智慧校园:智能化系统解决方案
核心提示：学校的智能化和数字化的建设已成为教育界乃至全社会关注的热点。现代化的学校不仅要有一流的校舍建筑和最好的学习环境，还必须有国内最先进的校园智能化系统，以满足可持续性的教学改革和科技发展。 学校一般是单一的计算机多媒体教室或网络，智能化系统全面应用于学校建设还刚刚开始。因此，在进行学校智能化系统规划设计时，不能简单地套用一般智能办公大楼的以往的设计经验，必须针对学校的特点。
一、概述
随着信息技术、多媒体技术的高速发展，传统的教学手段已逐步退出历史舞台；知识经济时代，市场竞争体现的是人才的竞争，最后归结于教育。随着校园群的建设，现代信息技术将使人们感到网络的信息如此丰富，施教如此生动，学习更加愉悦轻松，利用现代信息多媒体技术进行教学,已经成为一种趋势。
为了适应现代化、信息化教学的需要，学校的智能化和数字化的建设已成为教育界乃至全社会关注的热点。现代化的学校不仅要有一流的校舍建筑和最好的学习环境，还必须有国内最先进的校园智能化系统，以满足可持续性的教学改革和科技发展。
二、智能化系统功能需求和结构特征分析
几年前，智能化技术主要普遍地运用于办公商务楼的建设，学校一般是单一的计算机多媒体教室或网络，智能化系统全面应用于学校建设还刚刚开始。因此，在进行学校智能化系统规划设计时，不能简单地套用一般智能办公大楼的以往的设计经验，必须针对学校的特点。
总体需求如下：
1．提供先进的教学手段和工具，如：计算机多媒体教学、网络教学、远程教学、电子图书阅览等
2．提供先进的教学管理方式，如：校园电脑教学管理系统、校长办公系统、视频会议系统、校园广播系统和闭路电视系统、多媒体显示屏系统等；
3．提供先进的学校行政后勤管理，如校园“一卡通”系统、学生宿舍电表、水表远程抄送系统、教学宿舍楼照明自动控制系统、校园通讯系统等；
4．提供先进的校园安全保障系统，如：校园监控报警系统、电子巡更系统、门禁管理子系统等。
三、设计基本原则
智能化系统必须坚持先进性、扩展性、可靠和安全性、可维护性、适用性的原则，结合其需求特点和系统特征，针对各子系统功能特点进行设计和实施，只有这样才能充分发挥智能化系统功能，取得最佳的投资效应。
1．物理路由平台中管线桥架是整个系统的硬件基础，是隐蔽工程，随土建施工同步进行，属一次性施工，具有不可更改性，所以在设计中重点考虑的是今后技术发展系统增加的冗余性、可扩展性，以及对校园具体地理环境的适应性。
2．校园网络软硬件中心平台是整个学校智能化系统的信息控制和处理中心，必须重点考虑先进性、可靠性、扩展性。
3．教学工具和管理子系统重点考虑先进性和适用性。
4．行政后勤管理和安全保障子系统重点考虑适用性和可靠性。
四、各子系统简述
4．1 综合布线系统
系统主要应用于计算机网络和语音通信。可采用目前普及率较高的综合布线产品。
校园主干采用光纤和通讯电缆混合方式，水平采用8芯4对超5类双绞线，满足校园网主干千兆终端百兆的使用要求；数据部分跳线采用模块化结构，便捷操作；电脑电话终端均采用RJ45模块，其设置要考虑多媒体教学、电脑网络教室、校园办公自动化、校园内通信以及其它集成子系统数据传输的需要。
闭路电视、校园广播、监控报警等采用弱电专用电缆传输。
4．2 管道桥架系统
校园楼群之间走线，针对地理特点，采用钢管和PVC多孔管混合预埋方式。在入楼处和分线处以及相隔50米设置人手井；在穿越路面、过桥、过水面、进大楼采用钢管走线，并要考虑防潮、防水等问题。其余采用PVC多孔管预埋。
在校园各个楼内，采用管道桥架混合走线方式。在有弱井的楼内，各子系统在弱井线路走桥架为主，金属管为辅，为防止干扰，数据语音和视频、射频线缆用金属板隔离楼层线路采用金属管预埋走线方式。
所有管道桥架箱体连接和走线必须考虑良好的屏蔽和接地，在教室中金属管预埋必须考虑多媒体投影和电脑网络教室的需要。
中心机房必须留有电信、电视、数据网络通信管路接口，以便校园外部电话、电视、宽带网接入。
4．3 校园中心机房管理系统
校园智能化系统中心机房是所有智能各子系统的集中管理和控制中心，按专业要求建设中心机房是校园智能系统安全稳定运行的重要保障。
