高校智慧校园指挥中心建设探究*——以南京航空航天大学为例

2023-11-28龚京民王兴虎

现代教育技术 2023年11期

龚京民张焱王兴虎

龚京民1,2张焱1王兴虎1

（1．南京航空航天大学信息化处，江苏南京 210016；2．南京航空航天大学航天学院，江苏南京 210016）

智慧校园指挥中心的建设，对于强化高校信息化建设的全局规划、提升部门间的协作效能、加快数据业务的流通与共享、提升智慧校园的管理效益至关重要。但是，现有的智慧校园相关研究聚焦于某项特定技术或功能，而缺少对高校智慧校园核心需求、功能建构、技术机理和应用实践的整合性分析。因此，文章首先从理论层面入手，从智慧校园建设背后的高校行政管理需求出发，倒推出智慧校园指挥中心的主要功能。之后，文章以功能实现为目的，从信息化建设和空间建设两个方面阐释了智慧校园指挥中心的建设架构。最后，文章以南京航空航天大学为例，介绍了智慧校园指挥中心在校园要素立体感知、校园数据分析决策、应用场景协同指挥方面取得的实践成效。高校智慧校园中心的建设，不仅推动了信息技术与智慧管理的深度融合，而且为全国高校的智慧校园数字化转型发展路径提供了有益参考。

智慧校园；智慧管理；指挥中心；信息化建设；空间建设

引言

随着信息化时代的飞速发展，高校对于整合数字化信息、运用智能分析技术统筹决策的需求日益增长。因此，高校迫切需要快速、高效地运用互联网技术完善校园管理。2010年，《浙江大学“十二五”信息化建设规划》首次明确提出“智慧校园”的概念，并将其阐释为“泛在的网络学习、多元创新的网络科研、透明高效的校园管理、多姿多彩的校园文化、便捷周到的校园生活”[1]。刘真瑜[2]进一步完善了这一概念，提出智慧校园是一套包括物联网建设、校园网络建设、智能融合业务系统建设和大数据平台建设的信息生态体系。2021年，中共中央、国务院发布《中国教育现代化2035》，明确提出要加快高等教育的信息化改革，构建智能化校园，统筹建设集智能化教学、管理、服务于一体的信息化平台[3]。同年，《教育部等六部门关于推进教育新型基础设施建设、构建高质量教育支撑体系的指导意见》指出，智慧校园是教育新基建的重要战略部署，需从信息网络、数字资源等方面强化智慧校园的迭代升级[4]。可见，大学智慧校园已成为高校信息技术升级的新趋势。在此背景下，研究者纷纷对智慧校园进行了研究，如赵晓伟等[5]从理论层面探讨了智慧校园转型升级的潜在问题和发展路径，钱小龙等[6]聚焦于沉浸式大学建设和虚拟现实技术的应用，赵金娜[7]、聂庭芳等[8]分别从职业院校、中小学两种应用场景探究智慧校园的具体建设方案。然而，现有研究对于高等教育智慧校园新基础设施建设的核心需求、功能建构、技术机理、应用实践等缺少整合和分析。

在当今社会，大学的运作和表现已经不仅仅是内部成员关心的问题，政府、用人单位、校友、学生家长、新闻媒体和第三方组织等也都对此给予了关注，并以各种方式参与大学的建设和发展，从而推动大学管理的改革[9]。众多人员、设备和部门的多方交互，会对校园活动的组织效率产生影响，增加运营管理的复杂性。为了解决各种各样的问题，许多高校建立了安防应急指挥中心、网络安全指挥中心、融媒体指挥中心、教学管理指挥中心等部门。然而，这些部门的业务领域存在交叉，会带来行政事务上的重复劳动、信息不对称等问题。许多活动也不能依赖单个部门，而需要调动不同部门的资源、使用多种业务系统、组织多部门人员协同开展。此外，当前高校面临管理部门重复建设、资源无法共享与交互的问题，需要对智慧校园进行统筹性管理，才能保证高校的高效率运作和高质量发展[10]。

