智慧校园总体规划与子系统方案设计

贵州航天职业技术学院新浦校区“智慧校园”总体规划与子系统建设设计建议书

贵州镱霖信息技术有限公司

一、现状

目前国内高校通过几年来的信息化建设，已经积累了良好的信息化基础，校园网已经比较完善，在校园网基础上各校都提供了一些简单的应用服务，包括学生上网、邮件服务、视频点播等；各个单体的业务系统也在部门内部开始使用，更多的工作都已经通过计算机和应用系统来完成；学校对计算机的使用水平也逐步提高。随着业务系统的不断建设，系统间的数据共享、流程整合等问题也逐渐凸显出来，各系统面向师生提供服务的要求也越来越高，各高校逐渐的把数字化校园的规划、建设提上了日程，越来越多的学校提出了数字化校园建设的需求。

智慧校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具实现从环境（包括实验室、教室、设备等）、资源（如公文、图书、讲义、课件等）到活动（包括教、学、科研、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园的基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，从而提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，达到提高教育管理水平和效率的目的。

二、设计理念

智慧校园的建设,从全局出发、统一规划，组建一个完整统一、技术先进、高效稳定、安全可靠的基于Internet/Intranet的校园应用系统，实现学校的教学、科研等管理、服务活动的全部过程。整个智慧校园的核心就是数据资源的集成共享；共享数据平台的目标就是

为了整个信息系统提供一个稳定、集成、可靠的环境，保证整个新系统中各个业务系统可以充分集成并保持一致。通过预先设计好的共享数据平台将各个不同时期建立的业务子系统进行有机集成，实现整个校园管理的规范化、系统化、一体化。同时在共享数据库的基础上建立面向全校的信息发布和查询。并在这个数据资源共享集成的基础上，针对特定的用户角色，建立一个面向教职工、学生需求的信息服务数据集，提供个人全面的信息服务。最后在共享数据库为学校发展决策积累数据，建立一个面向决策分析支持的主题数据集，在此基础上，可以逐步建立相应的决策分析支持应用。

三、设计方案

3.1 智慧校园基础网络平台

3.1.1 网络架构分析

现代网络结构化布线工程中多采用星型结构，主要用于同一楼层，由各个房间的计算机间用集线器或者交换机连接产生的，它具有施工简单，扩展性高，成本低和可管理性好等优点；而校园网在分层布线主要采用树型结构；每个房间的计算机连接到本层的集线器或交换机，然后每层的集线器或交换机在连接到本楼出口的交换机或路由器，各个楼的交换机或路由器再连接到校园网的通信网中，由此构成了校园网的拓扑结构。

校园网采用星形的网络拓扑结构，骨干网采用万兆速率具有良好的可运行性、可管理性，能够满足未来发展和新技术的应用，另外作为整个网络的交换中心，在保证高性能、无阻塞交换的同时，还必须

保证稳定可靠的运行。

因此在网络中心的设备选型和结构设计上必须考虑整体网络的高性能和高可靠性，我们选择热路由备份可以有效地提高核心交换的可靠性。

传输介质也要适合建网需要。在楼宇之间采用1000M光纤，保证了骨干网络的稳定可靠，不受外界电磁环境的干扰，覆盖距离大，能够覆盖全部校园。在楼宇内部采用6类双绞线，其连接状态100m的传递距离能够满足室内布线的长度要求。

3.1.2 设计思路

进行校园网总体设计，首先要进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的特点及系统建设的需求和条件，对学校的信息化环境进行准确的描述；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三是确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划校园网建设的实施步骤。

校园网总体设计方案的科学性，应该体现在能否满足以下基本要求方面：

（1）整体规划安排；

（2）先进性、开放性和标准化相结合；

（3）结构合理，便于维护；

（4）高效实用；

（5）支持宽带多媒体业务；

（6）能够实现快速信息交流、协同工作和形象展示。

3.1.3 校园网的设计原则

（1）先进性原则

以先进、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音和视频图像等多媒体应用，采用基于交换的技术代替传统的基于路由的技术，并且能确保网络技术和网络产品在几年内基本满足需求。

