中小學(xué)校園智能化翻新改造工程難點(diǎn)與解決方案

鐘文杰

（廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司）

1 翻新改造工程的必要性與難點(diǎn)

1.1 老舊校園現(xiàn)狀

在較早建設(shè)的中小學(xué)校園里，鮮有設(shè)置或預(yù)留空間作為智能化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝空間，許多設(shè)備均采取就近房間放置。由于建設(shè)時(shí)間久遠(yuǎn)，如教室、辦公室等的網(wǎng)絡(luò)插座使用的傳輸線纜多為五類非屏蔽線纜。而且受限于校園建設(shè)時(shí)的信息化水平，許多智能化設(shè)備采用的是模擬型設(shè)備。老舊校園普遍存在設(shè)備使用年限已久的現(xiàn)象，部分校園的設(shè)備甚至出現(xiàn)無法正常使用的情況。

由于新需求不斷出現(xiàn)，老舊校園均經(jīng)歷過不同程度的翻新改造工程。每一次翻新改造范圍不同，這導(dǎo)致了有的校園中存在同一個(gè)智能化子系統(tǒng)卻擁有兩套獨(dú)立的管理設(shè)備和前端應(yīng)用設(shè)備。因此老舊校園的智能化現(xiàn)狀與校園竣工時(shí)的圖紙上展示的內(nèi)容已有較大幅度地變化。

1.2 翻新改造的必要性

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，校園信息化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)也在逐步提高。不僅國家住建部發(fā)布的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，各省份地市也相繼發(fā)布相應(yīng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2010年發(fā)布的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》[1]。而老舊校園建設(shè)時(shí)配置的安全防范系統(tǒng)與現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求存在較大差異。

綜合建設(shè)規(guī)范、校園管理、教學(xué)業(yè)務(wù)等多方面的需求，老舊校園的智能化翻新改造工程刻不容緩，并且改造工程需將校園實(shí)際情況和改造需求相結(jié)合統(tǒng)籌考慮，而不是采用過去改造工程的方法，僅專注于當(dāng)前的建設(shè)需求而忽略了后期的發(fā)展。

1.3 翻新改造工程的難點(diǎn)

1.3.1 空間受限

老舊校園由于建設(shè)早，在早期的規(guī)劃中并未設(shè)置或預(yù)留相關(guān)的設(shè)備用房用于放置智能化設(shè)備。經(jīng)走訪多個(gè)老舊校園，發(fā)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多放置于教師辦公室、計(jì)算機(jī)教室等功能室內(nèi)。并且大多數(shù)老舊校園的占地面積十分小，校園內(nèi)的建筑布局在滿足建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求下可進(jìn)行機(jī)房改造的空間幾乎為零，較難在滿足規(guī)范的前提下新增智能化機(jī)房。

如利用樓層的功能室作為弱電設(shè)備間，新增獨(dú)立的智能化機(jī)柜，用于放置智能化設(shè)備，亦將存在如下困難：

①供電問題：智能化設(shè)備取電由機(jī)柜PDU提供，而機(jī)柜的電量則需從功能室的配電箱引出。如配電箱用電量已達(dá)到使用負(fù)荷或開關(guān)回路已滿配，則無法為機(jī)柜提供電量，需從樓層配電箱或建筑物總配電箱引出。

②機(jī)柜采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，如功能室內(nèi)人員密集、布置緊湊，新增機(jī)柜會(huì)對房間的空間進(jìn)一步擠壓，影響房間的使用。

1.3.2 設(shè)備老舊

由于建設(shè)、使用時(shí)間已久，智能化系統(tǒng)使用的布線線纜、前端與后端設(shè)備等均存在不同程度地老化、損壞現(xiàn)象。而進(jìn)行老舊設(shè)備的更換工程，需精準(zhǔn)定位發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)，如設(shè)備使用故障、布線線纜信號(hào)傳輸故障或其他故障。其中布線線纜故障為改造工程中的困難點(diǎn)。

設(shè)備傳輸線纜除主干路由明敷在橋架內(nèi)之外，當(dāng)線纜引出橋架后多在墻體內(nèi)暗敷，如教室、辦公室等區(qū)域的信息網(wǎng)絡(luò)插座，線纜由走道橋架引出后沿天花、墻面暗敷至插座位置處。暗敷的管線由于在墻體內(nèi)敷設(shè)路由指引不清晰、需開鑿墻面抽回管線等，施工難度大、周期長，且施工會(huì)影響現(xiàn)場的日常使用。

