高校新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)方案探討

摘要：新校區(qū)建設(shè)是高校發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，本文旨在探討高校新校區(qū)智能化系統(tǒng)的建設(shè)方案，通過對現(xiàn)有研究成果和實踐經(jīng)驗的綜合分析，提出一套符合實際需求的、具有可操作性的建設(shè)方案。希望通過本文的研究，能夠為高校新校區(qū)的智能化建設(shè)提供有益的參考和借鑒，推動校園智能化水平的不斷提升。本文主要從基礎(chǔ)設(shè)施、智能安防、智能教學(xué)、智能樓宇等方面展開討論，為高等院校新校區(qū)智能化建設(shè)提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：高校校區(qū)建設(shè)；智能化系統(tǒng)

引言

隨著科技的飛速發(fā)展，在高校新校區(qū)的建設(shè)中，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用變得愈發(fā)重要，越來越多的高校將智能化系統(tǒng)作為新校區(qū)建設(shè)的重要組成部分。這些系統(tǒng)通常包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智能樓宇、智能安防、智能教學(xué)等多個方面，旨在通過先進的信息技術(shù)手段，實現(xiàn)對校園各項資源的優(yōu)化配置和高效管理[1]。例如，通過智能安防系統(tǒng)，可以全方位保障校園的安全，有效預(yù)防和處理各類突發(fā)事件；通過智能樓宇系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)樓宇內(nèi)的能源使用，達到節(jié)能減排的目的。這些系統(tǒng)不僅提高了校園管理效率，還為師生提供了更便捷和安全的學(xué)習(xí)、生活環(huán)境。然而，目前對于高校新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)的研究和實踐仍處于不斷探索和完善階段，面臨著一系列問題和挑戰(zhàn)。因此，本文旨在探討高校新校區(qū)智能化系統(tǒng)的建設(shè)方案，通過對現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用和實踐經(jīng)驗的綜合分析，提出一套符合實際需求的、具有可操作性的建設(shè)方案。希望通過本文的研究，能夠為高校新校區(qū)的智能化建設(shè)提供有益的參考和借鑒，推動校園智能化水平的不斷提升。

1. 新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)方案的目標和原則

1.1 新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)方案目標

新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)方案的目標是要建立高效和穩(wěn)定的智能化系統(tǒng)，滿足學(xué)校各項工作的需求。首先要加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為智能化系統(tǒng)應(yīng)用提供基礎(chǔ)支持。基礎(chǔ)設(shè)施主要指網(wǎng)絡(luò)和機房[2-3]，它是學(xué)校智能化的重要組成部分。在加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，建設(shè)一套智能安防應(yīng)用，提高學(xué)校安全管理措施[4]。通過建設(shè)智能教學(xué)系統(tǒng)提高信息化教學(xué)效果，推廣在線課程等新型教學(xué)方式[5]。利用物聯(lián)網(wǎng)先進技術(shù)，建設(shè)相應(yīng)的智能樓宇系統(tǒng)，以促進資源節(jié)約[6]。

1.2 新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循的原則

方案設(shè)計從實際需求出發(fā)以及考慮學(xué)校其他校區(qū)現(xiàn)有智能化系統(tǒng)情況，避免重復(fù)和不必要的設(shè)計。由于部分系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性不高以及不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和互通性較差，因此，要滿足校園長期運營的需求，需提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，選用成熟可靠的產(chǎn)品和技術(shù)，并且和學(xué)校其他校區(qū)系統(tǒng)實現(xiàn)對接，進行集中管理。系統(tǒng)要具有可擴展性，能夠方便地擴展和升級，以適應(yīng)學(xué)校后續(xù)發(fā)展。

2. 新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)方案的具體內(nèi)容

新校區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)方案具體內(nèi)容有基礎(chǔ)設(shè)施、智慧安防、智能教學(xué)、智能樓宇四個方面。