（2）开放性原则

校园网的建设应遵循国际标准，采用大多数厂家支持的标准协议及标准接口，从而为异种机、异种操作系统的互连提供便利和可能。

（3）可管理性原则

网络建设的一项重要内容是网络管理，网络的建设必须保证网络运行的可管理性。在优秀的网络管理之下，将大大提高网络的运行速率，并可迅速简便地进行网络故障的诊断。

（4）安全性原则

信息系统安全问题的中心任务是保证信息网络的畅通，确保授权实体经过该网络安全地获取信息，并保证该信息的完整和可靠。网络系统的每一个环节都可能造成安全与可靠性问题。

（5）灵活性和可扩充性

选择网络拓扑结构的同时还需要考虑将来的发展，由于网络中的

设备不是一成不变的，如需要添加或删除一个工作站，对一些设备进行更新换代，或变动设备的位置，因此所选取的网络拓扑结构应该能够容易的进行配置以满足新的需要。

（6）稳定性和可靠性

可靠性对于一个网络拓扑结构是至关重要的，在局域网中经常发生节点故障或传输介质故障，一个可靠性高的网络拓扑结构除了可以使这些故障对整个网络的影响尽可能小以外，同时还应具有良好的故障诊断和故障隔离功能。

3.1.4 网络三层结构设计

校园网网络整体分为三个层次：核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联，核心层由1个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用1台或是2台汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力，同时提高了网络的安全性；接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。本设计书从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计，以满足客户需求，建议采用成熟的锐捷网络管理平台。

3.2 物联网智能感知

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是

“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。

物联感知系统是整个智慧校园中最可见的一部分。拟利用传感器、采集器、RFID、二维码、视频监控等感知技术和设备，实现校园环境管理的数字化。首先，部署传感器等数据，采集设备并联网。其次，利用RFID、二维码等技术标识校园环境。再次，构建校园环境信息数据库和应用平台。利用校园智能物联网络建设应用。针对高校行业的特定性，建议采用固定资产RFID管理系

统和人员RFID定位系统。

★固定资产RFID管理系统

固定资产管理系统是以实物管理为特点，以化繁为简为目的的实用管理类软件。固定资产管理系统针对固定资产管理中经常出现的实物与财务帐目不符的情况，运用射频技术为企业解决了问题，使企业管理有条不紊，帐物相符。

针对固定资产折旧计算繁琐的情况，运用平均折旧法，迅速完成固定资产的折旧计算工作，计算结果准确无误。运用高效的数据传输技术，独特的权限管理理念，使领导能坐在办公室里就能了解企业所有固定资产的全面情况。系统优点：

1)强大的实用功能；

2)先进的射频技术管理方式；

3)高效的网络和远程数据传输；

4)独特的权限管理；

5)友好的用户界面、简便易学。

★人员RFID定位系统

RFID人员定位追踪系统，是集信息采集、监视、警报为一体的软件系统。在物流，人员定位追踪、资产管理等领域可以完成标签信息采集，人员物品移动轨迹，错误信息警报等功能，是先进的综合管理系统。

3.3 智慧校园基础信息平台

校园网络信息平台是衡量院校软实力的重要标志之一，校园网信息平台可以为学生提供优质的学习和娱乐资源，能够更好地培养学生独立自主的学习形式和生活方式。校园信息平台搭建包含教学资源系统、视频点播系统、办公自动化系统、电子阅览系统、校园电视系统、MOOC系统和一卡通系统等信息系统的整合应用，为丰富校园学生文化提供支撑平台，为提高学生的学习兴趣，开阔学生的学习视野提供服务。

★设计原则

目前我国高校大都建立了校园网络，校园网信息平台综合网络化、数字化的学习和研究的网络平台，依托校园网为基础，以信息服务、信息共享为目标。随着校园网络硬件方面的不断更新，管理及软件方面也需要进一步提高。部分高校重视教学资源、信息资源和管理资源的建设，在一定程度上搭建了信息平台。信息平台的搭建还存在一些不足，需逐步更新技术改进服务。技术层面，校园网络信息平台将现代网络技术为基础，运用网络设备构建一个庞大的网络结构，能够为实施教学、管理、办公、信息交流和通讯提供服务；理论层面，校园网络平台基于互联网应用，提供以学习活动为核心的网络媒体教学环境，作为信息技术交流的平台，为教室、学生及工作人员提供具有开放性、灵活性、稳定性的教育教学管理平台。

