賈 晟

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司, 上海 200092]

0 引 言

校園信息化的發(fā)展歷經(jīng)教育信息化1.0時代的數(shù)字校園建設(shè),已進(jìn)入教育信息化2.0時代的智慧校園建設(shè),且正面向未來學(xué)校的方向進(jìn)行發(fā)展。教育信息化2.0時代的智慧校園建設(shè)以用戶為中心,以用戶需求驅(qū)動為目標(biāo),以校園統(tǒng)一的集成管理平臺為基礎(chǔ)構(gòu)建校園工作、學(xué)習(xí)、生活的智慧化體系,各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,通過數(shù)據(jù)融合支撐教學(xué)、科研、管理和校園生活的應(yīng)用創(chuàng)新[1-4]。

1 項(xiàng)目概況

某學(xué)院總占地63.53公頃,總建筑面積為35.85萬m2,其中地上建筑為32.8萬m2,地下建筑為3.05萬m2,規(guī)劃師生數(shù)約1萬余人。整個學(xué)校以圖書綜合樓為中軸,南片區(qū)為教學(xué)區(qū),北片區(qū)為生活區(qū),由圖書綜合樓、教學(xué)樓、宿舍、食堂、藝術(shù)中心、體育館、專家樓、學(xué)術(shù)交流中心等27個單體樓組成。校園主要智能化弱電機(jī)房均設(shè)置在圖書綜合樓,其他各個單體樓設(shè)分機(jī)房。

2 總體框架

利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),依托校園基礎(chǔ)設(shè)施,以拉通校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為核心,圍繞教學(xué)、學(xué)校管理、生活、安全、環(huán)境等場景,構(gòu)建學(xué)校各類智慧應(yīng)用,提升學(xué)校教學(xué)水平,實(shí)現(xiàn)學(xué)校智慧化管理及變革創(chuàng)新。

總體架構(gòu)設(shè)計(jì)為三層架構(gòu),包括基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺層和智慧應(yīng)用層。智慧校園整體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 智慧校園整體架構(gòu)圖

智慧應(yīng)用層根據(jù)智慧校園服務(wù)的不同用戶,圍繞用戶在學(xué)校教學(xué)、管理、生活等各類場景,分為智慧教學(xué)、智慧管理、智慧安全、智慧生活和智慧環(huán)境。

支撐平臺層通過智慧校園應(yīng)用支撐平臺的數(shù)據(jù)集成、設(shè)備集成和服務(wù)集成能力,將校園各個分散的智能化系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個有機(jī)的整體,實(shí)現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)之間的信息互通、資源共享,提高各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動。

基礎(chǔ)設(shè)施層包括智能感知設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和存儲計(jì)算層,在校園工程設(shè)計(jì)建設(shè)中要求完成基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),為智慧應(yīng)用實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)支撐。

3 智慧應(yīng)用層

3.1 智慧教學(xué)

智慧教學(xué)是智慧校園的核心,主要分為多媒

體教學(xué)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化考場、電子班牌、圖書館管理系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)等[5-8]。

3.1.1 多媒體教學(xué)系統(tǒng)

多媒體教學(xué)系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)一體機(jī)技術(shù)的課堂系統(tǒng)的建設(shè),以及教育網(wǎng)絡(luò)資源共享的教室教學(xué)功能的實(shí)施。多媒體教室配備網(wǎng)絡(luò)中控、觸摸顯示屏、無線話筒、音響、IP攝像機(jī)等設(shè)備,將各種現(xiàn)代教學(xué)媒體與傳統(tǒng)教學(xué)媒體有機(jī)地結(jié)合。

多媒體控制中心在主控中心建設(shè)多媒體教室網(wǎng)絡(luò)管理平臺,用于多媒體教室的統(tǒng)一管理。通過校園網(wǎng)絡(luò)及軟件平臺,實(shí)現(xiàn)對多媒體教室遠(yuǎn)程設(shè)備查看、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程開關(guān)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)化考場