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施包括綜合布線、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、機房工程系統(tǒng)等。建設(shè)方案為調(diào)研網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心需求，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以及機房配備，選購合適的設(shè)備和材料，進行網(wǎng)絡(luò)布線、設(shè)備安裝和調(diào)試，測試性能。

2.1.1 綜合布線

綜合布線系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，為各系統(tǒng)提供高速、穩(wěn)定、可靠的物理傳輸通道。綜合布線要支持當(dāng)前普遍應(yīng)用的各種網(wǎng)絡(luò)和標準通信協(xié)議，以實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻、多媒體等信息的傳輸[7]。建設(shè)內(nèi)容為布線以及鋪設(shè)各類型光纖、雙絞線和安裝信息模塊。綜合布線系統(tǒng)從前端信息點、傳輸線纜到管理間配線架，將網(wǎng)絡(luò)物理隔離出兩套網(wǎng)絡(luò)，即校園網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)。對于所有校園網(wǎng)點、設(shè)備網(wǎng)點以及語音點，水平布線采用六類非屏蔽雙絞線，校園網(wǎng)以及設(shè)備網(wǎng)垂直布線為每個中介配線架鋪設(shè)光纖，樓宇之間鋪設(shè)光纖至新校區(qū)中心機房。

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

新校區(qū)需要建設(shè)一套統(tǒng)一的、功能全面的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為全校師生提供學(xué)習(xí)、教學(xué)、生活、科研等資源服務(wù)。系統(tǒng)采用主流的、標準化技術(shù)路線建設(shè)，保證了系統(tǒng)的開放性和可靠性。在整個校園范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可提供高速、穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以及實現(xiàn)和其他校區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互通。建設(shè)內(nèi)容包括兩套網(wǎng)絡(luò)，即校園網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)，兩套網(wǎng)絡(luò)物理隔離。校園網(wǎng)采用“光線路終端+光網(wǎng)絡(luò)單元”的二層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，與傳統(tǒng)堆疊式組網(wǎng)相比，不僅省去了堆疊層交換機，而且網(wǎng)絡(luò)扁平，管理維護、故障定位簡單直觀，并且校園網(wǎng)出口利用其他校區(qū)的寬帶遠程接入服務(wù)器，實現(xiàn)有線和無線統(tǒng)一身份認證。考慮到接入設(shè)備較多，以及系統(tǒng)安全穩(wěn)定，設(shè)備網(wǎng)采用傳統(tǒng)三層架構(gòu)組成。由兩臺萬兆交換機做雙機熱備核心，匯聚層采用萬兆上行交換機，接入層部署全千兆交換機。

2.1.3 數(shù)據(jù)中心

為保障校園內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運行，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器和存儲設(shè)備選用高性能、高可靠性的產(chǎn)品。建設(shè)內(nèi)容為多臺服務(wù)器之間采用全融合虛擬化技術(shù)，支持橫向擴展，可確保任意一點出現(xiàn)故障時，業(yè)務(wù)可持續(xù)運行。存儲設(shè)備之間通過自帶的復(fù)制軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和數(shù)據(jù)復(fù)制，所有數(shù)據(jù)在主備存儲組雙份存放，在主存儲組出現(xiàn)故障時可自動切換至備份存儲組，實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用。數(shù)據(jù)中心配置備份一體設(shè)備，功能包括備份、復(fù)制、去重、應(yīng)用項恢復(fù)、恢復(fù)驗證等，可在任意一臺主機上還原整個虛擬機，并能快速重新啟動恢復(fù)虛擬機，最大限度減少數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險。

