5G+新型智慧校园申报方案(完整)
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5G+新型智慧校园申报方案(完整)

2022-10-23 13:05:03 投稿作者:网友投稿

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5G+新型智慧校园申报方案(完整)

 

  5G+ 新型智慧校园申报方案

  目录 一、项目基本信息 ................................................................................................................................... 2 二、项目内容 ........................................................................................................................................... 3 三、项目计划进度 ................................................................................................................................. 13

 一、项目基本信息 项 目 名 称 5G+VR/AR+AIoT 新型智慧校园研发与应用示范项目 项目简介:某拟与某学院深化合作建设 5G+VR/AR+AIoT 新型智慧校园研发与应用示范,将 5G、VR/AR、AI、IoT、大数据、边缘计算等新一代信息技术与教育深度融合应用,以 5G、光纤+无线、感知终端、多网融合的泛在校园网络为基础,建设基于 5G+VR/AR+AIoT 的智能教育学习空间、教学服务平台、智慧校园环境,通过基于大数据的教育教学监测评估预警与精准智能决策,全面大幅度提升教育信息化、仿真化和智能化水平,推动教育理念、教学模式、教育智慧化系统的变革与创新,力争为江西乃至全国高等教育的虚拟现实和智慧化建设起到示范、推动和促进作用。

 VR 产业高质量跨越式发展,打造 VR 产业"江西高地",是江西省委省政府的重大决策。项目是以创新引领、数据驱动发展为核心,以数字产业化、产业数字化为主线,加快培育智慧化教育的新动能,对实现江西教育高质量、跨越式发展,意义重大。

 某学院是经国家教育部批准设立的国有公办全日制本科普通高等院校,学校占地2850 多亩,现有主校区、浔东校区、庐峰校区、南湖校区、八里湖校区等五个校区,校舍面积 130 余万平方米,在校师生规模达到 4 万,位居江西省高校第二位。2013 年某学院与某等单位合作,投资 2100 万元,开启某学院智慧校园 1.0 项目建设,实现了校园宽带的无线覆盖,开发建设了云业务中心实现全业务流程的数字校园。2018 年,在省委省政府和市委市政府的大力关怀支持下,某学院整合现有校区教育资源,投资 20 多亿元,新建 1387 亩的新校园,2021 年 9 月将投入使用。

 5G+VR/AR+AIoT 新型智慧校园研发与应用示范,是在某与某学院合作建设的智慧校园1.0 的基础上,以 5G、VR/AR 江西高地和某学院新校区建设融合为契机,打造全国首家全面应用 5G+VR/AR+AIoT 融合架构搭建的 2.0 智能生态高校园区。

  关键词:5G、VR/AR、AI、NB-IoT、eMTC、大数据、云平台

 二 、项目内容 1. 项目内容 包括项目领域、主要内容 根据《2019 年推进新一代宽带无线移动通信网国家科技重大专项成果转移转化试点示范工作要点》,某助力某学院在原有智慧校园 1.0 的基础上,打造升级智慧校园 2.0,架构内容如下。

 (图 1:某学院智慧校园 2.0 架构)

 项目建设内容: 1.教学科研智慧化(基于 5G、VR/AR、AIoT)

 (1)5G 云端一体化直播互动课堂 (2)5G+VR/AR 沉浸式教学应用 (3)5G 无人机教学应用 (4)5G+VR/AR/MR 多人协同教学

 (5)5G 智慧学习终端 2.学校管理智慧化(基于 NB-IoT、eMTC、AI)

 (1)5G 智慧平安校园 (2)5G 智慧停车 (3)5G 一卡通及人脸识别 (4)5G 智慧校园物联管理 3.决策支持智慧化(基于大数据+AI) (1)大数据融合治理智慧平台 (2)大数据服务智慧平台 (3)大数据分析智慧平台 (4)大数据监测预警评估决策可视化智慧平台 4.环境感知智慧化(基于云平台、AIoT)

 (1)3G/4G/5G+光纤+WiFi+感知终端+物联网络 (2)5G 智慧教室 (3)5G 智慧照明 (4)5G 智慧电控 (5)5G 智慧水控

 2. 研究方法和技术路线 2.1 研究方法 本课题由某联合某学院,以行动研究法为主,综合运用文献资料法、调查研究法、边缘计算技术、VR\AR 技术、AI 机器视觉技术等多种方法开展研究。

 1 1 )

 行动研究法

 本课题的研究,通过教师和学生的全面参与,项目跨度由 2013 年 7 月至今从对教学管理、生活管理、校区管三个方面不断的在实践中发现问题,反馈后再进行研究,将研究成果重新在活动实践中进行再次的实践检验。

