构建数字孪生校园 提高校园服务能力

郭晓东

山东大学青岛校区位于青岛鳌山湾畔，在校学生人数近万人。山东大学把青岛校区定位为学校“双一流”建设的新引擎，在校区建设过程中，同步实施了智慧校园建设项目，尝试将校园总体规划与智慧校园规划衔接整合，打通信息孤岛，梳理数据体系，融合多种规划要素，构建数字孪生校园，以实现推进学校数字化转型、有效配置资源、提高校园治理能力和服务水平的目标。

青岛校区智慧校园遵循高起点规划、高标准建设、高质量管理运维的原则，本着统筹规划、分步实施、大平台建设、资源共享的理念，以设施物联化、网络泛在化、数据可视化、管理服务智能化为切入点，一期重点建设了校园网络基础设施、数据中心、三维可视化基础平台、可视化安防消防智能管理平台、可视化能源管理平台、可视化资源管理平台、智能教室系统、视频公共服务平台等多个子项目。初步形成了全面感知、数据融合、服务创新的智能化体系，营造了方便快捷、安全有序、绿色环保的校园环境。

强化顶层设计 完善标准体系

为高质量规划建设青岛校区智慧校园，山东大学由信息化工作办公室与校区建设指挥部共同牵头，联合学校相关职能部门共同组成了智慧校园的建设领导小组和工作组，负责建设全生命周期的统筹、决策、管理、协调工作，并引入了专业的第三方公司一起开展智慧校园规划工作。一方面，规划团队对国内外具有代表性的智慧校园建设案例进行了认真考察，另一方面，到学校各管理业务部门及教学科研单位进行了充分的需求调研。

在此基础上，形成了青岛校区智慧校园未来5年的总体规划和子系统及平台规划，对建设投资和生产成本进行初步估算，组织完成必要的校内外专家技术论证，并最终报学校领导层通过，形成了智慧校园建设的纲领性文件。

为了保证项目按照既定目标顺利实施，智慧校园建设工作组在项目实施前期进行了详细的项目策划，制定了较为完善的标准体系。

编制了完备的“智慧校园项目管理实施规划”，用于指导设计、施工、试运行、验收等各个过程。

构建创新型校园网络

山东大学三地校园网络遵循一体化原则。在该原则下，青岛校区校园网全网采用新华三的产品和解决方案，构建起了有线无线融合的高速、泛在、智能、安全网络。

校园核心网络在国内率先实现了100G互联，楼宇上联支持扩展到40G/100G，多万兆到楼层弱电间，千兆到终端。校区内所有教室、教学和科研实验室、大型报告厅和会议室全部实现光纤入室，并由学校统一提供网络接入设备，纳入统一管理。部署了超过7300台新华三各种类型的802.11ac wave2 AP，实现了校区无线网络的全面、深度覆盖，基本实现了室内外网络泛在接入的目标，校内师生可以随时随地通过各类终端体验优质的无线服务。

通过在室外区域部署的新华三LoRa基站和在特定室内区域部署支持RFID、Zigbee、蓝牙等物联网模块的AP设备，实现了校园网与物联网络的融合，目前已经承载资产定位、温湿度监测、土壤监测、有害气体监测、PM2.5监测和远传水电表等多种无线物联终端，并实现了对终端的统一监控管理。

青岛校区网络架构在物理拓扑上为大二层结构，广泛地使用了设备虚拟化和链路聚合技术，使拓扑结构更加简洁。

BRAS作为集中业务控制设备，确保有线无线终端实名制认证上网。同时完成账号及IP地址的自动绑定，确保校园网用户始终获得相同的带宽保障、服务质量和安全策略，打破了业务接入与物理位置紧耦合的僵化网络服务模式，使得精细化策略管理得以有效实施。

在校园网物理结构基础之上，青岛校区选择新华三的ADCampus应用驱动型校园网方案，在国内率先采用SDN+VxLAN技术构建起了一个Overlay的分布式扁平化物理+逻辑大二层多业务承载网。

目前，山东大学青岛校区正在与新华三合作，在SDN校园网的基础上，继续探索构建校园网智能运维体系。

通过部署SNA网络管理平台，初步实现了对于校园无线网络从总体运行状态到终端服务质量的全方位智能感知和数据采集，通过数据分析进行网络、设备、终端的健康度評估和问题定位，并实现全方位可视化。

建设智能化管理大平台

利用GIS和BIM等技术建设的校区三维可视化平台，实现了校园及所有楼宇内部的二维和三维展示，支撑校区设备设施与信息的可视化，目前已经支撑了校园导航、安防消防设备设施、能源管理设备设施、管网及弱电设备设施以及贵重资产设备的可视化展示等功能。

可视化安防消防智能管理平台实现了所有技防设备设施与消防可视化设备设施的统一管理和展示，构建了线上应急指挥中心，有效助力平安校园建设。

青岛校区实现了变电站、开闭所、楼宇、楼层配电间和房间五级的远程电力监控，实现了对电力消耗的精确计量，并为实现能源成本分级承担提供了准确的依据。

通过部署在管路中的压力与流量传感器和到楼智能水表，实现了对管路故障的智能定位和非正常用水的分析判断，便于及时进行故障修复和采取节水措施。

通过部署在楼宇的热力表和电动阀，实现了对供暖的准确监测和自动调节。另外，校区还实现了对所有室内外公共照明的远程控制。

通过智能能源管理平台，青岛校区完成了校区、区域、楼宇三级能耗精确分析，实现了能源的精细化管理和决策支撑，同时为校内师生提供了个人能耗在线查询、能耗告警主动推送、在线缴费等服务。

可视化资源管理平台实现管网和弱电设施的智能化管理。所有地下各类管网、楼内室内外设备设施都可以在三维地图上进行直观展示，并对管网和设备类型、所在的位置（包括埋深等）、资源使用情况等进行查询，实现管网及设备资源精细化管理，掌握建设及使用效果。可以准确分析待施工区域管网埋设情况并模拟开挖，评估是否会对业务造成影响，对于管网或设备出现问题，可以及时进行故障定位，并实现对设备维护维修的全流程管理。

通过与新华三合作，山东大学青岛校区构建了可视化物联网管理平台和多场景的物联网应用系统，多种类型的物联网应用创新了学校管理服务。

通过物联网实现实验室用电安全、有毒有害气体、水浸等风险监测预警，并实现对贵重仪器的定位管理，利用物联网探测学校温湿度、降雨、风速、光照等信息，并通过微信向校内用户推送，实现物联服务的融入式、贴心化。

青岛校区智慧校园还遵循山东大学的智能网络交互教室建设标准，建设了30余间不同类型的智能教室，所有的多媒体教室全部都可以作为视频会议室使用，为校区学生跨地域选修课程和讲座提供了便利条件，有效实现了与济南、威海的优质教育教学资源共享。

一体化运维

实现智慧校园可持续发展

青岛校区智慧校园建设，是山东大学信息化建设的有益探索和标志性成果。目前，青岛校区根据学校的总体部署，已经开始了智慧校园二期的规划和建设，期望能够在不久的将来实现“智慧山大（青岛）”，为学校“双一流”建设带来更大驱动力。