智慧校園基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)計要點探析

張 健 （安徽省建筑設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

智慧校園指依托校園基礎(chǔ)建設(shè)，結(jié)合云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應用，打通各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)連接共享，實現(xiàn)學校安全高效的管理，為校園管理者、教師及學生帶來各種便利及價值的提升。根據(jù)教育部《教育信息化2.0行動計劃》也提出了到2022年教學應用覆蓋全體教師、學習應用覆蓋全體適齡學生、數(shù)字校園建設(shè)覆蓋全體學校，信息化應用水平和師生信息素養(yǎng)普遍提高，建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺。教育信息化也必須要在智慧校園的平臺上才能實現(xiàn)。

1 智慧校園系統(tǒng)設(shè)計及要點分析

1.1 綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)是提供語音、數(shù)據(jù)和多媒體信息傳輸?shù)幕A(chǔ)平臺，在智慧校園的設(shè)計中不僅能要考慮現(xiàn)有教學語音、數(shù)據(jù)、圖像的傳輸需要，同時也要滿足未來物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)需求，為未來5G技術(shù)在教學中的應用提供輔助有線網(wǎng)絡(luò)支撐。室外匯聚到核心主干采用芯萬兆單模光纖產(chǎn)品，滿足聯(lián)網(wǎng)和通信要求并留一定的冗余和備份。樓內(nèi)數(shù)據(jù)主干采用萬兆單模光纖，語音垂直主干采用3類大對數(shù)線纜，語音垂直主干到達各個設(shè)備間，由運營商就近接入。綜合布線系統(tǒng)點位設(shè)計要預留到位，考慮到后期擴展，如教室內(nèi)要考慮現(xiàn)階段使用的智慧黑板、智慧課堂、無線網(wǎng)絡(luò)、還應考慮到后期智慧校園發(fā)展，適當預留信息點位，保證后期擴展建設(shè)不需要重新敷設(shè)管線。信息點位需要與強電專業(yè)配套，應避免出現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)插座而無強電電源插座。校園綜合布線系統(tǒng)是智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)，設(shè)計的時候需要充分考慮未來網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)變化、擴容以及配合新技術(shù)發(fā)展的需要。

1.2 校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為校園網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)，采用物理隔離方式，設(shè)置防火墻，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全訪問。校園網(wǎng)與設(shè)備網(wǎng)一般均按照“核心+匯聚+接入”三層網(wǎng)絡(luò)拓撲架構(gòu)設(shè)計，核心及匯聚位置應根據(jù)學校具體建設(shè)情況選擇確定以在滿足功能的前提下減少線纜的敷設(shè)。在辦公室、教室、圖書館、會議室、報告廳、學生宿舍、教工值班用房等場所實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并實現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)接入管理。

校園網(wǎng)絡(luò)有同時使用人數(shù)很多的特點，同時隨著基于網(wǎng)絡(luò)的智能化、信息化應用不斷豐富，校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也更復雜，如大容量數(shù)據(jù)的傳輸，產(chǎn)生了巨大的網(wǎng)絡(luò)流量。同時遠程教育的發(fā)展、視頻點播系統(tǒng)以及視頻會議等更多的多媒體業(yè)務在校園網(wǎng)上的運行，當數(shù)據(jù)量突然增大時，對于實施的視頻會議等可能造成延時、丟包等情況。如何確保此類業(yè)務的正常應用，在建設(shè)校園網(wǎng)時需要重點考慮的。因此，校園網(wǎng)一般在網(wǎng)絡(luò)核心層部署2臺核心交換機作為校園網(wǎng)核心。2臺核心交換機通過2個萬兆鏈路互聯(lián)，并啟用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，將兩臺核心交換機虛擬為一臺，提高網(wǎng)絡(luò)核心處理能力，同時互為冗余備份。設(shè)備網(wǎng)一般在網(wǎng)絡(luò)核心層部署1臺核心交換機作為設(shè)備網(wǎng)核心。