 2 2 )文献资料法

 整理收集有关有线网络、无线 WiFi,物联网感设备、蓝牙、Zigbee、NB-IoT、RFID、5G、AI、NB-IoT、eMTC、大数据、云平台、VR/AR 等技术的文献资料,进行相关理论的学习,梳理有利于本课题研究理论资料,应用于研究活动的开展。

 3 3 )调查研究法

 在课题研究之初,对武汉、上海、广州等信息化先进高校进行前期调查,对信息技术的应用及成效,分析得出各高校智慧校园在运用信息技术领域的先进之处,有针对性地制定研究方案。研究过程中对教学管理、生活管理、校区管理的状况进行调查研究,及时调整研究方法和策略。研究总结阶段,对运用信息技术促高等院校的信息化水平有效性进行后期的调查测量,对研究的成果进行有针对性的总结和分析。

 4 4 )

 边缘计算技术

 全球智能手机的快速发展,推动了移动终端和“边缘计算”的发展。对物联网而言,边缘计算技术取得突破,意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端,处理过程将在本地边缘计算层完成。

 5 5 )

 VR\ \R AR 技术

 使用 VR 结合 AR 将一些教学素材如何打造出一个现实世界的仿真系统,桌面式 VR设备,可将学习内容以三维立体的形式呈现在学生面前,帮助学生解决苦思冥想却终不得解的难题。

 6 6 )I AI 机器视觉技术

 机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来,机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断,如何使用机器视觉给校园管理带来便捷?概括起来就是几大类:1、定位引导,即给机器指令告诉他去什么地方拿东西; 2、自动装配,即把东西放到指定地方; 3、缺陷检测,这是属于视觉检测类,是由视觉检测系统完成,对产品各种缺陷比如大小不一样、位置不同、有和无、损伤等的检测; 4、测量,这也是属于视觉检测,是对目标产品几何形状的测量; 5、识别,对人脸进行识别分析,对产品进行识别比如字符、图表等。

 2.2 技术路线

 全校信息化建设规划

  物联网技术手段

  VR\AR 技术

 机器视觉技术

  制定学校信息化建设的长远规划及建设目标 构建学校物联网基础架构平台,物联网智慧校园结合无线 WLAN 覆盖与IoT、边缘计算等技术的融合 搭建虚拟现实云平台,通过 MEC 及云处理技术满足与 5G 特性契合的虚拟现实沉浸式教学应用

 利用 AR 技术进行辅助教学,100%还原三维立体形象,提供更直观的教学内容 建设“互联网+”智慧教育云平台,建立教与学融合创新工作体系 沉浸式教学例如:历史课穿越体验、生物解剖课放大观看、设计建筑类三维设计

 利用云计算、大数据、物联网、移动通信、人工智能、等信息技术

 通过 AI 智能摄像头机器视觉技术,实现 5G+AI 大数据教育教学评测,为学校提高教学质量提供帮助 建设一个高速、稳定、智能的校园无线网络及 5G网络覆盖 5G 智能网关结合 AIoT 智能插座、智能路灯、压力传感器等设备实现校园管理职能化

 3. 拟解决的关键问题和创新之处 关键问题:

 1 1 、传统数字校园数据网络承载依赖于校园网内的有线网络、无线 WiFi ,物联网感知

 主要是蓝牙、 Zigbee 、 NB- -T IoT 等,很难实现设备无缝连接,不能智能化信息采集与控制;多个网络系统部署,很难无缝切换。

 建设一个高速、稳定、智能的校园无线网络及 5G 网络覆盖。引入和逐步普及先进的 802.11ac、 Wave2 技术,建成先进的校园无线网络,不断扩大无线校园网容量,实现无线用户应用快速无缝漫游功能,使上网突破时间和空间限制。

 2 2 、网络终端数量巨大,无法有效管控。

 应用边缘计算技术在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。而云端计算,仍然可访问边缘计算的历史数据,不但节省网络资源,还可有效的监管终端设备情况。

 3 3 、学习行为数据量大,网络并发访问高,网络访问质量控制服务与边缘服务缓冲服务低下。

  发挥 5G 的高速率、低时延、高可靠、大连接、低功耗等特性,在核心网侧进行网络切片配置,通过数据汇聚应用和前后端能力智能调配,实现资源投入和配置方式优化,并通过打造开放聚合平台、拓展增值业务,获得大连接基础上的差异化价值。

 4 4 、高质量视频教学实时传输和下载延时严重,影响教学效果等等。

 4K 高清视频对带宽的上下行需求为 50Mbps,基于 VR 的远程实验指导对于延时的需求为 200ms 以内。5G 的低延迟特性可应用在 AR 实现沉浸式互动式创新远程教学指导,通过边缘计算方式对数据进行预处理及预渲染,移动端仅做数据结果的呈现,降低移动设备的运算压力。对于 AR 远程指导,边缘计算技术可将带宽的需求控制在上行需求制在1-100Mbps,下行为 5-100Mbps,端到端时延为 5-50ms,空口时延 1-20ms,用来实现高质量视频教学需求。

