5G+智慧校园建设解决方案.docx

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1、1.项目概述11项目背景现阶段，有不少院校都提出了建设“智慧校园”的理念，利用网络资源，融合 时下热门的人工智能技术，使得学校业务管理变得更加透明化、自动化，并将校 园安防系统融合到校务管理当中，打造智能、人性、安全的校园环境。从最开始 的人防、物防，再到技防，校园安防企业以及安防系统的根本出发点是保证校园 的安全，随着新技术的出现及落地，以实现校园管理更加智能、校园生活更加便 捷，校园安全更有保障的智慧校园系统已经成为现实。工信厅联通信函【2021】233号指出，为深入贯彻党中央、国务院关于加快 5G发展、加强教育信息化工作的决策部署，加快推进5G应用“扬帆”行动计划 (2021-2023年

2、)实施，促进5G与教育融合创新发展，按照”育人为本、多方 协同、问题导向、深度融合的原则，工业和信息化部、教育部联合开展5G十 智慧教育应用试点项目申报工作。通知指出，5G+智慧校园应利用5G网络升级 校园信息基础设施，构建5G、光纤宽带、无线局域网融合的校园网络，实现校 园设施、资源、师生的智能高速全连接，为学生的学衣食住行提供便利服务。深 化平安校园建设，通过感应数据分析、音视频智能监测、自动校园巡逻等手段实 现校园内主要区域24小时监测全覆盖，通过人群动态感知等技术对校园霸凌、 意外危险等事件进行预警处置，提升校园安防综合水平。支持绿色校园建设，根 据实时环境变化对水电、照明、空调等能源

3、系统实现智能化调度。对实验室、图 书馆、体育场等校内设施及师生活动空间实行精细管理，为学生提供在线预约等 便捷服务，提高校园资源利用率。开展共享校园应用，在校园内的科研环境、实 训环境间基于5G等技术实现资源共享，打造无边界科研实验环境，促进教学科 研人员基于授权模式下快速获取较差研究资源，合理利用试验成果。12项目目标基于5G技术，融合物联网、云计算、大数据等，加强兰州大学校园安防管物联网云计算5G边缘计算 大数据5G+AR/VR智能高清摄像机3.4. 建设方案5G+安防解决方案通过建设基于5G的平安校园场景，打造校园云端智慧管理大脑，实现人、 车、设备的实时监控管理与智能分析，保障校园安全

4、、高效运行。3.4.1.1. 5G智能安防巡检机器人产品介绍一、简述5G安防巡检机器人可以实现对环境、人员、车辆、意外事件等要素的信息 感知，在服务校园师生的同时有效保障校园安全。随着5G （5th-Generation第五代移动通信技术）应用业务的不断成熟，5G 在各行业的应用场景也不断丰富，为各行业的信息化带来新的技术动力。一个以 数据挖掘和人工智能为代表的智能时代已经到来，构建智慧警务将是未来警务形 态演进的必然趋势。为了适应这种不可阻挡的发展潮流，我国安防机器人的发展 也因此受到了公安机构的广泛支持，已在我国多省实现实战化部署，应对在当今 新形势下的治安稳定。5G智能安防巡检机器人是指

5、采用机器人作为人工巡检工作的补充，利用AI 图像分析技术、理解视频画面的内容，在巡检过程中实时进行人脸识别，获取周 围人群的身份信息，一旦目标在场景中出现了违反预定义分析规则的行为，系统 会触发预设置的联动规则，从而达到主动提醒的功能，并将收集到的画面信息通 过5G网络实时回传到指挥中心，供远端指挥中心的安保人员实时获取现场的第 一手信息，且5G安防巡检机器人可通过5G网络低时延的特性，接收指挥中心 的远程控制，达到远程安防巡检、自动安防巡检的效果，大大节省了人力资源成 本。5G巡检机器人技术，不仅用于视觉检测类的业务体验，也作为人员、车辆 等对象的辅助管理手段，全面提升校园安防管理工作水平。

6、二、创新优势5G安防巡检机器人可以实现对环境、人员、车辆、意外事件等要素的信息 感知，在服务校园师生的同时有效保障校园安全。为此，安防机器人需具备自主 移动、区域巡逻、自主避障、人脸识别、多模态人机交互、警情识别等功能。（-）结合具体应用场景和实战要求，安防机器人系统划分为四个方面：1 .任务部署系统，通常是装备指控平台和机器人本体的指挥车，方便将机器 人本体快速部署于任务现场。2 .数据操控指挥平台，实现机器人编队控制，警务功能信息汇总的信息平台 系统。3 .安防机器人本体，执行安防任务的机器人平台，包括移动平台载体和警务 功能模块。4 .安全的网络通讯系统，实现机器人本体与数据操控指挥平台

