構建數字孿生校園 提高校園服務能力

郭曉東

山東大學青島校區位于青島鰲山灣畔，在校學生人數近萬人。山東大學把青島校區定位為學?！半p一流”建設的新引擎，在校區建設過程中，同步實施了智慧校園建設項目，嘗試將校園總體規劃與智慧校園規劃銜接整合，打通信息孤島，梳理數據體系，融合多種規劃要素，構建數字孿生校園，以實現推進學校數字化轉型、有效配置資源、提高校園治理能力和服務水平的目標。

青島校區智慧校園遵循高起點規劃、高標準建設、高質量管理運維的原則，本著統籌規劃、分步實施、大平臺建設、資源共享的理念，以設施物聯化、網絡泛在化、數據可視化、管理服務智能化為切入點，一期重點建設了校園網絡基礎設施、數據中心、三維可視化基礎平臺、可視化安防消防智能管理平臺、可視化能源管理平臺、可視化資源管理平臺、智能教室系統、視頻公共服務平臺等多個子項目。初步形成了全面感知、數據融合、服務創新的智能化體系，營造了方便快捷、安全有序、綠色環保的校園環境。

強化頂層設計 完善標準體系

為高質量規劃建設青島校區智慧校園，山東大學由信息化工作辦公室與校區建設指揮部共同牽頭，聯合學校相關職能部門共同組成了智慧校園的建設領導小組和工作組，負責建設全生命周期的統籌、決策、管理、協調工作，并引入了專業的第三方公司一起開展智慧校園規劃工作。一方面，規劃團隊對國內外具有代表性的智慧校園建設案例進行了認真考察，另一方面，到學校各管理業務部門及教學科研單位進行了充分的需求調研。

在此基礎上，形成了青島校區智慧校園未來5年的總體規劃和子系統及平臺規劃，對建設投資和生產成本進行初步估算，組織完成必要的校內外專家技術論證，并最終報學校領導層通過，形成了智慧校園建設的綱領性文件。

為了保證項目按照既定目標順利實施，智慧校園建設工作組在項目實施前期進行了詳細的項目策劃，制定了較為完善的標準體系。

編制了完備的“智慧校園項目管理實施規劃”，用于指導設計、施工、試運行、驗收等各個過程。

構建創新型校園網絡

山東大學三地校園網絡遵循一體化原則。在該原則下，青島校區校園網全網采用新華三的產品和解決方案，構建起了有線無線融合的高速、泛在、智能、安全網絡。

校園核心網絡在國內率先實現了100G互聯，樓宇上聯支持擴展到40G/100G，多萬兆到樓層弱電間，千兆到終端。校區內所有教室、教學和科研實驗室、大型報告廳和會議室全部實現光纖入室，并由學校統一提供網絡接入設備，納入統一管理。部署了超過7300臺新華三各種類型的802.11ac wave2 AP，實現了校區無線網絡的全面、深度覆蓋，基本實現了室內外網絡泛在接入的目標，校內師生可以隨時隨地通過各類終端體驗優質的無線服務。

通過在室外區域部署的新華三LoRa基站和在特定室內區域部署支持RFID、Zigbee、藍牙等物聯網模塊的AP設備，實現了校園網與物聯網絡的融合，目前已經承載資產定位、溫濕度監測、土壤監測、有害氣體監測、PM2.5監測和遠傳水電表等多種無線物聯終端，并實現了對終端的統一監控管理。

青島校區網絡架構在物理拓撲上為大二層結構，廣泛地使用了設備虛擬化和鏈路聚合技術，使拓撲結構更加簡潔。

BRAS作為集中業務控制設備，確保有線無線終端實名制認證上網。同時完成賬號及IP地址的自動綁定，確保校園網用戶始終獲得相同的帶寬保障、服務質量和安全策略，打破了業務接入與物理位置緊耦合的僵化網絡服務模式，使得精細化策略管理得以有效實施。

在校園網物理結構基礎之上，青島校區選擇新華三的ADCampus應用驅動型校園網方案，在國內率先采用SDN+VxLAN技術構建起了一個Overlay的分布式扁平化物理+邏輯大二層多業務承載網。

目前，山東大學青島校區正在與新華三合作，在SDN校園網的基礎上，繼續探索構建校園網智能運維體系。

通過部署SNA網絡管理平臺，初步實現了對于校園無線網絡從總體運行狀態到終端服務質量的全方位智能感知和數據采集，通過數據分析進行網絡、設備、終端的健康度評估和問題定位，并實現全方位可視化。

建設智能化管理大平臺

利用GIS和BIM等技術建設的校區三維可視化平臺，實現了校園及所有樓宇內部的二維和三維展示，支撐校區設備設施與信息的可視化，目前已經支撐了校園導航、安防消防設備設施、能源管理設備設施、管網及弱電設備設施以及貴重資產設備的可視化展示等功能。

可視化安防消防智能管理平臺實現了所有技防設備設施與消防可視化設備設施的統一管理和展示，構建了線上應急指揮中心，有效助力平安校園建設。

青島校區實現了變電站、開閉所、樓宇、樓層配電間和房間五級的遠程電力監控，實現了對電力消耗的精確計量，并為實現能源成本分級承擔提供了準確的依據。

通過部署在管路中的壓力與流量傳感器和到樓智能水表，實現了對管路故障的智能定位和非正常用水的分析判斷，便于及時進行故障修復和采取節水措施。

通過部署在樓宇的熱力表和電動閥，實現了對供暖的準確監測和自動調節。另外，校區還實現了對所有室內外公共照明的遠程控制。

通過智能能源管理平臺，青島校區完成了校區、區域、樓宇三級能耗精確分析，實現了能源的精細化管理和決策支撐，同時為校內師生提供了個人能耗在線查詢、能耗告警主動推送、在線繳費等服務。

可視化資源管理平臺實現管網和弱電設施的智能化管理。所有地下各類管網、樓內室內外設備設施都可以在三維地圖上進行直觀展示，并對管網和設備類型、所在的位置（包括埋深等）、資源使用情況等進行查詢，實現管網及設備資源精細化管理，掌握建設及使用效果。可以準確分析待施工區域管網埋設情況并模擬開挖，評估是否會對業務造成影響，對于管網或設備出現問題，可以及時進行故障定位，并實現對設備維護維修的全流程管理。

通過與新華三合作，山東大學青島校區構建了可視化物聯網管理平臺和多場景的物聯網應用系統，多種類型的物聯網應用創新了學校管理服務。

通過物聯網實現實驗室用電安全、有毒有害氣體、水浸等風險監測預警，并實現對貴重儀器的定位管理，利用物聯網探測學校溫濕度、降雨、風速、光照等信息，并通過微信向校內用戶推送，實現物聯服務的融入式、貼心化。

青島校區智慧校園還遵循山東大學的智能網絡交互教室建設標準，建設了30余間不同類型的智能教室，所有的多媒體教室全部都可以作為視頻會議室使用，為校區學生跨地域選修課程和講座提供了便利條件，有效實現了與濟南、威海的優質教育教學資源共享。

一體化運維

實現智慧校園可持續發展

青島校區智慧校園建設，是山東大學信息化建設的有益探索和標志性成果。目前，青島校區根據學校的總體部署，已經開始了智慧校園二期的規劃和建設，期望能夠在不久的將來實現“智慧山大（青島）”，為學?！半p一流”建設帶來更大驅動力。