淺談新建中小學(xué)校園智能化系統(tǒng)需求與應(yīng)用

鐘文杰

（廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司）

1 建筑智能化的建設(shè)內(nèi)容與展望

1.1 智能化系統(tǒng)工程建設(shè)內(nèi)容與規(guī)范

在國(guó)標(biāo)GB 50314-2015《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]中，針對(duì)不同類型的建筑，根據(jù)其建設(shè)的目標(biāo)、運(yùn)營(yíng)與管理的需求以及投資建設(shè)規(guī)模等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)等級(jí)的劃分。為滿足建筑的運(yùn)轉(zhuǎn)需求與實(shí)現(xiàn)其使用功能，各建筑物應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的條件、需求等多方面的因素進(jìn)行智能化系統(tǒng)工程建設(shè)的架構(gòu)規(guī)劃。在GB 50314中對(duì)各類建筑進(jìn)行分類與匯總，以設(shè)計(jì)等級(jí)為依據(jù)，匹配建筑物的智能化系統(tǒng)工程架構(gòu)規(guī)劃，提供多份詳細(xì)的智能化系統(tǒng)配置表。GB 50314作為智能建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為中小學(xué)校園的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。除國(guó)家發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)外，各省市也相繼發(fā)布了校園建設(shè)地標(biāo)。如廣東省發(fā)布的校園安全防范工程地標(biāo)DB44/T 834-2010《中小學(xué)校和幼兒園安全防范工程技術(shù)規(guī)范》[2]。

除國(guó)家與省市級(jí)發(fā)布的建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外，各智能化子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范均對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的要求。如GB 50394-2007《入侵報(bào)警系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]、GB 50395-2007《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]等。

1.2 運(yùn)營(yíng)管理需求

作為運(yùn)營(yíng)管理中起重要作用的智能化系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)滿足校園管理方的需求。智能化系統(tǒng)主要分為以下幾類：①信息化應(yīng)用系統(tǒng)；②信息設(shè)施系統(tǒng)；③建筑設(shè)備管理系統(tǒng)；④公共安全系統(tǒng)；⑤智能化集成系統(tǒng)；⑥機(jī)房工程。

在校園建筑中，智能化系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象為校方與師生。智能化系統(tǒng)的建設(shè)保障了校園的教學(xué)與管理需求，各智能化子系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分與校方溝通，了解校方的使用需求，并根據(jù)校方需求進(jìn)行智能化系統(tǒng)的架構(gòu)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

1.3 其他建設(shè)需求

除建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、校方需求，教育局作為學(xué)校的上級(jí)管理指導(dǎo)者，其會(huì)針對(duì)不斷變化的教育形式與需求，根據(jù)新建學(xué)校的建設(shè)規(guī)模、限制條件等因素對(duì)校園智能化建設(shè)提出相關(guān)的要求，如校園考場(chǎng)、公開云課堂等。在智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)密切關(guān)注教育局對(duì)新建校園的規(guī)劃與建議，及時(shí)調(diào)整智能化系統(tǒng)的架構(gòu)規(guī)劃，滿足教育局對(duì)校園功能的要求。

中小學(xué)校園作為重要的公共建筑，公共安全的保障措施建設(shè)十分重要。為實(shí)現(xiàn)校園安全信息的共享，新建校園的安全信息網(wǎng)絡(luò)需預(yù)留相應(yīng)的接口，提供公安網(wǎng)、明廚亮灶工程等上級(jí)平臺(tái)的接入。