★建设目标

校园网信息平台建设目标是建立符合院校校园信息化服务平台，以信息化建设带动教学工作的现代化，突出院校特色，为全校师生提供方便、优质的信息资源，创建获取信息的多种渠道。校园网络平台提现应用，以网络技术环境为基础，网络教学资源提供为核心的思路进行建设。促进教学手段、教学内容和教学方法的变革，构建更加完善优质的网络教学环境。

3.4 教学管理

教学管理系统是学校现代化管理的重要组成部分，是推动学校教学管理走向科学化，规范化的必要条件。教学管理工作量大而且复杂，搞好教学管理工作是维持教学活动正常运转，确保教学质量的重要保障。利用教学管理这一数据库应用系统，可以让教学管理人员科学的，规范的，管理与教学有关的数据，不仅节约大量的人力与实践，提高工作效率，而且还可以减少差错和漏洞。教学管理系统涉及学生及教学的各个环节，这里只涉及班级，班主任，教师，学生，课程这五个方面的管理工作，包括多媒体教室（投影机、中控系统）建设、微机教室、教学信息发布平台等。

设计图如下：

教学管理系统组成结构图

3.5 平安校园

“平安校园”建设是高校加强校园治安综合治理的重要举措，是学院管理与建设的重要内容，是构建和谐社会不可或缺的重要组成部分。

“平安校园”系统建设可以分为以下三部分：

第一，平安校园；涵盖校园监控和数字化校园两大部分，校园监控即对校园内的操场、楼宇、周界、运动场馆、宿舍等易发生安全隐患的区域进行全天24小时的监控；数字化校园是指校园内的网络门禁、校园一卡通、报警系统、消防系统等数字化安全防范系统。校园监控和数字化校园两大部分内容作为平安校园的核心部分是息息相关、互相联动的。

第二，校园监管；作为平安校园的监督管理部门，需要一套系统可以随时随地地对校园内任意监控点位进行巡检，不仅可以监督管理保卫人员的工作状态，而且还可以对校园重要点位进行远

程监看。对于当前部分多校区的大学城来说，还可通过监控系统的视频会议子系统召开安全防范会议。

第三，综合指挥调度；一套完善的平安校园安防系统离不开指挥调度系统，任何警情都需要指挥调度系统的实时处理，同时通过指挥中心联动公安110，或将学校视频图像实时传输到上级教育系统或公安系统。综合指挥调度系统的用户分为：公安系统用户、上级教育系统用户、本地校方控制中心。

3.6校园一卡通

★设计原则

一卡通的总体设计原则是给使用者每人发放一张射频卡，使该卡同时具有身份证件、工作证、电子钥匙、电子钱包、考勤卡等多种功能，让持卡者在学校内部一卡通行、办公消费方便快捷，让管理者轻松便利、一目了然，充分享受智能科技给日常工作与生活带来的快捷、高效、安全和舒适。同时可以和银行业务有机的结合，通过自助设备实现转帐、结帐、查询等功能。

一卡通系统是一种集成了智能识别、自动控制、网络通讯和计算机等技术和产品，针对学校师生员工的工作、学习和生活特点，每人仅用一张智能卡作为个人身份信息和电子钱包信息的载体，就能在不同功能的智能卡读写终端上分别实现各种身份识别、电子消费支付和信息管理等业务的智能卡信息管理系统。它是数字化校园建设的基础设施之一，也是十分重要和有效益的应用系统之一。

目前院校各管理系统都处在更新换代，急需"一卡在手，走遍校园"，并且要求校园卡具有储蓄、取款、消费、身份认证、个人信息

查询等银行与校园复合应用功能，其应用履盖银行卡电子支付、自助转帐、远程学杂费代扣代缴和校园综合消费，包括工资、奖学金等支取，食堂、沐浴、超市、洗衣房、校内各类小额消费，以及身份认证、门禁、考勤、图书借阅、上机上网、保安巡更、车棚管理、蝴蝶通道、公交班车、水电费用、科研课题、教学情况、学籍学分、课程成绩、管理信息查询与统计分析等。

★建设目标

系统建设目标，是将一卡通系统建设成为信息资源数字化，通讯传输网络化，用户终端智能化，管理结算自动化的数字化校园的基础信息平台，为将来的“数字化高校”的身份识别与安全体系建设，整合和带动学校各类管理信息系统的建设，为各管理部门提供综合信息服务和辅助科学决策，全面提升学校管理效率和管理水平打下坚实的基础。