標(biāo)準(zhǔn)化考點(diǎn)通過巡查系統(tǒng)、校級保密室、考務(wù)工作室、考生身份驗(yàn)證系統(tǒng)、作弊防控系統(tǒng)協(xié)同配合工作,完成考點(diǎn)校的考試巡查。將教室、樓梯間和走廊等與考試相關(guān)場景的視頻監(jiān)控覆蓋,以及配套通道攝像機(jī)、專業(yè)拾音器、數(shù)字子鐘、一級母鐘(NTP時鐘服務(wù)器)、防屏蔽系統(tǒng)以及配套軟件。

3.1.3 電子班牌

電子班牌具有學(xué)生考勤、成績查詢、課表查詢、學(xué)生信息查詢等功能,并和辦公系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)互通。

3.1.4 圖書館管理系統(tǒng)

數(shù)字圖書館管理平臺采取了“1+N”的整體架構(gòu),即一個基礎(chǔ)應(yīng)用平臺加N個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的模式,通過基礎(chǔ)應(yīng)用平臺實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一資源管控、統(tǒng)一權(quán)限體系、統(tǒng)一參數(shù)配置;業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可持續(xù)擴(kuò)展,采用插件式管理接口,滿足基礎(chǔ)應(yīng)用平臺接口規(guī)范的應(yīng)用系統(tǒng)可方便集成。隨著業(yè)務(wù)發(fā)展的需要,將來還可以繼續(xù)擴(kuò)充其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)總體架構(gòu)的靈活性和擴(kuò)展性,融合了智能書架、館員工作站、自助借還書機(jī)、檢索查詢機(jī)、電子圖書閱讀。

3.1.5 公共廣播系統(tǒng)

公共廣播系統(tǒng)滿足學(xué)校程控打鈴、考務(wù)廣播、教學(xué)廣播、背景音樂播放、信息廣播等功能。校園內(nèi)有線廣播系統(tǒng)采取分區(qū)廣播形式,將校區(qū)按教學(xué)辦公、學(xué)生生活和體育運(yùn)動的不同功能劃分為多個廣播分區(qū),各分區(qū)音量單獨(dú)可調(diào),以適應(yīng)不同區(qū)域?qū)σ纛l要求。

3.2 智慧管理

智慧校園是由多個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)集成在一起的、復(fù)雜的、分布式大型系統(tǒng)。對學(xué)校建設(shè)的應(yīng)用系統(tǒng)配合完成身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)的集成以及服務(wù)的集成。包括OA辦公系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等。

每個碎片化服務(wù)具有獨(dú)立的URL,將服務(wù)頁面URL統(tǒng)一集成到學(xué)校的私有云平臺的應(yīng)用管理中心,通過校園私有云平臺應(yīng)用管理中心集中管理校園所有應(yīng)用,可以在辦事大廳中直接打開相關(guān)服務(wù),進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。

智慧校園管理平臺如圖2所示。

圖2 智慧校園管理平臺

3.3 智慧安全

整個校區(qū)建立全方位、多層次、內(nèi)外保護(hù)的立體化的四層安全防范系統(tǒng),利用各出入口和其他通道的狀態(tài)檢測與控制及周界報警系統(tǒng)形成第一個層次的防護(hù),能在入侵發(fā)生的第一時間發(fā)現(xiàn)并防止入侵者;利用各種探測器(全數(shù)字高清攝像機(jī))對重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域形成第二個層次的重點(diǎn)防護(hù),并能向控制中心報警,采取相應(yīng)的控制措施、啟動防護(hù)設(shè)備;對特殊目標(biāo)與重要對象設(shè)置電子巡更系統(tǒng)達(dá)到第三層防護(hù);第四層在校園內(nèi)各主要辦公、學(xué)生公寓樓、重要房間設(shè)置門禁控制系統(tǒng),有效控制外來人員進(jìn)出。