1.3.3 智能化現(xiàn)狀復(fù)雜

部分老舊校園由于建設(shè)時(shí)間早，配置的智能化設(shè)備落后，甚至有的校園建設(shè)時(shí)并未配置校園所需的智能化系統(tǒng)與設(shè)備。為滿足校園的教學(xué)和管理需求，該類校園均會(huì)進(jìn)行智能化的改造升級工程。但校方組織的改造工程多為滿足當(dāng)下的需求而進(jìn)行的，且由于智能化子系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行的特殊性，智能化改造次數(shù)越多，各智能化子系統(tǒng)間由于未建立統(tǒng)一管理的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)和平臺(tái)而無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。同時(shí)由于改造時(shí)間和改造實(shí)施單位不同，部分校園存在同一個(gè)智能化系統(tǒng)擁有兩套獨(dú)立設(shè)備的現(xiàn)象；部分校園升級改造后的智能化系統(tǒng)存在系統(tǒng)空間容量不足、無預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)的通信接口等現(xiàn)象，不利于校園智能化系統(tǒng)的擴(kuò)建與升級改造工程開展。

隨著智能化改造次數(shù)的增加，校園內(nèi)各類管線錯(cuò)綜復(fù)雜，同一橋架內(nèi)敷設(shè)的線纜數(shù)量繁多、標(biāo)識(shí)不清晰，無法有效區(qū)分與精確定位各線纜在弱電間側(cè)與前端設(shè)備側(cè)的對應(yīng)關(guān)系，增加工程難度與施工周期。甚至部分改造工程的圖紙信息不齊全、內(nèi)容缺失等，經(jīng)改造工程實(shí)施的智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不明確，無法與現(xiàn)場實(shí)際情況相對應(yīng)，需花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行前期勘察。

2 智能化翻新改造工程難點(diǎn)的解決方案

本論文以多所老舊校園的智能化翻新改造工程的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合多數(shù)校園的現(xiàn)狀，針對上述提到的工程難點(diǎn)提出相應(yīng)的解決方案。

2.1 校園空間利用

在不占用校園公共區(qū)域、不與功能用房合用的前提下，在教學(xué)樓走道或樓梯廳等位置設(shè)置壁掛機(jī)柜放置智能化設(shè)備，這種方法能更高效地利用校園空間。老舊校園教學(xué)樓、辦公樓等的走道多為無吊頂?shù)男问剑敯逑虏辉O(shè)置裝飾面層。而樓梯廳也因不設(shè)置裝飾面層的緣故，樓梯廳內(nèi)的凈高幾乎與樓層層高相近，頂板下?lián)碛惺挚臻煹膮^(qū)域。只要墻體的承載力能滿足安裝壁掛機(jī)柜的荷載要求，可以在走道或樓梯廳內(nèi)設(shè)置智能化壁掛機(jī)柜。且由于頂板下無裝飾面層，因此機(jī)柜的安裝可以貼鄰頂板，有效的避免了安裝機(jī)柜對于師生的日常行為影響，也防止學(xué)生誤觸碰設(shè)備引發(fā)安全事故。機(jī)柜安裝高度對學(xué)生的日?；顒?dòng)不造成影響，檢修人員可通過架設(shè)活動(dòng)式爬梯進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)與檢修。

2.2 老舊設(shè)備翻新

設(shè)備老舊主要分為三個(gè)對象：①前端應(yīng)用設(shè)備；②傳輸線纜；③后端主控設(shè)備。針對第一種和第三種對象，設(shè)備的翻新改造由校方聯(lián)系設(shè)備廠家進(jìn)行設(shè)備更新，選擇硬件配置更高、性能參數(shù)更優(yōu)的新產(chǎn)品取代原設(shè)備。設(shè)備的更換施工難度小、效率高。

前文討論提到布線線纜的更換存在施工難度大，周期長等困難，為縮減施工周期、降低施工對環(huán)境的影響，部分學(xué)校采用明敷小尺寸線槽的方式，由走道引入教室、辦公室的新線纜統(tǒng)一明敷在新增的線槽內(nèi)，線槽貼鄰頂板設(shè)置，在各分支路由時(shí)線槽沿墻面下引，引至各墻面設(shè)置的插座處。如線纜需要引至講桌、辦公桌等非墻面設(shè)置的插座，則線槽引至地面后進(jìn)行局部開鑿，線纜、管、槽局部暗埋在地板內(nèi)并引至相應(yīng)的位置處。采用新增線槽敷設(shè)線纜的方式，能避免開鑿墻面對施工區(qū)域環(huán)境的影響，而且線槽設(shè)置在頂板底或墻面高位處，僅在插座位置下引，穿越地面的區(qū)域采用局部開鑿的方式，能避免新增線槽對原辦公區(qū)域的使用影響。

2.3 復(fù)雜現(xiàn)狀的改造方案

前文提到部分校園會(huì)自發(fā)進(jìn)行智能化翻新改造工程，每一次的改造工程由于實(shí)施單位不同，導(dǎo)致了校園的智能化現(xiàn)狀十分復(fù)雜。為合理地利用校園現(xiàn)有的智能化系統(tǒng)設(shè)備，避免造成單個(gè)系統(tǒng)多套設(shè)備的現(xiàn)象，改造過程可在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，或新建一套后端主控設(shè)備，提供開放式的接口讓原有的系統(tǒng)接入，形成級聯(lián)的方式，由新建的主控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。

