探讨国际中学的智慧校园设计

戴涛

（南京长江都市建筑设计股份有限公司，江苏 南京 210000）

1 常规校园智能化设计步骤

以往在做新校园智能化设计时，设计人员都是直接切入正题，先与校方沟通需设计哪些智能子系统，确认智能化系统的范围后，再针对各系统，讨论其机房所在位置、系统架构、布点原则等需求，等具体需求沟通明确后，即开展图纸设计。

2 智慧校园规划设计思路

2.1 优先顶层规划

笔者有幸作为智能化设计负责人，全程参与了南京外国语学校（以下简称“南外”）南部新城新校区的智慧校园设计。南外作为老牌顶尖的国际化中学，新校区建设贯彻“世界眼光、国际标准、中国特色”高定位原则。目标打造有中国特色的国际级智慧校园。在“互联网+”的时代，此次南部新城校区的建设目标是建立一个以物联网技术为基础，融合大数据、云计算、人工智能等最先进技术的真正的“智慧校园”。笔者和设计团队未急于开展具体设计工作，先进行顶层规划。

2.1.1 规划第1 步：对标

结合校方的设计目标，并参考了《教育部中小学数字校园建设规范（试行）》、GBT 36342—2018《智慧校园总体框架》、《中国未来学校2.0 概念框架》、《江苏省中小学智慧校园建设指导意见》、《南京市中小学智慧校园建设指导意见》及市教育局和市公安发布的多篇智慧校园/平安校园通知。然后用思维导图工具结合相关规范、标准和通知，对智慧校园设计进行整体梳理和分析。智慧校园对标分析思维导图如图1 所示。

图1 智慧校园对标分析思维导图

2.1.2 规划第2 步：确定设计理论

确定的设计理论具体如下：①1 个目标。未来学校是科技赋能教育，实现精准供给。②2 个创新应用。物联网+人工智能=AIoT。③3 个中心。本次规划针对校方不同运营使用部门，规划了安防中心、智慧校园管理中心、数据中心这3 大中心。安防中心管理安防、楼控等系统；智慧管理中心管理智慧教学、一卡通/一脸通、广播、标准化考场、统一时钟、信息发布等教学教务相关系统；数据中心存放核心交换机、私有云服务器、智能化服务器和存储设备，兼做综合布线主机房。④4 类环境。即校园教学环境、安全环境、管理环境、生活环境。⑤5 个关注。关注整个校园内的人、空间、设施设备、数据、应用。基于围绕人、空间、设施设备的各类大数据，更好服务于教学教务及日常管理需求。⑥6 类服务对象。校园智慧系统服务对象包括学生、教师、管理者、教育部门、家长、公众。

2.1.3 规划第3 步：进行顶层架构设计

分别从2 个维度进行了顶层架构规划。从侧重信息应用角度，参考《中小学数字校园建设规范》，数字校园建设采用“云-网-端”架构模式；从校方运营管理角度规划架构，采用了主流的“云-边-端”架构，这2 种架构相差不大。“云”可以是教育部门或南外集团的云端大脑，为公有云或私有云；“边”即为南外的边缘侧小脑；“端”即为各类智能化系统终端设备。南外智慧校园总体规划图如图2 所示。

图2 南外智慧校园总体规划图

2.2 以场景设计指导底层设计

笔者未按传统5A 建筑进行基础智能化设计，而是从8 大维度进行智慧场景规划，设计50 个以上智慧场景，供校方选择。传统设计方法是单刀直入介绍智能化系统技术层面，专业性强且难理解；而场景化设计最大优点是更具象化，容易被决策层理解。智慧场景8大维度如图3 所示。

图3 智慧场景8 大维度

校方倍加关注选择某智慧功能后，体验是否有提升？能帮助使用方解决哪些痛点？归根到底，设置智能化系统目标是为了更好地服务于校园内外的各类对象，不是为了设置而设计。校方需确定场景和功能后，再开展智能化系统的具体需求讨论。

2.3 智慧校园离不开软硬件一体化设计

如脱离软件单纯谈硬件，仍属于传统智能化基础设计。本次规划智慧校园时，同步设计“智慧南外融合平台”，并要求校园移交时，软件平台和智能化硬件同步部署调试、同步竣工交付，确保软硬件一体化的可实施性。