中心机房系统针对学校和智能系统特点应设有：网络主机室、UPS供电室、电信交接室、校园播音室、广播电视教学现场制作室、综合布线中心配线室，并还应有校园智能系统中心综合操作管理室，安装大型电视、监控、背景广播等综合电视墙，通过操作台各子系统操作界面对整个智能系统进行管理控制。
对中心机房的UPS供配电、静电泄放和防雷接地、消防应急设施、结构装修和照明系统，按计算机专业二级机房要求进行设计。
4．4 校园宽带网络系统
校园主干网采用千兆以太网技术，网络中心主交换机至各个楼层交换机采用千兆端口，楼层交换机至用户端采用100M网络交换。
在中心机房放置一台千兆路由交换机作为主干交换机。主干交换机配置若干块4端口的1000base-SX端口用于骨干网接入、楼层接入和高性能服务器接入，若干个10/100base-TX端口用于服务器和高性能工作站接入。
楼群各大楼的楼层根据数据点分布，选用高速交换机作为用户的接入。选用1000base-SX扩展子模块，分别连接到的核心交换机；接入交换机提供10/100base-TX端口用于各楼层信息点的接入。
在网络管理中，通过对高速总线的监控，可以实现从交换机至虚拟网再到端口的自上而下的网管功能。
信息中心服务器可采用企业级的大型服务器。
采用高性能的防火墙网络计费管理系统，用来计算网络用户所应承担的费用，并监控网络的数据流量，分析网络的使用情况及性能，及早发现网络的瓶颈及故障点及某些异常和可疑迹象，保证网络可靠和安全。
4．5校园操作和应用系统
作为学校教学和管理的重要手段——校园操作系统和应用系统软件，应选用实用性强市场较普及的产品，保证系统的先进、适用和扩展性。
校园操作和应用系统包括：
1．信息交流：校园公告、校长信箱、校内邮件、推荐站点、新闻中心、BBS讨论区等；
2．管理部分：教学计划、教务管理、班级管理、档案管理、学生管理、教职工管理、总务管理、学校活动管理、图书室管理、网络管理等；
3．学校机构设置：学校办公室、教务处、年级班级、其它部门等；
4．资源部分：教育教学、多媒体中心、考试资讯中心、网络空间、家长访问、学生社区、远程教育等。
4．6 校园广播系统
校园广播系统结构，针对学校特点采用通用和专用、集中和分散相结合，对校园、教室、广场、宿舍采用通用型具有分区功能的广播方式；对运动场、体育馆、大会议厅采用专用音响系统，运动场部分兼有校园公共广播功能。系统包括三个部分：校园公共广播部分、运动场专业音响部分和大会议厅专业音响部分。
对校园公共广播部分，采用国内成熟产品，对专业音响广播部分，满足特殊的音响要求采用进口产品。
校园公共广播控制室设置在中心机房，专业音响部分设置独立的音控室。校园公共广播系统应配有三套音源信号（双卡座、VCD机、AM/FM调谐器）以及校园课间打铃软件；喇叭主要分布在教室、食堂、教学楼、教师午休楼、实验办公楼，学生宿舍楼、艺术楼、图书馆等大楼的公共走廊和操场绿地等场所。
校园广播系统平时可作为英语听力播音、音乐打铃、课间背景音乐欣赏、自动广播等使用。校园如要播放通知时，播音人员可通过话筒，切换背景音乐，此时系统处于语言广播状态，能够发布通知；当遇到消防紧急报警时，系统可自动切换纳入校园消防广播状态，配合作紧急广播用。
操场音箱平时有一部分作为校园公共广播用，当学校举行运动会时，所有操场音箱均作为专业会场广播用。
4．7 闭路电视系统
主要用于校园内教学节目、当地有线电视台节目及其它信息的传输，前端部分主要采用美国和日本产品，传输采用宽带高隔离度分支分配器、双向放大器，线缆采用国内优质电缆，系统具有双向传输功能基础，考虑到今后网络多媒体HFC方式的应用。
（1）系统按860MHz领频双向传输方式；
（2）系统接入当地有线电视网节目；
（3）系统可接入三套自办教学和娱乐节民
（4）系统网络采用集中星型结构传输电视信号；
（5）预装2套3.2M卫星天线基座，以备今后接收卫星教学等节目；
（6）系统在演播厅、办公楼大会议室、体育馆球场设置现场实时场景回传点，以便图像信号经中心机房选择在校园电视网播放。
校园电视终端主要分布在教室、办公室、教师和学生宿舍、传达室、教师学生餐厅、活动用房等处。