为解决人力浪费和信息损耗的问题，实现统筹性管理，建设综合性的智慧校园指挥中心是智慧校园的核心要素。不同于以往单纯地作为控制间或监控室的指挥中心，现阶段的智慧校园指挥中心已演变为一个高度数字化且富含视听元素的空间，其通过广泛应用音视频技术、通信技术、网络技术、大数据和智能分析等尖端科技手段，提供一体化的决策指挥平台，可实现教育与管理活动的一体化运营和管理。基于此，本研究从高等教育发展的切实需求入手，阐述高校智慧校园指挥中心的主要功能、信息化建设和空间建设，并以南京航空航天大学（下文简称“南航”）为例探索智慧校园指挥中心的应用成效，以期为促进信息技术与智慧管理的深度融合、推动高校智慧校园的发展提供有益参考。

一高校智慧校园指挥中心的主要功能

信息技术对教育管理的影响具有深远且革命性的意义[11]。为服务于新时代高校管理的需求，智慧校园指挥中心以信息技术的整合为手段，以各部门和系统的协同为目标，精准地运用音视频技术、通信技术、网络技术、大数据、智能分析等信息技术，打造一个集展示、运维、指挥、调度和服务于一体的校园管理中心。由此，校园管理可以从被动应对转为主动保障、从传统的经验型管理转为现代的高科技型管理，从而提升信息资源整合能力、完善组织体系、强化创新机制、增强部门间的协同合作、提高反应速度、提升指挥调度能力。同时，智慧校园指挥中心可以实现信息展示的动态化、系统应用的集成化、现场监控的实时化、远程指挥的可视化、数据采集的自动化、决策支持的网格化，这些功能不仅丰富了师生的使用体验，还能形成基础设施共建和信息资源共享的新生态环境。智慧校园指挥中心（下文简称“指挥中心”）的主要功能可概括为资源获取、内容呈现、系统控制、及时互动和预案调度，本研究将分别介绍各项功能，并详细阐述如何应用这些功能来帮助高校实现信息同步、优化组织协作。

1 资源获取功能

资源获取功能是指智慧校园指挥中心各类音视频、业务系统资源的接入能力。在音视频资源方面，目前音视频设备已遍布在校园各处，然而这些信号多数散落在各自独立的系统内（如安全防护监控系统、电子监考系统等），而这些系统无法支持跨系统的协同调用。为实现校园安全管理、教学综合决策等智慧化应用，指挥中心需要构建规范化、统一化的音视频资源服务系统，以将校园内乃至跨校区的音视频信号进行IP化资源整合，实现音视频信号的统一编码、统一接入和一体化调用。而在业务系统资源方面，随着高校信息化水平的提升，智慧校园在教学、科研、学习、生活、管理等领域都构建了业务系统。由此，资源与数据能够便捷地汇入指挥中心，之后指挥中心对学校各业务系统与数据进行统一规划与管理，推动校园内各业务系统和流程的融合再造，以提升职能的清晰度、优化组织流程、增强部门协同、提高管理效率、提升服务质量，进而促进数据与业务信息的跨应用流转。

2 内容呈现功能

内容呈现功能是指智慧校园指挥中心各类信息流的呈现能力，使信息内容不仅可以高清呈现，还可以按照业务需求呈现。为此，指挥中心需要将高清数字显示技术、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等融为一体，形成一个拥有高亮度、高清晰度、技术先进、功能强大、使用方便的大屏幕显示系统，从而为高校管理提供网络集中监控平台、信息资源共享平台、分析决策平台和指挥调度平台。大屏幕显示系统可以直观、实时、全方位地集中显示安防监控数字信号，数据中心机房服务器端应用系统信号，移动端信号和各业务系统页面的信息等，平台管理员则可在大屏幕上根据需要以任意大小、任意位置和任意组合显示信息，并对相关信息进行智能化管理，提高了指挥调度决策的效率。