7、的数据互联。（二）针对安防巡检机器人应用，在以下方面解决了 4G网络下带来的痛点：1 .网络服务质量保障差：安防巡检机器人是传感技术、人工智能以及互联网 技术的典型融合应用，需要借助无线网络连接支撑以实现远程可视化监控以及人 机协同作战能力。对于当前4G网络架构，传统网络设备硬件和软件紧耦合，难 以为特定业务应用提供服务质量保障，致使应用感知较差，难以满足业务真实诉 求。2 .无法实时监控：安防巡检机器人搭载多路高清摄像头，对网络传输的上行 带宽及传输时延要求较高。目前，4G网络带宽不足以支撑安防巡检机器人的实 际业务应用，无法实现多路高清视频的实时回传需求。3 .移动性差安全性弱：安防巡检机

8、器人采用Wi-Fi作为备选无线连接方案可 实现视频实时回传的业务需求。但由于Wi-Fi不具备大范围覆盖能力，大幅限制 了移动机器人的巡检能力。另一方面由于WiFi加密方式有很多不安全因素，难 以满足校园移动警务的安全接入要求。三、实用性概述5G安防巡检机器人主要面向公共安全管理，可显著提升机器人的适用性。 通过搭载多路高清摄像头实时回传监控，移动语音实时对讲，人脸AI快速识别， 远程机器人巡检控制及远程驾驶功能，实现一终端多用途、监控无死角、移动巡 检等多能力，以提升公共安全服务和管理水平，真正意义上实现24小时不间断 巡检。机器人的机动性可为用户实现重大活动或重大安保期间的不间断的实时监 控

9、，并将视频、音频和环境信息，无延迟的回传到后台指挥中心。机器人人搭载 的AI摄像机，能够对视频流和图片进行快速解析，提取出面部图像，实时的与 校园业务系统各种数据库进行比对，如校园师生库、重点人员库、车辆预约库等， 比对时间不超过2秒。目前采用机器人代替人力来进行安防巡检的补充在公安领域已经是成熟的 方案，但是目前的巡检机器人多使用wifi或者4G网络驱动。WIFI和4G网络传 输具有不稳定性，低带宽性等问题，而安防类的机器人对于视频的清晰度，准确 度，以及操控及时性要求较高，因此5G巡检机器人在从前机器人巡检的基础上 通过5G网络解决控制时延、传输视频清晰度等问题并且叠加全景摄像、AI分析

10、等功能，使安防巡检机器人科技更好地发挥其功能，更加实用、高效，市场接受 度高。安防巡检机器人用于移动的巡检和安防，实现移动警示、实时监测、信息回 传、危险分子识别等，可能够实现昼夜24小时，不间断的实时监控。使用机器 代替人力是现代科技发展的方向和目标所在，通过采用搭载全景、AL红外等能 力的机器人代替安保人员进行巡视，不仅可以实现昼夜24小时不间断巡视，时 刻关注校园内来往的人和车，通过人脸识别获取敏感人员；通过红外识别隐蔽地 点是否藏有人员；通过行为分析，快速识别可能有不良动机的非正常人员，并在精确识别后，及时向后端进行报警提示，方便后方安保人员及时定向处理相关问 题。保障校园安全的前提下

11、减轻安保人员的工作强度，解放劳动力。巡检机器人样品5G机器人一键远程控制一一扫图自动巡检5G机器人七路高清视频实时回传+人脸比对测试Ioh.Z，91 ttl-122nstCRpgTgZ ttl*122 ttlW*21.2 At E122tc”-“*194 ttl122 ttJW*ZZ *Ioh.Z，91 ttl-122nstCRpgTgZ ttl*122 ttlW*21.2 At E122tc”-“*194 ttl122 ttJW*ZZ *Urpmo-IM ttl-U2 tVwJJ tcRpXwi”tg*n？ m湍二tturn tywit./ *tgjg tti.122 tyw-ir-s tJ

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13、 ttl122 tts】lo m tc”一，eq-183 ttl122mtCRps18S ttl-122 ttm*24.2 m让.“ttl122 tUelX.7 lc“-y】” ttl*122 ttiwll.l Rf tCAp2sqlM ttl“22 ttm-U.2 m (CRp_5q.l.9 ttl*t22实测毫秒级网络时延5G机器人一一毫秒级远程驾3.4.1.1.2.具体应用场景巡逻监控基于视觉及传感器融合技术，通过5G实现云端实时计算，自主构建路径 图;基于双目视觉云端导航避障，通过5G低时延特性，实时运动调整;基于云端 大脑，自动识别和理解空间中不同物体的信息、位置、高度和大小，从而自