2.1.4 機房工程

機房工程系統(tǒng)由低壓配電系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)（UPS）、機房裝修系統(tǒng)、機房專用空調(diào)系統(tǒng)、動力照明系統(tǒng)、動力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等組成。機房工程系統(tǒng)為滿足校園信息化、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供基礎(chǔ)支持。建設(shè)內(nèi)容包括配電系統(tǒng)，中心機房由大樓機電提供來自兩路不同變壓器的市電供電，由雙電源切換柜切換后，供中心機房內(nèi)UPS、機房空調(diào)、照明、服務(wù)器等設(shè)備使用。信息中心機房按國家標準GB 50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》[8]中B級機房標準建設(shè)，采用1+1并機冗余工作方式，配置2臺單機的模塊化UPS。每臺模塊化UPS預(yù)留出足夠的擴容空間。機房墻面、房頂和地面做防塵、防潮處理，鋪設(shè)B1級難燃保溫棉，地面鋪設(shè)鋼質(zhì)無邊防靜電地板，UPS配電間與機房區(qū)域隔斷采用雙層銫鉀防火玻璃隔斷。機房專用空調(diào)系統(tǒng)由2臺房間級機房專用空調(diào)機組。機房部分燈具設(shè)定為應(yīng)急照明燈具，滿足在斷電時的應(yīng)急照明需求，在機房的通道及出口設(shè)疏散指示燈及出口指示燈。動力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對機房內(nèi)的UPS、配電柜、機房空調(diào)、溫濕度、水浸、門禁和攝像頭等進行監(jiān)控及遠程監(jiān)控操作。

2.2 智慧安防

智慧安防是以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建設(shè)無線對講系統(tǒng)、入侵（防盜）報警系統(tǒng)和停車場管理系統(tǒng)。無線對講系統(tǒng)采用數(shù)字中繼臺－天饋－手持對講機的結(jié)構(gòu)方式，滿足對講機通信范圍覆蓋整個校區(qū)。入侵（防盜）報警系統(tǒng)采用的是一種被動的防范方式，通過雙側(cè)探測器感知入侵報警，并將報警信息上傳控制中心。停車場管理系統(tǒng)在室外和車庫出入口分別設(shè)置停車管理系統(tǒng)設(shè)備，通過車牌識別對出入的車輛實施判斷識別、準入/拒絕、放行等管理。

2.2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于校園設(shè)備網(wǎng)建設(shè)實現(xiàn)純網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，采用H.264音視頻壓縮技術(shù)實現(xiàn)視頻系統(tǒng)的靈活應(yīng)用和擴充。前端監(jiān)控點通過攝像機直接與接入交換機連接，利用設(shè)備網(wǎng)與監(jiān)控中心服務(wù)器連接。存儲采用后端集中存儲模式，提高系統(tǒng)預(yù)覽視頻的管理性。校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括監(jiān)控前端、傳輸系統(tǒng)、視頻存儲系統(tǒng)、監(jiān)控中心等部分。監(jiān)控前端支持多種類型的攝像機接入，按照標準的視頻編碼格式及通信協(xié)議，可直接接入設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進行音視頻數(shù)據(jù)的傳輸；傳輸系統(tǒng)負責(zé)將前端的視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭曨l存儲系統(tǒng)；存儲系統(tǒng)負責(zé)對視頻數(shù)據(jù)進行存儲，系統(tǒng)配置后端磁盤陣列集中存儲；監(jiān)控中心完成視頻的解碼、拼接、上墻控制，實現(xiàn)視頻信號的大屏輸出。

2.2.2 無線對講系統(tǒng)

由于建筑物的金屬屏蔽，無線電對講機功率有限，無法滿足樓宇內(nèi)部的無線電信號覆蓋。為滿足發(fā)生緊急情況時或日常安保人員工作上的溝通需求，建立一套無線對講系統(tǒng)，無線信號覆蓋率達到95%。無線對講系統(tǒng)采用數(shù)字中繼臺－天饋－手持對講機的結(jié)構(gòu)方式，消除樓內(nèi)信號盲區(qū)。無線對講系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括2臺數(shù)字中繼臺、天饋和手持對講機，可提供4個數(shù)字信道，具有個呼、組呼、全呼、緊急呼叫等功能。