南外作为一个拥有50 多年办学历史的优秀外国语学校，其学科设置、教学管理与传统中学有颇多不同，无法直接使用市面上常见的智慧信息化平台，需进行大量针对性的开发。

智慧南外融合平台主要规划包含智慧南外集成平台、软件系统集成、物联网集成、校园应用系统几大模块。

2.4 结合物联网设计

为加强对教育教学相关电教设备的管理，规划时在各类教室搭建一套全校性的物联网管理系统，实现学校主要区域的设备物联和智能化联动。系统能实现跨应用、跨平台融合，精准对接响应学校不同管理部门的物联网应用需求[1]。

中学不同于高校，其日常维护管理人员远少于高校，需配置简单实用的管理系统来提升效率。依托物联网监控平台，可对校园教室内特定场景和设备建立一键式管理，如能对室内所有多媒体设备进行一键全关，确保所有设备安全规范关机，无需人员在场维护。

教室物联网场景设计具体如下：物联网管理包括多媒体互动黑板、灯具、空调、吊扇、多媒体讲桌内用电设备（电脑、功放、实物展台等）等电源管理；对教室环境实施数据监测上传；可将空间内设备统一管理，根据空间使用场景不同，灵活设定场景模式；能接入实验室内现有摄像头画面，让管理人员可通过手机等移动端，实现对目标监控区域的实时查看，及时查看和确认异常情况。

本校园还设计了建筑安全态势感知系统（基础设施物联网），通过在中心广场的拱接柱体和拱结构设置倾角、光纤应变、视觉位移传感器，所有感知数据通过物联网实时汇聚、动态监测，可以对建筑安全风险实时预警，通过长期在线监测积累数据并通过大数据进行分析，可以预测建筑的整体安全态势，对后期建筑维护具有重要的指导意义[2]。

2.5 结合绿色健康建筑设计

智慧校园规划时，应密切结合绿建要求设计，并可融合吸收WELL 认证和健康校园的设计思路。关注整个校园健康环境，分别从空气品质、光环境、水质、饮食安全等多维度进行设计，具体如下。

室外空气品质：在校园设计一套小型气象站，对风向、风速、雨量、温度、湿度、大气压和照度等多种气象要素进行全天候测量，数据可用于信息发布和指导机电设备优化运行策略。

室内空气品质：在所有教室、会议室、建筑内公共区域里设置多合一空气质量传感器，对CO2、PM2.5、温度、湿度等多项空气质量指数进行监测；在地下室车库区域设置CO 传感器，可与排风机联动。

光环境：设置护眼型灯具，结合物联网控制设备，实时监管教室光照度和空间光环境。

水质：设置水质在线检测系统，检测生活饮用水、管道直饮水的水质指标。在直饮水机房设置边缘侧网关，把直饮水系统的重要数据接入整个校园智慧平台；同时为避免管道二次污染影响水质，选择在饮水管道最远末端管路（最不利末端）做水质检测。

饮食安全：设置明厨亮灶系统，系统用于食品安全及追溯，对校园食材处理/生产/制作的全过程进行视频记录和标识，数据和信息保留不小于3 个月；在包括卸货区、加工场地、后厨、操作间、留样间、配餐间等区域均设置监控，达到无盲区标准；餐厅内外合适位置设置单独显示屏用于后厨画面显示，便于师生监督；打造阳光厨房，为学生的餐饮提供更全面的保障，让学校和家长更放心。

另外，可通过信息发布系统定期发布空气质量、水质和噪声等数据，亦可通过APP 和校方微信公众号查询校园空气质量和水质等实时信息；设置楼宇自控系统，设置DDC（Direct Didital Control）控制器对水电暖机电设备进行远程管控，实现降本增效；同时结合新冠疫情，BA（楼宇自动化系统）设计配合暖通，从管控逻辑策略上，加强对校园各房间尤其是教室进行日常强制通风和换气；设置宿舍控水系统，用于宿舍房间内洗澡刷卡控水和饮水刷卡控水，目的是避免用水浪费，督促学生养成良好的用水习惯；在校园公区设置智能照明控制系统，对公区灯光实现本地、远程、时间表多种管控，可实现一键场景化管理，降低能耗提高灯具寿命。

3 结束语

随着时代的发展和科技的进步，以往人们重建设轻使用、重硬件轻软件的观念已慢慢扭转，越发关注建筑的全生命周期使用。从建筑营造期的设计阶段，就开始进行整体智慧建筑的顶层规划，自上而下先进行功能和场景设计，再逐一对具体智能化系统进行设计。除关注传统智能化子系统的硬件、点位、架构设计外，同时进行软硬件一体化设计，对应用层面的设计和部署实施也同步开展，这样才能推进传统智能化建筑向智慧建筑改变。