中小学校智慧校园设计要点

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［摘要］以雄安新区国家重点中小学建设项目为例，对中小学校各智能化系统(信息设施系统、基于物联网架构公共安全系统、公共广播系统、建筑设备监控系统、智能化系统集成)进行简要分析，为广大设计同仁在之后类似项目设计工作中提供参考。

［关键词］智慧校园;物联网;智能化设计

在全国范围内，以政府为主导的中小学校建设项目立项日渐增多，以各大企业为主导的民办教学机构建立需求也日益增长。而在近年来现代电子技术、互联网5G技术等新兴科技高速发展，“智慧理念”“智能化硬件”已逐渐融入到人们生活中的每一环节，“智慧建筑”概念兴起，并日渐深入人心。教育建设作为国家发展战略中极其重要的一环，紧跟时代潮流发展，“智能校园”建设得以大力推进。本文以容东片区教育设施配套项目为例，选取重点智慧校园建设智能化专项设计，进行简要介绍。

1工程概况

容东片区教育设施配套项目位于雄安新区容东片区，总建筑面积为97236m2，为96班完全中学。其中初中48班，班额35人;高中48班，班额40人，共计学生3600人，教师人数约在400人左右。根据雄安教育局对于本项目的功能定位，智能化专项设计要达到《雄安新区基础教育服务设施基本功能配置和交付条件、智能化要求》(以下简称为“要求”)中的各项要求。

2智慧校园设计特点

中小学校主要服务对象是6～15岁的青少年，这个年龄段在孩子的人生成长中具有重要意义，而作为该阶段青少年长期停留、生活的重要生活场所，良好的学校基础建设、先进的设计理念、优秀的师资力量是做好中小学教育工作的重中之重。随着现代科技、电信网络的蓬勃发展，手机、便携式电脑、平板设备等电器普及到每个人的工作生活当中，这些智能化个人终端在教育中的应用也不容忽视。越来越多的教师在布置、批改作业，在线网络授课，与家长沟通交流等方面开始应用手机APP、电脑软件，基于智能化终端使用的辅助教学、师生交流越来越普遍。与此同时，随着近年来校园霸凌、校园恶性治安事件等校园安全问题在社会上受到越来越多的重视，智能校园设计在中小学校安防系统方面的优势得以体现。对比其他公建项目，中小学校安防系统也有着自己的鲜明特点。针对以上特点，本工程智能化系统设置主要包括:信息设施系统、公共安全系统、公共广播系统、建筑设备管理系统、智能化系统集成。本文仅对中小学校需要着重注意和最有特点的几个系统进行简要介绍。

3信息设施系统

根据GB51348－2019《民用建筑电气设计标准》、GB50099－2011《中小学校设计规范》等国家规范要求，中小学校需要设置三套网络，分别为教师办公网、物业网(一般指的是安全技术防范和建筑设备管理)、校园信息网(智能图书馆系统，多媒体教学系统和报告厅会议系统)。根据《要求》本工程点位设计原则为:(1)教室、实验室:每间教室设置一个弱电接线箱，内设信息点分别接至教室的前、后墙各设1个双孔信息插座、触控一体机(白板)、IP广播扬声器、PM2.5传感器及一个AP无线点;(2)每间教室门口设置电子信息屏，预留一个信息点;(3)每组储物柜设置一个信息点;(4)室内、公共区预留无线点位;(5)所有设备机房预留1个双孔信息插座;(6)教学楼、音乐厅入口处、电梯厅处设置信息显示屏预留信息点;(7)报告厅主席台侧引入一根6芯室内多模光纤;(8)音乐厅舞台侧预留一根6芯室内多模光纤;(9)体育馆、体育场预留智能化系统干线桥架，末端点位布置结合体育工艺深化设计布置到位。图1所示为教室智能化点位布置图，图中SC/NT为安防系统设备箱/网络系统设备箱;BELL为电子铃终端，六类线连接至教室内网络设备箱;CLO为电子时钟终端，六类线连接至教室内网络设备箱;PM为电子黑板终端面板，六类线连接至教室内网络设备箱;FS为光纤信息出线口，为示教/远程教学预留接口;IP网络摄像机为固定枪式摄像机，六类线连接至教室内安防系统设备箱;EBOX为电子储物柜信息点位，六类线连接至教室内安防系统设备箱;AU+2TD+2HDMI+PG+ZK+LCD为多媒体教学终端。

