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［摘要］以雄安新區(qū)國家重點中小學建設項目為例，對中小學校各智能化系統(tǒng)(信息設施系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)架構公共安全系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)集成)進行簡要分析，為廣大設計同仁在之后類似項目設計工作中提供參考。

［關鍵詞］智慧校園;物聯(lián)網(wǎng);智能化設計

在全國范圍內，以政府為主導的中小學校建設項目立項日漸增多，以各大企業(yè)為主導的民辦教學機構建立需求也日益增長。而在近年來現(xiàn)代電子技術、互聯(lián)網(wǎng)5G技術等新興科技高速發(fā)展，“智慧理念”“智能化硬件”已逐漸融入到人們生活中的每一環(huán)節(jié)，“智慧建筑”概念興起，并日漸深入人心。教育建設作為國家發(fā)展戰(zhàn)略中極其重要的一環(huán)，緊跟時代潮流發(fā)展，“智能校園”建設得以大力推進。本文以容東片區(qū)教育設施配套項目為例，選取重點智慧校園建設智能化專項設計，進行簡要介紹。

1工程概況

容東片區(qū)教育設施配套項目位于雄安新區(qū)容東片區(qū)，總建筑面積為97236m2，為96班完全中學。其中初中48班，班額35人;高中48班，班額40人，共計學生3600人，教師人數(shù)約在400人左右。根據(jù)雄安教育局對于本項目的功能定位，智能化專項設計要達到《雄安新區(qū)基礎教育服務設施基本功能配置和交付條件、智能化要求》(以下簡稱為“要求”)中的各項要求。

2智慧校園設計特點

中小學校主要服務對象是6～15歲的青少年，這個年齡段在孩子的人生成長中具有重要意義，而作為該階段青少年長期停留、生活的重要生活場所，良好的學?；A建設、先進的設計理念、優(yōu)秀的師資力量是做好中小學教育工作的重中之重。隨著現(xiàn)代科技、電信網(wǎng)絡的蓬勃發(fā)展，手機、便攜式電腦、平板設備等電器普及到每個人的工作生活當中，這些智能化個人終端在教育中的應用也不容忽視。越來越多的教師在布置、批改作業(yè)，在線網(wǎng)絡授課，與家長溝通交流等方面開始應用手機APP、電腦軟件，基于智能化終端使用的輔助教學、師生交流越來越普遍。與此同時，隨著近年來校園霸凌、校園惡性治安事件等校園安全問題在社會上受到越來越多的重視，智能校園設計在中小學校安防系統(tǒng)方面的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。對比其他公建項目，中小學校安防系統(tǒng)也有著自己的鮮明特點。針對以上特點，本工程智能化系統(tǒng)設置主要包括:信息設施系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、建筑設備管理系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)集成。本文僅對中小學校需要著重注意和最有特點的幾個系統(tǒng)進行簡要介紹。

3信息設施系統(tǒng)

根據(jù)GB51348－2019《民用建筑電氣設計標準》、GB50099－2011《中小學校設計規(guī)范》等國家規(guī)范要求，中小學校需要設置三套網(wǎng)絡，分別為教師辦公網(wǎng)、物業(yè)網(wǎng)(一般指的是安全技術防范和建筑設備管理)、校園信息網(wǎng)(智能圖書館系統(tǒng)，多媒體教學系統(tǒng)和報告廳會議系統(tǒng))。根據(jù)《要求》本工程點位設計原則為:(1)教室、實驗室:每間教室設置一個弱電接線箱，內設信息點分別接至教室的前、后墻各設1個雙孔信息插座、觸控一體機(白板)、IP廣播揚聲器、PM2.5傳感器及一個AP無線點;(2)每間教室門口設置電子信息屏，預留一個信息點;(3)每組儲物柜設置一個信息點;(4)室內、公共區(qū)預留無線點位;(5)所有設備機房預留1個雙孔信息插座;(6)教學樓、音樂廳入口處、電梯廳處設置信息顯示屏預留信息點;(7)報告廳主席臺側引入一根6芯室內多模光纖;(8)音樂廳舞臺側預留一根6芯室內多模光纖;(9)體育館、體育場預留智能化系統(tǒng)干線橋架，末端點位布置結合體育工藝深化設計布置到位。圖1所示為教室智能化點位布置圖，圖中SC/NT為安防系統(tǒng)設備箱/網(wǎng)絡系統(tǒng)設備箱;BELL為電子鈴終端，六類線連接至教室內網(wǎng)絡設備箱;CLO為電子時鐘終端，六類線連接至教室內網(wǎng)絡設備箱;PM為電子黑板終端面板，六類線連接至教室內網(wǎng)絡設備箱;FS為光纖信息出線口，為示教/遠程教學預留接口;IP網(wǎng)絡攝像機為固定槍式攝像機，六類線連接至教室內安防系統(tǒng)設備箱;EBOX為電子儲物柜信息點位，六類線連接至教室內安防系統(tǒng)設備箱;AU+2TD+2HDMI+PG+ZK+LCD為多媒體教學終端。

