义务教育阶段校园智慧环境基础建设设计要求探讨

孙圳

摘 要：目前传统公办义务制学校建设标准很低，不能匹配日益更新的智能平台及各类应用、终端需求。本文，结合现有新教学应用，以提高教学效率和校园管理优化为核心，将“华东师范大学第二附属中学前滩学校智慧校园平台建设项目”（下文简称：华二智慧校园）作为范例，对智慧校园平台软硬件两个维度中的硬件部分设计要求及功能概述进行分析归纳。

关键词：混合部署;超融合;物联

本工程为华东师范大学第二附属中学前滩学校项目，位于上海市浦东新区前滩国际商务区55-01地块。学校按小学25班建设规模，中学20班建设规模规划，占地面积28585平米，总建筑面积53697.5平米.建筑主体最高高度为23.85米. 其中地上建筑面积为43008.5平米，包括1#教学楼，艺体楼。

系统构成有：视频监控系统;一卡通管理系统;综合布线及计算机网络系统;微模块机房;信息发布系统;会议系统;智慧校园平台

一、综合布线及计算机网络系统：

综合布线系统是整个智慧校园建设的基础。关系到整个智慧校园项目未来很多年的使用效果，以及系统的可扩展性。所以华二智慧校园本系统综合布线的设计遵循了：标准、先进、灵活、兼容以及可扩充的几项原则。在系统部署上采用云和本地混合部署的方式。另外，针对校园用户环境，设计需考虑校园内网络的独立性，在切断外网情况下，不影响电教类设备应用。防火墙等安全出口的设计要求，需确保校园内信息的安全及不良信息过滤。

1.1数据中心标准

智慧校园数据中心网络架构设计采用分区域模块化设计。可以在数据中心中清晰区分不同的功能区域，从而方便的根据不同区域的功能需求进行差异化设计和建设。区域边界，实质上也是不同安全级别的业务的安全边界，基于区域边界可以清晰的设计和部署相应的安全策略，保证数据中心的安全运行。每个业务应用系统配置不低于两台服务器组成群集作为数据库服务器，实现主机系统的双机热备或者负载均衡，保证业务系统7*24小时不间断可用。

1.2存储系统标准

存储设备是云服务架构的基础，需满足各类应用需求。数据中心存储容量的估算应包括结构化数据存储容量、非结构化数据存储容量、虚拟服务器资源池存储容量，同时按照在线、高可用冗余、本地备份、远程容灾复制等所需要的存储容量。

垂直干线子系统包括提供单模万兆室内光纤作为数据传输介质，经管理子系统配线后，连接至楼层前端设备，并采用6类非屏蔽双绞线作为水平子系统配出至各信息插座。水平子系统电缆度应为90米以内。机房设备至弱电井接入设备均采用双链路结构。

1.3主要设备参数

部分主要设备的主要参数，结合华师大二附中前滩学校规模（用户数5600人，包含1800名学生、3600名家长、200名教师），本节略作介绍，供参考：

核心交换机：交换容量≥19Tbps;转发能力≥2880Mpps，配置24个以上千兆电口，20个以上千兆光口，20个以上万兆光口，主机需要配置双主控、双交流电源，线缆堆叠。下层包括服务器万兆、千兆交换机及各楼层交换机容量等参数依各终端传输量合理配置。

校园无线AP：为满足在高密度接入及高带宽需求场景提供更丰富的频谱资源，设备选用三射频设计，整机协商速率≥3000Mbps，为保证多用户接入情况下的用户体验，要求选用产品MU-MIMO流数不少于6，并带有物联功能，確保无外网情况下，教室内可以正常上课。

VPN：SSL加密流量≥380Mbps;SSL并发用户数≥2200;SSL新建用户数（每秒）≥220;具备6个千兆电口;1U标准机架式设备，支持网关模式、单臂模式部署两种方式;出口防火墙：整机吞吐量≥6Gb，应用层吞吐量≥800Mb，并发连接数≥1，800，000，每秒新建连接数≥6万，应用防火墙（核心参数不高于出口防火墙参数）;上网行为管理：吞吐量≥1Gb，并发会话数≥350，000，硬盘≥1TB。

1.4超融合一体机应用

在本项目中，值得一提的是超融合一体机的选用，鉴于很多学校目前都是处于已经建成的情况，增设机房在供能及场地选用，以及机房施工都存在难处，且一次建设后续扩展存在问题，超融合技术应用对解决这类问题提供了一条途经。针对这类情况，超融合技术优势明显：架构设计更为简单、性价比更高、部署更简单。包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等元素，多套单元设备可以通过网络聚合，实现模块化的无缝横向扩展（scale-out），形成统一的资源池，它的扩展方式横向增加节点即可。

1.5模块化机房设计的要求

项目的机房设计，需综合考虑了网络运行的安全、可扩展以及建设本身的经济性。关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术，并增加事故监控与安全保密等技术措施。机房须具备支持多种网络传输、多种物理接口的能力，提供技术升级、设备更新的灵活性。

机房的设计照明常规照度要求为500Lux。制冷采用风冷加新风方式，保持恒温恒湿，温度在20-24摄氏度之间、相对湿度控制在40%-60%之间、静态条件下，空气中0.5nm的尘粒数少于18，000粒/升。机房内配置烟感、温感和湿度测试仪器，机房值班人员可全年24小时巡视查看相关数据。机房内配备空调控制系统、环境湿度监控系统，对机房内空调和环境状况进行不间断监控，同时考虑到已建成的学校，机房位置不一定是最理想，需考虑漏水报警，较高权限的门禁以及必要的末端监控。

机房配电系统需配置主要运行状态的监测技术和备用电源系统，便于运行管理及应急供电维持。机房应急电源配置上，考虑到目前上海市市政电源供应较稳定，本项目系统设置总容量不小于30KVA的UPS电源，满足停电情况下60分钟的设备运行。

二、会议系统

本项目的会议系统设计了录播系统，主要针对除了常规会发生的重要会议，还考虑到一些公开课，和未来可能的优秀课程资源储备，用于范例课程的传播及共享，技术难度不高，但是意义重大。同时，为了进一步响应建设绿色校园的要求，应设计一定量的无纸化会议室。

三、监控及一卡通系统：

监控属于当前较为成熟的建筑智能化系统，针对义务教育阶段学校的系统设计原理基本相同，主要强化安全防控。当整个校区监控大量覆盖的情况下，机房监控显示器的布置及画面滚动频率，以及监控监视人员的数量配置需要一个较好的平衡，兼顾人力和功能。就华二前滩的监控配置为例，除了卫生间等隐私场所，基本监控全覆盖，所有摄像机图像通过网络视频存储设备（NVR/磁盘阵列）进行存储，存储时间45为天。

针对未成年的学生，一卡通系统除了传统的身份认证以及校内消费，增加了一项进出校门信息采集的功能，学生进出校门即发送信息告知家长或指定人员，提高学生安全管控。

结束语：成熟的智慧化校园，让施教者对学生知识全体系的掌握程度有科学、高效的统计和管理，对管理者有更便利的全局支撑。在系统化平台和应用的支撑下，对教育公平化、个性化有巨大的促进意义。

参考文献：

[1]基于1000Base-T的以太网IEEE 802.3U标准

[2]IEEE-802.3ae–10吉比特以太网

[3]GB/T 36342-2018 智慧校园总体框架

[4]JY/T 1002—2012《教育管理信息教育管理基础信息》

[5]JY/T 1004—2012《教育管理信息普通中小学校管理信息》