如有的校園已進(jìn)行部分區(qū)域的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的更新改造，改造后的區(qū)域與未改造區(qū)域存在兩套獨(dú)立的設(shè)備，而未改造且屬于本次改造工程范圍內(nèi)的設(shè)備可通過設(shè)置匯聚層的方式，接入已完成改造的系統(tǒng)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)全校視頻監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，如圖1所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)改造范圍進(jìn)行一二三級區(qū)域劃分：①一級區(qū)域設(shè)置匯聚層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對二級區(qū)域的接入層設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行匯聚，上傳至校園已完成改造的系統(tǒng)核心層；②二級區(qū)域設(shè)置接入層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，接入層通過將三級區(qū)域的前端應(yīng)用設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行收集，上傳至一級匯聚層；③三級區(qū)域?yàn)楣ぷ鲄^(qū)的前端應(yīng)用設(shè)備。通過設(shè)置匯聚層，將改造范圍內(nèi)二三級區(qū)域的信號(hào)上傳至校園已建的后端主控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。

圖1 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)改造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D

設(shè)置匯聚層的優(yōu)勢主要有：①可將分散區(qū)域的信號(hào)進(jìn)行收集與轉(zhuǎn)發(fā)上傳，形成區(qū)域的管控；②占用的端口數(shù)量少，在滿足數(shù)據(jù)傳輸速率的使用前提下，主控設(shè)備僅需提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口即可與匯聚層實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，使即將進(jìn)行改造的區(qū)域內(nèi)新設(shè)備接入原有系統(tǒng)，合理地利用了原有的設(shè)備，同時(shí)也保證新增的設(shè)備統(tǒng)一歸現(xiàn)有運(yùn)行中的系統(tǒng)進(jìn)行管理，避免出現(xiàn)同一套系統(tǒng)兩套設(shè)備的現(xiàn)象。

在少部分的校園里存在原有設(shè)備與系統(tǒng)可擴(kuò)展的空間不足，無法滿足翻新改造需求的情況。為防止出現(xiàn)多套獨(dú)立的智能化系統(tǒng)設(shè)備，可新建一套后端主控設(shè)備，并提供開放式的接口，使新建的主控設(shè)備與原有主控設(shè)備進(jìn)行級聯(lián)，將校園運(yùn)行中的設(shè)備與系統(tǒng)接入新建的主控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在現(xiàn)有設(shè)備與系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，保留其正常使用，再新建一套后端主控設(shè)備并提供開放式的接口，原有設(shè)備與系統(tǒng)通過開放式的信息通道接口與新建主控設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)，并可在新建的主控設(shè)備上對原系統(tǒng)與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查看與管理。這種方式雖然新增了一套主控設(shè)備，但新增的主控設(shè)備不僅可以管理翻新改造工程中的新設(shè)備，也與原有系統(tǒng)間形成有效的信息傳遞，起到數(shù)據(jù)綜合處理平臺(tái)的作用，將原有設(shè)備與新建設(shè)備的管理進(jìn)行整合，避免出現(xiàn)同一個(gè)智能化系統(tǒng)內(nèi)存在兩套相互獨(dú)立運(yùn)行與管理的設(shè)備，信息無法進(jìn)行有效傳遞的現(xiàn)象。而且新建的主控設(shè)備僅提供接口，不對運(yùn)行中的設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保障了原系統(tǒng)的功能可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)新建的主控設(shè)備會(huì)預(yù)留后期系統(tǒng)再次進(jìn)行升級改造的空間，提高了系統(tǒng)的整體靈活性。

為避免重現(xiàn)過去建設(shè)或改造工程中存在的系統(tǒng)擴(kuò)容空間不足的現(xiàn)象，現(xiàn)階段進(jìn)行的智能化系統(tǒng)改造工程應(yīng)預(yù)留足夠的冗余容量，以便將來非本次改造的設(shè)備實(shí)現(xiàn)升級改造接入。同時(shí)智能化改造系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)通用的、市場技術(shù)主流的、符合技術(shù)發(fā)展趨勢的通信接口與協(xié)議，提供未來各類新需求的改造工程接入條件。

3 結(jié)語

老舊建筑的局限性、老舊設(shè)備無法滿足使用需求、建筑內(nèi)智能化現(xiàn)狀復(fù)雜等因素影響著智能化翻新改造工程的開展。本論文通過多個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，對中小學(xué)老舊校園的智能化翻新改造工程中常見的困難進(jìn)行總結(jié)，分析其存在的原因，并根據(jù)實(shí)際落地的實(shí)施方案提出多種通用的改造方案，為本類型的改造項(xiàng)目提供項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)支持，也為同類型的新建項(xiàng)目提供技術(shù)支持與指導(dǎo)。