2024优秀案例丨江西师范大学附属上饶智慧校园

1.背景和意义

上饶高铁经济试验区为认真落实江西省委省政府“发展升级、小康提速、绿色崛起、实干兴赣”的十六字方针，上饶市主动拟订设立上饶高铁经济试验区的发展战略，以充分发挥高铁对经济社会发展重要的推动作用，积极探索高铁经济发展新模式，把上饶建设成为省域副中心、江西绿色崛起副中心城市，全面打造富裕上饶、美丽上饶、人文上饶、幸福上饶。

江西师范大学是教育部、江西省人民政府共建高校和中西部高校基础能力建设工程高校，入选全国首批深化创新创业教育改革示范高校、全国高校教师考核评价改革示范校、全国“体育美育浸润行动计划”高校、全国实施“农村师资支持计划”试点高校、全国实施“国培计划”项目院校、教育部“推进实施卓越中学教师培养”项目实施高校、教育部全国高校实践育人创新创业基地。

2022年12月，江西师范大学与上饶市政府洽谈在全省“数字经济示范区”--上饶高铁经济试验区推进江西师大附属上饶实验学校建设，助力上饶数字经济“一号发展工程”江西师大附属上饶实验学校是上饶高铁经济试验区重点工程之一,也是丰富城东片区高质量教学和配套设施的惠民工程。

2.建设目标

通过建设数智化的新型智慧校园环境推动教育数字化转型,助力教育从经验驱动转向数据驱动，实现教育资源优质均衡发展，为师生建立智能开放的教育教学环境和管理应用。

2.1建设数智化的新型智慧校园环境。

综合运用云计算、物联网、人工智能、虚拟现实等新兴信息技术，全面感知校园物理环境,以数字孪生理念还原学校整体区域及周边环境,将学校物理空间和数字空间有机衔接实现校园全息可视、综合调度、应急指挥可视、可管、可控的管理模式。同时智能识别师生群体的学习、工作情景和个体特征，通过网络空间的分析应用，改变师生与学校资源、环境的交互方式,开展以人为本的个性化创新服务，为师生建立智能开放的教育教学环境和安全舒适的生活环境。

2.2实现全场景校园数据的互联互通。

通过校园数字大脑，推进教育数据从单一领域向全领域数据汇聚，解决各类数据割裂问题，对全场景教育数据进行采集、存储和关联分析，构建未来学校信息化发展生态，发掘和释放数据资源的潜在价值，实现“用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新”提升校园数据治理水平。

2.3助力优质教育资源的均衡发展。

应用智能化教学环境，提供优质数字教育资源和软件工具，利用信息技术开展启发式探究式、讨论式、项目式、参与式教学，探索并建立以学习者为中心的教学新模式，构建虚拟与现实融合的学习环境;依托智慧教室环境实现“三个课堂”在各个学校的常态化按需应用，推进本部学校与附属校之间在课程时空、学习内容和人才培养方式的创新变革，共享优质教育资源惠及更多学生，创新教育模式。

2.4培养师生数字化的综合信息素养。

适应信息化和国际化的要求，完善信息技术教育,开展多种方式的信息技术应用活动，创设绿色、安全、文明的应用环境。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习、合作学习:增强教师运用信息化手段提升教学与管理的能力，通过线上、线下相融合的方式，帮助教师了解信息技术、具备基础应用能力，满足新时代背景下的教师数字素养国家标准要求。

2.5 提供业务功能一体化的用户体验。

梳理面向学校、师生、家长提供的不同管理服务事项，通过校园多终端统一门户为不同用户提供一站式服务，实现“统一身份认证、统一资源管理、统一桌面呈现”的应用环境精简流程和操作环节，最大程度地帮助学校管理提质增效。

建设智慧校园的“数字大脑”，形成数据基座平台，借助平台的能力，建设应用门户形成技术支撑平台，建设教育大数据平台和校园数字孪生平台服务教育教学管理、校园综合管理、校园设施管理等。