4．8 安保监控系统
考虑可靠实用为主，因此为降低投资采用模拟处理技术的监控报警系统。主要器材设备采用进口或合资企业产品。
在学校主出入口、汽车库、自行车库、会计室、食堂电脑房、计算机网络教室设置彩色或黑白摄像机：在食堂电脑房、计算机网络教室、会计室、主要学校领导办公室等设置红外双鉴探测器；在校园操场、宿舍楼、车库死角等设置巡更点。
系统控制中心放在中心机房，在学校传达室安装分控管理设备，以便保安值班校园和出入口综合现场管理。
4．9 照明自动控制系统
主要针对校园面积大，教学和学生宿舍楼分散而又需要安装统一管理的特点，设立灯光照明远程控制和管理系统。
采用楼宇自控产品，系统适用于不同规模及性质的建筑物。DDC控制器都内置32位微处理器、EEPROM及标准RS485通讯口，每个控制器除了高速执行当地的控制任务外，可直接与网络上其他控制器或中央监控计算机作数据交换或协调工作，体现了“无级别的全分散”式控制要求。系统设置若干个数字输入和输出控制器。
4．10 水电远程抄表系统
用于教师学生宿舍水电远程计费管理。
采用总线式，采集器从基表采取信号，传送到集中器，通过通讯转换器和主控电脑连接。每个宿舍房间按1个水表1个电表的设计。
4．11 校园“一卡通”系统
利用智能卡识别技术，计算机通讯及网络技术，按照各职能部门的应用功能，建立一套分布式校园卡“一卡通”计算机信息管理网络。系统由发卡／信息中心、门禁控制子系统、消费管理子系统、图书管理子系统等组成。
系统采用国产或进口的非接触IC卡来实现校园“一卡通”系统。通过非接触IC卡将教职工和学生的证件（包括员工证、学生证、图书借阅证、上机证等）、食堂售饭及其它小金额消费等功能进行综合管理，并达到先进、安全、可靠、实用的目的。
随着信息技术、多媒体技术的高速发展，传统的教学手段已逐步退出历史舞台；知识经济时代，市场竞争体现的是人才的竞争，最后归结于教育。随着校园群的建设，现代信息技术将使人们感到网络的信息如此丰富，施教如此生动，学习更加愉悦轻松，利用现代信息多媒体技术进行教学,已经成为一种趋势。
为了适应现代化、信息化教学的需要，学校的智能化和数字化的建设已成为教育界乃至全社会关注的热点。现代化的学校不仅要有一流的校舍建筑和最好的学习环境，还必须有国内最先进的校园智能化系统，以满足可持续性的教学改革和科技发展。
二、智能化系统功能需求和结构特征分析
几年前，智能化技术主要普遍地运用于办公商务楼的建设，学校一般是单一的计算机多媒体教室或网络，智能化系统全面应用于学校建设还刚刚开始。因此，在进行学校智能化系统规划设计时，不能简单地套用一般智能办公大楼的以往的设计经验，必须针对学校的特点。
总体需求如下：
1．提供先进的教学手段和工具，如：计算机多媒体教学、网络教学、远程教学、电子图书阅览等
2．提供先进的教学管理方式，如：校园电脑教学管理系统、校长办公系统、视频会议系统、校园广播系统和闭路电视系统、多媒体显示屏系统等；
3．提供先进的学校行政后勤管理，如校园“一卡通”系统、学生宿舍电表、水表远程抄送系统、教学宿舍楼照明自动控制系统、校园通讯系统等；
4．提供先进的校园安全保障系统，如：校园监控报警系统、电子巡更系统、门禁管理子系统等。
三、设计基本原则
智能化系统必须坚持先进性、扩展性、可靠和安全性、可维护性、适用性的原则，结合其需求特点和系统特征，针对各子系统功能特点进行设计和实施，只有这样才能充分发挥智能化系统功能，取得最佳的投资效应。
1．物理路由平台中管线桥架是整个系统的硬件基础，是隐蔽工程，随土建施工同步进行，属一次性施工，具有不可更改性，所以在设计中重点考虑的是今后技术发展系统增加的冗余性、可扩展性，以及对校园具体地理环境的适应性。
2．校园网络软硬件中心平台是整个学校智能化系统的信息控制和处理中心，必须重点考虑先进性、可靠性、扩展性。
3．教学工具和管理子系统重点考虑先进性和适用性。
4．行政后勤管理和安全保障子系统重点考虑适用性和可靠性。
四、各子系统简述
4．1 综合布线系统
系统主要应用于计算机网络和语音通信。可采用目前普及率较高的综合布线产品。