4基于物聯(lián)網(wǎng)架構的公共安全系統(tǒng)及信息化應用

隨著經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展與科技的不斷進步，物聯(lián)網(wǎng)技術已在眾多生活領域中得到應用。人與物、物與物之間溝通更加順暢，人機交流、管理更加方便，數(shù)據(jù)處理更加靈活，這些優(yōu)勢在智能建筑領域，尤其是安防系統(tǒng)中，皆有卓越體現(xiàn)。中小學校園內一旦出現(xiàn)社會治安問題，社會不良影響極大。因此，中小學校園安防系統(tǒng)較一般公共建筑設計中的該模塊，被寄予更多重視。在智能建筑的設計方案中，本單元應花費更多精力予以側圖1教室智能化點位布置圖重。結合實際可以看出，中小學校具有人員結構相對單一(主要是學生與教職工)，出入口控制更為嚴格的特點。這為設置物聯(lián)網(wǎng)，構建自動化的智能安防系統(tǒng)提供了便利條件。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結構一般由感知層、網(wǎng)絡層、應用層組成(架構詳見圖2)，感知層主要用于對信息的采集、識別及控制，網(wǎng)絡層負責將感知層獲得的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡并進行處理，應用層則根據(jù)不同用戶的使用需要將獲得的有關信息進行整理與分析，進而實現(xiàn)智能化管理并方便使用者根據(jù)有關信息做出正確的決策與判斷。圖2物在校園物聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)的設計中，感知層的對象由“人”和“物”兩大類組成，其中“人”主要包含:在校學生、教職工、來訪家長及少數(shù)受邀游客。相對于“人”而言，感知層的“物”所涉及的對象種類更為復雜繁瑣，如在校師生的校園一卡通、教學器械、實驗室用品、圖書館內圖書等。在傳統(tǒng)安防系統(tǒng)中，這些龐雜的數(shù)據(jù)大多需要人工處理，消耗大量勞動力，且人工處理受限于工作人員的工作狀態(tài)，出錯率較高。而隨著物聯(lián)網(wǎng)感知層技術的發(fā)展，如今無論是“人”還是“物”，都可以通過條形碼、電子標簽等，將信息通過RFID、藍牙、ZigBee等物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層技術進行上傳。如果說感知層是物聯(lián)網(wǎng)技術能否實現(xiàn)的技術關鍵，網(wǎng)絡層則是信息傳播的媒介，是信息之間實現(xiàn)自由傳遞的根基，兩者在物聯(lián)網(wǎng)技術中缺一不可。但是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的使用是否能夠達到用戶的需求，管理起來是否合理，則取決于應用層對大量信息數(shù)據(jù)的分析及處理能力。目前常規(guī)學校安防系統(tǒng)一般主要由入侵警報系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、電子巡查系統(tǒng)、停車庫(場)管理系統(tǒng)組成。以某基于TCP/IPNetwork技術的安防集成系統(tǒng)為例，系統(tǒng)結構如圖3所示，由網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵警報系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)組成。傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)通過TCP/IPNetwork將監(jiān)控視頻傳輸信號上傳至機房服務器，監(jiān)控中心可以實時查看并儲存相關傳輸影像。入侵報警系統(tǒng)的基本結構由探測器、報警按鈕、聲光報警器及報警主機組成，監(jiān)控中心人員可根據(jù)報警主機收到的相關信息確定事發(fā)區(qū)域。門禁監(jiān)控系統(tǒng)通過電子門鎖、讀卡器、指紋識別、電子按鈕等機構取代傳統(tǒng)的機械閉門裝置，方便人員管理，并可以靈活控制門的開關狀態(tài)。以上三個系統(tǒng)在目前安全技術防范系統(tǒng)中使用廣泛，可靠性強。但是仍存在一些問題:(1)各子系統(tǒng)完善但相對獨立;(2)事故源頭未知，處理安全事件被動;(3)安全響應速度慢。為了加強各子系統(tǒng)之間的關聯(lián)，使安防系統(tǒng)高度集成，系統(tǒng)聯(lián)動性更強、智能化更高、響應更加快速，從而實現(xiàn)對學校有關出入口、通道，重點區(qū)域的立體管理，物聯(lián)網(wǎng)RFID技術起到至關重要的作用，系統(tǒng)結構如圖4所示。與圖3所示的安防系統(tǒng)相比，該安防系統(tǒng)有以圖4融合物聯(lián)網(wǎng)技術的安防集成系統(tǒng)結構圖下特點:(1)監(jiān)控對象明確:由于物聯(lián)網(wǎng)感知對象明確，可以將有關信息進行采集。使監(jiān)控人員第一時間找到被標記的對象。(2)組網(wǎng)控制靈活，集成度高:末端監(jiān)控設備同樣也可以作為物聯(lián)網(wǎng)的感知對象，在安防系統(tǒng)響應時，監(jiān)控中心可以根據(jù)監(jiān)控對象所處的狀態(tài)，對周圍的監(jiān)控末端設備作出相應控制要求。當出現(xiàn)安全問題時，也可以快速獲取監(jiān)控對象周圍的監(jiān)控信息，減少安保人員處理事件的時間，最大限度降的低安全風險。(3)原有安防結構不變:由于物聯(lián)網(wǎng)技術的融入，使安防系統(tǒng)更加靈活，智能，高效。從安防結構上，不破壞各系統(tǒng)的內部結構，各子系統(tǒng)依舊可以在不依賴于物聯(lián)網(wǎng)技術的支持下可靠運行，物聯(lián)網(wǎng)則作為溝通各子系統(tǒng)之間的橋梁，實現(xiàn)真正的信息共享。

