義務(wù)教育階段校園智慧環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)計要求探討

孫圳

摘 要：目前傳統(tǒng)公辦義務(wù)制學(xué)校建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)很低，不能匹配日益更新的智能平臺及各類應(yīng)用、終端需求。本文，結(jié)合現(xiàn)有新教學(xué)應(yīng)用，以提高教學(xué)效率和校園管理優(yōu)化為核心，將“華東師范大學(xué)第二附屬中學(xué)前灘學(xué)校智慧校園平臺建設(shè)項目”（下文簡稱：華二智慧校園）作為范例，對智慧校園平臺軟硬件兩個維度中的硬件部分設(shè)計要求及功能概述進(jìn)行分析歸納。

關(guān)鍵詞：混合部署;超融合;物聯(lián)

本工程為華東師范大學(xué)第二附屬中學(xué)前灘學(xué)校項目，位于上海市浦東新區(qū)前灘國際商務(wù)區(qū)55-01地塊。學(xué)校按小學(xué)25班建設(shè)規(guī)模，中學(xué)20班建設(shè)規(guī)模規(guī)劃，占地面積28585平米，總建筑面積53697.5平米.建筑主體最高高度為23.85米. 其中地上建筑面積為43008.5平米，包括1#教學(xué)樓，藝體樓。

系統(tǒng)構(gòu)成有：視頻監(jiān)控系統(tǒng);一卡通管理系統(tǒng);綜合布線及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);微模塊機(jī)房;信息發(fā)布系統(tǒng);會議系統(tǒng);智慧校園平臺

一、綜合布線及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：

綜合布線系統(tǒng)是整個智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)。關(guān)系到整個智慧校園項目未來很多年的使用效果，以及系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。所以華二智慧校園本系統(tǒng)綜合布線的設(shè)計遵循了：標(biāo)準(zhǔn)、先進(jìn)、靈活、兼容以及可擴(kuò)充的幾項原則。在系統(tǒng)部署上采用云和本地混合部署的方式。另外，針對校園用戶環(huán)境，設(shè)計需考慮校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性，在切斷外網(wǎng)情況下，不影響電教類設(shè)備應(yīng)用。防火墻等安全出口的設(shè)計要求，需確保校園內(nèi)信息的安全及不良信息過濾。

1.1數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)

智慧校園數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計采用分區(qū)域模塊化設(shè)計?？梢栽跀?shù)據(jù)中心中清晰區(qū)分不同的功能區(qū)域，從而方便的根據(jù)不同區(qū)域的功能需求進(jìn)行差異化設(shè)計和建設(shè)。區(qū)域邊界，實質(zhì)上也是不同安全級別的業(yè)務(wù)的安全邊界，基于區(qū)域邊界可以清晰的設(shè)計和部署相應(yīng)的安全策略，保證數(shù)據(jù)中心的安全運(yùn)行。每個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)配置不低于兩臺服務(wù)器組成群集作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，實現(xiàn)主機(jī)系統(tǒng)的雙機(jī)熱備或者負(fù)載均衡，保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)7*24小時不間斷可用。

1.2存儲系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

存儲設(shè)備是云服務(wù)架構(gòu)的基礎(chǔ)，需滿足各類應(yīng)用需求。數(shù)據(jù)中心存儲容量的估算應(yīng)包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲容量、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲容量、虛擬服務(wù)器資源池存儲容量，同時按照在線、高可用冗余、本地備份、遠(yuǎn)程容災(zāi)復(fù)制等所需要的存儲容量。

垂直干線子系統(tǒng)包括提供單模萬兆室內(nèi)光纖作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，經(jīng)管理子系統(tǒng)配線后，連接至樓層前端設(shè)備，并采用6類非屏蔽雙絞線作為水平子系統(tǒng)配出至各信息插座。水平子系統(tǒng)電纜度應(yīng)為90米以內(nèi)。機(jī)房設(shè)備至弱電井接入設(shè)備均采用雙鏈路結(jié)構(gòu)。

1.3主要設(shè)備參數(shù)

部分主要設(shè)備的主要參數(shù)，結(jié)合華師大二附中前灘學(xué)校規(guī)模（用戶數(shù)5600人，包含1800名學(xué)生、3600名家長、200名教師），本節(jié)略作介紹，供參考：

核心交換機(jī)：交換容量≥19Tbps;轉(zhuǎn)發(fā)能力≥2880Mpps，配置24個以上千兆電口，20個以上千兆光口，20個以上萬兆光口，主機(jī)需要配置雙主控、雙交流電源，線纜堆疊。下層包括服務(wù)器萬兆、千兆交換機(jī)及各樓層交換機(jī)容量等參數(shù)依各終端傳輸量合理配置。

校園無線AP：為滿足在高密度接入及高帶寬需求場景提供更豐富的頻譜資源，設(shè)備選用三射頻設(shè)計，整機(jī)協(xié)商速率≥3000Mbps，為保證多用戶接入情況下的用戶體驗，要求選用產(chǎn)品MU-MIMO流數(shù)不少于6，并帶有物聯(lián)功能，確保無外網(wǎng)情況下，教室內(nèi)可以正常上課。