3 系统控制功能

系统控制功能是指智慧校园指挥中心对设备、环境、系统的控制管理能力：①设备方面，指挥中心设备繁多、控制复杂、操作不便。为解决这些问题，指挥中心需遵循“功能强大、稳定可靠、操作方便、集成性高”的原则，配备一套智能化集中控制系统。指挥中心通过将所有系统与集中控制系统对接，实现集中化管理，替代多个独立管理软件。②环境方面，指挥中心的所有电气设备控制均采用触摸屏技术，以实现对显示系统、音频扩声系统、灯光环境、窗帘等设备的自动化与智能化控制，并实现各子系统的独立操作或模块化操作。触摸屏界面可以根据需求（如功能需求、可视化效果需求）进行设计，根据不同环境呈现不同显示界面，以最大程度地满足高校组织活动的多样化需求。③系统方面，指挥中心涉及的业务系统多，每套系统都需要监看与操作，传统的一人一套系统会造成协同步骤多、传达指令慢、人力成本高的问题。因此，指挥中心需要配备坐席协作系统，以实现任意机房、任意网络、任意操作系统的主机信号接入，能进行一人多机、一席多屏的操作，满足业务交互“一张网”、桌面操作“一套键鼠一面屏”的需求，从而极大地节省办公资源。

4 及时互动功能

及时互动功能是指智慧校园指挥中心多部门、多校区的视讯互动能力。指挥中心需要通过各系统之间的信息互联，实现对各部门和各场域情况的及时、精准掌握，以基于全局信息分析下达行政命令、组织集体活动。特别是当有紧急事件发生时，指挥中心需要迅速了解现场情况，并快速组织多部门人员协同工作。当涉及跨校区的活动组织时，指挥中心更是需要通过先进的视频会议系统，及时与校内各部门、现场、校外各单位等进行多方互动。此外，及时互动功能还能应用于校内名师和学生之间的沟通，实现基于空间的在线答疑、教学资料共享等视讯信息交互。可以说，及时互动功能不仅能提升高校的决策效率，还能大幅提升学生的信息接收效率。

5 预案调度功能

预案调度功能是指智慧校园指挥中心指挥调度各类业务流程的联动预案能力。研究者提出，智慧校园要体现校园活动的“深度融合”，并满足联动智慧的应用场景，实现跨部门联合调度、多领域联动智慧、对紧急情况快速响应等[12][13]。而预案调度功能的设计，正是为了服务于这些需求。智慧校园指挥中心是高校安防中心、网络安全中心、融媒体中心与教学管理中心等的集合体，需要快速组织各部门开展各类校园管理活动，如校园安防监控、电子监考、督导巡课、应急指挥等。应用预案调度功能，指挥中心可以根据展示、运维、指挥、调度、服务等各类场景设置一键化场景预案，实现对信号源、大屏、环境、系统的联动控制，并按照业务活动提供日程式、序列化的场景编排，提高活动的组织管理效率，提升智慧校园管理的数字化水平。

二高校智慧校园指挥中心的建设

为使高校智慧校园指挥中心能够在高校组织管理中发挥重要作用，指挥中心需同时具备过硬的技术能力和用户友好的使用体验。只有使用体验良好，高校师生才会加大系统的使用频率，指挥中心才有机会搜集更多的信息，技术分析的价值才能得以最大程度地发挥。基于此，本研究将从信息化建设和空间建设两个方面对智慧校园指挥中心的设计思路进行阐述。其中，指挥中心的信息化建设是智慧校园的基石，而空间建设是指挥中心通向用户的必要窗口。

1 智慧校园指挥中心的信息化建设

信息化建设是教学管理适应社会进步与科学发展的必然选择，是实现教育管理信息化的前提[14]。本研究从信息化建设的角度出发，设计了智慧校园指挥中心的信息化建设架构，主要包含资源获取层、系统控制层、业务呈现层和数据分析层，如图1所示。

（1）资源获取层

智慧校园指挥中心应该具备接入校内所有音视频资源、各类电脑和服务平台资源的能力。校内音视频信号可大致分为安防监控信号、常态化录播信号、标准化考场监考信号和其他网络音视频信号，这类信号可以通过校园网直接接入到指挥中心。服务平台、视频会议、教学电脑等资源可以通过采集编码设备，转换成IP信号后接入到指挥中心。指挥中心采用最新的流媒体系统与分布式显示控制系统，将ONVIF、RTSP、GB28181、RTMP等协议的不同品牌监控摄像头和DVI、SDI、HDMI等业务系统信号接入，并应用H.264/H.265编码技术统一编码、统一接入，形成校园音视频资源池，实现跨部门、跨校区的一体化调用。