首先在全校形成学校统一管理的数据中心和数据信息交换平台，促进教育信息的标准化，构建起学校优良的数字空间和信息共享环境，在校内进一步实现教学资源数字化、数据传输网络化、用户终端智能化、结算管理集中化。

其次，在全校实现统一的电子支付和费用收缴管理，彻底解决校内各类费用收缴难、管理乱的问题。

第三，借助“校园一卡通”系统提供的基础数据，整合和带动学校各类管理信息系统的建设，为各管理部门提供综合信息服务和辅助科学决策，全面提升学校管理效率和管理水平。

第四，促进学校网络应用基础平台的建设，逐步完成校内应用系统体系结构的升级。

第五，通过完善的数据报表和数据分析，为学校领导和管理人员提供决策支持。

3.7 控电管理系统

在上一部分“校园一卡通”系统内，已涵盖智能水控电控的建设。其中智能控电管理系统的系统特点包括：

●采用最先进的实时采样控制技术，对各分路（房间）同时采样计算，

将用电计量精度大大提高（优于1%），该项技术获得国家级实用新型

专利证书；

●面向各高校集体公寓的专业化设计，针对性强，系统操作完全自动化；

●系统软件功能丰富。采用预收费管理模式，摒除了传统的手工抄表、

收缴电费等工作。学生寝室实行“一室一卡”计量用电，管理上做到

“定量到人，核定到位，超额收费，节约滚存”，这样电能供应得到合

理有效的分配和使用，而不造成不必要有浪费，为学校节省大量人力

和资金，提高管理水平；

●登录软件须进行身份验证，按管理员（或操作员）不同身份登录，可

进行不同的权责设置。管理员（或操作员）分别对电量参数及时间范

围进行填写，同时软件提供强大的报表，可按日、月、季、年不同时

间阶段，提供各种统计用电报表，经整理分析，使管理上更加深入细

致，提高管理水平。软件操作具有日志追踪审计功能，以便日后查询。

防止窃电，确保系统安全、可靠。

控电系统示意图★系统主要功能

●多分路电量同步计量

●预购电量，无费关断

●收费记录，票据打印

●分路负载功率设定、限制

●恶性负载设定、识别

●电量不足，购电提示

●分路电量剩余电量与用电查询

●分路状态查询与记录

●免费基础电量设置

●退费管理

●房间调换进行数据转换

●历史记录统计分析

●挂失与重新初始化

●关断控制失效报警

●数据异地备份*

●故障自动保警

3.8 智能控水系统

智能控水系统设计原则：

●实现合理收费，多用多收，少用少收；

●可采用计量计时两种收费方式，根据学校的自己设定方便使用；

●以卡控制电磁阀开关，方便快捷；

●读卡和显示部分可与阀表分体安装，便于使用者插卡和观看余额；

●POS机与电磁阀均为安全电压，充分保证使用者安全。

系统体系结构图

系统主要功能：

●网络管理：通过485总线与消费POS机相连接，进行开餐处理后，发送黑名单、

用户档案、菜谱、上次信息，同时保持计算机与POS机的实时通讯，保证消费实

时上传及下传，使各POS机的用户信息保持一致；

●帐户管理：对用户的帐户信息进行挂失、解挂、增款、转帐操作；

●统计分析：提供用水情况报表，供领导者分析；

●系统维护。

3.9 智能路灯控制系统

路灯系统是校园基础设施的组成部分，是与校园日常生活紧密相关的校园公共设施。同时，绿色照明也是当今照明界的必然趋势。随着城市化进程的加快和城市规模的扩大，照明消耗，照明电费日益高涨，加剧了我国日趋紧张的能源供应。

因此，建立节能型的路灯单灯控制系统，实现对路灯的集中控制、检测与管理，结合相应的控制网络确保按时、按需点亮每盏路灯，并能有效的节省路灯用电，延长灯泡寿命，降低维护成本，是现代能效型社会的目标。