1.4 校園智能化發(fā)展展望

隨著智慧園區(qū)等新興概念的提出，智慧校園成為未來校園的發(fā)展趨勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)智慧校園的目標(biāo)，校園的信息化建設(shè)與過去傳統(tǒng)的信息化建設(shè)不同。每個(gè)校園既是獨(dú)立運(yùn)行的個(gè)體，也是整個(gè)城市運(yùn)行的一部分，校園的信息應(yīng)上傳至智慧城市等的上級(jí)平臺(tái)進(jìn)行共享。因此校園的智能化系統(tǒng)不僅滿足校園的運(yùn)行與管理需求，還需提供相應(yīng)的信息傳遞和交換的接口，為智慧城市的接入、數(shù)據(jù)提取等提供服務(wù)。各智能化子系統(tǒng)在校園內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行與管理，形成校內(nèi)局域網(wǎng)；系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步上傳至上級(jí)平臺(tái)，平臺(tái)可提取校園的運(yùn)行信息，進(jìn)行及時(shí)的資源規(guī)劃與調(diào)配，實(shí)現(xiàn)智慧城市的城市管理目標(biāo)。

2 已建校園的經(jīng)驗(yàn)參考

2.1 信息設(shè)施系統(tǒng)

有的校園綜合布線系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的以太網(wǎng)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，干線子系統(tǒng)采用光纜敷設(shè)，配線子系統(tǒng)采用銅纜敷設(shè)；有的校園則采用全光網(wǎng)的方式，干線子系統(tǒng)與配線子系統(tǒng)均采用光纜敷設(shè)，接入在各工作區(qū)（教室、辦公室、功能用房等）設(shè)置的ONU設(shè)備。兩種架構(gòu)各有優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在弱電間內(nèi)集中放置，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)便于檢修與維護(hù)；全光網(wǎng)采用光纖作為傳輸主干，大芯數(shù)光纜在弱電間分纖后接入ONU設(shè)備，解決了銅纜由于傳輸距離帶來的限制。當(dāng)校園建筑面積小、教室分布集中時(shí)可采用前者的建設(shè)方式，方便校園信息網(wǎng)絡(luò)的管理與維護(hù)；當(dāng)校園面積大、教室數(shù)量多、分布廣，且弱電間位置遠(yuǎn)離工作區(qū)時(shí)，更適宜選擇后者的建設(shè)方案，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)可針對(duì)性的進(jìn)行維護(hù)與檢修。

2.2 公共安全系統(tǒng)

國(guó)標(biāo)、地標(biāo)、教育局的指示文件等均對(duì)校園的公共安全系統(tǒng)建設(shè)提出了要求和依據(jù)。智能化系統(tǒng)設(shè)備隨著科技的不斷發(fā)展，同一設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多種用途的功能。如校園周界防范的建設(shè)，有的校園圍墻邊界清晰，且圍墻周圍無種植樹木等存在遮擋或覆蓋在圍墻上的情況，該類校園多選擇在圍墻上設(shè)置紅外對(duì)射裝置或電子圍欄進(jìn)行校園周界的入侵防范。該類周界防范設(shè)備由于儀器檢測(cè)數(shù)值精細(xì)，靈敏度高，如存在樹木、綠籬圍墻等會(huì)發(fā)生遮擋紅外對(duì)射光線、誤觸碰電子圍欄感應(yīng)天線的情況，將引起探測(cè)器誤報(bào)警情的現(xiàn)象。因此當(dāng)校園周界圍墻存在樹木等遮擋物的情況下，校園會(huì)選擇使用帶紅外感應(yīng)或周界行為分析功能的攝像機(jī)代替周界防范設(shè)備。攝像機(jī)設(shè)備通過內(nèi)置的功能算法實(shí)現(xiàn)周界防范的功能，安裝在校園圍墻上的攝像機(jī)能有效避免枝葉遮擋或觸碰周界防范設(shè)備等引起的誤報(bào)現(xiàn)象，而且可根據(jù)智能算法對(duì)跨越圍墻等入侵行為進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)將視頻信號(hào)發(fā)送至校園安防中心。該類帶智能分析功能的攝像機(jī)設(shè)備硬件配置高、算法復(fù)雜，設(shè)備造價(jià)和維護(hù)成本也更高。

2.3 建筑設(shè)備管理系統(tǒng)