1.校园三维可视化

以学校地理模型为载体，充分利用可视化展示平台的三维模型、图表、3D 呈现等多种可视化手段,将专业系统内的相关信息按照业务逻辑关系有机地集成组织起来，宏观与微观相结合,由面及点的方式展示智慧校园的全貌。其中,面代表学校智慧校园的楼宇环境虚拟、综合态势、线上校史馆及各类展示馆、校园迎新导航等展示，使管理人员可以第一时间掌握情况，监控全局，点代表着智慧监控、通信管理等子模块及其所包含的子系统成果展示和运营数据展示。每个子系统既相对独立，又互有关联，形成相对完整的数字孪生校区生态圈。

1.1展示场景

场景展示支持场景图层筛选，目标物圈选、目标检索、智能选中、目标查看、历史回放、辅助标绘等功能，并支持多种场景自定义功能，包括不限于:视角设定、视角漫游、自定义点位、场景跳转、夜景渲染等。如图1:数字李生展示层级

图 1:数字孪生展示层级

场景要素可视化

地图场景要素数据，例如:gis数据、CAD坐标数据、地表高程数据 DEM、卫星影像切片、特殊地理信息数据等；

数字模型可视化

基于航拍、3Dmax 建模、CAD绘制、BIM 导出模型等方式下形成的高精度模型，构建校区重点建筑真实还原场景；

数据呈现可视化

数据面板结构层，独立数据组件平台，基于threejs 完成可开放数据面板机构层，读取结构化数据，自适应数据变化及效果变化；

业务事件可视化

基于业务事件完成事件告警、事件信息处理，构建独立消息管理方式;提供事件可视化、过程可视化、结果可视化呈现。

根据学校的 CAD图纸

和项目效果图、BIM数据，以及现场实际照片进行 3Dmax 模型开发，体现项目完整的地形地貌、校区环境、建筑外立面、建筑空间结构，包含室外和室内部分的开发，再将项目 3Dmax模型按照要求进行优化处理，保证项目模型负荷引擎要求。

按照建筑图纸和施工图纸进行1:1还原，建立通真的虚拟场景，虚拟建筑外立面与真实建筑立面保持一致，项目室内还原，根据项目模型，完全还原项目室内空间结构，建筑形态，功能布局等内容，为项目内部的设施设备管理和项目的空间管理提供支持，构建大规模校区数字孪生场景底座，对校区进行高精建模。

校区内部核心建筑，包括校区建筑、绿化等以高精度级别模型建设，观察距离为1km-10km，模型为多边面模型组合，单个模型面数 3000-8000，制作特定模型使用纹理贴图，模型结构精度为50m，可辨认出楼梯外轮廓细节，可达到 90%的建筑还原度，可逼真还原校区面貌。如图2:智慧校园场景全貌

图2:智慧校园场景全貌

校园整体按照住建CIM5级建模标准制作;学校中心楼宇周围的建筑、道路、桥梁分布等需要场景自然过渡处理。可支持在三维场景中旋转、平移、缩放视角，以不同的角度查看楼宇的周围环境。支持场景中标志性的楼宇、道路及桥梁等以顶信息牌的方式展示，方便用户快速确认楼宇在城市中的位置。可支持场景图层切换，主要包括以下内容:摄像头。点击摄像头按钮，在场景中显示摄像头位置分布及其图标，点击摄像头可查看实时视频画面、回播历史视频记录。视频周界。点击视频周界，显示摄像头图标及覆盖范围。按钮切换。点击切换按钮，实体场景切换。如图3:智慧校园单独学校场景全貌

图3:智慧校园单独学校场景全貌

2.环境、安全、设备等可视化

IoT 平台云服务能够向下兼容各类型、各厂家、各协议的设备接入，将海量的API接口向上开放给业务提供商调用。物联网平台提供完整的设备生命周期管理、状态监控的能力规则引擎等能力。提供设备模型定义、设备地图、设备日志、设备配置更新、软/固件升级、历史数据存储、数据分析的能力，更方便用户进行设备的配置管理和数据分析展示。