无线单灯控制系统的实施可显著提高路灯系统的管理水平，满足远程控制、实时监控、数据采集、自动或人工调光、灯具保护、动态节电等功能需求。

智能路灯控制系统拓扑图

3.10 大数据云平台

智慧校园”是一个包含云计算、物联网等技术的综合体，不同于传统“数字校园”概念。“智慧校园”的设计理念就是通过新一代信息技术的应用使师生及管理人员能以更加精细和动态的方式开展教、学、管理的状态。“智慧校园”通过把传感器嵌入和装备到校园每个角落的供电系统、供水系统、建筑物、设备等校园生态系统的各种物件中，使其形成的物联网与互联网相联，实现校园生活与物理系统的整合，而后将学习系统、管理系统、办公系统等众多软件系统平台整合并融人“校园云”，最终将云、物联网、互联网整合起来，进而实现大规模数据的实时抓取，深度分析计算，形成更有效的决策依据。智慧校园应具有以下五个特征：(1)环境全面感知；(2)网络无缝互通；(3)海量数据支撑；(4)开放学习环境；(5)师生个性服务。

“智慧校园”的核心特征主要在三个方面：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。“智慧校园”是信息技术高度融合、信息化应用深度整合、信息终端广泛感知的信息化校园。“智慧校园”系统兼有技术、教育和文化等多重属性，具有如下大特征：(1)融合的网络与技术环境。实现校园有线网、无线网、传感网、视频监控网等多种网络的融合和多种信息化应用系统的融合，形成一体化的网络环境和应用环境；(2)广泛感知

的信息终端。为广大师生提供一个全面的智能感知环境；(3)快速、综合的业务处理服务。能够对教学、科研、管理的各种业务、信息、数据按照基于流程的方式进行快速、综合处理，为广大师生提供一个全面综合业务处理与服务平台。(4)智能的管理与决策支持。具有架构科学合理、低耗高效运转的学校智能化管理与决策支持系统，能够对学校的人、财、物、活动、事件和业务流程进行感知、识别、跟踪、判断、处理、评价与提示指引。(5)个性化的信息服务。能提供基于角色的个性化信息定制服务；(6)泛在的自主学习环境。通过实施有线和无线网络的全面覆盖，借助移动学习终端和教育云服务平台，任何时间可以在学校任何地点在线学习、互动交流和辅导答疑。实现教育无处不在，学习随时随地。(7)智慧的课堂。具有满足师生个性化教与学需求，实现自主探究、互动教学、协同学习等多种教学模式，并能对学习过程进行动态跟踪与评价的智慧课堂。(8)充分共享、灵活配置的教学资源平台。建有教育云服务平台，能实现教育资源的按需动态分配和技术服务的充分共享。具有统一的教育资源建设标准和存储规范，能实现教育资源的高效检索和智能汇聚。能提供海量的优质教育资源，并与教学系统无缝对接，满足教学需求；(9)蕴含教育智慧的学习社区。具有家校互通的沟通平台和学习社区，教师、学生、家长能够及时互动，分享教育经验与智慧。能整合各种社会力量，共同促进学生快速健康成长。

云计算平台基础设施包括机房环境、计算平台、存储平台、容灾系统等。首先，要建设云计算管理系统．构建云计算安全环境，培

养管理、运维、服务团队，在此基础上形成按资源使用付费的新型服务模式，鼓励云计算服务应用。云计算可以把大量的高度虚拟化的计算和存储资源管理起来，组成一个大的资源池，用来统一提供服务。智慧校园的业务系统包含学习，管理和生活三个方面，学生，教师以及管理人员通过接入这些系统来管理自己的学习和工作以及生活。

云计算、物联网和大数据技术助力了“智慧校园”急速发展。大数据应用，是通过数据分析的方法从大数据中发掘潜在价值，具有重要的研究意义和实际价值。基于大体量数据的深度分析让系统可以智能决策，使“智慧校园”建设得以实现。目前大数据的研究虽然仍处于起步阶段，但大数据的技术特性和潜在价值使其必将成为“智慧校园”中“智慧”精髓部分。随着智慧校园的研发和建设，将对学校的信息化建设产生极大的影响，促进学校和方面的发展从而提高学校的竞争力。

四、公司介绍

贵州镱霖信息技术有限公司，主要从事系统集成、一卡通系统销售安装、一卡通业务外包服务、通讯业务代理等，公

司主要面对贵州省内各高校、中小学、大中型企业提供专业的

系统集成及一卡通、通讯综合运营代理业务。目前为智慧一卡

通系统、北京泰德汇智“蓝天卡”系统等产品的贵州销售、服

务总代理，2010年我公司与中国联通贵州省分公司签订战略

合作协议，作为联通战略合作伙伴我公司与联通公司合作进行

“手机一卡通”项目的开发和推广，并得到了省内多所著名高