為滿足學校后期電子書包的擴展應用，在每間教室部署一臺放裝AP的同時預留1個AP接入，每間寢室內(nèi)預留面板AP安裝的管線。

1.3 綜合安防系統(tǒng)

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)采用IP架構(gòu)的全數(shù)字高清監(jiān)控架構(gòu)。布點原則：

①在校園內(nèi)主要通道、道路交叉口設(shè)置高清高速球機，在部分建筑制高點設(shè)置全景攝像機；

②在校園內(nèi)各單體建筑的各大樓內(nèi)主要出入口、公共通道、電梯廳等設(shè)置攝像機，對于有美觀需求的室內(nèi)設(shè)計半球攝像機；

③在重要設(shè)備機房設(shè)置攝像機（如監(jiān)控機房、信息中心機房等）；

④在教室、實驗室等教學區(qū)域設(shè)置室內(nèi)槍式攝像機；

⑤在危化品室設(shè)置滿足防爆要求的攝像機；

⑥在試卷保密室設(shè)置室內(nèi)槍式攝像機；

⑦在各個單體建筑的電梯轎廂內(nèi)設(shè)置電梯專用攝像機；

⑧在地下車庫出入口、主干道等區(qū)域設(shè)置槍式攝像機；

⑨食堂：食堂明廚亮灶攝像機要覆蓋全面，主要出入口處設(shè)置紅外槍式攝像機，各層餐廳售飯窗口、就餐區(qū)等設(shè)置紅外槍式攝像機，廚房的加工間均設(shè)置防油污攝像機，實現(xiàn)“名廚亮灶”工程。

布置在操場等處的室外攝像機應考慮防雷措施。

攝像機的位置設(shè)置原則，既要保證公共區(qū)域的安全監(jiān)控，又要避免侵犯到個人隱私。對于人臉識別技術(shù)建議可在小部分場所應用，不必大范圍覆蓋。

在無障礙衛(wèi)生間設(shè)置報警按鈕，門口設(shè)置聲光報警器。報警平臺提供接口，可與110平臺實現(xiàn)報警聯(lián)動。

校園周界防范采用4線式張力電子圍欄。

1.4 一卡通系統(tǒng)

1.4.1 門禁管理子系統(tǒng)

校園內(nèi)重要設(shè)備機房、檔案室、危化品室等需要控制出入，對每張教職工卡進行出入授權(quán)和實效設(shè)置。

對重要的場所如辦公區(qū)、食堂后廚、重要儀器房、財務室、機房等重要房間安裝門禁，管理人員的進出，對進入各重點場所人員實行權(quán)限管理，門禁控制點均在門的一側(cè)配置讀卡器，另一側(cè)配置開門按鈕，采用單向進入控制模式。

對于辦卡，充值，掛失，消費，考勤等使用場景要結(jié)合學校實際環(huán)境進行設(shè)計。如學生辦卡、充值、掛機的途徑可以多元化，相關(guān)設(shè)備可分布在學生經(jīng)常出現(xiàn)場所，可減少排隊，方便學生使用。

宿舍電控系統(tǒng)應與強電設(shè)計結(jié)合，提好需求，留足夠的設(shè)備安裝空間，方便實施。

1.4.2 門禁系統(tǒng)與消防系統(tǒng)聯(lián)動

門禁系統(tǒng)與消防系統(tǒng)的聯(lián)動，有消防警情時電子鎖一定要實現(xiàn)聯(lián)動釋放，門禁系統(tǒng)應配置不間斷電源。

1.4.3 一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份

一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)應考慮備份措施，盡量減少數(shù)據(jù)丟失給學生帶來的經(jīng)濟損失和管理上的麻煩。

1.5 校園廣播系統(tǒng)

校園廣播一般分為公共廣播和考務廣播兩部分。

校園公共廣播一般采用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。設(shè)置廣播室，在年級或其他學校有需要的場所設(shè)置分控中心，可在分控實現(xiàn)對授權(quán)區(qū)域的播放。室外運動場擴聲，一般設(shè)置獨立音控室，滿足運動場舉辦運動會時的播音要求。