許多新建校園為滿足使用需求會(huì)配置宿舍和地下車庫。綠色建筑對(duì)智能化系統(tǒng)工程的建設(shè)會(huì)提出相關(guān)的要求，如進(jìn)行校園內(nèi)用水、用電的計(jì)量和能耗分析，記錄數(shù)據(jù)并形成分析報(bào)表。還有對(duì)其他設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，如地下室的集水井、排煙排風(fēng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備。對(duì)于設(shè)有地下車庫的新建校園，由于車輛會(huì)排放一氧化碳等有害氣體，在地下室內(nèi)易造成有害氣體濃度增加的現(xiàn)象。因此從環(huán)保和低碳的角度出發(fā)，要求在地下車庫內(nèi)設(shè)置一氧化碳等有害氣體的濃度監(jiān)測(cè)器，并與該分區(qū)內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到該區(qū)域的有害氣體濃度異常時(shí)可自動(dòng)開啟聯(lián)動(dòng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽排風(fēng)，并在氣體濃度回歸至正常水平后使風(fēng)機(jī)恢復(fù)到原工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)地下室的空氣質(zhì)量智能管控。

建筑設(shè)備管理系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)結(jié)合綠色建筑的建設(shè)要求和校園的實(shí)際情況，進(jìn)行相關(guān)的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)校園綠色建筑的目標(biāo)。

2.4 機(jī)房工程

新建校園的智能化機(jī)房主要包括運(yùn)營(yíng)商機(jī)房、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房和校園安防中心。大部分新建校園的運(yùn)營(yíng)商機(jī)房主要根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行空間和電力等條件的預(yù)留，由運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)實(shí)施移動(dòng)通信室內(nèi)信號(hào)覆蓋系統(tǒng)等信息設(shè)施系統(tǒng)的建設(shè)。對(duì)于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，為了匹配不斷變化的教學(xué)需求和校園信息化的建設(shè)需求，多數(shù)新建校園均會(huì)預(yù)留充足的機(jī)房空間，為校園的信息化擴(kuò)建工程預(yù)留條件。校園安防中心作為安保人員的值班中心，不同校園的選址有所差異。有的學(xué)?？紤]校園主出入口上下學(xué)時(shí)間人員集中，將安防中心與值班室合用設(shè)置在校門主出入口，可及時(shí)處理發(fā)生的緊急情況。有的校園則將安防中心設(shè)置在教學(xué)樓或辦公樓內(nèi)，當(dāng)校園內(nèi)發(fā)生緊急情況時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的用時(shí)更短。且安防中心需放置監(jiān)控屏、工作臺(tái)等機(jī)房設(shè)備，設(shè)置在保安室易受建筑空間的限制，設(shè)備擺放空間擁擠，校園建筑內(nèi)設(shè)置的監(jiān)控中心能較大程度地避免這種情況。

智能化機(jī)房作為智能化系統(tǒng)的重要大腦，其設(shè)置應(yīng)滿足建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)面積、荷載、環(huán)境等的要求，同時(shí)根據(jù)各項(xiàng)目的規(guī)劃條件和限制因素需求進(jìn)行合理的選址。

3 項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 與校方的需求溝通

隨著技術(shù)的發(fā)展和新興需求的增加，新建校園對(duì)智能化系統(tǒng)工程建設(shè)提出了更多的需求。根據(jù)多個(gè)新建校園項(xiàng)目與校方、教育局等多方溝通經(jīng)驗(yàn)，大部分校園的智能化系統(tǒng)工程建設(shè)內(nèi)容基本一致，主要的差異是各校方不同的運(yùn)營(yíng)管理模式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。如標(biāo)準(zhǔn)教室各校方的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是不同的。除教學(xué)講臺(tái)、一體機(jī)等常規(guī)網(wǎng)絡(luò)插座外，部分校方會(huì)在教室內(nèi)設(shè)置智能面板，為智慧課堂的建設(shè)預(yù)留條件；有的校方則會(huì)在教室內(nèi)設(shè)置電子時(shí)鐘等。因此在新建校園的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注校方提出的需求，并從已落地的項(xiàng)目運(yùn)行現(xiàn)狀和專業(yè)的角度給校方分析不同實(shí)施方案的利弊，包括但不限于建設(shè)運(yùn)維成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性等。

