校园智能化系统的设计

吕超

中铁十七局集团有限公司勘察设计院 山西 太原 030032

1 工程概况

本项目为新力惠中学校建设项目教学楼，位于山西省太谷县，总建筑面积为7701.77m2，基底面积为1724.44m2，建筑层数为5层，建筑层高：一层层高为3.9m，二至五层层高均为3.8m，建筑高度19.70m。

2 设计范围

根据上述教学楼各层房间的建筑功能以及使用单位的要求，本设计智能化工程包含以下系统，分别是：校园内网系统、公共通信接入系统、视频安防监控系统、校园公共广播系统、多媒体教研系统、信息机房工程、校园信息管道系统等[1]。

3 系统建设目标及设计原则

3.1 系统建设目标

将新力惠中学新建教学楼建设成为智能化楼宇，可使教学和管理有效结合，全面实现信息化。智能化校园将网络技术、计算机技术、信息技术等现代化技术融为一体，使教学、教务管理、学生学习均实现信息化，提高教师的教学效率、让教师将更多的时间真正用在传道授业解惑中，同时，学生学习和学校教务管理也得到有效提升。

3.2 系统设计原则

校园智能化系统应有较高的性价比，还需考虑系统结构的可扩展性和兼容性，使本系统成为技术先进、经济合理、可靠实用的智能化系统工程[2]。

4 智能化系统设计

4.1 校园内网系统

系统本着满足当前需求，在充分考虑实用性和经济性的基础上适当超前，满足未来15年网络需求，本系统采用二层扁平化架构。核心层是内网的主干，核心层的主要目的是尽可能快速地交换数据，不应该被牵扯到费力的数据包操作或者任何减慢数据交换的处理。接入层是最终用户被许可接入网络的点，该分层能够通过过滤或访问控制列表提供对用户流量的进一步控制。运营商通过防火墙接路由器的方式与内网连接。校园内网系统图如图1所示。

图1 校园内网系统图

4.2 公共通信接入系统

本系统可实现多运营商接入，将电信机房与本工程弱电机房合设，设置在教学楼一层，供教学楼的通信光电缆及电讯系统设备设置使用，可实现多家电信运营商接入。系统接入设备由各家运营商自行配置，并负责从室外进线井将数据、语音光缆接至电信机房。

4.3 视频安防监控系统

本系统采用核心层和接入层两层网络结构组成。核心层设置1台万兆交换机，接入层采用千兆交换机，放置在各楼层的弱电间内。视频安防监控系统图如图2所示。

图2 视频安防监控系统图

本系统采用数字式架构，前端摄像机采用网络型、彩色、红外高清摄像机，选择监控点的安装位置时，要实现主要位置全覆盖。教学楼内主要通道、电梯厅、门厅、弱电机房等采用室内彩色摄像机，教学楼四周采用室外枪式彩色摄像机。系统后端存储和数据交换汇聚在弱电机房，采用磁盘阵列进行存储，1080P高清录制视频录像，硬盘录满后自动覆盖，本项目设计录像存储天数不低于30d。视频图像通过上墙解码单元，展示到4行3列46寸拼接屏上，可实现监控图像上墙、分屏、漫游等多项操作。安防监控中心应设置为禁区，应有保证自身安全的防护措施和进行内外联结的通信装置，并应设置紧急报警装置和留有向上一级接处警中心报警的通信接口。

4.4 公共广播系统

本系统为校园公共广播系统，提供校园业务广播、背景音乐广播和紧急广播之用，广播分区兼顾功能分区及防火分区。教室采用10W的IP网络壁挂音箱，走廊采用6W的吸顶音箱，教学楼四周采用60W防雨音柱。一般走廊扬声器间距按层高的3～4倍左右考虑，扬声器按8～10m设置一只。火灾时，自动或手动打开相关层紧急广播，同时切断背景音乐广播。在消防控制室应能手动或按预设控制逻辑联动控制选择广播分区、启动或停止应急广播系统，并应能监听消防应急广播。在通过传声器进行应急广播时，应自动对广播内容进行录音[3]。公共广播系统图如图3所示。