14、主规 划路径。5G云端机器人可在巡逻过程中，进行安全知识、学术讲座通知、重要事件 进行宣导;通过机器人强大的视频监控及视觉分析能力，可实现常规的设施巡检, 道路、电气设施等的常态化检测，并可实时的对异常点进行预警、报修、接入人 工客服等。3.4.1.1.2.2. 立体巡防将5G影像识别技术和精准定位技术结合，实现移动视频监控、自主定位导 航;实现警用无人机自动巡逻、警用摩托车巡逻、单兵智能执法（AR眼镜+执法 记录仪）立体巡防，可视化应急指挥。搭载AI模块化智能可调节模组及OIS光 学防抖镜的AR智能眼镜，可应用于人脸识别、车牌识别、移动执法和远程指挥 调度，与警用装备直连，无线回传数据，实现

15、信息可视化和信息实时互通，维护 校园安全。3.4.1.1.2.3. 视觉识别及分析基于5G网络实现人脸数据/模型的交换，实时分析监控与身份鉴别，实现 大规模深度学习任务的并行化;通过5G云端机器人的监控摄像，利用云端大脑 进行图像分析技术，可区分校园内部车辆和外部车辆，对违规停放的车辆进行识 别和拍照，并能及时通知管理员或车主本人。3.4.1.1.2.4. 环境监测图像识别5G云端机器人实时监控校园环境，可通过环境监测传感器对可燃气体、烟 雾、PM2.5及温度、湿度进行常态化的实时监控，同时可搭载热成像仪对可以 热源进行监测，结合30倍高清光学变焦摄像机及图像分析技术，可以对热源状 态进行判断

16、分析，并进行报警。3.4.1.2. 基于5G的无人机技术应用无人机概念多旋翼无人机因结构简单、操作方便、维修成本不高，具有空中悬停自动巡 航、定点自动隆落等诸多功能，可以作为相关管理部门监管航直通航工作的空中 平台。无人机系统配置有图像采集和传输系统，可实现空中存储和实时回传两种 模式，可以通过5G网络完成遥感控制和数据回传，作为无线监控设备，可融合 到相关部门的视频监控系统中，作为视频监控的一环与基他监控设备配合使用， 方便搭载，可配合移动指挥、视频监控的效果，实现多方共同执行任务，可广泛 应用于巡逻、地段监测、实施通讯数据采集等。无人机通过数字微波技术将视频 实时传输到地面站。当地面站被放

17、置到监控中心时，可以通过HDMI和CVBS视 频输出接口将视频传输到显示器上进行显示。为了确保录像的安全性，无人机采 集的信息除了通过5G网络回传至云服务器外，无人机的云台相机也可以内置SD 卡，在某些环境下，当无线网络出现中断时也可以确保无人机所拍视频的完整性。3.4.1.2.1. 基于5G关键技术与能力的网联无人机无人机从军用开始扩展到民用，用途广泛且成本相对较低，也不存在人员伤 亡的风险。目前5G作为新一代移动通信技术,以全新的网络架构，提供10Gbit s以上的带宽、毫秒级时延、超高密度连接，实现网络性能新的跃升，将加速无 人机网联化进程。一方面，5G提供高可靠、低时延、广覆盖的数据链

18、系统，可 助力形成民用无人机可识别、可监控、可追溯的技术管控体系，实现无人机一机 一码的实名认证，实时联网接入无人机云系统，实现无人机飞行动态的实时监控, 有助于解决当前面临的监管、安全、控制等关键性难题。另一方面，5G网络的 大带宽、低时延、高可靠等特点能够有效满足行业无人机对高清图传、精准定位、 远程实时控制等需求，加速无人机在各行业领域的普及和应用。5G网联无人机 的无人机终端和地面控制终端均通过5G网络进行数据传输和控制指令传输，并 通过务服务器加载各类场景的应用。其中5G网络提供从无线网到核心网的整体 网络解决方安，以各种复杂应用场景的网络实现。5G网络将提供增强移动宽带(eMBB,

19、 enhancedMobileBroadband),高可靠低时延证(uRLLC, ultraReliableLowLatencyCommunications)能力，全面提升速率.时延.覆盖等网络 性能指标。此外，通过引入大规模天线(mMIMO),网络切片、移动边缘计算(MEC)等多项关键技术，将为无人机的覆盖和移动性增强、端到瑞业务质量保 障、高效识别和管控等需求提供新的技术保障章，从而全面保障智能化的网联 无人机应用。3.4.1.2.2. 人机技术应用分析，保障无人机无线通信无人机一般通过遥控系统进行控制，民用无人机与遥控器之间的数据传输, 通常采用低功耗蓝牙或wifi技术，受发射功率限制，