2.2.3 入侵報警系統(tǒng)

入侵報警系統(tǒng)采用一種被動防范方式，能感知入侵報警，并將報警信息上傳控制中心，安保人員可及時獲知報警的信號及相應(yīng)的位置。入侵報警系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括控制中心、前端探測器、緊急按鈕。控制中心負責(zé)有線/無線信號的處理，安裝在安保機房。前端探測器包括紅外探測器和紅外/微波雙鑒探測器、緊急按鈕等。

2.2.4 停車場管理系統(tǒng)

停車場管理系統(tǒng)是在校門出入口及地下車庫出入口設(shè)置管理設(shè)備，通過采集記錄車輛出入記錄，實現(xiàn)車輛出入的動態(tài)和靜態(tài)綜合管理。出入口處安裝自動識別裝置，通過車牌識別，對出入的車輛實施判斷識別、準入/拒絕、放行等管理操作。

2.3 智能教學(xué)

智能教學(xué)是新校區(qū)智能化建設(shè)的重要組成部分，在線課程和視頻資源庫建設(shè)對智能教學(xué)顯得越來越重要。建設(shè)內(nèi)容包括一套全自動高清錄播系統(tǒng)，對整個教學(xué)過程進行場景化記錄，實現(xiàn)常態(tài)化錄播應(yīng)用，建設(shè)視頻資源庫。錄播系統(tǒng)錄制的教學(xué)視頻自動上傳到視頻資源庫，視頻資源庫采用資源均衡共享模式，為教學(xué)資源建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐。系統(tǒng)具有課堂實況自動拍攝，自動上傳，導(dǎo)播直播，在課堂錄播的同時進行本地或遠程的導(dǎo)播控制以及網(wǎng)絡(luò)直播等功能，并可集中控制和管理。管理員通過系統(tǒng)可查看當(dāng)前的錄像狀態(tài)、系統(tǒng)模式、磁盤空間信息、視頻源是否啟用等信息，以及進行人員信息配置、教室課程設(shè)置、錄播設(shè)備管理、錄播任務(wù)下發(fā)、發(fā)布直播課程等操作；巡課督導(dǎo)老師可對每個錄播教室進行巡課，隨時監(jiān)督教學(xué)過程，實時點評課堂并督促教學(xué)質(zhì)量提升。錄播系統(tǒng)由錄播主機、攝像機、智慧黑板、話筒、擴聲設(shè)備等組成，根據(jù)教室格局和面積可配置不同數(shù)量的系統(tǒng)設(shè)備，將教室分為精品課程錄播教室和常態(tài)化錄播教室。

2.4 智能樓宇

以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用物聯(lián)網(wǎng)先進技術(shù)，建設(shè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)等智能樓宇系統(tǒng)，以促進資源節(jié)約。能耗監(jiān)測系統(tǒng)通過能耗數(shù)據(jù)采集器對樓宇內(nèi)水、電進行能耗的計量，并形成數(shù)據(jù)報表及曲線圖。樓宇自控系統(tǒng)通過傳感器和直接式數(shù)字控制器監(jiān)控建筑內(nèi)的各機電設(shè)備的運行、安全使用狀況等，并實現(xiàn)綜合自動監(jiān)測、控制與管理。智能照明系統(tǒng)對各樓宇公共區(qū)域照明進行定時照明控制，地下室設(shè)置動靜傳感器，可感應(yīng)人、車信息，進行感應(yīng)控制。

2.4.1 能耗監(jiān)測系統(tǒng)

為開展資源節(jié)約建設(shè)，能耗監(jiān)測系統(tǒng)通過能耗數(shù)據(jù)采集器對樓宇內(nèi)水、電進行能耗的計量監(jiān)測，并以實際能耗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對學(xué)校能耗的現(xiàn)有狀況進行分析，支持后續(xù)對水電進行節(jié)能診斷及分析，作出較為科學(xué)的各類能源使用報告，為資源節(jié)約提供數(shù)據(jù)支持以及為自控系統(tǒng)控制策略提供依據(jù)。電能耗計量對照明、電梯、空調(diào)進行分項計量，對每個獨立宿舍用電能耗數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。水能耗計量對在消防泵房、生活泵房、衛(wèi)生間、廚房、熱水機房、洗衣房、各獨立宿舍等用水點進行監(jiān)測。

