中小学校园智能化翻新改造工程难点与解决方案

钟文杰

（广州市设计院集团有限公司）

1 翻新改造工程的必要性与难点

1.1 老旧校园现状

在较早建设的中小学校园里，鲜有设置或预留空间作为智能化网络设备的安装空间，许多设备均采取就近房间放置。由于建设时间久远，如教室、办公室等的网络插座使用的传输线缆多为五类非屏蔽线缆。而且受限于校园建设时的信息化水平，许多智能化设备采用的是模拟型设备。老旧校园普遍存在设备使用年限已久的现象，部分校园的设备甚至出现无法正常使用的情况。

由于新需求不断出现，老旧校园均经历过不同程度的翻新改造工程。每一次翻新改造范围不同，这导致了有的校园中存在同一个智能化子系统却拥有两套独立的管理设备和前端应用设备。因此老旧校园的智能化现状与校园竣工时的图纸上展示的内容已有较大幅度地变化。

1.2 翻新改造的必要性

随着技术的不断发展，校园信息化建设的标准也在逐步提高。不仅国家住建部发布的建设标准，各省份地市也相继发布相应的建设标准，如广东省质量技术监督局2010年发布的DB44/T 834-2010《中小学校和幼儿园安全防范工程技术规范》[1]。而老旧校园建设时配置的安全防范系统与现行的规范标准要求存在较大差异。

综合建设规范、校园管理、教学业务等多方面的需求，老旧校园的智能化翻新改造工程刻不容缓，并且改造工程需将校园实际情况和改造需求相结合统筹考虑，而不是采用过去改造工程的方法，仅专注于当前的建设需求而忽略了后期的发展。

1.3 翻新改造工程的难点

1.3.1 空间受限

老旧校园由于建设早，在早期的规划中并未设置或预留相关的设备用房用于放置智能化设备。经走访多个老旧校园，发现智能化网络设备多放置于教师办公室、计算机教室等功能室内。并且大多数老旧校园的占地面积十分小，校园内的建筑布局在满足建设标准的要求下可进行机房改造的空间几乎为零，较难在满足规范的前提下新增智能化机房。

如利用楼层的功能室作为弱电设备间，新增独立的智能化机柜，用于放置智能化设备，亦将存在如下困难：

①供电问题：智能化设备取电由机柜PDU提供，而机柜的电量则需从功能室的配电箱引出。如配电箱用电量已达到使用负荷或开关回路已满配，则无法为机柜提供电量，需从楼层配电箱或建筑物总配电箱引出。

②机柜采用标准尺寸，如功能室内人员密集、布置紧凑，新增机柜会对房间的空间进一步挤压，影响房间的使用。

1.3.2 设备老旧

由于建设、使用时间已久，智能化系统使用的布线线缆、前端与后端设备等均存在不同程度地老化、损坏现象。而进行老旧设备的更换工程，需精准定位发生故障的节点，如设备使用故障、布线线缆信号传输故障或其他故障。其中布线线缆故障为改造工程中的困难点。

设备传输线缆除主干路由明敷在桥架内之外，当线缆引出桥架后多在墙体内暗敷，如教室、办公室等区域的信息网络插座，线缆由走道桥架引出后沿天花、墙面暗敷至插座位置处。暗敷的管线由于在墙体内敷设路由指引不清晰、需开凿墙面抽回管线等，施工难度大、周期长，且施工会影响现场的日常使用。

1.3.3 智能化现状复杂

部分老旧校园由于建设时间早，配置的智能化设备落后，甚至有的校园建设时并未配置校园所需的智能化系统与设备。为满足校园的教学和管理需求，该类校园均会进行智能化的改造升级工程。但校方组织的改造工程多为满足当下的需求而进行的，且由于智能化子系统可独立运行的特殊性，智能化改造次数越多，各智能化子系统间由于未建立统一管理的网络化系统和平台而无法实现数据交互。同时由于改造时间和改造实施单位不同，部分校园存在同一个智能化系统拥有两套独立设备的现象；部分校园升级改造后的智能化系统存在系统空间容量不足、无预留标准的通信接口等现象，不利于校园智能化系统的扩建与升级改造工程开展。

随着智能化改造次数的增加，校园内各类管线错综复杂，同一桥架内敷设的线缆数量繁多、标识不清晰，无法有效区分与精确定位各线缆在弱电间侧与前端设备侧的对应关系，增加工程难度与施工周期。甚至部分改造工程的图纸信息不齐全、内容缺失等，经改造工程实施的智能化系统网络架构不明确，无法与现场实际情况相对应，需花费大量时间进行前期勘察。

2 智能化翻新改造工程难点的解决方案

本论文以多所老旧校园的智能化翻新改造工程的项目经验为基础，结合多数校园的现状，针对上述提到的工程难点提出相应的解决方案。

2.1 校园空间利用

在不占用校园公共区域、不与功能用房合用的前提下，在教学楼走道或楼梯厅等位置设置壁挂机柜放置智能化设备，这种方法能更高效地利用校园空间。老旧校园教学楼、办公楼等的走道多为无吊顶的形式，顶板下不设置装饰面层。而楼梯厅也因不设置装饰面层的缘故，楼梯厅内的净高几乎与楼层层高相近，顶板下拥有十分空阔的区域。只要墙体的承载力能满足安装壁挂机柜的荷载要求，可以在走道或楼梯厅内设置智能化壁挂机柜。且由于顶板下无装饰面层，因此机柜的安装可以贴邻顶板，有效的避免了安装机柜对于师生的日常行为影响，也防止学生误触碰设备引发安全事故。机柜安装高度对学生的日常活动不造成影响，检修人员可通过架设活动式爬梯进行设备的维护与检修。