20、只能在不超过500米的视距 范围进行数据传输，且传输图像最大分辨率不能超过1080p,极大限制了无人机 在行业领域的广泛应用。IMTI-2020 (5G)推进组发布的5G无人机应用白皮 书指出，4G能够满足现有的部分低速率，对时延不敏感的无人机应用需求, 5G提供的大带宽、高可靠、低时延通信，能够很好地满足无人机行业应用需求。 5G网络+边缘计算确保无人机行业应用传输需求。在普通的5G网络架构中，核 心网部署位置高，传输需要经过多次路由，时延长，不能满足无人机超低时延 的业务需求。一些区域性业务，全部放在云端处理并非完全有效，尤其是视频类 业务，既导致传输带宽的浪费，又增加了传输时延。因此，传

21、输时延和连接数量 需求决定了 5G业务的处理核心，不可能全放在核心网后端的云处理平台。边缘 计算（MEC）使得运营商和第三方业务可以部署在靠近用户附着接入点的位置， 通过降低时正和负载来实现高效的业务分发。边缘计算服务器部署在网络边缘， 把无线网络和互联网有效融合在一起，同时在无线网络侧增加计算、存储、处理 等功能，构建边缘云，提供信息技术服务环境和云计算能力，将业务本地化，让 区域性业务不必浪费资源在云端进行处理。由于应用服务和内容部署在网络边缘, 这样便可以减少数据传输中的转发次数和处理时间，降低端到端时延，满足低时 延要求。结合5G网络和边缘计算，构建适合无人机无线传输和数据处理的网络

22、架构，将确保无人机行业应用的高可靠和低时延性。3.4.1.2.3. 基于5G的无人机大带宽视频传输在许多类型的无人机应用中（如巡检、监控、测绘等），需要无人机配备分 辨率达到4 K甚至8K的高清摄像头，或者360度全景VR摄像头，从空中拍摄高 清视频或者全景视频。另一方面，这些应用还需要将这些视频数据实时发送到服 务器端，以便实时地对这些视频数据讲行处理这类应用需求，需要通信网络能 够为终谱提供100M以上的实时传输能力。在5G中，通过引入大带宽载波、大 规模天线阵列、高阶调制等技术，可以极大地提升频谱效率、降低信号干扰，从 而提升单个用户的空口数据传输宽带。止匕外，以用户为中心的无边界网络架

23、构， 可以在核心网侧提供更高的数据传输速率。3.4.1.2.4. mMIMOmMIMO作为5G关键技术，通过在基站侧采用大量天线来提升数据速率和 链路可靠性。mMIMO的典型应用场景一般是热点地区、高楼或者需要深度覆盖 的区域，对于无人机通信而言，通过mMIMO手直面和水平面的波束赋形，信号 可以在水平和垂直方向进行动态调整，形成精准的窄波束进行发送和接收，因 此能量能够更加准确地集中指向无人机。对于下行链路，精准的窄波束一方面提 高了无人机的覆盖，另一方面也减少了校园内或校园间的干扰。对于上行链路, 既可以是基站侧形成接收波束，也可以是用户侧形成发送波束，从而既可以实现 无人机上行大容量高清

24、视频的传输，也可以减少无人机对地面终端的干扰。3.4.1.2.5. 部署优化无人机响应时延多接入边缘计算是ETSI标准组织提出的概念，是一种在相比中心DC (DataCenter)更靠近终端用户的边缘位署提供用户所需服务和云端计算功能的 网络架构，将应用内容和MBB核心网部分业务处理和资源调度的功能一同部到 靠近终端用户的网络边缘，通过业务靠近用户处理，以及应用、内容与网络的协 同，来提供可靠、极致的业务体验。通过部署MEC,数据流将不经过互联网直 接在MEC网络下传输，去除了中间的边界网关、防火墙、互联网等节点，这有 效提升无人机高清视频传输的时延，降低视频画面的延迟。3.4.1.3. 5G

25、技术在校可管、可控并能提供主动智能服务的网络是未来智慧校园发展的基础，5G 的高带宽、低时延、广连接技术特性与网络切片、边缘计算等技术相结合，有效 解决传统数字校园中网络重复部署、数据存储的安全隐患、无法灵活应对业务需 求、校园智慧性不足等问题。基于5G构建边-云融合的教育专网，将集中在远端 云中心的服务从“核心下沉到“边缘，边缘计算和云计算相互协同既保障学校网 络的服务质量和数据存储的安全，还使学校能灵活应对业务变化，高效利用学校 大数据真正实现智慧教育。3.4.13.1. 智慧校园专网建设需求基于5G的智慧校园专网建设近年来，大数据、人工智能、云计算、虚拟现实、5G等新一代信息技术的 发展