校园主干采用光纤和通讯电缆混合方式，水平采用8芯4对超5类双绞线，满足校园网主干千兆终端百兆的使用要求；数据部分跳线采用模块化结构，便捷操作；电脑电话终端均采用RJ45模块，其设置要考虑多媒体教学、电脑网络教室、校园办公自动化、校园内通信以及其它集成子系统数据传输的需要。
闭路电视、校园广播、监控报警等采用弱电专用电缆传输。
4．2 管道桥架系统
校园楼群之间走线，针对地理特点，采用钢管和PVC多孔管混合预埋方式。在入楼处和分线处以及相隔50米设置人手井；在穿越路面、过桥、过水面、进大楼采用钢管走线，并要考虑防潮、防水等问题。其余采用PVC多孔管预埋。
在校园各个楼内，采用管道桥架混合走线方式。在有弱井的楼内，各子系统在弱井线路走桥架为主，金属管为辅，为防止干扰，数据语音和视频、射频线缆用金属板隔离楼层线路采用金属管预埋走线方式。
所有管道桥架箱体连接和走线必须考虑良好的屏蔽和接地，在教室中金属管预埋必须考虑多媒体投影和电脑网络教室的需要。
中心机房必须留有电信、电视、数据网络通信管路接口，以便校园外部电话、电视、宽带网接入。
4．3 校园中心机房管理系统
校园智能化系统中心机房是所有智能各子系统的集中管理和控制中心，按专业要求建设中心机房是校园智能系统安全稳定运行的重要保障。
中心机房系统针对学校和智能系统特点应设有：网络主机室、UPS供电室、电信交接室、校园播音室、广播电视教学现场制作室、综合布线中心配线室，并还应有校园智能系统中心综合操作管理室，安装大型电视、监控、背景广播等综合电视墙，通过操作台各子系统操作界面对整个智能系统进行管理控制。
对中心机房的UPS供配电、静电泄放和防雷接地、消防应急设施、结构装修和照明系统，按计算机专业二级机房要求进行设计。
4．4 校园宽带网络系统
校园主干网采用千兆以太网技术，网络中心主交换机至各个楼层交换机采用千兆端口，楼层交换机至用户端采用100M网络交换。
在中心机房放置一台千兆路由交换机作为主干交换机。主干交换机配置若干块4端口的1000base-SX端口用于骨干网接入、楼层接入和高性能服务器接入，若干个10/100base-TX端口用于服务器和高性能工作站接入。
楼群各大楼的楼层根据数据点分布，选用高速交换机作为用户的接入。选用1000base-SX扩展子模块，分别连接到的核心交换机；接入交换机提供10/100base-TX端口用于各楼层信息点的接入。
在网络管理中，通过对高速总线的监控，可以实现从交换机至虚拟网再到端口的自上而下的网管功能。
信息中心服务器可采用企业级的大型服务器。
采用高性能的防火墙网络计费管理系统，用来计算网络用户所应承担的费用，并监控网络的数据流量，分析网络的使用情况及性能，及早发现网络的瓶颈及故障点及某些异常和可疑迹象，保证网络可靠和安全。
4．5校园操作和应用系统
作为学校教学和管理的重要手段——校园操作系统和应用系统软件，应选用实用性强市场较普及的产品，保证系统的先进、适用和扩展性。
校园操作和应用系统包括：
1．信息交流：校园公告、校长信箱、校内邮件、推荐站点、新闻中心、BBS讨论区等；
2．管理部分：教学计划、教务管理、班级管理、档案管理、学生管理、教职工管理、总务管理、学校活动管理、图书室管理、网络管理等；
3．学校机构设置：学校办公室、教务处、年级班级、其它部门等；
4．资源部分：教育教学、多媒体中心、考试资讯中心、网络空间、家长访问、学生社区、远程教育等。
4．6 校园广播系统
校园广播系统结构，针对学校特点采用通用和专用、集中和分散相结合，对校园、教室、广场、宿舍采用通用型具有分区功能的广播方式；对运动场、体育馆、大会议厅采用专用音响系统，运动场部分兼有校园公共广播功能。系统包括三个部分：校园公共广播部分、运动场专业音响部分和大会议厅专业音响部分。
对校园公共广播部分，采用国内成熟产品，对专业音响广播部分，满足特殊的音响要求采用进口产品。
校园公共广播控制室设置在中心机房，专业音响部分设置独立的音控室。校园公共广播系统应配有三套音源信号（双卡座、VCD机、AM/FM调谐器）以及校园课间打铃软件；喇叭主要分布在教室、食堂、教学楼、教师午休楼、实验办公楼，学生宿舍楼、艺术楼、图书馆等大楼的公共走廊和操场绿地等场所。