2.2 老旧设备翻新

设备老旧主要分为三个对象：①前端应用设备；②传输线缆；③后端主控设备。针对第一种和第三种对象，设备的翻新改造由校方联系设备厂家进行设备更新，选择硬件配置更高、性能参数更优的新产品取代原设备。设备的更换施工难度小、效率高。

前文讨论提到布线线缆的更换存在施工难度大，周期长等困难，为缩减施工周期、降低施工对环境的影响，部分学校采用明敷小尺寸线槽的方式，由走道引入教室、办公室的新线缆统一明敷在新增的线槽内，线槽贴邻顶板设置，在各分支路由时线槽沿墙面下引，引至各墙面设置的插座处。如线缆需要引至讲桌、办公桌等非墙面设置的插座，则线槽引至地面后进行局部开凿，线缆、管、槽局部暗埋在地板内并引至相应的位置处。采用新增线槽敷设线缆的方式，能避免开凿墙面对施工区域环境的影响，而且线槽设置在顶板底或墙面高位处，仅在插座位置下引，穿越地面的区域采用局部开凿的方式，能避免新增线槽对原办公区域的使用影响。

2.3 复杂现状的改造方案

前文提到部分校园会自发进行智能化翻新改造工程，每一次的改造工程由于实施单位不同，导致了校园的智能化现状十分复杂。为合理地利用校园现有的智能化系统设备，避免造成单个系统多套设备的现象，改造过程可在原有设备的基础上进行扩展，或新建一套后端主控设备，提供开放式的接口让原有的系统接入，形成级联的方式，由新建的主控设备进行统一管理。

如有的校园已进行部分区域的视频安防监控系统的更新改造，改造后的区域与未改造区域存在两套独立的设备，而未改造且属于本次改造工程范围内的设备可通过设置汇聚层的方式，接入已完成改造的系统内，从而实现全校视频监控系统的统一管理，如图1所示网络拓扑结构示意图。根据改造范围进行一二三级区域划分：①一级区域设置汇聚层网络设备，对二级区域的接入层设备的信号进行汇聚，上传至校园已完成改造的系统核心层；②二级区域设置接入层网络设备，接入层通过将三级区域的前端应用设备的信号进行收集，上传至一级汇聚层；③三级区域为工作区的前端应用设备。通过设置汇聚层，将改造范围内二三级区域的信号上传至校园已建的后端主控设备进行统一管理。

图1 视频安防监控系统改造网络拓扑示意图

设置汇聚层的优势主要有：①可将分散区域的信号进行收集与转发上传，形成区域的管控；②占用的端口数量少，在满足数据传输速率的使用前提下，主控设备仅需提供一个网络端口即可与汇聚层实现互联。在原有设备的基础上进行扩展，使即将进行改造的区域内新设备接入原有系统，合理地利用了原有的设备，同时也保证新增的设备统一归现有运行中的系统进行管理，避免出现同一套系统两套设备的现象。

在少部分的校园里存在原有设备与系统可扩展的空间不足，无法满足翻新改造需求的情况。为防止出现多套独立的智能化系统设备，可新建一套后端主控设备，并提供开放式的接口，使新建的主控设备与原有主控设备进行级联，将校园运行中的设备与系统接入新建的主控设备进行统一的管理。在现有设备与系统能正常运转的前提下，保留其正常使用，再新建一套后端主控设备并提供开放式的接口，原有设备与系统通过开放式的信息通道接口与新建主控设备实现信息互联，并可在新建的主控设备上对原系统与设备的运行状态进行查看与管理。这种方式虽然新增了一套主控设备，但新增的主控设备不仅可以管理翻新改造工程中的新设备，也与原有系统间形成有效的信息传递，起到数据综合处理平台的作用，将原有设备与新建设备的管理进行整合，避免出现同一个智能化系统内存在两套相互独立运行与管理的设备，信息无法进行有效传递的现象。而且新建的主控设备仅提供接口，不对运行中的设备与系统进行调整，保障了原系统的功能可以正常运转；同时新建的主控设备会预留后期系统再次进行升级改造的空间，提高了系统的整体灵活性。

为避免重现过去建设或改造工程中存在的系统扩容空间不足的现象，现阶段进行的智能化系统改造工程应预留足够的冗余容量，以便将来非本次改造的设备实现升级改造接入。同时智能化改造系统应预留标准通用的、市场技术主流的、符合技术发展趋势的通信接口与协议，提供未来各类新需求的改造工程接入条件。

3 结语

老旧建筑的局限性、老旧设备无法满足使用需求、建筑内智能化现状复杂等因素影响着智能化翻新改造工程的开展。本论文通过多个实际项目的经验，对中小学老旧校园的智能化翻新改造工程中常见的困难进行总结，分析其存在的原因，并根据实际落地的实施方案提出多种通用的改造方案，为本类型的改造项目提供项目经验与技术支持，也为同类型的新建项目提供技术支持与指导。