某智慧校園智能化設計案例分析

白雪濤， 霍丹陽

（中國建筑設計研究院有限公司，北京100044）

1 項目概況

智慧校園是利用校園網絡，把校園的教學資源和信息管理更好地進行組織和分類，為學校教學工作、管理和科研工作提供基于網絡環境的信息化平臺。

本文以某智慧校園為例進行說明，項目位于北京市海淀區，總建筑面積約4.5萬m2。

本項目建設目的是為了更好地為學生提供良好的學習環境和新穎的教學模式，構建創新性的綠色校園，根據GB 50314-2015《智能建筑設計標準》中有關學校的相關要求，對學校按照其規模、等級配置相應的智能化系統。

基于校方的設想，筆者團隊進行了認真的思考和調研，將先進的智能化系統與教育相結合。經過與校方溝通，咨詢教育界專家，并實地考察相關的其他國際化高等學校，形成了初步的方案構想。

考慮到校方希望將本校建設為國際化的一流學校，在智能化與信息化方面比較重視，而且學校擁有眾多的功能不同的系統，所以本次設計通過建設智慧校園平臺來實現目標。智慧校園平臺分為兩個方面：一是基于教育資源、智慧教學、智慧課堂、校園網絡的教學信息平臺；二是基于平安校園建設的平安校園安全平臺。以數據為基礎的平臺，融合學校內眾多的智能化系統，并配置相應的硬件基礎，最終滿足學校的相應需求。

此外，學校基礎網絡的建設也需要實現便捷、高效、安全的網絡環境，滿足學校的基礎使用需求。

對于學校來說，安全技術防范需要重點關注。本項目設計需要從技防、物防、人防三個方面結合，運用多種形式的門禁、視頻監控、視頻聯動、視頻分析技術，保障學校內人、財、物的安全。

通過設置智能照明、檢測空氣質量、能耗計量等智能控制設備對校內外環境進行檢測和控制，并將其融入至校園內的教學及生活當中，實現綠色環保的最終目的。

2 智能化設計內容

本項目按照GB 50314-2015《智能建筑設計標準》教育建筑類智能化系統相關的配置要求，同時結合實際校方的使用需求，進行的總體規劃。

2.1 設計理念

本次校園智能化的設計需要進行以下幾個方面考慮。

2.1.1 基礎網絡設計

本次設計采用三套信息網絡：外網、智能化專網、校園網。所有網絡設計采用雙鏈路的兩層架構，即核心層、接入層。主要由路由器、防火墻、核心交換機、服務器、接入交換機及用戶終端等組成。

外網主要為學校內教職工辦公、Internet網絡訪問、訪客上網訪問等業務使用。智能化專網主要為整個校園的安全技術防范、物業人員管理、建筑設備管理等業務使用。校園網主要為學校內多媒體教學設備、教室門口的電子班牌、教學攝像系統、錄播教室錄播等業務使用。

2.1.2 智慧校園平臺總體規劃

智慧校園平臺利用“大數據+物聯網+云計算”技術手段，可實現校園管理的智能化、校園生活的一體化、校園內設施數字化、課堂教學生動化、家校溝通無縫化的目的。

基礎數據服務平臺作為整個智慧校園平臺的基礎，為整個智慧校園提供統一的身份認證、權限、菜單管理，并將多有的數據打通、避免信息孤島。

大數據決策平臺可根據具體數據參考，給出相應的決策，為學校教職工提供更便利的管理措施。

其余業務平臺包括平安校園、智慧教學、智慧教研、智慧教務、智慧管理、智慧環境等系統，為學校的正常運行保駕護航。

2.1.3 平安校園總體規劃

學校安全防范工作是社會發展的重要指標，也是社會綜合治理的重要內容。采用先進的云計算、物聯網、大數據和AI等信息技術手段構建一個完整的平安校園管理平臺。

2.1.4 綠色節能環保

通過采用多種智能控制的傳感器來打造學習、生活舒適的綠色環保校園。智能控制系統作為智慧校園的組成部分之一，可采集校園內如溫濕度、亮度、室外風速、雨水量、各教室用電情況等，根據這些數據進行精細化管理，構件數字化校園并在整個校園建筑內按實時需要提供適宜的溫度；根據不同需求的亮度及室外環境光，為教師提供多種配置方案，以便教學使用。

2.2 設計內容

2.2.1 智慧校園平臺

為了滿足學校建設智慧校園的總體目標，根據校方的需求，為學校設計了智慧校園平臺，旨在打破各系統間的信息孤島，為信息采集、統計分析、校領導決策提供智能化、數據更精準的支撐。

本平臺主要分為平安校園、智慧教學、智慧教研、智慧教務、智慧管理、智慧環境。

平安校園主要包括宿舍管理系統、訪客管理系統、校園一卡通系統、安全防范系統等內容。智慧教學主要包括學校資源中心、微課學習、大數據可視化平臺、多媒體教學、錄播系統等內容。智慧教研主要包括教室集體備課、研修、科研管理等內容。智慧教務主要包括信息發布系統、課表管理、考試、成績管理、教評系統、電子班牌等內容。智慧管理主要包括辦公OA、家校互動、資產管理等內容。智慧環境主要包括建筑設備管理系統，能耗計量、智能照明等內容。