 创新之处:

 1、通过 5G+VR/AR+AI+边缘计算+NB-IoT+eMTC+大数据+云平台等新兴技术的全面应用打造全国在智慧教育领域示范的标杆。

 2、利用边缘计算 MEC 将图像处理能力下沉到本地,并在核心网侧进行网络切片配置,保障高清视频和 VR 业务的优先级与稳定性。再利用 AR 技术进行辅助教学,100%还原三维立体形象,提供更直观教学内容,比如历史课穿越体验、生物解剖课放大观看、设计建筑类三维设计等。

 3、AI 智能摄像头对课堂学生进行人脸识别签到,课间进行多目标姿态识别、通过对多目标面部 68 个特征点的识别实现情感计算,得出各班级学生专注度指数趋势图,因地制宜,调整教学方法,提高学习效能。

 4. 项目价值 4.1 连接广度

 项目/产品/应用产生的连接规模 智慧校园 2.0 建成之后,可提供全职在校师生 4 万人使用,直接连接用户数 40 万以上,其组成部分为 IoT 链接数和智能互联,新的智慧图书馆 IoT 链接数在 300 万以上,建成的 AWS IoT 可支持数十亿台设备和数万亿条消息,并可对这些消息进行处理并将其安全可靠地路由至 AWS 终端节点和其他设备。支持 eMBB(增强移动宽带),uRLLC(超高可靠性低时延通信),mMTC(海量物联网通信)等新业务,能够满足不同业务对带宽、时延和智能连接的需求。

 4.2 连接深度

 项目/产品/应用辐射的使用范围 为满足 5G 的各种新业务,同一张网络需要业务多样化来实现需求的差异化。特别是在移动性、连接数量、端到端时延、可靠性、移动数据量、业务部署时间、能源效率等各要素方面,要实现差异化和平衡化处理。构建多层次化的融合连接模式(连接、MEC(移动边缘计算)、分片)、平台(IaaS、数据平台,例如车联网、视频监控)、集成(一站式集成,例如车联网)、运营(E2E 的运营服务,如无人机、VR)方面形成多层次化的深度连接。

 4.3 连接新度

 1、智慧校园将带来教育传授方式的改变,VR\AR 为学生提供虚拟现实交互式的学习环境、学习手段,让学生在学习中更加身临其境,能够更加的与实际、实践、实训相贴近,提高授课的质量。

 2、校园智慧化能使学校各方面的管理工作更加的精细化精准化。大到校园的房产、能耗,小到一本图书、每一项资产都可进行精细的管理。

 3、在人的管理方面,能够提供更加客观的管理决策和评价,不仅是看学生的学习成绩,对学生的道德品质,人际交往能力,语言能力,创新的素养怎么样,自学能力怎么样,方方面面都可以构建出一张完整的学生画像。

 4.4 连接效益

 项目/产品/应用产生的经济或社会效益 5G 作为一项通用技术,将重新定义万物,开启一个全新的时代——发明时代,这是一个加速创新、突破界限的时代。历史上每一个给人类社会带来巨变的时代,都起始于一种通用技术的出现,某学院 5G+VR/AR+AIoT 新型智慧校园研发与应用示范园区,正是教育智能化突破时代化的一个里程碑式的项目。对于江西乃至全国智慧教育信息化建设 1.0到 2.0 的升级可起到一个先行的示范做用,江西基于 5G+VR 场景的应用实践经验、教育素材的储备将领先全国各大高校。

 项目建成后可以面对全国各高校及中小学推广,有着积极的示范效应和可观的经济效益。

 5. 预期成果 一、预计在 7 月移博会前实现 5G 远程互动教学,将优势的教学课堂资源通过教学云平台,结合各种终端设备实现数据链接影音共享以及共享式智慧课堂、全息影音课堂、VR 课堂、个人移动课堂的开源化课堂应用。为学校 4 万在校师生在文、理、工、医等学科门类建设虚拟仿真创客教室,增加 AR 沉浸式教学模式,仿真职业教育模式。

 二、在 2019 年底 通过红外传感器、墙面开关、门磁、水侵、烟感、智能井盖、地磁等传感器对设备、环境、安防、车辆进行全智能化管理。通过 AI 智能摄像头抓取超高清图片,利用 5G 高速实时回传能力,结合边缘计算技术、MEC 技术等多种手段对空间、时间横向纵向对比因地制宜,用大数据的手段调整教学方法,提高学习效能。AI 智能摄像头对课堂学生进行人脸识别签到,课间进行多目标姿态识别、通过对多目标面部 68 个特征点的识别实现情感计算,得出各班级学生专注度指数趋势图。

 三 、项目计划进度 起止时间 主要内容 2013 年 7 月----2018 年 6 月

 (已完成)

 智慧校园 ...


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