中學(xué)智慧校園智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫玉龍， 王 靜， 王業(yè)篷， 王一彬

（1.中建八局第二建設(shè)有限公司設(shè)計(jì)研究院，濟(jì)南250014；2.同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，濟(jì)南250101；3.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京100032）

0 引言

“智慧校園”是指通過利用云計(jì)算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)來改變學(xué)生、工作人員和校園資源的交互方式，將教學(xué)、科研、管理與校園資源和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行整合，提高應(yīng)用交互的明確性、靈活性和響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)智慧化服務(wù)和管理的校園模式。智慧校園的核心是將校園眾多的智能化子系統(tǒng)進(jìn)行集成、整合，提高管理效率，實(shí)現(xiàn)高效安全運(yùn)行。本文結(jié)合聊城一中，介紹智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各智能化系統(tǒng)造價(jià)進(jìn)行分析，為同類項(xiàng)目智能化設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

山東省聊城第一中學(xué)新校區(qū)建設(shè)用地279 450m2，總建筑面積278 466m2。包含教學(xué)樓、綜合樓、實(shí)驗(yàn)樓、圖書館、公寓、餐廳、體育館、禮堂、大門等共計(jì)20個(gè)單體。

2 智能化系統(tǒng)要點(diǎn)分析

2.1 校園一卡通系統(tǒng)

根據(jù)校園智能卡系統(tǒng)的功能和應(yīng)用領(lǐng)域，智能卡集身份信息、商務(wù)消費(fèi)（包括消費(fèi)扣款、發(fā)放補(bǔ)助、現(xiàn)金充值、掛失解掛、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、餐次設(shè)定、食譜管理等）、水控、電控、門禁、考勤、自助洗衣、圈存、現(xiàn)金充值等功能于一體，加強(qiáng)學(xué)校人、財(cái)、物的資源整合與共享，校園一卡通系統(tǒng)架構(gòu)詳見圖1。

2.2 多媒體教學(xué)系統(tǒng)

圖1 校園一卡通系統(tǒng)架構(gòu)圖

教室內(nèi)采用智能教學(xué)一體機(jī)，由以下部分組成：每間教室設(shè)置1臺(tái)多媒體信息終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)各類多媒體設(shè)備的本地管理、控制，并通過校園有線網(wǎng)與控制中心通訊，實(shí)現(xiàn)控制中心與終端教室設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)管理；每塊黑板左側(cè)設(shè)置1臺(tái)多媒體電子白板用于顯示多媒體信息；每位老師配置1個(gè)領(lǐng)夾式無線話筒，通過無線接至多媒體信息終端，控制教室內(nèi)廣播，滿足教室發(fā)言需求；每間教室各設(shè)置2臺(tái)擴(kuò)聲音箱，安裝于講臺(tái)黑板兩側(cè)，滿足教室擴(kuò)聲需求；在教室后墻中間距地2.7m處設(shè)置監(jiān)控?cái)z像機(jī)接至電井交換機(jī)，用于控制中心教學(xué)觀摩。

2.3 電子監(jiān)考系統(tǒng)

在教室內(nèi)講臺(tái)處設(shè)置監(jiān)控?cái)z像機(jī)，接入高考專網(wǎng)，將教室圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行?，并?duì)考試過程進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，事后隨時(shí)進(jìn)行查詢，排除了人為因素的干擾。同時(shí)電子監(jiān)考的網(wǎng)絡(luò)功能可以讓各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在考試期間，通過網(wǎng)絡(luò)就可以對(duì)各考點(diǎn)、考場(chǎng)情況進(jìn)行監(jiān)看，較傳統(tǒng)的監(jiān)考教師異地監(jiān)考相比，既保證了考試的公平性，又節(jié)約了大量的人力和物力。

2.4 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置教育專網(wǎng)、高考專網(wǎng)和設(shè)備專網(wǎng)三套網(wǎng)絡(luò)，三網(wǎng)物理隔離。教育專網(wǎng)是“數(shù)字化校園”的運(yùn)行平臺(tái)，是校園教學(xué)、科研、管理等應(yīng)用系統(tǒng)不可缺少的支撐環(huán)境。高考專網(wǎng)主要承載高考監(jiān)控、高考聽力等業(yè)務(wù)，是專門保證高考順利進(jìn)行的特定網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備專網(wǎng)是服務(wù)于智能化系統(tǒng)，如智能卡應(yīng)用、信息發(fā)布及電子班牌、公共廣播、安全防范、建筑能效監(jiān)管、智能照明等。

