中小學校智慧校園設計要點

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［摘要］以雄安新區國家重點中小學建設項目為例，對中小學校各智能化系統(信息設施系統、基于物聯網架構公共安全系統、公共廣播系統、建筑設備監控系統、智能化系統集成)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;物聯網;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。而在近年來現代電子技術、互聯網5G技術等新興科技高速發展，“智慧理念”“智能化硬件”已逐漸融入到人們生活中的每一環節，“智慧建筑”概念興起，并日漸深入人心。教育建設作為國家發展戰略中極其重要的一環，緊跟時代潮流發展，“智能校園”建設得以大力推進。本文以容東片區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

容東片區教育設施配套項目位于雄安新區容東片區，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，教師人數約在400人左右。根據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，良好的學校基礎建設、先進的設計理念、優秀的師資力量是做好中小學教育工作的重中之重。隨著現代科技、電信網絡的蓬勃發展，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，在線網絡授課，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方面的優勢得以體現。對比其他公建項目，中小學校安防系統也有著自己的鮮明特點。針對以上特點，本工程智能化系統設置主要包括:信息設施系統、公共安全系統、公共廣播系統、建筑設備管理系統、智能化系統集成。本文僅對中小學校需要著重注意和最有特點的幾個系統進行簡要介紹。

3信息設施系統

根據GB51348－2019《民用建筑電氣設計標準》、GB50099－2011《中小學校設計規范》等國家規范要求，中小學校需要設置三套網絡，分別為教師辦公網、物業網(一般指的是安全技術防范和建筑設備管理)、校園信息網(智能圖書館系統，多媒體教學系統和報告廳會議系統)。根據《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為安防系統設備箱/網絡系統設備箱;BELL為電子鈴終端，六類線連接至教室內網絡設備箱;CLO為電子時鐘終端，六類線連接至教室內網絡設備箱;PM為電子黑板終端面板，六類線連接至教室內網絡設備箱;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設備箱;AU+2TD+2HDMI+PG+ZK+LCD為多媒體教學終端。

4基于物聯網架構的公共安全系統及信息化應用

隨著經濟的穩步發展與科技的不斷進步，物聯網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，數據處理更加靈活，這些優勢在智能建筑領域，尤其是安防系統中，皆有卓越體現。中小學校園內一旦出現社會治安問題，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。這為設置物聯網，構建自動化的智能安防系統提供了便利條件。物聯網系統結構一般由感知層、網絡層、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，網絡層負責將感知層獲得的數據上傳到網絡并進行處理，應用層則根據不同用戶的使用需要將獲得的有關信息進行整理與分析，進而實現智能化管理并方便使用者根據有關信息做出正確的決策與判斷。圖2物在校園物聯網安防系統的設計中，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。在傳統安防系統中，這些龐雜的數據大多需要人工處理，消耗大量勞動力，且人工處理受限于工作人員的工作狀態，出錯率較高。而隨著物聯網感知層技術的發展，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等物聯網網絡層技術進行上傳。如果說感知層是物聯網技術能否實現的技術關鍵，網絡層則是信息傳播的媒介，是信息之間實現自由傳遞的根基，兩者在物聯網技術中缺一不可。但是物聯網系統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據的分析及處理能力。目前常規學校安防系統一般主要由入侵警報系統、視頻安防監控系統、出入口控制系統、電子巡查系統、停車庫(場)管理系統組成。以某基于TCP/IPNetwork技術的安防集成系統為例，系統結構如圖3所示，由網絡視頻監控系統、入侵警報系統及門禁系統組成。傳統的安防系統通過TCP/IPNetwork將監控視頻傳輸信號上傳至機房服務器，監控中心可以實時查看并儲存相關傳輸影像。入侵報警系統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，監控中心人員可根據報警主機收到的相關信息確定事發區域。門禁監控系統通過電子門鎖、讀卡器、指紋識別、電子按鈕等機構取代傳統的機械閉門裝置，方便人員管理，并可以靈活控制門的開關狀態。以上三個系統在目前安全技術防范系統中使用廣泛，可靠性強。但是仍存在一些問題:(1)各子系統完善但相對獨立;(2)事故源頭未知，處理安全事件被動;(3)安全響應速度慢。為了加強各子系統之間的關聯，使安防系統高度集成，系統聯動性更強、智能化更高、響應更加快速，從而實現對學校有關出入口、通道，重點區域的立體管理，物聯網RFID技術起到至關重要的作用，系統結構如圖4所示。與圖3所示的安防系統相比，該安防系統有以圖4融合物聯網技術的安防集成系統結構圖下特點:(1)監控對象明確:由于物聯網感知對象明確，可以將有關信息進行采集。使監控人員第一時間找到被標記的對象。(2)組網控制靈活，集成度高:末端監控設備同樣也可以作為物聯網的感知對象，在安防系統響應時，監控中心可以根據監控對象所處的狀態，對周圍的監控末端設備作出相應控制要求。當出現安全問題時，也可以快速獲取監控對象周圍的監控信息，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:由于物聯網技術的融入，使安防系統更加靈活，智能，高效。從安防結構上，不破壞各系統的內部結構，各子系統依舊可以在不依賴于物聯網技術的支持下可靠運行，物聯網則作為溝通各子系統之間的橋梁，實現真正的信息共享。

5公共廣播系統

校園公共廣播系統一般分為公共廣播系統(兼考務專用廣播系統)、體育場廣播系統，系統主機一般設計在廣播室內，公共廣播系統對全校區公共區域進行覆蓋，分為室外園區和室內公共區域兩部分。室內公共區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，分布在室外公共區域。該系統平時播放日常廣播，在緊急情況下，由消防廣播進行音源強切。在發生消防報警時，可自行切換到消防廣播系統，只對發生報警的相鄰區域廣播，不影響其他區域的正常音樂播放。當必要時，可向所有區域播放消防報警廣播。公共區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，廣播室設置在建筑內，廣播主機選用網絡主機可接入校園公共廣播信號，也可接入自己的音源。

6建筑設備監控系統

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

7智能化系統集成

智能化系統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、聯動校園各個安防子系統更好的保證校園安全等。集成系統以計算機網絡為基礎，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。避免了個系統機房分散維護、管理不便的弊端。使整個校園各智能化系統不再單一運行，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，應根據學校功能房間進行精準分類(如實驗室、普通教室、網絡教室等)，在智能化設計上要給予針對性的設計。隨著教育事業的蓬勃發展，中小學校建設項目、各類民辦教學組織不斷涌現，物聯網技術和5G網絡技術的發展也必將影響到之后學校智能化建設的發展，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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［4］08X101-3綜合布線系統工程設計與施工［S］．北京:中國計劃出版社，2008．

作者：蒲域 聶沐晗 單位：中國建筑設計研究院有限公司