王娟

【摘 要】本文從智慧校園和云平臺(tái)的內(nèi)涵及特征出發(fā)，分析構(gòu)建基于云平臺(tái)的智慧校園的關(guān)鍵技術(shù)，論述基于云平臺(tái)的智慧校園的框架設(shè)計(jì)，從基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層、數(shù)據(jù)信息服務(wù)層、軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用層、平臺(tái)功能與性能分析四方面提出具體做法，為學(xué)校智慧校園的構(gòu)建提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】智慧校園 云平臺(tái) ?系統(tǒng)設(shè)計(jì) 內(nèi)涵特征 關(guān)鍵技術(shù) 框架設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）02B-0070-03

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及智慧課堂的發(fā)展，學(xué)校信息化正從傳統(tǒng)的數(shù)字化校園逐漸向智慧化校園邁進(jìn)。基于云平臺(tái)的智慧校園是依托現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，通過(guò)綜合信息服務(wù)平臺(tái)，為廣大師生提供個(gè)性化、便捷化、優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)，給學(xué)校的教育管理、科研工作及學(xué)生培養(yǎng)帶來(lái)了極大的便利，有效推動(dòng)了校園文化的快速發(fā)展。本文從智慧校園和云平臺(tái)的內(nèi)涵及特征出發(fā)，分析構(gòu)建基于云平臺(tái)的智慧校園的關(guān)鍵技術(shù)，提出基于云平臺(tái)的智慧校園的框架設(shè)計(jì)，以期為學(xué)校智慧校園的構(gòu)建提供借鑒。

一、智慧校園的內(nèi)涵及特征

智慧校園的概念最早來(lái)源于“智慧地球”一詞，所謂智慧校園就是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以云平臺(tái)為支撐，為學(xué)校的教學(xué)管理、科研工作、文化建設(shè)、生活學(xué)習(xí)等方面創(chuàng)造一體化的運(yùn)行環(huán)境，滿足校內(nèi)用戶不斷提高的服務(wù)要求，為師生提供全方位的、智能化的、個(gè)性化的校園服務(wù)平臺(tái)，從而促進(jìn)學(xué)校綜合實(shí)力的提升。與傳統(tǒng)的數(shù)字化校園相比，智慧校園具有以下幾個(gè)方面的顯著特征。

（一）實(shí)現(xiàn)了寬帶互聯(lián)網(wǎng)的全面覆蓋。智慧校園的建設(shè)更加注重以物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為依托，將校園中的人與人、物與物、人與物之間的聯(lián)系，通過(guò)建設(shè)全面覆蓋的校園網(wǎng)絡(luò)，為校園師生提供隨時(shí)、隨地的便捷服務(wù)，從而為學(xué)校開展高質(zhì)量的教育活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

（二）實(shí)現(xiàn)了智能感應(yīng)終端的廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，智能化終端設(shè)備在師生中得到了廣泛應(yīng)用，這樣就能和智慧校園中的云平臺(tái)進(jìn)行消息和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)互通。此外，紅外、光線、影像等各種智能感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，使得智慧校園系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取各種應(yīng)用數(shù)據(jù)信息。

（三）實(shí)現(xiàn)了校園海量數(shù)據(jù)的收集與整理。智慧校園的構(gòu)建是以數(shù)字校園海量數(shù)據(jù)的收集與存儲(chǔ)為基礎(chǔ)，將管理、教學(xué)、科研、活動(dòng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析與挖掘以了解師生的日常行為情況及需求，進(jìn)而更好地為師生提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

（四）實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化的校園服務(wù)模式。智慧校園系統(tǒng)功能的設(shè)置及平臺(tái)的構(gòu)建都是以校園師生的學(xué)習(xí)、工作與生活為基礎(chǔ)，有效地解決了他們的諸多實(shí)際需求，使得校園服務(wù)更具個(gè)性化、更便利。

二、基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等現(xiàn)代化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“以人為本、互動(dòng)參與、資源一體化”的發(fā)展理念，推動(dòng)校園智慧教育的深入研究與應(yīng)用。