2.2.2 信息設施系統

信息設施系統包括電話交換、校園信息網絡、綜合布線及無線WiFi、室內移動通信覆蓋、有線電視、信息發布、校園廣播、標準時鐘、無線對講等子系統。

本項目市政光纜由電信機房引入，并將進線連接至各機房配線架進線側完成跳線連接。所有網絡均采用萬兆骨干鏈接，水平千兆至末端。鑒于學校網絡的重要性，所有的網絡鏈路均采用雙鏈路的方式，全校園無線WiFi全覆蓋。信息導引發布屏可有效覆蓋各主要出入口、班組群公共區域、電梯廳等場所，對校園資訊、新聞、公告、天氣預報等即時信息可以做到立即發布，在第一時間傳遞最新資訊，并根據不同區域和受眾群體分級分區管理，有針對性地發布信息。學校公共廣播系統將校園廣播、背景音樂廣播系統合二為一，系統可以準確、準時播放上下課音樂等內容。時鐘系統可對校園內網絡、廣播、擴聲以及各智能化子系統進行管理提供準確校時。

2.2.3 多媒體教學系統

多媒體教學系統主要涵蓋學校內多媒體教學設備、教室門口的電子班牌、教學攝像系統、錄播教室錄播等業務應用。

根據不同的教室功能，可設置電子白板或多媒體教學一體機。教室門口的電子班牌可實現班級信息、課程表、班級風采展示、值日表、留言、課堂狀態、考勤、綜合素質評價、校園活動、公告、新聞、天氣預報等功能。教室內設置教學攝像機，統一采集教學內容，也可作為課堂點名使用。需要錄播的教室設置錄播一體機。

2.2.4 安全技術防范系統

安全技術防范系統包括安全防范綜合管理系統、視頻安防監控系統、入侵報警系統、出入口控制系統、訪客管理系統、電子巡查系統、停車場管理及車位引導系統。

針對學校安全防范的重要性，需在不同區域設置不同類型的攝像機，滿足不同的需求。采用普通電控鎖、機電一體鎖、消防推杠鎖等多種門禁的形式，對不同區域進行管控。在校門口設置速通門+人臉識別攝像機，對比學校的數據庫，進行安全的、快速的無感通行。重點部位設置入侵報警探測器，同時采用監控+門禁+入侵報警聯動的方式，保障校內人員、財務的安全。在安防巡邏路線上設置巡更點，保證保安人員在樓內巡邏時能到達每一個巡邏點。學校的來訪人員可提前通過學校的APP或微信公眾號、小程序填寫個人信息，填寫信息后，如果被接受會補充訪客照片信息，再到現場訪客終端進行認證或身份證認證，來訪時可通過人臉識別，自動授予相應的權限：訪客管理系統也可設置黑名單或白名單，對來校人員進行管控。設置全視頻的停車場管理系統及車位引導系統，引導來接孩子的家長快速尋找車位。

2.2.5 建筑設備管理系統

建筑設備管理系統包括建筑設備管理系統和能耗計量系統。

本次學校的建筑設備管理系統除了對傳統空調、新風機組、電梯進行監視及節能控制外，還增加了很多傳感器，對建筑物內的PM2.5、CO2、溫濕度進行檢測，以及分區域進行燈光控制和空調控制。分區域燈光控制和空調控制功能的應用場景：主燈在正常授課時燈光自動開閉，保證室內最佳亮度燈光亮度根據環境亮度自動開閉，當自然光足夠時燈光會自動關閉。當有人員進入教室空調將自動把室溫調至25℃，人員離開后教室內溫度自動設定到28℃，夜間無人時可設定到30℃，此設定由中控室統一完成。能耗計量系統主要對校園內的水、電、暖進行計量和分析，更好地實現節能減排。

2.2.6 信息化應用系統

信息化應用系統包括校園公共服務系統、校園一卡通系統。

校園公共服務系統包括校園的門戶網站、圖書館借閱系統、網上預約等服務。門戶網站為全體師生和學生家長提供學校相關新聞、通知、部分學生相關數據、個人郵件、課表、選課、教師評教、教務等功能，為管理人員提供資產管理、財務、科研、圖書館等功能。門戶網站客戶端同時應用于PC、APP、微信小程序或公眾號、QQ智慧校園。

校園一卡通可實現消費、考勤、門禁、車輛管理、圖書館、會議等功能，真正做到一卡多用、一卡通行。

3 結束語

綜上所述，智慧校園的建設是一個復雜的工程，在設計實施的過程中，不但要保證實現各系統功能，還需要根據不同類型的學校，滿足使用方特殊性的需求，最終的目的是讓老師授課更輕松，學生學習更主動，學生家長更放心，教學管理更高效。