VPN：SSL加密流量≥380Mbps;SSL并發(fā)用戶數(shù)≥2200;SSL新建用戶數(shù)（每秒）≥220;具備6個千兆電口;1U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式設(shè)備，支持網(wǎng)關(guān)模式、單臂模式部署兩種方式;出口防火墻：整機(jī)吞吐量≥6Gb，應(yīng)用層吞吐量≥800Mb，并發(fā)連接數(shù)≥1，800，000，每秒新建連接數(shù)≥6萬，應(yīng)用防火墻（核心參數(shù)不高于出口防火墻參數(shù)）;上網(wǎng)行為管理：吞吐量≥1Gb，并發(fā)會話數(shù)≥350，000，硬盤≥1TB。

1.4超融合一體機(jī)應(yīng)用

在本項目中，值得一提的是超融合一體機(jī)的選用，鑒于很多學(xué)校目前都是處于已經(jīng)建成的情況，增設(shè)機(jī)房在供能及場地選用，以及機(jī)房施工都存在難處，且一次建設(shè)后續(xù)擴(kuò)展存在問題，超融合技術(shù)應(yīng)用對解決這類問題提供了一條途經(jīng)。針對這類情況，超融合技術(shù)優(yōu)勢明顯：架構(gòu)設(shè)計更為簡單、性價比更高、部署更簡單。包括備份軟件、快照技術(shù)、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、在線數(shù)據(jù)壓縮等元素，多套單元設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)聚合，實現(xiàn)模塊化的無縫橫向擴(kuò)展（scale-out），形成統(tǒng)一的資源池，它的擴(kuò)展方式橫向增加節(jié)點(diǎn)即可。

1.5模塊化機(jī)房設(shè)計的要求

項目的機(jī)房設(shè)計，需綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全、可擴(kuò)展以及建設(shè)本身的經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵設(shè)備采用硬件備份、冗余等可靠性技術(shù)，并增加事故監(jiān)控與安全保密等技術(shù)措施。機(jī)房須具備支持多種網(wǎng)絡(luò)傳輸、多種物理接口的能力，提供技術(shù)升級、設(shè)備更新的靈活性。

機(jī)房的設(shè)計照明常規(guī)照度要求為500Lux。制冷采用風(fēng)冷加新風(fēng)方式，保持恒溫恒濕，溫度在20-24攝氏度之間、相對濕度控制在40%-60%之間、靜態(tài)條件下，空氣中0.5nm的塵粒數(shù)少于18，000粒/升。機(jī)房內(nèi)配置煙感、溫感和濕度測試儀器，機(jī)房值班人員可全年24小時巡視查看相關(guān)數(shù)據(jù)。機(jī)房內(nèi)配備空調(diào)控制系統(tǒng)、環(huán)境濕度監(jiān)控系統(tǒng)，對機(jī)房內(nèi)空調(diào)和環(huán)境狀況進(jìn)行不間斷監(jiān)控，同時考慮到已建成的學(xué)校，機(jī)房位置不一定是最理想，需考慮漏水報警，較高權(quán)限的門禁以及必要的末端監(jiān)控。

機(jī)房配電系統(tǒng)需配置主要運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測技術(shù)和備用電源系統(tǒng)，便于運(yùn)行管理及應(yīng)急供電維持。機(jī)房應(yīng)急電源配置上，考慮到目前上海市市政電源供應(yīng)較穩(wěn)定，本項目系統(tǒng)設(shè)置總?cè)萘坎恍∮?0KVA的UPS電源，滿足停電情況下60分鐘的設(shè)備運(yùn)行。

二、會議系統(tǒng)

本項目的會議系統(tǒng)設(shè)計了錄播系統(tǒng)，主要針對除了常規(guī)會發(fā)生的重要會議，還考慮到一些公開課，和未來可能的優(yōu)秀課程資源儲備，用于范例課程的傳播及共享，技術(shù)難度不高，但是意義重大。同時，為了進(jìn)一步響應(yīng)建設(shè)綠色校園的要求，應(yīng)設(shè)計一定量的無紙化會議室。

三、監(jiān)控及一卡通系統(tǒng)：

監(jiān)控屬于當(dāng)前較為成熟的建筑智能化系統(tǒng)，針對義務(wù)教育階段學(xué)校的系統(tǒng)設(shè)計原理基本相同，主要強(qiáng)化安全防控。當(dāng)整個校區(qū)監(jiān)控大量覆蓋的情況下，機(jī)房監(jiān)控顯示器的布置及畫面滾動頻率，以及監(jiān)控監(jiān)視人員的數(shù)量配置需要一個較好的平衡，兼顧人力和功能。就華二前灘的監(jiān)控配置為例，除了衛(wèi)生間等隱私場所，基本監(jiān)控全覆蓋，所有攝像機(jī)圖像通過網(wǎng)絡(luò)視頻存儲設(shè)備（NVR/磁盤陣列）進(jìn)行存儲，存儲時間45為天。

針對未成年的學(xué)生，一卡通系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的身份認(rèn)證以及校內(nèi)消費(fèi)，增加了一項進(jìn)出校門信息采集的功能，學(xué)生進(jìn)出校門即發(fā)送信息告知家長或指定人員，提高學(xué)生安全管控。

結(jié)束語：成熟的智慧化校園，讓施教者對學(xué)生知識全體系的掌握程度有科學(xué)、高效的統(tǒng)計和管理，對管理者有更便利的全局支撐。在系統(tǒng)化平臺和應(yīng)用的支撐下，對教育公平化、個性化有巨大的促進(jìn)意義。

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