考務廣播系統(tǒng)是初高中校園建設(shè)重點，投資不大，重要性很大，要做好足夠的備份，保證在中、高考聽力時系統(tǒng)運行穩(wěn)定。建議優(yōu)先采用傳統(tǒng)模擬廣播，技術(shù)成熟，穩(wěn)定性好。

1.6 多媒體教學系統(tǒng)

各類教室均設(shè)置1套多媒體教學系統(tǒng)（含教學擴聲、視頻顯示、教學講臺、推拉黑板、視頻展臺等設(shè)備）。其中視頻顯示子系統(tǒng)應根據(jù)教室的面積及使用功能進行按需設(shè)置，如普通教室、各類實驗室、走班教室等視頻顯示系統(tǒng)均可采用≥86寸交互智能平板；階梯教室、合班教室面積較大，視頻顯示子系統(tǒng)可采高清投影+150寸電動幕布的形式。

精品錄播教室單價造價較高，可按每年級設(shè)置一間或根據(jù)學校的使用需求設(shè)置，普通教室預留常態(tài)化錄播管線。

1.7 計算機教室系統(tǒng)

傳統(tǒng)桌面終端多為X86架構(gòu)的計算機，或者是ARM架構(gòu)的瘦終端。前者，具備性能優(yōu)勢，但在系統(tǒng)穩(wěn)定性、可維護性、數(shù)據(jù)安全、功耗、體積等方面，存在問題。后者，則在性能、穩(wěn)定性、差異化設(shè)置等方面無法滿足需求，因此構(gòu)建一套穩(wěn)定高效的教師辦公桌面云系統(tǒng)是建設(shè)智慧化校園必不可少的一部分。

應根據(jù)學校的投資和使用需求設(shè)置合理數(shù)量的云計算機教室和傳統(tǒng)PC機計算機教室。

1.8 多媒體會議系統(tǒng)

學校的大型報告廳應重點考慮揚聲器的分布以及聲壓覆蓋得均勻，有需要時應做聲場分析，大型報告廳的舞臺機械系統(tǒng)應充分考慮結(jié)構(gòu)安全。

1.9 智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制模塊需要安裝在強電配電箱中，在設(shè)計前期應同強電專業(yè)配合，避免后期實施更改。

1.10 能耗監(jiān)測系統(tǒng)

能耗監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)計前期應同強電專業(yè)配合，要求設(shè)計具有遠傳功能的水、電表具，并且需要明確數(shù)據(jù)的傳輸方式以便管路的各種預留。

1.11 機房工程

機房是整個智能化系統(tǒng)的核心部分，其選址、供電、裝修、防雷接地等均需要統(tǒng)一考慮。機房規(guī)劃時要考慮精密空調(diào)的給排水和室外機安裝。機房電源室設(shè)計宜考慮蓄電池組的氫氣釋放問題，氫氣釋放若不加以檢測和排放，會產(chǎn)生很大的安全隱患，宜在蓄電池組放置區(qū)域設(shè)置氫氣檢測裝置以及新風換氣機。機房設(shè)計中保溫工程可以根據(jù)具體情況做不同考慮。若采用冷通道封閉的模塊化機房設(shè)備，由于機房內(nèi)是熱環(huán)境，可以不做保溫，不影響機房能效水平；若采用傳統(tǒng)機房模式，墻面頂面地面均應做保溫。

2 結(jié)語

智慧校園是實現(xiàn)我國教育現(xiàn)代化的根本，智慧校園的最終建設(shè)除了上述的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)還有本文中未提及的部分基礎(chǔ)設(shè)施以及大量的應用軟件系統(tǒng)，設(shè)計人員在設(shè)計之初應充分考慮以上內(nèi)容，并同校方深入溝通，了解校方建設(shè)需求，做出最優(yōu)智慧校園設(shè)計。