（2）系统控制层

智慧校园指挥中心的控制系统主要有环境控制系统、显示控制系统和坐席控制系统：①环境控制方面，指挥中心应用物联网技术将几乎所有的加电设备都纳入统一的平台进行管控，不仅包含指挥中心物理空间内的各种信息化装备和环境控制设备，还包括教室、校园里的各类中控系统。这就要求指挥中心兼容不同品牌的中控设备、多媒体设备和动环设备，并支持RS232、RS485、I/O、IR、TCP、HTTP等多种形式的控制协议，实现教学环境的远程控制管理、分层分类导览。②显示控制方面，指挥中心提供大屏显示控制系统，可以使用便携式控制平板或可触控显示器控制终端主机，轻松完成信号推送、画面组合、模式切换等工作。由此，指挥中心能够以多个屏幕墙和大型屏幕墙的显控管理为核心，融合信源反控、环境中控、视频会议、值班导调等功能，有效支撑指挥、值班、研讨、导览等活动。③坐席控制方面，指挥中心通过将所有业务电脑接入，并与坐席控制系统的输入节点配合，实现对PC电脑、服务器等设备的远程键鼠操作，打造“人机分离”的整洁工作环境。同时，坐席控制系统支持在同一块屏幕内对所授权信号源的任意操作与切换，也支持单屏、双屏、三联屏等多联屏坐席布局，鼠标可在坐席内的不同显示器之间任意漫游、无卡顿，还支持单画面全屏、PIP、PBP等七种不同布局方式，满足多种场景下对不同业务系统灵活控制的需求。由此，通过一套键鼠和多块显示屏，指挥中心可实现对多信号的快速访问和便捷操作，提高了业务系统的操作管控效率。

（3）业务呈现层

业务呈现层的核心在于通过技术手段，将智慧校园指挥中心的所有业务系统（包括校园安防监控、校园一卡通管理、校园融合管理等）集中在一张显示大屏上呈现，方便指挥中心的管理人员随时调用。具体来说，这张显示大屏能够为管理者提供实时预览、跨域调度、业务融合展示等功能。业务呈现层的主要技术是分布式显控系统，通过显控节点贴屏部署，降低部署的复杂度，同时不受屏幕墙规模的限制，使得系统可以任意扩容，既可协同显示，又可独立工作，最大程度地避免了单点故障。分布式显控系统可以实现大规模信号的接入管理与上屏显示，任一信号源都可以在大屏幕墙上的任意位置实现开窗、跨屏、漫游、叠加等功能，进而满足实时预览、跨域调度和业务融合展示的需求[15]。显示大屏可以使用任意规模的LCD、LED、DLP等屏幕墙，并且能够支持高清、超高清内容呈现，显示内容包括校园安防监控、教室运行状态、教学巡课督导、智慧监考、校园融合管理、二维或三维的大数据可视化等。

（4）数据分析层

数据分析层贯穿于资源获取层、系统控制层和业务呈现层，这三层的所有数据资料均能为数据分析层使用并加以分析，从而为指挥中心管理者提供有益的决策参考。校园数据具有体量巨大、类型繁多、价值低密的特点，仅通过人工获取和分析信息效率极低，而大数据和云技术的应用可以快速、高效地处理数据，促进教育管理的转型[16]。指挥中心能够汇聚整理学校的基本数据和各业务应用系统生产的各类数据，并对这些数据进行结构化与非结构化的编码、规范，统一信息互联互通与数据共享交换标准，规范数据访问协议与数据接口分类；同时，指挥中心能借助大数据技术对数据资料进行分析量化，并结合学校各部门的实际工作需求，将数据结果转换为教育决策和实践方案，从而推进学校管理和决策的智能化。

