中学智慧校园智能化系统设计

孙玉龙， 王 静， 王业篷， 王一彬

（1.中建八局第二建设有限公司设计研究院，济南250014；2.同圆设计集团有限公司，济南250101；3.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京100032）

0 引言

“智慧校园”是指通过利用云计算、虚拟化和物联网等新技术来改变学生、工作人员和校园资源的交互方式，将教学、科研、管理与校园资源和应用系统进行整合，提高应用交互的明确性、灵活性和响应速度，实现智慧化服务和管理的校园模式。智慧校园的核心是将校园众多的智能化子系统进行集成、整合，提高管理效率，实现高效安全运行。本文结合聊城一中，介绍智能化系统的设计方案，并对各智能化系统造价进行分析，为同类项目智能化设计提供参考。

1 工程概况

山东省聊城第一中学新校区建设用地279 450m2，总建筑面积278 466m2。包含教学楼、综合楼、实验楼、图书馆、公寓、餐厅、体育馆、礼堂、大门等共计20个单体。

2 智能化系统要点分析

2.1 校园一卡通系统

根据校园智能卡系统的功能和应用领域，智能卡集身份信息、商务消费（包括消费扣款、发放补助、现金充值、挂失解挂、报表统计、餐次设定、食谱管理等）、水控、电控、门禁、考勤、自助洗衣、圈存、现金充值等功能于一体，加强学校人、财、物的资源整合与共享，校园一卡通系统架构详见图1。

2.2 多媒体教学系统

图1 校园一卡通系统架构图

教室内采用智能教学一体机，由以下部分组成：每间教室设置1台多媒体信息终端，实现对教室内各类多媒体设备的本地管理、控制，并通过校园有线网与控制中心通讯，实现控制中心与终端教室设备的联网管理；每块黑板左侧设置1台多媒体电子白板用于显示多媒体信息；每位老师配置1个领夹式无线话筒，通过无线接至多媒体信息终端，控制教室内广播，满足教室发言需求；每间教室各设置2台扩声音箱，安装于讲台黑板两侧，满足教室扩声需求；在教室后墙中间距地2.7m处设置监控摄像机接至电井交换机，用于控制中心教学观摩。

2.3 电子监考系统

在教室内讲台处设置监控摄像机，接入高考专网，将教室图像实时传输到控制中心，并对考试过程进行录像存储，事后随时进行查询，排除了人为因素的干扰。同时电子监考的网络功能可以让各级领导在考试期间，通过网络就可以对各考点、考场情况进行监看，较传统的监考教师异地监考相比，既保证了考试的公平性，又节约了大量的人力和物力。

2.4 信息网络系统

信息网络系统配置教育专网、高考专网和设备专网三套网络，三网物理隔离。教育专网是“数字化校园”的运行平台，是校园教学、科研、管理等应用系统不可缺少的支撑环境。高考专网主要承载高考监控、高考听力等业务，是专门保证高考顺利进行的特定网络。设备专网是服务于智能化系统，如智能卡应用、信息发布及电子班牌、公共广播、安全防范、建筑能效监管、智能照明等。

采用三层网络架构，教育专网采用双核心，实现万兆链路主干；高考专网和设备专网采用单核，实现千兆兆链路主干。

2.5 综合布线系统

水平线缆采用6类非屏蔽双绞线；配线间至设备间数据干线采用千兆单模光纤，语音干线采用大对数电缆；设备间至核心机房采用单模光缆。

2.6 校园广播系统

采用数字化网络广播，由网络控制主机、功率放大器、呼叫站、音源、IP网络终端及前端喇叭等设备构成，校园广播系统架构详见图2。教室内公共广播、中高考专用广播、本地扩声共用1套广播终端，走廊内与消防广播共用终端。采用主控-分控管理模式，在消防控制室及校园广播室设置控制公共广播主机，在校园广播室设置高考专用广播控制主机，在本楼值班室设置IP网络广播话筒。