2.4.2 樓宇自控系統(tǒng)

樓宇自控系統(tǒng)的主要功能是對樓宇內(nèi)的機電設(shè)備進行監(jiān)控和管理，樓宇機電設(shè)備包括多聯(lián)機空調(diào)、風(fēng)冷熱泵空調(diào)、太陽能、油煙凈化器、電梯、送排風(fēng)機、風(fēng)冷熱泵空調(diào)等。樓宇自控系統(tǒng)以機電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對樓內(nèi)各種機電設(shè)備運行情況進行監(jiān)視、控制及管理，通過該系統(tǒng)可減少機電設(shè)備能耗，延長設(shè)備使用壽命，從而節(jié)約資源。樓宇自控系統(tǒng)控制中心用于監(jiān)測、控制樓宇機電設(shè)備的運行狀態(tài)，并可遠程控制和程序自動控制，實現(xiàn)設(shè)備最優(yōu)啟停，并進行動態(tài)圖形顯示、報警及打印，以及能耗統(tǒng)計和能效分析。

2.4.3 智能照明系統(tǒng)

為確保校園正常教學(xué)與科研的照明需求且實現(xiàn)有效節(jié)能，可建立節(jié)能遠程監(jiān)控與管理系統(tǒng)，對學(xué)校走廊公共區(qū)域以及地下車庫的照明系統(tǒng)進行集中管控，實現(xiàn)區(qū)域照明智能化控制，節(jié)約能源和延長燈具壽命，減少維護費用。智能照明系統(tǒng)由現(xiàn)場的開關(guān)模塊、控制面板以及后端的智能照明管理軟件組成。系統(tǒng)對各樓宇公共區(qū)、地下室、室外景觀照明進行定時照明控制，地下室設(shè)置動靜傳感器，可感應(yīng)人、車信息，進行感應(yīng)控制。

結(jié)語

從實際應(yīng)用效果來看，通過建設(shè)智能監(jiān)控系統(tǒng)，新校區(qū)不僅實現(xiàn)全方位無死角的監(jiān)控，而且通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)警機制，可有效預(yù)防和及時處置校園安全事件，保障師生的人身財產(chǎn)安全。在節(jié)能性方面，智能化技術(shù)的應(yīng)用使得能耗降低，實現(xiàn)了能源的高效利用。在教學(xué)方面，智能化教學(xué)系統(tǒng)提供了個性化的學(xué)習(xí)資源。通過數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，教師能夠更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求，從而制定更有針對性的教學(xué)計劃和策略，幫助學(xué)生更好地掌握知識。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷進步，高校新校區(qū)的智能化系統(tǒng)將迎來更加廣闊的發(fā)展空間，但高校新校區(qū)智能化建設(shè)是一項復(fù)雜而又系統(tǒng)的工程，需要從實際需求出發(fā)，遵循實用性、可靠性、穩(wěn)定性和可擴展性的原則。通過加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、建立智能安防、推廣信息化教學(xué)、利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行資源節(jié)約等措施，能夠提高教學(xué)質(zhì)量和效果，提升科研水平，對優(yōu)化學(xué)校管理和促進學(xué)校的快速發(fā)展具有重要意義。

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作者簡介：趙永杰，碩士研究生，工程師，研究方向：高校信息化、軟件開發(fā)；張鵬，碩士研究生，高級工程師，研究方向：高校信息化、數(shù)據(jù)管理；王剛，碩士研究生，高級工程師，研究方向：高校信息化、系統(tǒng)建設(shè)。