2 智慧校园指挥中心的空间建设

除了信息化技术框架的搭建，智慧校园指挥中心还需要进行良好的空间建设。作为高校管理的大脑，指挥中心的高效运作涉及各部门之间的协调与配合，因此需要有效规划办公空间，为用户提供良好的使用及办公体验，以保证信息技术真正为高校的管理与发展提供价值。多功能的智慧校园指挥中心承载着“组织管理、态势预警、过程监控、应急处置”等需求，在空间设计上要能够提供多业务部门跨部门合作与赋能各类业务场景的功能。基于此，智慧校园指挥中心的空间可分为中心区域（包括大屏展示区、会议区、观摩区、控制区、督导区）和备用办公房间、接待空间、设备间、门厅区域等，其空间布局平面图如图2所示。

图2 智慧校园指挥中心的空间布局平面图

指挥中心的布局设计是以中心区域为核心展开的一系列布局搭配，重点服务于数据展示、会议交流和观摩督导，强调体现“数据共享，互联互通”的建设理念。其中，中心区域作为日常指挥调度的主要区域，可以实现日常业务监看、应急指挥、教学督导与管理、大型会议等功能。大屏展示区选择点距为1.5mm的LED大屏，能更加直观、集中地展示各系组织活动产生的数据及其分析结果。会议区、观摩区采用移动拼接桌椅，不仅能满足教学集中督导、辅助教学管理的日常需要，还适用于重要会议、报告、新闻发布等场景。中心区域左右两侧设置接待空间、茶歇区、备用办公房间、应急办公区等，可以满足小型会议与临时讨论的需求。此外，指挥中心作为校园信息化的亮点，还可以在公共走廊、门厅区域展示校园文化及信息化建设成果。

三高校智慧校园指挥中心的应用实践

上文从智慧校园指挥中心的主要功能和建设架构两个维度阐述了智慧校园的理论内核，接下来本研究将以南京航空航天大学（下文简称“南航”）为例，展示智慧校园指挥中心建设理念的具体落地情况和实践效果。南航依托“互联、协同、共享、智慧”的建设理念，利用人工智能、物联网、数字孪生、大数据分析等新技术，于2021年搭建了集“综合服务、监测预警、协同监督、决策支持、应急处置”为一体的智慧校园指挥中心，其实景如图3所示。经过实际应用，南航智慧校园智慧中心真正做到了立体感知校园内的全方位要素、利用校园数据提供分析报告和决策建议、在复杂场景下指挥各部门协同办公，大大提高了校园管理的效率。

图3 南航智慧校园指挥中心实景

1 校园要素立体感知

南航智慧校园指挥中心采用先进的分布式显控技术，接入了各服务器端应用系统信号、网络视频流、安防监控数字信号、物联网控制系统和校内其他系统。指挥中心可根据需要将各类信息数据在大屏幕上以任意大小、任意位置和任意组合进行显示，并对显示信源进行管理，以在需要时能准确、实时、全面地观看和掌握各方面信息，增强各信息显示的直观性和可操作性。

在校园环境感知方面，南航智慧校园指挥中心应用人工智能、图像智能识别、视频分析、雷达探测等技术，实现了对校园全方位环境的即时感知。当发生人员大量聚集、火灾等校园异常情况时，摄像头能够自动定点识别，并迅速将异常地点信息和现场视频自动上报到指挥中心，方便指挥中心进行精准的目标监测和信息搜集；同时，指挥中心的大屏上会有红框高亮提示，以提醒指挥中心以最快的速度做出相应处理。

在校园设备感知方面，校园、指挥中心和教室的所有设备均可以通过可视化链路图在指挥中心呈现。因此，所有设备的报警和恢复信息都可以实时反馈到指挥中心，并自动定位设备位置和故障原因，以方便指挥中心合理、高效地配置资源。同时，指挥中心能够对网络摄像机和教学录播系统进行实时的信号质量监测，一旦监测到摄像机视频马赛克、图像丢失和录播设备的图像、声音丢失等问题，相关设备就会通过文字叠加、语音提示等多种方式报警，从而方便指挥中心快速发现问题、解决问题，提高教学质量。