在與校方的溝通過程中，可以針對(duì)性地與校方的使用管理部門探討對(duì)應(yīng)智能化系統(tǒng)的需求，如校方信息科關(guān)注的重點(diǎn)是信息化應(yīng)用系統(tǒng)和信息設(shè)施系統(tǒng)，前者為校園提供公共服務(wù)的功能和校園管理的保障，后者支撐校園的網(wǎng)絡(luò)使用。而校方保衛(wèi)科則關(guān)注公共安全系統(tǒng)的建設(shè)，保衛(wèi)科人員將使用公共安全系統(tǒng)保護(hù)校園的公共安全，因此系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方式與保衛(wèi)科的運(yùn)行模式息息相關(guān)。與運(yùn)行管理部門探討有助于校園智能化系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)工作開展和推進(jìn)。

對(duì)于多媒體教學(xué)、云課堂等新興教學(xué)方式，在設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)與校方進(jìn)行溝通并了解使用需求，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或預(yù)留接入條件。

3.2 外部單位的指導(dǎo)意見

教育局、公安局等作為學(xué)校的上級(jí)監(jiān)管部門，綜合考慮校園的發(fā)展前景和社會(huì)不斷變化的需求，在校園的建設(shè)中均會(huì)提出建設(shè)指導(dǎo)意見。校園應(yīng)在條件允許的前提下盡可能地滿足上級(jí)監(jiān)管部門的指導(dǎo)意見進(jìn)行建設(shè)。

如教育局會(huì)安排中學(xué)校園作為大型考場(chǎng)和舉行體育運(yùn)動(dòng)會(huì)等，在智能化系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮這類特殊的使用需求。如教室作為重要考場(chǎng)，需要配置滿足考場(chǎng)要求的智能化系統(tǒng)與設(shè)備：①教室內(nèi)設(shè)置高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)，并在校園內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的考場(chǎng)監(jiān)控室，實(shí)現(xiàn)考場(chǎng)監(jiān)考的功能；②設(shè)置雙回路的校園廣播設(shè)備，保障考場(chǎng)的音頻播放功能遇到特殊情況仍能正常播放音頻信息。如學(xué)校需舉行體育運(yùn)動(dòng)會(huì)、球類比賽等運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，則需在校園的體育場(chǎng)或運(yùn)動(dòng)館配置公共廣播設(shè)備和專用的廣播回路，不僅滿足運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所對(duì)廣播的使用需求，且應(yīng)滿足GB/T 50526-2021《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中系統(tǒng)電聲性能等的要求。

公安局則會(huì)對(duì)新建校園提出公共安全系統(tǒng)的接入需求。在進(jìn)行公共安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)預(yù)留向區(qū)域校園安防監(jiān)控平臺(tái)、明廚亮灶平臺(tái)等地市級(jí)的上級(jí)平臺(tái)級(jí)聯(lián)的通信接口，在校園建設(shè)完成后與相關(guān)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接。上級(jí)平臺(tái)應(yīng)具有查看實(shí)時(shí)視頻信息或遠(yuǎn)程調(diào)取查詢本地錄像的功能和權(quán)限。

4 結(jié)語

國(guó)標(biāo)、地標(biāo)等國(guó)家建設(shè)性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施時(shí)間已久，在新建的項(xiàng)目中主要起設(shè)計(jì)原則的規(guī)范性作用。在新建校園的智能化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)以現(xiàn)行規(guī)范為基礎(chǔ)，滿足校方的運(yùn)行和管理需求，并配合其他上級(jí)管理部門提出的指導(dǎo)意見，進(jìn)行智能化系統(tǒng)的架構(gòu)規(guī)劃和設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)考慮不斷變化的新增需求和技術(shù)革新帶來的影響，智能化系統(tǒng)應(yīng)為后期的擴(kuò)展建設(shè)預(yù)留足夠的擴(kuò)展空間和條件。