通过数据集成接口开发，适配并对接各类实时、非实时数据，实现数据自动联通和共享。主要包括:安防监控系统、门禁系统、访客系统、机房环境监控系统、消防系统、智慧教室系统、教务平台、能效平台等校园内相关系统。

2.1多业务系统对接

系统分别提供标准SDK接口、demo、对接文档，提供移动设备实时定位信息等给至业务系统。

如可服务于业务系统中的信息推送(数据通信接口)、选视频(视频调度接口)等等业务应用场景。并向其提供消防设施、车辆、门、移动终端等位置信息，以供其实现扁平化、可视化管理。

2.2多种接口类型

对于不同架构的业务系统,与其对接需提供不同类型的接口,本次建设可以提供 PCWeb端使用的 SDK，通过 SDK与服务器交互，完成相关功能。

同时向多类应用系统提供更加丰富的对接接口，除chrome浏览器的SDK接口外，还包括 IE 浏览器的 SDK 接口以及 C/S 架构的 SDK 接口和 SIP 协议接口。

2.3接口对接标准

提供标准对接接口及接口文档，后续建设的各类通信系统依照此接口进行统一接入，避免重复开发建设。

对后续新增/规划建设的设备，需要统一汇聚入系统中，以实现系统建设的不断丰富增强。对接入方式进行标准设计。

对通信方式：提供 APP接入、SDK接入、SIP协议接入三种对接方式。

APP接入:适用于标准安卓系统终端类产品，提供音视频通话、定位上报、SIM信息上报、公网对讲、电话会议等功能。

SDK 接入：非标准安卓类产品、非标准SIP协议、国标协议产品，通过集成其通信接口SDK接入。SDK需要能够提供

SIP 协议接入：对于标准 SIP协议产品，通过协议进行接入。

定位上报标准：非标准安卓系统终端类产品，需要能够以X格式，通过 UDP协议上报其定位信息。

视频融合：对接视频监控平台，开发孪生底板，对重点区域视频叠加到数字孪生校园场景中，实现虚实融合。

2.4三维地图模型管理

模型数据导入：根据三维模型数据格式自行导入模型数据，生成对应三维模型，支持导入的数据格式包括:

（1）支持倾斜摄影模型标准数据，如osgb格式数据:

（2）支持 3Dmax 建模软件导出的三维模型数据，如FBX 格式数据:

（3）地形数据，如瓦片地图、tif 图等,

粗模快速构建：提供模型快速构建工具，能够基于二维地图数据快速生成三维模型，模型外观纹理能够进行批量替换显示。

模型叠加：支持多种模型类型叠加应用，如在倾斜摄影三维地图上叠加 3Dmax 模型或建筑信息模型，且三维模型加载需满足渲染呈现要求:在界面上显示的三维模型必须根据模型本身分辨率清晰加载。

精细化模型控制：针对系统导入的 3Dmax 模型及建筑信息模型等精细化模型，能够满足对楼宇楼层模型进行单独控制要求，可对楼宇楼层进行拆分显示呈现，以及建筑外观纹理隐藏操作。

2.5 地图管理模块

地理目标定位搜索：三维模型场景基于地图信息数据，通过输入搜索地点或目标关键字段，系统自动匹配出符合搜索条件的目标，点击确认后系统自动切换定位到对应位置地图视角获取:地图支持对当前视角进行获取保存，系统调用相关接口满足对保存视角进行定位呈现。

地图视角示意：支持自动获取当前系统呈现地图界面的视角范围并做示意反馈，用于对当前视角的感知。

模型、图标添加：地图支持添加各类模型、图标、文字、面的添加及勾画，如热力图效果、道路车流状态流动效果等。

视角漫游：系统能够根据用户设置的视角执行场景视角漫游。

视频融合处理：通过融合工具将实时视频画面以外观纹理形式贴合在三维模型上，要求贴合的视频画面能够根据模型进行裁剪，实现视频与模型的完美贴合。

视频融合工具：提供视频融合工具，通过融合工具将实时视频画面以外观纹理形式贴合在三维模型上，要求贴合的视频画面能够根据模型进行裁剪，实现视频与模型的完美贴合。

热力地图渲染：基于前端设备或第三方系统人群统计数据的对接，完成地图上人群热力图渲染呈现，显示当前区域人群分布情况。

POI功能：支持标注标绘的添加、删除、编辑、修改:支持任意修改标注的字体、样式、图例、位置、可视距离等参数;支持点标注、线标注和区域标注等多种方式，同时可以为标注添加附属的说明信息，也可以根据标记信息制作专题图。