4基于物联网架构的公共安全系统及信息化应用

随着经济的稳步发展与科技的不断进步，物联网技术已在众多生活领域中得到应用。人与物、物与物之间沟通更加顺畅，人机交流、管理更加方便，数据处理更加灵活，这些优势在智能建筑领域，尤其是安防系统中，皆有卓越体现。中小学校园内一旦出现社会治安问题，社会不良影响极大。因此，中小学校园安防系统较一般公共建筑设计中的该模块，被寄予更多重视。在智能建筑的设计方案中，本单元应花费更多精力予以侧图1教室智能化点位布置图重。结合实际可以看出，中小学校具有人员结构相对单一(主要是学生与教职工)，出入口控制更为严格的特点。这为设置物联网，构建自动化的智能安防系统提供了便利条件。物联网系统结构一般由感知层、网络层、应用层组成(架构详见图2)，感知层主要用于对信息的采集、识别及控制，网络层负责将感知层获得的数据上传到网络并进行处理，应用层则根据不同用户的使用需要将获得的有关信息进行整理与分析，进而实现智能化管理并方便使用者根据有关信息做出正确的决策与判断。图2物在校园物联网安防系统的设计中，感知层的对象由“人”和“物”两大类组成，其中“人”主要包含:在校学生、教职工、来访家长及少数受邀游客。相对于“人”而言，感知层的“物”所涉及的对象种类更为复杂繁琐，如在校师生的校园一卡通、教学器械、实验室用品、图书馆内图书等。在传统安防系统中，这些庞杂的数据大多需要人工处理，消耗大量劳动力，且人工处理受限于工作人员的工作状态，出错率较高。而随着物联网感知层技术的发展，如今无论是“人”还是“物”，都可以通过条形码、电子标签等，将信息通过RFID、蓝牙、ZigBee等物联网网络层技术进行上传。如果说感知层是物联网技术能否实现的技术关键，网络层则是信息传播的媒介，是信息之间实现自由传递的根基，两者在物联网技术中缺一不可。但是物联网系统的使用是否能够达到用户的需求，管理起来是否合理，则取决于应用层对大量信息数据的分析及处理能力。目前常规学校安防系统一般主要由入侵警报系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、电子巡查系统、停车库(场)管理系统组成。以某基于TCP/IPNetwork技术的安防集成系统为例，系统结构如图3所示，由网络视频监控系统、入侵警报系统及门禁系统组成。传统的安防系统通过TCP/IPNetwork将监控视频传输信号上传至机房服务器，监控中心可以实时查看并储存相关传输影像。入侵报警系统的基本结构由探测器、报警按钮、声光报警器及报警主机组成，监控中心人员可根据报警主机收到的相关信息确定事发区域。门禁监控系统通过电子门锁、读卡器、指纹识别、电子按钮等机构取代传统的机械闭门装置，方便人员管理，并可以灵活控制门的开关状态。以上三个系统在目前安全技术防范系统中使用广泛，可靠性强。但是仍存在一些问题:(1)各子系统完善但相对独立;(2)事故源头未知，处理安全事件被动;(3)安全响应速度慢。为了加强各子系统之间的关联，使安防系统高度集成，系统联动性更强、智能化更高、响应更加快速，从而实现对学校有关出入口、通道，重点区域的立体管理，物联网RFID技术起到至关重要的作用，系统结构如图4所示。与图3所示的安防系统相比，该安防系统有以图4融合物联网技术的安防集成系统结构图下特点:(1)监控对象明确:由于物联网感知对象明确，可以将有关信息进行采集。使监控人员第一时间找到被标记的对象。(2)组网控制灵活，集成度高:末端监控设备同样也可以作为物联网的感知对象，在安防系统响应时，监控中心可以根据监控对象所处的状态，对周围的监控末端设备作出相应控制要求。当出现安全问题时，也可以快速获取监控对象周围的监控信息，减少安保人员处理事件的时间，最大限度降的低安全风险。(3)原有安防结构不变:由于物联网技术的融入，使安防系统更加灵活，智能，高效。从安防结构上，不破坏各系统的内部结构，各子系统依旧可以在不依赖于物联网技术的支持下可靠运行，物联网则作为沟通各子系统之间的桥梁，实现真正的信息共享。