2 校园数据分析决策

南航智慧校园指挥中心汇聚了校园各类应用系统的数据流，通过强化链式、环式信息管理方式，消除信息孤岛，并将学校教学、科研、管理、生活等方面的海量数据以图形、曲线、表格等直观的形式上屏展示，极大地提高了学校的行政管理效率。同时，指挥中心应用三维仿真、数字孪生、元宇宙等技术，汇集校园所有数据，据此构建校园实体的虚拟模型，建设数字孪生校园平台，将校园所有的资源配置、人员流动、数据流向以可视化形式展示，并对校园整体的数据状态进行大数据诊断和分析，以推测未来发展趋势，用数据分析辅助管理决策。此外，全校师生信息、学校能耗、校园服务等海量资源都可以通过指挥中心进行整合共享，这为师生的工作、学习和生活提供了巨大便利。

3 应用场景协同指挥

南航智慧校园指挥中心通过融合各类智能终端实现了多维联动，构建起了立体化、实时化、快速化的树式系统，建立了智能化的应急处置“指挥部”。在指挥调度上，指挥中心通过分布式显控系统与智能交互终端，可迅速将各个校区、各个部门的空间互联，并以可视化的触控操作方式对显示信号进行跨屏、叠加、缩放、漫游等操作，让所有操作信号都可以实时预览，真正做到了“所见即所得”。当有突发事件发生时，事件现场的音、视频会实时传输给指挥中心，指挥中心管理者根据需求在大屏上显示相关的调度情况，以实现身临其境般的决策调度，方便学校管理部门进行快速的统一管理与处理。

四结语

本研究主要从高校智慧校园的发展需求入手，深入分析探讨了智慧校园指挥中心的功能设计、技术机理和空间布局，并通过南航智慧校园指挥中心的实践案例展示建设理论的落地效果。现有关于智慧校园的研究文献多关注某一特定功能或技术的发展，而本研究更注重对智慧校园指挥中心的整体规划和多功能设计，并有实际案例作为理论研究的实践佐证。智慧校园指挥中心的建设，反映了信息技术与智慧管理的深度融合。借助音视频技术、通信技术、网络技术、大数据、智能分析等信息化技术，智慧校园指挥中心不仅能做到校园内所有信息的及时互联互通、提高各部门办公协作的效率，还能将搜集的校园全方位信息进行整合分析，从而为校园管理与决策提供有价值的参考性建议。此外，智慧校园指挥中心的可视化、自动化、智能化发展，也会极大地提高学校的行政管理效率和教育教学质量。建设并发展智慧校园指挥中心已成为我国高等院校数字化、信息化发展的必然趋势，而未来的重难点主要在于如何根据各高校的实际环境、技术条件对智慧校园设计蓝图进行低成本、高效率的本地化应用。

[1]程艳旗.浙江大学“十二五”信息化建设规划[A].2011年浙江省高校信息化“十二五”规划技术研讨会暨浙江省计算机学会网络技术专委会第六次学术研讨会论文集[C].杭州:浙江大学图书与信息中心,2011:32-33.

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[4]教育部.教育部等六部门关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见[OL].

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Research on the Construction of the Smart Campus Command Center in Universities——Taking Nanjing University of Aeronautics and Astronautics as an Example

GONG Jing-min1,2ZHANG Yan1WANG Xing-hu1

To construction of the smart campus command center is crucial to strengthen the overall planning of informationization in universities, enhance inter-departmental collaboration efficiency, accelerate the circulation and sharing of data business, and improve the management benefit of smart campus. However, the existing research on smart campus focuses on specific technologies or functionalities, lacking an integrated analysis of the core requirements, functional construction, technological mechanisms, and practical applications of smart campus in universities. Therefore, beginning at the theoretical level and starting from the administrative management needs of universities underlying the construction of smart campus, this paper backward inferred the main function of the smart campus command center. After that, with the purpose of functional implementation, this paper explained the construction structure of the smart campus command center from two aspects of information construction and space construction. Finally, taking Nanjing University of Aeronautics and Astronautics as an example, this paper introduced the practical effects achieved by the smart campus command center in campus elements three-dimensional perception, campus data analysis and decision making, and application scene collaborative command. The construction of the smart campus center in universities not only promoted the deep integration of information technology and smart management, but also provided useful reference for the development path of the digital transformation of smart campus in universities across the country.

smart campus; smart management; command center;informatization construction;space construction