26、和应用，为我国教育信息化发展带来全新动力，智慧校园势必将取代数字校 园成为当今教育信息化领域发展的主流。许多学校在推进数字校园建设中已取得 了较好的成绩，但仍存在亟待解决的问题，如烟囱式建设，数据孤岛现象严重, 网络灵活性差；校内感知设备零散分布，相互独立，学校难以统一管理；校园网 络无法承载多路并发的高清视频、AR/VR课堂，阻碍教育业务的顺利开展；应用 服务系统相互独立，系统数据难以支持个性化教育。由于传统数字校园采用多种 网络混合的形式，如有线网、无线网、物联网、电视网、电话网等，使数字校园 不仅面临网络异构互联等问题，也无法应对诸多新型应用场景的用网需求，因此 只有改变数字校园的网络基

27、础设施才能破解现阶段的难题，迈向智慧校园，而建 设基于5G的教育专网不失为一种理想的解决方案。基于5G的教育专网是融合5G切片技术和边缘计算技术，满足教育单位业 务、连接、计算、安全等需求的、可管可控可感知的专用云网服务，具有高可靠、 低成本、大并发、提供主动智能服务的特点，是未来学校的新型信息技术基础设 施。由于用网场景的特殊性，学校对网络的覆盖范围与质量、时延性、数据安全 性等性能指标要求较高，因此需要针对教育领域搭建灵活、便捷、安全、可靠、 稳定、智慧化的教育专用网络，为智慧校园建设进行深层次赋能。智慧校园专网 应满足以下需求：1）网络部署简洁、经济、灵活：统一学校的网络承载，使学校无需

28、部署多 种网络，降低学校网络异构互联的成本与复杂性。传统的数字校园中，不同业务 场景需要部署多套物理设备，使网络管理工作异常复杂，5G网络通过软件与硬 件解耦，实现软件定义网络。应用场景发生变化时，学校可通过软件设置重构网 络结构，而非挖沟、打洞、布线等基于实体空间改造网络，利用5G的技术特性， 实现一次性部署网络多次重复使用，学校可通过网络管理平台界面的简单配置, 实现灵活应对新业务场景的网络性能与功能要求，明显降低网络的运维成本与难 度，提高网络的灵活性。2）安全可靠的用网环境：根据访问用户的身份、业务场景提供针对性的用 网环境。针对学生群体，系统将所有数字内容分层管理，根据学生的年级、学

29、习 需求等提供针对性网络服务；针对教师群体，实现公私业务流动无缝切换实现灵 活办公，同时还需保障数据的安全性。另外，鉴于数据存储在公有云存在较大泄 漏隐患，校园网还需采用边-云融合的形式实现学校数据的专有存储和管理。3）灵活稳定的网络设施：针对不同业务场景提供特定的网络服务，尤其需控信息化建设，提升校园实时视频监控、校园师生进出入管控、车辆进出入管控、 消防管控等方面的管理水平，促进校园和谐发展。2.需求分析2.1 .校园安防管控强化需求智慧校园安防监管以物联网、云计算、大数据分析等先进技术为核心，充分 利用高度智能化的人脸识别解决方案，灵活配置，从而满足校园不同安防场景的 需求。传统校园安防

30、监管的缺点是学校覆盖面积广泛，且人口流动性比较大，常 见的安全隐患如下团1、监控效率低，校园流动人员数量大，监控点多，网络带宽不足、视频清 晰度不高;安保人员无法同时盯住上百个视频画面，亦无法保证24小时有效监控; 消耗大量人力成本，事故处理效率低。2、监控联网实现不易，学校覆盖面积广、且常常扩张院校，有线监控部署 成本高，部分区域存在监控死角，不易察觉;此外，监控系统没有与公安部门实 现联网共享，一键式报警没有实现，一旦发生事故意外，应急能力不强。3、校园设施安全事故，来自危、旧建筑物，狭窄的通道、楼道，故障体育 器材，化学实验室等。目前，校园安防管控整体水平还有待进一步提升，建设高效、智能

31、、顺应时 代发展的校园安防管理体系是校园信息化建设的当务之急。2.2.校园消防管控强化需求学校属于人员密集场所，也是火灾高发的单位，因学校是国家人才升级计划 实施的载体，一直以来都是全社会关注的焦点，校园火灾的发生会造成很大的经 济损失和恶劣的社会影响，然而校园建筑老旧，线路老化，消防设施不齐全，监 管不到位等问题引起的火灾时有发生，高校防火监督工作点多面广。随着信息 化进程加快，火灾隐患数量不断增加，消防通道违法占用现象层出不穷;消防隐 患排查依赖现场督察，校园消防监督员人少事多，防火监督工作超负荷;消防设 要保障网络的稳定性。教育数据访问较集中的地方，如平板电脑教室、智慧运动 场等，具有访

