義務教育階段校園智慧環境基礎建設設計要求探討

孫圳

摘 要：目前傳統公辦義務制學校建設標準很低，不能匹配日益更新的智能平臺及各類應用、終端需求。本文，結合現有新教學應用，以提高教學效率和校園管理優化為核心，將“華東師范大學第二附屬中學前灘學校智慧校園平臺建設項目”（下文簡稱：華二智慧校園）作為范例，對智慧校園平臺軟硬件兩個維度中的硬件部分設計要求及功能概述進行分析歸納。

關鍵詞：混合部署;超融合;物聯

本工程為華東師范大學第二附屬中學前灘學校項目，位于上海市浦東新區前灘國際商務區55-01地塊。學校按小學25班建設規模，中學20班建設規模規劃，占地面積28585平米，總建筑面積53697.5平米.建筑主體最高高度為23.85米. 其中地上建筑面積為43008.5平米，包括1#教學樓，藝體樓。

系統構成有：視頻監控系統;一卡通管理系統;綜合布線及計算機網絡系統;微模塊機房;信息發布系統;會議系統;智慧校園平臺

一、綜合布線及計算機網絡系統：

綜合布線系統是整個智慧校園建設的基礎。關系到整個智慧校園項目未來很多年的使用效果，以及系統的可擴展性。所以華二智慧校園本系統綜合布線的設計遵循了：標準、先進、靈活、兼容以及可擴充的幾項原則。在系統部署上采用云和本地混合部署的方式。另外，針對校園用戶環境，設計需考慮校園內網絡的獨立性，在切斷外網情況下，不影響電教類設備應用。防火墻等安全出口的設計要求，需確保校園內信息的安全及不良信息過濾。

1.1數據中心標準

智慧校園數據中心網絡架構設計采用分區域模塊化設計。可以在數據中心中清晰區分不同的功能區域，從而方便的根據不同區域的功能需求進行差異化設計和建設。區域邊界，實質上也是不同安全級別的業務的安全邊界，基于區域邊界可以清晰的設計和部署相應的安全策略，保證數據中心的安全運行。每個業務應用系統配置不低于兩臺服務器組成群集作為數據庫服務器，實現主機系統的雙機熱備或者負載均衡，保證業務系統7*24小時不間斷可用。

1.2存儲系統標準

存儲設備是云服務架構的基礎，需滿足各類應用需求。數據中心存儲容量的估算應包括結構化數據存儲容量、非結構化數據存儲容量、虛擬服務器資源池存儲容量，同時按照在線、高可用冗余、本地備份、遠程容災復制等所需要的存儲容量。

垂直干線子系統包括提供單模萬兆室內光纖作為數據傳輸介質，經管理子系統配線后，連接至樓層前端設備，并采用6類非屏蔽雙絞線作為水平子系統配出至各信息插座。水平子系統電纜度應為90米以內。機房設備至弱電井接入設備均采用雙鏈路結構。

1.3主要設備參數

部分主要設備的主要參數，結合華師大二附中前灘學校規模（用戶數5600人，包含1800名學生、3600名家長、200名教師），本節略作介紹，供參考：

核心交換機：交換容量≥19Tbps;轉發能力≥2880Mpps，配置24個以上千兆電口，20個以上千兆光口，20個以上萬兆光口，主機需要配置雙主控、雙交流電源，線纜堆疊。下層包括服務器萬兆、千兆交換機及各樓層交換機容量等參數依各終端傳輸量合理配置。

校園無線AP：為滿足在高密度接入及高帶寬需求場景提供更豐富的頻譜資源，設備選用三射頻設計，整機協商速率≥3000Mbps，為保證多用戶接入情況下的用戶體驗，要求選用產品MU-MIMO流數不少于6，并帶有物聯功能，確保無外網情況下，教室內可以正常上課。

VPN：SSL加密流量≥380Mbps;SSL并發用戶數≥2200;SSL新建用戶數（每秒）≥220;具備6個千兆電口;1U標準機架式設備，支持網關模式、單臂模式部署兩種方式;出口防火墻：整機吞吐量≥6Gb，應用層吞吐量≥800Mb，并發連接數≥1，800，000，每秒新建連接數≥6萬，應用防火墻（核心參數不高于出口防火墻參數）;上網行為管理：吞吐量≥1Gb，并發會話數≥350，000，硬盤≥1TB。

1.4超融合一體機應用

在本項目中，值得一提的是超融合一體機的選用，鑒于很多學校目前都是處于已經建成的情況，增設機房在供能及場地選用，以及機房施工都存在難處，且一次建設后續擴展存在問題，超融合技術應用對解決這類問題提供了一條途經。針對這類情況，超融合技術優勢明顯：架構設計更為簡單、性價比更高、部署更簡單。包括備份軟件、快照技術、重復數據刪除、在線數據壓縮等元素，多套單元設備可以通過網絡聚合，實現模塊化的無縫橫向擴展（scale-out），形成統一的資源池，它的擴展方式橫向增加節點即可。

1.5模塊化機房設計的要求

項目的機房設計，需綜合考慮了網絡運行的安全、可擴展以及建設本身的經濟性。關鍵設備采用硬件備份、冗余等可靠性技術，并增加事故監控與安全保密等技術措施。機房須具備支持多種網絡傳輸、多種物理接口的能力，提供技術升級、設備更新的靈活性。

機房的設計照明常規照度要求為500Lux。制冷采用風冷加新風方式，保持恒溫恒濕，溫度在20-24攝氏度之間、相對濕度控制在40%-60%之間、靜態條件下，空氣中0.5nm的塵粒數少于18，000粒/升。機房內配置煙感、溫感和濕度測試儀器，機房值班人員可全年24小時巡視查看相關數據。機房內配備空調控制系統、環境濕度監控系統，對機房內空調和環境狀況進行不間斷監控，同時考慮到已建成的學校，機房位置不一定是最理想，需考慮漏水報警，較高權限的門禁以及必要的末端監控。

機房配電系統需配置主要運行狀態的監測技術和備用電源系統，便于運行管理及應急供電維持。機房應急電源配置上，考慮到目前上海市市政電源供應較穩定，本項目系統設置總容量不小于30KVA的UPS電源，滿足停電情況下60分鐘的設備運行。

二、會議系統

本項目的會議系統設計了錄播系統，主要針對除了常規會發生的重要會議，還考慮到一些公開課，和未來可能的優秀課程資源儲備，用于范例課程的傳播及共享，技術難度不高，但是意義重大。同時，為了進一步響應建設綠色校園的要求，應設計一定量的無紙化會議室。

三、監控及一卡通系統：

監控屬于當前較為成熟的建筑智能化系統，針對義務教育階段學校的系統設計原理基本相同，主要強化安全防控。當整個校區監控大量覆蓋的情況下，機房監控顯示器的布置及畫面滾動頻率，以及監控監視人員的數量配置需要一個較好的平衡，兼顧人力和功能。就華二前灘的監控配置為例，除了衛生間等隱私場所，基本監控全覆蓋，所有攝像機圖像通過網絡視頻存儲設備（NVR/磁盤陣列）進行存儲，存儲時間45為天。

針對未成年的學生，一卡通系統除了傳統的身份認證以及校內消費，增加了一項進出校門信息采集的功能，學生進出校門即發送信息告知家長或指定人員，提高學生安全管控。

結束語：成熟的智慧化校園，讓施教者對學生知識全體系的掌握程度有科學、高效的統計和管理，對管理者有更便利的全局支撐。在系統化平臺和應用的支撐下，對教育公平化、個性化有巨大的促進意義。

參考文獻：

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