艺术字体三维地图叠加：支持在三维地图上添加常用艺术字体及呈现显示。

地图控制接口：支持框选、圆选、点选、线选、多边形选接口。

2.6视频效果处理模块

视频图层球机框选控：基于大范围视频融合场景，在视频画面中框选局部区域，控制球机对当前框选区域进行视频放大星现，实现在大范围全局视频内细节视频预览。

地图图层球机框选控制：基于地图图层，在地图上框选局部区域，根据框选的区域与高点球机覆盖的范围换算，自动联动匹配的设备对当前框选区域进行视频预览播放，实现对地图区域内真实场景视频进行快速调取预览。

2.7监控视频

视频监控：对接平台，开发应用，提供校园视频监控分布及覆盖范围管理以及视频调阅功能。显示视频监控摄像头位置，在图中具体标示，以及AP的位置和方向等信息，必要时需进行实地勘测。如图4:视频监控功能

图4:视频监控功能

环境质量

数据指标：对接平台，开发应用，提供环境空间类数据指标查阅功能，如:空间使用率(办公室/会议室)、环境指标(温度/湿度/pm2.5/噪音)等。如图5:环境模拟

图5:环境模拟

3.指挥运营

校园智慧运营平台，对各智能化子系统集中统一界面管理，统一监控管理，统一数据查

询和报表管理，统一系统协同管理，统一业务流程管理，统一的可视化系统管理，统一运营维护管理。

高度融合校园现有数据资源，对校园教务处、保卫处以及教学楼、宿舍等各部门、各场所安全管理领域的关键指标进行综合监测分析,辅助管理者全面掌控校园运行态势,实现人车、地、事、物统一管理，校园综合运营态势一屏掌握。综合态势感知统一导航、统一消息统一检索、事件预警。如图6:指挥运营数据接入

图6:指挥运营数据接入

IOC智能指挥调度中心，整合汇聚全校信息化数据信息，集中分析、处理、应用，从而构建和完善督导督政、督学、监测三位一体、覆盖全校各项教育工作的调度指挥体系，实现强化督政，深入督学，完善监测，充分发挥调度指挥作用。

在中心能够高效组织管理工作，全面掌握学校智慧校园应用情况，实现校园安全视频集中监控、教学分析大数据呈现、教学应用统计分析呈现、资源使用统计分析呈现、设备状态统计呈现。

状态可视:将校园数据进行统一分类，一张图管理，随时掌握人、事、物状态;事件可控:掌握全局态势，统一资源调度，实现事件快速响应和处置:业务可管:数据融合分析，被动响应走向主动管理，保障运营态势全局掌控。