32、问的高并发性，易造成学校网络阻塞、吞吐量低、传输时延增大从 而导致用户体验差，边缘服务器的支持使网络能稳定持续地传输数据和保持较高 的响应速度。针对有多个校区的学校，校园专网还应能够支持多个校区广域互联、 内部专网统一的访问控制以及不同校区专网与公网的流量分类管理与计费。4）主动智能的网络服务：5G技术可以推动传统数字校园向智慧校园转型, 实现网络暨服务。5G通信技术赋能传统数字校园中孤立的感知设备，实现智能 教育装备互通互联，边缘云智能分析感知终端汇聚的海量”小数据支撑管理人员 对校园装备进行精细化管理和智能化控制。各类智能装备与物联网协同工作，支 持不同应用场景下的智能感知、识别和数据采集

33、，通过大数据的分析计算实现按 需和主动的智能服务，理解学习的场景和特征，智慧化地适应个体需求，实现从 人找信息到信息找人的转换，从而构建万物互联、全面感知、可靠传输、智能处 理、主动智能的智慧校园。3.4.13.2. 应用场景基于5G的智慧校园专网建设以5G为代表的前沿技术拥有较大的技术使能潜力，有望变革传统数字校园 的各类应用场景。将5G、物联网、人工智能、边缘计算等技术与教育深度融合， 将促进智慧校园发生重大变革，对传统的教与学带来显著冲击。利用5G技术的 高带宽、低时延、大连接的技术特性和切片技术、边缘计算技术促进智慧校园建 设，使得教学环境智能化、教师服务社会化、人才培养个性化、教学评

34、价多样化、 学校管理科学化。根据不同应用场景的网络需求将5G智慧校园专网的应用场景 分为：高带宽场景、大连接场景、低时延场景和网络分级管控场景。高清视频远程教学智能设备远程控制教育机器人控制校园安全行为分析敏感人群检测实物仪器远程控制精淮教研智能分析效学预警分析深堂交互行为分析学生综合素段评掠学生心理健康预警管网自动监测清洁.绿色网络大连接能源使用分析根据年龄、角色控 5G切片和炯珞访问，虚拟网络5G智慧校园专网应用场景L高带宽场景该场景需要采集音视频等多模态数据，对网络带宽要求较高，主要面对的业 务包括：高清视频远程教学、AR/VR教学、精准教研智能分析、敏感人群检测、 校园安全行为分析、学

35、生综合素质评价、学习负担监测、学生心理健康预警、课 堂交互行为分析、教学预警分析等。基于5G的智慧校园借助智能化的终端设备将采集到的数据安全、可靠、稳 定地传输到云端，联合智能分析技术对数据进行深度分析，辅助系统主动、智能 地服务教与学，以及支撑学校管理层科学决策。如高清视频的稳定传输保障了远 程教学的顺利开展，边缘计算支持网络的低时延实现机器视觉功能或达到远程即 现场的效果，学校可以进行多地教室同步授课，还能满足“面对面”个别化教学需 求。而VR/AR教学也依赖于5G网络高速率地传输数据，使教师可开展多种基于 VR/AR的教学，如虚拟实验课、虚拟创客、STEM教育、游戏化学习等寓教于乐 的教

36、学形式，给予学生沉浸式的学习体验，提升学习者的知识感知和保留度。课堂教学是学校教育的主阵地，借助教育数据提升课堂教学效能也依赖于 5G网络。5G网络汇聚的课堂教学数据支撑课堂交互行为分析和教学预警分析, 系统根据分析结果及时向教师反馈课堂教学效果以及预警潜在问题，助力教师为 学生提供精准的智能教学服务，真正实现因材施教”。利用智能感知技术采集并存储教学全过程的数据，通过数据挖掘技术深度分析数据，可有效评估学生的学业成就、学习负担、心理健康、体质状态和认知水 平，帮助教师基于数据实现精准教学和实时获悉学生的心理、身体健康，提升学 习效果的同时促进学生健康成长。5G网络除了服务于教学外，也能助力精

37、准教研。稳定的网络通信服务和全 方位的物联网能收集多方面的教研数据并将其可靠地传输到云端，数据中心内置 的数据分析技术智能分析教研数据，帮助教师及时发现自身的问题，助力教师精 准破解教学难题。学校还可利用分布在各处的高清摄像头、传感器等实现高效精 准的敏感人群检测、校园安全行为分析，为学生提供全天候、无死角的安全保障 服务，打造绿色、健康、安全的智慧学习环境。2 .大连接场景该场景主要服务于以传感和数据采集为目标的业务场景。在大连接场景下, 设备终端分布广泛、数量众多，局部地区设备密度大。利用5G的技术特性，结 合边缘计算，为校园终端设备赋予连接性、智能性，实现全场景、全方位、全天 候的监控与

