来实现系统数据存储、分析、计算。数据库及缓存都做集群进行分布式处理，增强数据层的存储读取性能。

2.3  功能模块设计

在功能模块设计上，根据业务内容对系统进行合理、有效的拆分。其拆分出的模块均为系统核心模块，为上层业务提供基础服务。系统业务核心采用微服务架构，将其充分解耦。模块间采用服务总线模式实现服务的治理，避免由于服务间依赖导致服务跟踪及维护难度增大。也正因为采用微服务架构，所以整个系统的伸缩性及可扩展性大大增强。可有效地保证业务在某些特定时期急剧增大时，只需通过调整云服务的相关资源，或通过部署新的系统模块即可保证系统的可用性。相关功能模块如下。

2.3.1  账户/租户服务

用户即设备管理员，也是前台的使用用户。用户认证服务提供统一的用户身份认证功能，将该服务剥离后，可为该产品线之后的所有系统提供身份认证服务。在该服务中会按多租户系统的要求进行相关设计和开发，以满足将来多租户的设备分时租赁系统的业务需求。在当前项目中会默认为一个唯一固定的初始租户。

2.3.2  综合管理服务

提供整个系统的一般业务管理功能。包括设备分组管理、计划管理、统计分析、设备授权、付费授权、用户资料等功能。将该服务独立是考虑到该部分与业务紧密相关，且在当前阶段无具体项目、客户，无明确需求，在这个过程中可能存在较大的需求变化。当有明确的客户需求时，可根据具体客户的需求做定制化开发，只需调整该部分业务逻辑即可。保证其他服务的稳定性，提高复用度。

2.3.3  设备故障服务

基于通用性和业务内聚性的考虑，将设备故障服务剥离。该业务实现对所有设备的故障上报、故障跟踪提供服务，之后可持续性对该服务进行功能扩展，如对接设备生产商、故障维修点等，将设备的故障业务流程都纳入其中，进行集中化管理。

2.3.4  数据分析服务

数据分析服务包含两部分，其一，对电器设备的控制记录进行定时分析，包含每日开机量走势、每日运行温度分布、设备各项指标走势分析等。其二，对用户数据进行分析，包含客户端使用状态分析、用户账户分析、用户反馈分析等。

基于以上功能模块设计，该云平台可以实现电器管理、用户管理、系统管理、故障上报、数据分析功能。

2.4  技术指标

考虑产品后续更新和扩展需要，并尽可能地满足用户对该平台的需求，产品将进行以下几方面测试：终端设备相关数据上报至云平台的稳定性、时效性测试，终端设备是否能支持离散的网络接入策略和数据上报策略测试，接收并执行来自云平台的控制指令响应速度及时延测试，云平台响应时延、服务并发量、日均最大访问量测试。

3  结  论

论文基于共享经济在高校校园中的发展现状进行调研，在已有研究的基础上提出校园电器共享平台。该平台主要提供校园电器设备的租用、管理、故障上报和数据分析服务，可较好的将校园闲置或低频使用的设备通过现代技术手段进行合理使用和管理，既服务了广大师生的学习与生活，又响应了国家节能减排的号召，并为之后的智慧校园的建设打下基础。下一步需要解决的技术难点在于合理设计通信模块的防网络拥塞机制和端到端的确认重传机制，并引入符合amqp的消息中间件，将其同步调用转化为异步推送。

参考文献：

[1] 甘蕾，陈楠，张曦幻，等.基于共享经济的研究——以共享冰箱为例 [J].产业与科技论坛，2020，19（3）：83-84.

[2] 汤天波，吴晓隽.共享经济：“互联网+”下的颠覆性经济模式 [J].科学发展，2015（12）：78-84.

[3] 郑志来.共享经济的成因、内涵与商业模式研究 [J].现代经济探讨，2016（3）：32-36.

[4] OH S M，SHIN J S. An Efficient Small Data Transmission Scheme in the 3GPP NB-IoT System [J].IEEE Communications Letters，2017，21（3）：660-663.

[5] 廖俊杰，陶智勇.微服务API网关的设计及应用 [J].自动化技术与应用，2019，38（8）：85-88.

作者简介：裴剑辉（1992—），男，汉族，河南濮阳人，中级工程师，硕士研究生，研究方向：数据挖掘;王强（1983—），男，汉族，四川广元人，中级工程师，硕士研究生，研究方向：计算机软件。