校园广播可实现多节源同时播放、寻址控制、特定区域分区广播、系统分控、无缝隙切换功能、双主控备份、考试听力保障等功能，并具备消防报警切换功能。

图2 校园广播系统架构图

2.7 信息发布、查询及电子班牌系统

在每个教室门口安装电子班牌，显示课表、值日生、上课老师、考勤、天气预报等公共信息。在学校的公共区域安装42″显示器，显示学校活动、通知公告、招领启示、互动、公共信息等。学生食堂吊装显示器，可以播放活动直播、新闻、校园电台、体育直播、菜价等，代替传统的海报张贴、黑板报、灯箱等落后方式。

2.8 视频监控系统

根据不同场景的不同需求，灵活选择合适的前端监控产品（枪机、半球、全球、室外防水、电梯专用），满足室内外各种场景下的监控需求。前端摄像机采用1080P高清网络摄像机。在学校大门口、操场、体育馆、活动中心等范围较大且师生密集的区域，部署球形鹰眼完成广角和细节的监控。系统具备视频质量诊断功能，提升安防管理效果。

2.9 入侵报警系统及周界防范系统

由于末端点位分散且数量较少，采用有线IP网络报警主机接入设备专网。接处警中心设置在消防安防控制室，负责接收网络内所有状态报告和警情报告，通过视频复核，自动弹出报警发生所在区域的现场图像。探测点设置在对外出入口、电梯、监控中心、重要办公室等位置，报警探测器包括报警按钮、吸顶探测器、红外幕帘探测器、门磁开关等。

校园周界设置电子围栏，避免不法分子攀爬翻越校园围栏。根据立体布防的设计要求，在周界围墙的设置4线制电子围栏。根据地形和周界长度设置20个防区，平均每个防区长度120m。每个防区可以通过联动设备与视频监控系统，进行相关报警联动。当有可疑人员入侵触发报警时，同时联动智能视频监控系统迅速做出反应，制止犯罪发生。

2.10 停车场管理系统

在校园出入口及地下车库出入口设置停车场出入口管理系统，对进出车辆进行控制管理。前端设备支持车牌识别等图像智能分析技术，并支持对车牌进行抓拍操作，同时校园出入口支持校园一卡通读卡识别，可以进行无接触主动放行，对校园学生车辆进行刷卡区别收费。

2.11 建筑能效监管系统

能效监管平台完成对用电、用水的计量监测，完成单体空调、供暖系统的计量监测与控制，针对能耗消耗情况给出针对性节能管理建议，实现末端设备远程控制，管理和维护各计量设备的安装配置信息和计量数据，配置能耗分项模型，并能实时查看各计量设备的实时、历史、能耗分项数据情况和传输情况。

采用无线智能控制模块和通讯网络，将供暖管道电动阀门、水电表、空调插座等重要参数实时传输到学校能源监控平台，并实现远程／就地控制，从而对教学、实验楼、宿舍楼、办公楼等分时段用热、用电特点十分鲜明的建筑实现智能供热、供电。

2.12 智能照明系统

教学楼以开关控制为主，在教室内根据不同时间段、不同的人流量进行灯具的开关控制，多媒体教室内控制灯光和电动窗帘、投影仪、幕布等进行有效联动，实现各场景模式自由切换。

图书馆开馆和闭馆时间、人员光顾的区域比较固定，采用时钟控制方式，使灯光呈现有时间规律的变化，能够最大限度地节约人力管理和控制资源浪费。

行政区会议室和接待区以智能场景控制为主。对于行政区的室内走廊、楼梯、洗手间等公共区域，灯光可设置成定时开启和关闭模式。

体育馆和礼堂采用以开关控制为主调光控制为辅的控制方式。设置多重灯光情景模式，如欢迎模式、准备模式、会议模式、清扫模式等，实现多种灯光效果的完美联动；并设有自动、手动转换开关，以便于灵活使用。

3 结束语

由于不同学校的建设理念、建筑规模、资金投入、重视程度不同，智能化系统的建设也不尽相同。在设计过程中应结合使用单位实际使用需求和投资情况进行调整，在合理预算内提供最优最合适的智能化方案。