采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，教育專網(wǎng)采用雙核心，實(shí)現(xiàn)萬兆鏈路主干；高考專網(wǎng)和設(shè)備專網(wǎng)采用單核，實(shí)現(xiàn)千兆兆鏈路主干。

2.5 綜合布線系統(tǒng)

水平線纜采用6類非屏蔽雙絞線；配線間至設(shè)備間數(shù)據(jù)干線采用千兆單模光纖，語音干線采用大對(duì)數(shù)電纜；設(shè)備間至核心機(jī)房采用單模光纜。

2.6 校園廣播系統(tǒng)

采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)廣播，由網(wǎng)絡(luò)控制主機(jī)、功率放大器、呼叫站、音源、IP網(wǎng)絡(luò)終端及前端喇叭等設(shè)備構(gòu)成，校園廣播系統(tǒng)架構(gòu)詳見圖2。教室內(nèi)公共廣播、中高考專用廣播、本地?cái)U(kuò)聲共用1套廣播終端，走廊內(nèi)與消防廣播共用終端。采用主控-分控管理模式，在消防控制室及校園廣播室設(shè)置控制公共廣播主機(jī)，在校園廣播室設(shè)置高考專用廣播控制主機(jī)，在本樓值班室設(shè)置IP網(wǎng)絡(luò)廣播話筒。

校園廣播可實(shí)現(xiàn)多節(jié)源同時(shí)播放、尋址控制、特定區(qū)域分區(qū)廣播、系統(tǒng)分控、無縫隙切換功能、雙主控備份、考試聽力保障等功能，并具備消防報(bào)警切換功能。

圖2 校園廣播系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.7 信息發(fā)布、查詢及電子班牌系統(tǒng)

在每個(gè)教室門口安裝電子班牌，顯示課表、值日生、上課老師、考勤、天氣預(yù)報(bào)等公共信息。在學(xué)校的公共區(qū)域安裝42″顯示器，顯示學(xué)?；顒?dòng)、通知公告、招領(lǐng)啟示、互動(dòng)、公共信息等。學(xué)生食堂吊裝顯示器，可以播放活動(dòng)直播、新聞、校園電臺(tái)、體育直播、菜價(jià)等，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的海報(bào)張貼、黑板報(bào)、燈箱等落后方式。

2.8 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)不同場(chǎng)景的不同需求，靈活選擇合適的前端監(jiān)控產(chǎn)品（槍機(jī)、半球、全球、室外防水、電梯專用），滿足室內(nèi)外各種場(chǎng)景下的監(jiān)控需求。前端攝像機(jī)采用1080P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。在學(xué)校大門口、操場(chǎng)、體育館、活動(dòng)中心等范圍較大且?guī)熒芗膮^(qū)域，部署球形鷹眼完成廣角和細(xì)節(jié)的監(jiān)控。系統(tǒng)具備視頻質(zhì)量診斷功能，提升安防管理效果。

2.9 入侵報(bào)警系統(tǒng)及周界防范系統(tǒng)

由于末端點(diǎn)位分散且數(shù)量較少，采用有線IP網(wǎng)絡(luò)報(bào)警主機(jī)接入設(shè)備專網(wǎng)。接處警中心設(shè)置在消防安防控制室，負(fù)責(zé)接收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有狀態(tài)報(bào)告和警情報(bào)告，通過視頻復(fù)核，自動(dòng)彈出報(bào)警發(fā)生所在區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)圖像。探測(cè)點(diǎn)設(shè)置在對(duì)外出入口、電梯、監(jiān)控中心、重要辦公室等位置，報(bào)警探測(cè)器包括報(bào)警按鈕、吸頂探測(cè)器、紅外幕簾探測(cè)器、門磁開關(guān)等。