图3 公共广播系统图

4.5 多媒体教研系统

本工程在各教室讲台处设置多媒体教研系统，本系统包括多媒体中控桌、多媒体中央控制系统、显示屏、电动投影幕布、投影机、数字视频展示平台以及音箱等设备。多媒体中控系统通过IP接口经内网与控制室服务器通讯。多媒体教研系统图如图4所示。

图4 多媒体教研系统图

4.6 机房工程

4.6.1 教学楼弱电机房即信息机房设置于教学楼一层，面积约40m2。教学楼各层设置弱电间，每个面积约4m2。

4.6.2 机房工程包括防静电地板安装、法拉第屏蔽笼安装、墙面和天花装饰、通风空调工程、配电工程（机房内设备供电、接地）和照明工程。

4.6.3 机房内电缆需采用铜芯电缆，性能为阻燃、无卤、低烟，其截面应根据机械强度、允许压降、计算负荷等因素选择，并留有裕量。

4.6.4 机房内利用4mm×40mm铜箔带在防静电地板下组成边长为0.6m×3.0m的等电位网格，接入联合接地排。机房内不得有对地绝缘的孤立导体。机房内须按规范要求装设接地汇集铜母排。室外进入机房的电缆应加装SPD等防雷措施。

4.6.5 在各机房、弱电间处设弱电专用接地端子，并接至教学楼的联合接地装置，本次弱电系统采用共用接地装置，其接地电阻值应满足各系统中最小电阻值的要求。

4.6.6 通信设备的专用接地导体与临近的防雷引下线之间设适配的电涌保护器[4]。

4.7 校园信息管道系统

为保证新建教学楼与既有单体建筑的智能化系统能够互联互通，本次设计设置室外信息管道系统。本系统管道采用7孔梅花管，材质为HDPE，敷设方式为直埋，管道过路和入户时均采用钢管进行防护。梅花管顶部至路面的最小深度为0.8m，钢管顶部至路面的最小深度为0.6m，管道采用一字坡或人字坡方式进行敷设，管道坡度一般为0.3%～0.4%，最低不小于0.25%。弱电井采用小号人孔或手孔，直线段设置间距为60m，遇到拐弯和过路增设弱电井。

5 常见问题及注意事项

5.1 常见问题

5.1.1 设备安装工程一般会滞后于土建工程，图纸中有许多需要土建工程预留的管道和预埋件等，施工时土建专业要结合弱电图纸进行。

5.1.2 电源、接地以及机房环境也属于施工验收非常重要的部分，设计者容易遗漏。

5.1.3 室内桥架的穿墙孔预留尺寸不够，导致具体施工时桥架无法穿过，故穿墙孔均应按施工图标注的桥架尺寸放足20%的预留余量。

5.2 注意事项

5.2.1 户外信号传输电缆的金属外护层和户外光缆的金属增强线应在进户后首个接线处接地。

5.2.2 配电线路与电子信息系统传输线路应分开敷设，当受建筑条件限制而必须平行贴近敷设时采取屏蔽措施，传输线路交叉时，宜垂直相交。

5.2.3 室外人孔或手孔位置要避开重要建筑物的门口、交通要道、货物堆场和低洼积水处以及其他地下管线经过的地方。

5.2.4 综合布线水平子系统铜缆均采用符合国际标准的六类屏蔽双绞线，并满足CMR阻燃要求，符合EMC标准的电磁兼容性要求。

5.2.5 所有配线架安装于19英寸机柜中，应自带明显数据或语音标签，配线架须保证系统连接可靠、设备管理、维护便利[5]。

6 结束语

智能化校园建设已进行了长足的发展，各系统设备也已成熟运用，目前众多学校的智能化建设中各系统仍是独立的，只是个别系统会有联通，实际各系统仍是独立的信息孤岛，未实现多系统的集成。因此，打通各系统的信息壁垒，使各系统真正实现互联，建设学校智能化综合管理平台成为未来学校智能化建设的发展方向。