38、管理，确保校园安全，构建智慧物联校园，营造绿色、安全、可靠的 教学环境。代表性的业务场景包括：电子围栏、管网自动监测、能源使用分析、 火灾自动预警、无接触智能门禁等。电子围栏是通过物联网技术构建的有监控的特定安全区域，用于防止非法侵 入或者非法逃逸。通过红外对射传感器、5G基站信号定位，并配合高清摄像头 构建的电子围栏，有效防止区域非法入侵。5G基站信号定位可以收集到移动终 端设备码信息，并上传到云平台，智能监控软件进行大数据分析，如碰撞分析、 伴随分析、脱离分析等，实现人员实时监控。比如，幼儿园的平安校车，当有小 孩脱离安全区域或滞留车内时，系统会自动预警。摄像机对固定区域进行视频扫 描侦测

39、，如果有人异常闯入，前端会通过预警闪烁、语音提示、激光跟踪对入侵 者进行警示，可应用于校门、围墙监控等场景。管网自动监测借助5G智能终端对学校宿舍、办公楼的水电、路灯等进行智 能化的管控，终端设备将采集的数据传输到控制中心，自动对各个监测点进行实 时监控，掌握管网内动态。控制中心对终端数据进行实时分析掌握校园的能耗使 用情况，提升能源利用率，构建绿色智能、人和物可管的智联校园。针对各个监 测点的异常情况，系统自动分析预警，使安全隐患前置化、隐患排查精细化、隐 患处置数据化，全方位地保障校园安全，建设一个平安和谐的校园环境。无接触 智能门禁对校园内人员、车辆通行进行控制管理，门禁系统同时支持与报

40、警、视 频监控实现联动响应。3 .低时延场景该场景中教育装备远程控制及实验仪器远程共享，对网络时延要求极高，主 要针对的业务包括：实验仪器远程控制、教育机器人控制、智能设备远程控制等。实验教学需要学生通过实际动手操作将理论与实践相结合更好地理解教学 内容，但部分大型仪器昂贵，实验室提供的设备数量有限，常常无法满足学生的 学习需求。通过远程的方式，实现大型仪器远程操作与共享是一种解决方法。5G 与物联网结合给实验教学带来发展机遇，通过构建远程开放的实验平台使学生在 没有教师的监督下有充足的时间远程控制实验仪器进行远程实验。但远程实验的 顺利开展对通信网络的实时性要求极高，传统的校园网络无法满足。

41、5G网络可 以将时延降低至1ms,真正为学生带来“远程即现场实验操作体验。除远程实验外，教育机器人也成为新一代教育信息化发展的重要产物。教育 机器人分两类：一种是为教学活动服务的，是教师良好的教学工具，可用于辅助 学习者进行机器人领域相关知识的学习与实践；另一种是教育服务类机器人，被 直接用于智能辅助教学过程。无论哪种教育机器人，都有大量研究发现它们是教 师教育、学生学习的得力助手，5G技术的低时延以及内生支持的边缘技术，可 有效支持控制教育机器人所需的快速响应需求，迅速执行命令。另外，随着教育信息化的持续发展，学校引入大量的智能装备，使校园内充 斥着种类繁多、数量众多的校园智能装备，给学校管

42、理人员管理装备带来很大压 力。5G技术赋能学校高效管理教育装备，可以对学校的所有教育装备进行物联 化和互联化，实时收集教学设备运维数据，智能化分析，可视化呈现，实现对设 备的统一管理和监测；可以及时发现装备故障，保证教育设备可用性，有效提高 区域装备使用率；可以实时掌握装备现状，为科学采购提供有效数据支撑；可支 持教学设备间的数据流互通互用，实现单点远程精准控制，通过可视化运营运维 界面，有效降低维护成本。4 .网络分级管控场景该场景面向绿色、安全校园的需求，主要利用5G的网络切片技术以及网络 功能虚拟化，对不同身份的用户进行网络访问的安全控制，利用切片技术为学校 各类教育业务构建专用、虚拟、