校園周界設(shè)置電子圍欄，避免不法分子攀爬翻越校園圍欄。根據(jù)立體布防的設(shè)計(jì)要求，在周界圍墻的設(shè)置4線制電子圍欄。根據(jù)地形和周界長(zhǎng)度設(shè)置20個(gè)防區(qū)，平均每個(gè)防區(qū)長(zhǎng)度120m。每個(gè)防區(qū)可以通過聯(lián)動(dòng)設(shè)備與視頻監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)報(bào)警聯(lián)動(dòng)。當(dāng)有可疑人員入侵觸發(fā)報(bào)警時(shí)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速做出反應(yīng)，制止犯罪發(fā)生。

2.10 停車場(chǎng)管理系統(tǒng)

在校園出入口及地下車庫(kù)出入口設(shè)置停車場(chǎng)出入口管理系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)出車輛進(jìn)行控制管理。前端設(shè)備支持車牌識(shí)別等圖像智能分析技術(shù)，并支持對(duì)車牌進(jìn)行抓拍操作，同時(shí)校園出入口支持校園一卡通讀卡識(shí)別，可以進(jìn)行無接觸主動(dòng)放行，對(duì)校園學(xué)生車輛進(jìn)行刷卡區(qū)別收費(fèi)。

2.11 建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)

能效監(jiān)管平臺(tái)完成對(duì)用電、用水的計(jì)量監(jiān)測(cè)，完成單體空調(diào)、供暖系統(tǒng)的計(jì)量監(jiān)測(cè)與控制，針對(duì)能耗消耗情況給出針對(duì)性節(jié)能管理建議，實(shí)現(xiàn)末端設(shè)備遠(yuǎn)程控制，管理和維護(hù)各計(jì)量設(shè)備的安裝配置信息和計(jì)量數(shù)據(jù)，配置能耗分項(xiàng)模型，并能實(shí)時(shí)查看各計(jì)量設(shè)備的實(shí)時(shí)、歷史、能耗分項(xiàng)數(shù)據(jù)情況和傳輸情況。

采用無線智能控制模塊和通訊網(wǎng)絡(luò)，將供暖管道電動(dòng)閥門、水電表、空調(diào)插座等重要參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綄W(xué)校能源監(jiān)控平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程／就地控制，從而對(duì)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)樓、宿舍樓、辦公樓等分時(shí)段用熱、用電特點(diǎn)十分鮮明的建筑實(shí)現(xiàn)智能供熱、供電。

2.12 智能照明系統(tǒng)

教學(xué)樓以開關(guān)控制為主，在教室內(nèi)根據(jù)不同時(shí)間段、不同的人流量進(jìn)行燈具的開關(guān)控制，多媒體教室內(nèi)控制燈光和電動(dòng)窗簾、投影儀、幕布等進(jìn)行有效聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各場(chǎng)景模式自由切換。

圖書館開館和閉館時(shí)間、人員光顧的區(qū)域比較固定，采用時(shí)鐘控制方式，使燈光呈現(xiàn)有時(shí)間規(guī)律的變化，能夠最大限度地節(jié)約人力管理和控制資源浪費(fèi)。

行政區(qū)會(huì)議室和接待區(qū)以智能場(chǎng)景控制為主。對(duì)于行政區(qū)的室內(nèi)走廊、樓梯、洗手間等公共區(qū)域，燈光可設(shè)置成定時(shí)開啟和關(guān)閉模式。

體育館和禮堂采用以開關(guān)控制為主調(diào)光控制為輔的控制方式。設(shè)置多重?zé)艄馇榫澳Ｊ?，如歡迎模式、準(zhǔn)備模式、會(huì)議模式、清掃模式等，實(shí)現(xiàn)多種燈光效果的完美聯(lián)動(dòng)；并設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便于靈活使用。

3 結(jié)束語

由于不同學(xué)校的建設(shè)理念、建筑規(guī)模、資金投入、重視程度不同，智能化系統(tǒng)的建設(shè)也不盡相同。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)結(jié)合使用單位實(shí)際使用需求和投資情況進(jìn)行調(diào)整，在合理預(yù)算內(nèi)提供最優(yōu)最合適的智能化方案。