校园广播系统平时可作为英语听力播音、音乐打铃、课间背景音乐欣赏、自动广播等使用。校园如要播放通知时，播音人员可通过话筒，切换背景音乐，此时系统处于语言广播状态，能够发布通知；当遇到消防紧急报警时，系统可自动切换纳入校园消防广播状态，配合作紧急广播用。
操场音箱平时有一部分作为校园公共广播用，当学校举行运动会时，所有操场音箱均作为专业会场广播用。
4．7 闭路电视系统
主要用于校园内教学节目、当地有线电视台节目及其它信息的传输，前端部分主要采用美国和日本产品，传输采用宽带高隔离度分支分配器、双向放大器，线缆采用国内优质电缆，系统具有双向传输功能基础，考虑到今后网络多媒体HFC方式的应用。
（1）系统按860MHz领频双向传输方式；
（2）系统接入当地有线电视网节目；
（3）系统可接入三套自办教学和娱乐节民
（4）系统网络采用集中星型结构传输电视信号；
（5）预装2套3.2M卫星天线基座，以备今后接收卫星教学等节目；
（6）系统在演播厅、办公楼大会议室、体育馆球场设置现场实时场景回传点，以便图像信号经中心机房选择在校园电视网播放。
校园电视终端主要分布在教室、办公室、教师和学生宿舍、传达室、教师学生餐厅、活动用房等处。
4．8 安保监控系统
考虑可靠实用为主，因此为降低投资采用模拟处理技术的监控报警系统。主要器材设备采用进口或合资企业产品。
在学校主出入口、汽车库、自行车库、会计室、食堂电脑房、计算机网络教室设置彩色或黑白摄像机：在食堂电脑房、计算机网络教室、会计室、主要学校领导办公室等设置红外双鉴探测器；在校园操场、宿舍楼、车库死角等设置巡更点。
系统控制中心放在中心机房，在学校传达室安装分控管理设备，以便保安值班校园和出入口综合现场管理。
4．9 照明自动控制系统
主要针对校园面积大，教学和学生宿舍楼分散而又需要安装统一管理的特点，设立灯光照明远程控制和管理系统。
采用楼宇自控产品，系统适用于不同规模及性质的建筑物。DDC控制器都内置32位微处理器、EEPROM及标准RS485通讯口，每个控制器除了高速执行当地的控制任务外，可直接与网络上其他控制器或中央监控计算机作数据交换或协调工作，体现了“无级别的全分散”式控制要求。系统设置若干个数字输入和输出控制器。
4．10 水电远程抄表系统
用于教师学生宿舍水电远程计费管理。
采用总线式，采集器从基表采取信号，传送到集中器，通过通讯转换器和主控电脑连接。每个宿舍房间按1个水表1个电表的设计。
4．11 校园“一卡通”系统
利用智能卡识别技术，计算机通讯及网络技术，按照各职能部门的应用功能，建立一套分布式校园卡“一卡通”计算机信息管理网络。系统由发卡／信息中心、门禁控制子系统、消费管理子系统、图书管理子系统等组成。
系统采用国产或进口的非接触IC卡来实现校园“一卡通”系统。通过非接触IC卡将教职工和学生的证件（包括员工证、学生证、图书借阅证、上机证等）、食堂售饭及其它小金额消费等功能进行综合管理，并达到先进、安全、可靠、实用的目的。 4．12 网络视频会议系统
在宽带网基础上，为用户提供全面的多媒体信息网解决方案。解决方案以ITU H.323 IP网多点多媒体视频会议技术、H.323 ISDN／DDN网多媒体视频会议技术、T.120数据会议技术以及IP Multicast（多点及多点广播）技术为核心，在同一个校园信息网Intranet上实现多媒体视频应用，可用于学校工作例会、远程教学、教学培训、实时视频广播、视频点播VOD等。
视频会议点主要分布在校长室、副校长室，教务处、总务处、校长办公室、年级办公室等中层管理人员办公室。
4．13 LED大屏幕显示系统
可根据实际需要设置几块LED双色大屏幕，便于显示图象和文字。室外屏彩色超高亮度LED发光管。中心机房对大屏幕实行远端电脑操作管理。
可根据实际需要设置几块LED双色大屏幕，便于显示图象和文字。室外屏彩色超高亮度LED发光管。中心机房对大屏幕实行远端电脑操作管理。
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