3.1资产管理

如图 7:资产管理数据接入

图 7:资产管理数据接入

3.2数据指标

对接平台，开发应用，提供资产总数、使用率、预警、标签、类型等相关指标数据查阅功能。

3.3电子围栏

对接平台，开发应用，提供资产围栏分布、位置、描述等信息查阅功能。如图8:电子围栏

图8:电子围栏

3.4资产监控

对接平台，开发应用，提供重点资产物资视频监控数据查阅功能。如图9:资产盘点

图9:资产盘点

3.5资产盘点

对接平台，开发应用，提供重点资产分布、登记位置、移动情况等资产盘点功能。

3.6事件管理

对接平台，开发应用，对资产外出、移动等事件进行管理，包括:预警位置、处理情况资产信息、监控视频等。如图 10:告警事件

图 10:告警事件

3.7通行管理

对接平台，开发应用，提供通行位置视频查阅功能，提供通行人员、车辆清单查阅功能。

3.8通行分析

对接平台，开发应用，提供通行人员(员工、保安、访客)、告警、车辆数据统计分析。如图 11:通行分析

图 11:通行分析

3.9其他门户功能

校园特色：提供前端界面数据面板，呈现校园文化、办校理念、校园荣誉、校园规划等信息，突出学校的吸引力和竞争力

校园服务：提供前端界面数据面板，呈现学校政策、招生政策、校园管理等信息，突出校园服务能力

校园迎新导航：利用渐步式三维实景+空间定位，制作校园数字地图。为校园提供虚拟导航。

1、统一数据治理

针对智慧校园建设过程中，数据来源较为复杂的问题，通过数据治理建设能够能规范数据的生成、持续改进数据质量、最大化数据价值;通过数据治理提升核心能力掌控，提升系统开发和维护的质量，减少系统建设、实施及运维等各方面成本;进而将数据中心中分散的数据按照主题类别进行整合，自定义配置模型规则、通过计算引擎生成新资源，利用资源目录统一对外提供服务，实现丰富数据资源种类，提升数据服务能力。数据治理包括数据规整数据建模、数据质量、脚本管理、调度管理五部分。

2、用户场景体验

在传统的智慧校园物联网应用中，物联网系统建设主要应用在智慧图书馆管理、食堂消费管理、师生进出及车辆管理等应用场景中。在本次新时代未来智慧校园系统建设中，物联网技术得到了广泛、全面的应用，包括:图书借、就餐消费、到考勤、教学设施管理、人员管理、后勤设施管理、校园环境监测、智能建筑能源监测等。

有利于学校现有系统的整合和以后系统的扩展,而学校信息系统的整合主要包括数据应用的集成、业务流程的集成与重组、应用界面的集成。通过服务信息化，将资源、数据、信息和应用流程，按照基于服务的方式整合起来，使它们之间彼此互相关联，数据共享、融通,并通过组织和业务流程再造，有效协调人员、资源，打通教学、科研、管理、办公、学习方面的各个场景，提高整体效率。

1.数字孪生技术的前沿性

作为数字化转型的一部分，数字李生技术是当今科技领域的前沿趋势。上饶智慧学校通过引入数字李生系统，充分利用地理信息数据和无界arth平台，构建了全面感知学校运营的虚拟模型。这不仅展示了学校对前沿技术的敏感性,也使得学校能够紧跟科技发展的步伐，具备更好的竞争力。

2.全面管理学校运营

数字李生系统提供了全方位的学校运营管理手段，从综合态势、教学运营、智慧安防、资产管理到校史陈列和校园迎新等主题,为学校管理者提供了一站式的信息展示和管理平台。这种全面管理不仅提高了学校运营效率，也有助于更科学地决策和规划。

3.空间信息融入学校运营

通过数字李生技术，学校将地理信息数据融入空间模型，使得学校运营的数据更具有地理参考性。这种创新应用不仅提升了数据的直观性和实用性，还为学校管理者提供了更深层次的数据分析和决策支持

4.用户角色分级管理

通过在数字孪生系统中实现管理者模式和学校运营者模式的区分管理，学校在用户体验和数据隐私保护方面进行了精细化设计。这种差异化的管理模式使得不同用户能够更专注地查看和操作与其职责相关的数据，提高了系统的可用性和用户满意度。

5.教育信息化推动社会发展

智慧学校数字孪生系统的推广应用不仅有助于学校提升管理水平和教学质量，也为当地社会的信息化发展做出了贡献。推动教育信息化不仅是学校自身发展的需求，也符合社会整体信息化的趋势，有助于培养更具创新力和适应力的学生，推动整个社会向数字化时代迈进。

总的来说，江西师范大学附属上饶智慧学校数字孪生系统的创新应用具有引领潮流、提升管理效率、推动社会发展的推广价值，对于其他学校和教育机构的数字化转型提供了有益的借鉴和参考。