5公共廣播系統(tǒng)

校園公共廣播系統(tǒng)一般分為公共廣播系統(tǒng)(兼考務專用廣播系統(tǒng))、體育場廣播系統(tǒng)，系統(tǒng)主機一般設計在廣播室內，公共廣播系統(tǒng)對全校區(qū)公共區(qū)域進行覆蓋，分為室外園區(qū)和室內公共區(qū)域兩部分。室內公共區(qū)部分的揚聲器采用和消防廣播共用的方式，單獨設置音源(音源設置在校園廣播站)。室外單獨設置揚聲器，分布在室外公共區(qū)域。該系統(tǒng)平時播放日常廣播，在緊急情況下，由消防廣播進行音源強切。在發(fā)生消防報警時，可自行切換到消防廣播系統(tǒng)，只對發(fā)生報警的相鄰區(qū)域廣播，不影響其他區(qū)域的正常音樂播放。當必要時，可向所有區(qū)域播放消防報警廣播。公共區(qū)域廣播揚聲器選用模擬揚聲器，教室內設置IP揚聲器，有重要考試功能的教室IP揚聲器應有模擬接口，接入考試專用廣播模擬信號作為備份，當數(shù)字信號有問題時，模擬信號起用。在體育館、體育場設置獨立的模擬廣播系統(tǒng)，廣播室設置在建筑內，廣播主機選用網(wǎng)絡主機可接入校園公共廣播信號，也可接入自己的音源。

6建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)

如今建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成熟應用到了各個公建建設項目上，該系統(tǒng)采用集散式控制，現(xiàn)場總線采用Modbus、LonWorks、BACnet等技術，便于系統(tǒng)集成的實施，建筑設備監(jiān)控中央操作站一般設在安防控制室，預留系統(tǒng)集成通訊接口，能有效幫助學校后勤管理人員管理園區(qū)各個機電設備，以達到節(jié)能降耗的目標。

7智能化系統(tǒng)集成

智能化系統(tǒng)集成設置的目的是建立一套符合中小學師生的信息平臺，主要用于組織師生活動、遠程教學、聯(lián)動校園各個安防子系統(tǒng)更好的保證校園安全等。集成系統(tǒng)以計算機網(wǎng)絡為基礎，以第三方管理軟件為集成平臺，由設施層、通信層、支撐層、應用層、用戶層等組成，主要將各個智能化系統(tǒng)的后臺設備和軟件集成為一個整體，達到提高效率、降低成本、滿足學校內各類活動的需要。避免了個系統(tǒng)機房分散維護、管理不便的弊端。使整個校園各智能化系統(tǒng)不再單一運行，形成一個完整的體系。

8結束語

中小學校智能化設計需要著重考慮學生們的學習質量、身心健康、人身安全，同時不能忽視教師們的教學體驗，應根據(jù)學校功能房間進行精準分類(如實驗室、普通教室、網(wǎng)絡教室等)，在智能化設計上要給予針對性的設計。隨著教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，中小學校建設項目、各類民辦教學組織不斷涌現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術和5G網(wǎng)絡技術的發(fā)展也必將影響到之后學校智能化建設的發(fā)展，希望本文能對設計同仁在設計學校智能化時有所幫助。

參考文獻

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作者：蒲域 聶沐晗 單位：中國建筑設計研究院有限公司