3.4 智慧生活

3.4.1 智能一卡通系統(tǒng)

集成校園學(xué)生證、工作證、借書證、出入證、消費(fèi)證等為一體,實(shí)現(xiàn)“一卡在手,走遍校園”。系統(tǒng)包括發(fā)卡管理、門禁管理、水控管理、電控管理、消費(fèi)管理、考勤管理、會議簽到、圖書管理、停車管理等子系統(tǒng)。

3.4.2 智慧食堂系統(tǒng)

利用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),為學(xué)校提供就餐前、就餐中、就餐后全過程管理。通過AI人臉識別與大數(shù)據(jù)分析模型結(jié)合,計(jì)算學(xué)校餐廳實(shí)時就餐排隊(duì)和座位占用情況,分析出就餐人流趨勢,提供最優(yōu)就餐時間的合理性引導(dǎo)。通過智慧餐盤,實(shí)現(xiàn)快速結(jié)算。通過各種預(yù)警機(jī)制、各渠道監(jiān)管、智能分析等實(shí)現(xiàn)后廚管理,消除膳食安全事件。

3.4.3 智慧宿舍系統(tǒng)

智慧宿舍管理系統(tǒng)對進(jìn)出宿舍的人員進(jìn)行人臉識別核驗(yàn)身份,記錄人員進(jìn)出信息,當(dāng)有陌生人或黑名單人員進(jìn)入時則會觸發(fā)報警。采用預(yù)付費(fèi)功能的多用戶電表以及遠(yuǎn)傳閥控水表管理宿舍用水用電。

3.5 智慧環(huán)境系統(tǒng)

3.5.1 能源監(jiān)控管理系統(tǒng)

由智慧建筑能源管理平臺、智能電表、多功能電力儀表、智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、智能計(jì)量收費(fèi)管理系統(tǒng)、智能水表等設(shè)備組成。通過校園設(shè)備網(wǎng)作為傳輸通道,對智能水電表、配電房、開關(guān)站等進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、管理與分析,實(shí)現(xiàn)校園能耗的實(shí)時監(jiān)測、動態(tài)分析和調(diào)整,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.5.2 樓宇設(shè)備及環(huán)境管理系統(tǒng)

樓宇自控系統(tǒng)通過對現(xiàn)場各機(jī)電設(shè)備加設(shè)傳感器等前端設(shè)備,將數(shù)據(jù)傳輸至現(xiàn)場DDC控制器,控制器經(jīng)運(yùn)算作用于執(zhí)行器,使得BA系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行狀態(tài)。將校園空調(diào)、水泵、供配電、空氣質(zhì)量等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)視和控制,達(dá)到校園機(jī)電設(shè)備自適應(yīng)調(diào)節(jié)的功能。

3.5.3 智能照明系統(tǒng)

在照明配電箱內(nèi)設(shè)置智能照明控制器,結(jié)合室外照度傳感器和人體感應(yīng)器等設(shè)備,利用電子感應(yīng)技術(shù)對燈光及照明進(jìn)行智能化控制,實(shí)現(xiàn)照明控制的優(yōu)化。在天氣不同的情況下可自動調(diào)節(jié)教室、閱覽室等區(qū)域照明;通過人體感應(yīng)器控制公共走道、樓梯間內(nèi)照明;通過時間和室外照度傳感器設(shè)定控制道路照明。

4 支撐平臺層

統(tǒng)一集成平臺作為學(xué)校智慧校園建設(shè)的數(shù)據(jù)基座,為學(xué)校提供一站式集成服務(wù)。統(tǒng)一集成平臺主要包含設(shè)備集成、數(shù)據(jù)集成、服務(wù)集成三大模塊。通過設(shè)備集成,將硬件設(shè)備進(jìn)行集成接入,實(shí)現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)聯(lián)動,打造聯(lián)動校園。通過數(shù)據(jù)集成,實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)以及信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一應(yīng)用。通過大數(shù)據(jù)核心算法構(gòu)建智慧校園業(yè)務(wù)應(yīng)用專題庫,支撐學(xué)校業(yè)務(wù)創(chuàng)新及應(yīng)用,打造融合校園。通過服務(wù)集成,為第三方廠商提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)開放接口,為學(xué)校智慧應(yīng)用場景的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。