5公共广播系统

校园公共广播系统一般分为公共广播系统(兼考务专用广播系统)、体育场广播系统，系统主机一般设计在广播室内，公共广播系统对全校区公共区域进行覆盖，分为室外园区和室内公共区域两部分。室内公共区部分的扬声器采用和消防广播共用的方式，单独设置音源(音源设置在校园广播站)。室外单独设置扬声器，分布在室外公共区域。该系统平时播放日常广播，在紧急情况下，由消防广播进行音源强切。在发生消防报警时，可自行切换到消防广播系统，只对发生报警的相邻区域广播，不影响其他区域的正常音乐播放。当必要时，可向所有区域播放消防报警广播。公共区域广播扬声器选用模拟扬声器，教室内设置IP扬声器，有重要考试功能的教室IP扬声器应有模拟接口，接入考试专用广播模拟信号作为备份，当数字信号有问题时，模拟信号起用。在体育馆、体育场设置独立的模拟广播系统，广播室设置在建筑内，广播主机选用网络主机可接入校园公共广播信号，也可接入自己的音源。

6建筑设备监控系统

如今建筑设备监控系统已经成熟应用到了各个公建建设项目上，该系统采用集散式控制，现场总线采用Modbus、LonWorks、BACnet等技术，便于系统集成的实施，建筑设备监控中央操作站一般设在安防控制室，预留系统集成通讯接口，能有效帮助学校后勤管理人员管理园区各个机电设备，以达到节能降耗的目标。

7智能化系统集成

智能化系统集成设置的目的是建立一套符合中小学师生的信息平台，主要用于组织师生活动、远程教学、联动校园各个安防子系统更好的保证校园安全等。集成系统以计算机网络为基础，以第三方管理软件为集成平台，由设施层、通信层、支撑层、应用层、用户层等组成，主要将各个智能化系统的后台设备和软件集成为一个整体，达到提高效率、降低成本、满足学校内各类活动的需要。避免了个系统机房分散维护、管理不便的弊端。使整个校园各智能化系统不再单一运行，形成一个完整的体系。

8结束语

中小学校智能化设计需要着重考虑学生们的学习质量、身心健康、人身安全，同时不能忽视教师们的教学体验，应根据学校功能房间进行精准分类(如实验室、普通教室、网络教室等)，在智能化设计上要给予针对性的设计。随着教育事业的蓬勃发展，中小学校建设项目、各类民办教学组织不断涌现，物联网技术和5G网络技术的发展也必将影响到之后学校智能化建设的发展，希望本文能对设计同仁在设计学校智能化时有所帮助。

参考文献

［1］中国建筑标准设计研究院有限公司．全国民用建筑工程设计技术措施/电气［M］．北京:中国计划出版社，2009．

［2］吴大鹏，舒毅等．物联网技术与应用［M］．北京:电子工业出版社．2012．

［3］朱弘．物联网技术的发展和在安防领域的应用研究［J］．中国安防，2014:31-33

［4］08X101-3综合布线系统工程设计与施工［S］．北京:中国计划出版社，2008．

作者：蒲域 聂沐晗 单位：中国建筑设计研究院有限公司