43、隔离、按需定制的逻辑网络，满足不同业务对网 络能力的差异化需求。传统校园网络中的教师、学生以及外来访问人员，无论其 身份有多大差异，都融合在同一张校园网络中，对师生的信息安全、数据隐私带 来极大隐患。另外，不同应用场景对网络性能要求差异显著，如远程教学的高清 视频传输与评价场景中学生行为数据采集，若采用同一网络为多种业务提供相同 的网络服务，必然导致网络服务质量的相互冲突，难以有效地平衡与管控，也无 法达到某些极限场景中的网络需求。利用5G的切片技术针对不同业务场景的用网需求部署专用网络，一个网络 只包含特定应用场景的功能，可极大提高网络的服务效率，网络性能也能得到保 障。智慧校园建设中，针对

44、不同业务类型划分不同网络，可以使不同速率要求的 业务都得到满足；针对学生、教师、外来访问人员划分不同网络，有效保障各类 用户的数据安全，同时针对不同身份的用户进行适当的网络访问控制，如针对学 生而言可做到上网行为可溯源，过滤掉不健康的信息和网络监控功能，为学生搭 建绿色、健康的校园网络环境；针对教学、教研、教管、评价等应用场景，也可 以部署专用网络，保障应用安全、稳定、可靠地执行。3.4.1.3.3.边-云融合的教育专网结构基于5G的智慧校园专网建设5G教育专网既可以服务于学校内业务的开展，也支持校区间、教育单位之 间互通互联。它是运营商基于公网无线频段为教育机构部署的网络，但与5G公 网逻辑

45、隔离。学校基于运营商的5G网络部署满足自身需求的校园专网，具体的 校园专网有两种实现方式：一种是学校内部部署的物理隔离的专用网络，另一种 是所有学校共享教育专网的公共网络资源，使用5G网络切片技术构建的逻辑隔 离的专用网络。采用第一种方式构建专用网络，学校间仍相互独立，每所学校都 需要部署全套的5G网络设备以及承担校园网络运维工作，学校之间无法实现集 中管理的数据共享；第二种专用网络构建方式依赖于运营商，网络部署工作与网 络运维工作由专业的运营商及专业运维公司承担。由于第二种网络本质上是所有 学校共享同一个物理网络，避免了第一种网络构建方式可能导致学校之间不互通 的问题，有效支持学校间数据共享

46、，支撑教育管理部门依赖学校客观、全面的数 据科学决策。专网构建了教育中心云、区域云和边缘云的多层级教育云环境，中心云主要 提供全局性的能力服务，如AI数据分析、高速互联等；区域云主要实现区域教 育整体管理与资源共享，如区域性智能教育管理与公服务等；边缘云主要负责校 内特色应用以及需要实时控制的应用等，如智能教育装备管理等。将多级教育单 位融合在同一教育专网中，可满足国家级、区域级、校园级的数据存储、分析和 高速网络使用需求，使各层级服务能在专网层级融合与多级协同，实现网络暨服 务，对用户更便捷透明，避免应用的碎片化与信息孤岛现象。教育专网通过覆盖 各级教育单位和学校，汇聚各类应用中的教育基础数

47、据、用户行为数据，实现数 据的交换、治理和共享，为管理和教学提供科学、可靠的数据支撑，通过教育大 数据打造教育生态圈，共同推进教育信息化的发展。专网以云网融合的移动边缘平台(mobile edge platform, MEP)为基础，借 助5G切片技术和边缘计算技术将校园内部网络和校间网络融合，满足学校内部 网络灵活部署、教育数据安全可控、校园网络高速稳定以及学校间互通互联的需 求。移动边缘平台部署在学校内部，是一体化的5G集成平台，学校可根据自身 业务灵活分配网络资源及控制学校的数据流向，既实现本地卸流，加快本地运算 速度，又实现学校内部数据不外泄，公共教育数据也可以多级教育单位共享，保 证

48、教育单位能独立管控内部网络，也使各教育单位保持互通。移动边缘平台提供 系统级的基础数据管理与接入，可打通信息孤岛，实现统一门户，统一认证，统 一服务,统一数据管理，通过标准化的软件接口，动态接入外部应用与能力服务， 构建自我优化的教育云平台生态体系。移动边缘平台还支持校园内部多终端的数 据采集和全方位多维度的数据分析，为学校师生提供个性化服务。与传统数字校园利用云计算进行集中式数据处理不同，多校区的教育专网以 边云协同的形式服务于智慧校园，主要包括中心云、边缘云。中心云将数据的计 算和存储功能下沉到边缘后，主要负责管理多个边缘云以及为边缘云提供充足 的虚拟化资源和各类共性能力服务，并进行网络调度、算力分发使网络资源利用 率最优化。由于中心云由大量的虚拟服务器组成，可提供持久化存储以及为需要 大计算量的应用提供资源，如教育数据、人工智能、数据分析等。中心云通过教 育云网融合管理平台实现云网协同的连接和管理，利用核心网专网网关实现学校 内部网络与运营商公网的通信，提供安全的连接，保障通信的私密