5 基礎(chǔ)設(shè)施層

5.1 機(jī)房工程

該項(xiàng)目涉及兩類機(jī)房,一類是計(jì)算機(jī)機(jī)房,主要是指網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房。網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房通常是指在一個物理空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息的集中處理、存儲、傳輸、交換、管理。另一類是控制機(jī)房,為實(shí)現(xiàn)安防監(jiān)控、對智能建筑樓宇設(shè)備的管理和控制、教學(xué)和考務(wù)管理等。

網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房技術(shù)要求參照B類機(jī)房建設(shè),B類機(jī)房內(nèi)的場地設(shè)施應(yīng)按冗余要求配置,即機(jī)房內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備(如UPS主機(jī)、精密空調(diào)等)均按照冗余設(shè)計(jì)。其他機(jī)房按C類機(jī)房建設(shè)。

主要智能化弱電機(jī)房要求如表1所示。

表1 主要智能化弱電機(jī)房要求

5.2 綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)由工作區(qū)子系統(tǒng)、水平干線子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、主干子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、建筑群子系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。

校園網(wǎng)數(shù)據(jù)主干采用48芯萬兆單模光纖,匯聚到接入采用24芯萬兆單模光纖,室外設(shè)備采用4芯單模光纖至接入層,語音主干復(fù)用校園網(wǎng)光纖。

信息點(diǎn)位規(guī)劃設(shè)計(jì)原則:教室設(shè)置3個網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)+5個智能化專網(wǎng)點(diǎn);辦公室按家具布置設(shè)置信息點(diǎn),每個工位設(shè)置1個網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)+1個電話點(diǎn);無線AP按面積在公共區(qū)域、會議室、教室、食堂設(shè)置;學(xué)生宿舍每個床位預(yù)留一個網(wǎng)絡(luò)面板;專家樓、教師公寓每戶安裝家庭弱電箱。

5.3 校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

校園網(wǎng)采用大三層架構(gòu),核心-匯聚-接入,配置雙核心,滿足主干40G虛擬化、萬兆到匯聚,千兆到桌面。智能化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)采用單獨(dú)組網(wǎng)架構(gòu),通過核心和校園網(wǎng)互通,配置網(wǎng)管軟件。采用校園網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng)方案,通過物理隔離,在核心層利用防火墻打通,設(shè)備機(jī)房采用集約化建設(shè),避免眾多小機(jī)房。教室、辦公室、會議室,活動區(qū)做到無線覆蓋,配置相應(yīng)的控制器和網(wǎng)管軟件。專線接入中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng),啟用“.edu.cn”域名網(wǎng)。專線接入公安系統(tǒng),提供一鍵報警、公共監(jiān)控、人臉識別,平安食堂等接入,打造平安校園。

校園網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3 校園網(wǎng)拓?fù)鋱D

6 結(jié) 語

通過智慧校園教學(xué)建設(shè),深度融合教與學(xué)過程,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式和教學(xué)模式創(chuàng)新,全面提高教育教學(xué)質(zhì)量;通過智慧校園管理建設(shè),創(chuàng)新集成式、移動式、可視化校園管理模式;通過智慧校園安全建設(shè),構(gòu)建校園立體防護(hù)體系;通過智慧校園生活建設(shè)圍繞師生食、住、行提供貼心的服務(wù);通過智慧校園環(huán)境建設(shè),以校園節(jié)能降耗、舒適宜學(xué)為出發(fā)點(diǎn),打造更加舒適宜學(xué)的校園環(huán)境。