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。所謂物聯(lián)網(wǎng)是在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的一種物物相連的互聯(lián)網(wǎng)模式。在基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及各種自動(dòng)化設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)、科研管理、校園生活、節(jié)能安保、圖書管理等校園局域網(wǎng)內(nèi)的物理與網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)而統(tǒng)一進(jìn)行信息通信與實(shí)時(shí)監(jiān)管，從而讓在校師生能夠更好地運(yùn)用校園中的各個(gè)機(jī)械設(shè)施。

（二）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。智慧校園系統(tǒng)的建設(shè)需要收集與積累校園當(dāng)中師生學(xué)習(xí)、工作及生活等各方面的大量的信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)資源的種類，快速、高效地進(jìn)行分類、分析、存檔及智能決策管理，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行深入挖掘與建模分析，準(zhǔn)確地找出海量數(shù)據(jù)背后所蘊(yùn)藏的價(jià)值，從而用智慧的計(jì)算來(lái)構(gòu)建高效、科學(xué)的校園管理。

（三）云計(jì)算。云計(jì)算是基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是通過(guò) Internet 以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)的、可伸縮的、虛擬化的、可并行的資源計(jì)算模式，在校園資源的設(shè)備與共享、信息化系統(tǒng)建設(shè)及工作通信等方面發(fā)揮著重大作用。

（四）校園移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。智慧校園的建設(shè)利用校園移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為廣大師生提供了一個(gè)穩(wěn)定安全且無(wú)處不在的開放式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不僅打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的弊端，讓校園師生能夠隨時(shí)、隨地獲取相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，便于師生、生生之間進(jìn)行交流互動(dòng)，使得師生的學(xué)習(xí)更加便捷、高效，而且增進(jìn)了人與人之間的交流與溝通，營(yíng)造了良好的校園氛圍。

三、基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)包含了能夠滿足所有用戶需求的各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，具備統(tǒng)一的硬件平臺(tái)與數(shù)據(jù)中心，通過(guò)數(shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)與共享，為師生提供一個(gè)隨時(shí)通信交流、校園一卡通與手機(jī)一卡通相結(jié)合的通信平臺(tái)，為師生提供課堂考勤、圖書借閱、一卡通余額查詢和充值、校園消費(fèi)、移動(dòng)支付、科研項(xiàng)目查詢、學(xué)籍管理等服務(wù)，有效將學(xué)校的教學(xué)、科研、管理與校園生活有機(jī)融合在一起，讓教師可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)移動(dòng)辦公，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)?；谠破脚_(tái)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了滿足智慧校園基本需求，該云平臺(tái)還配備了云安全標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估體系、網(wǎng)絡(luò)安全管理體系、信息標(biāo)準(zhǔn)體系、第三方系統(tǒng)集成體系、運(yùn)行服務(wù)體系等，總體系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)如圖 1 所示。

在整個(gè)系統(tǒng)框架中，從下至上依次分別為：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層、數(shù)據(jù)信息服務(wù)層和軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

（一）基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層（Iaas）設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)施服務(wù)層（Iaas）是基于云平臺(tái)智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最底層，其框架、設(shè)計(jì)如圖 2 所示。

在 Iaas 層中利用虛擬化技術(shù)將云平臺(tái)中的硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、云數(shù)據(jù)中心、云存儲(chǔ)、云計(jì)算、安全防護(hù)進(jìn)行有效整合。其中，云數(shù)據(jù)中心對(duì)校園中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的搜集、整理、分析與管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享;云存儲(chǔ)和云計(jì)算提供存儲(chǔ)系統(tǒng)與計(jì)算系統(tǒng)，對(duì)各類信息進(jìn)行存儲(chǔ)與計(jì)算;安全防護(hù)從網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、接入防護(hù)、應(yīng)用防護(hù)及虛擬防護(hù)四個(gè)方面入手，確保整個(gè)智慧校園系統(tǒng)的安全性。此外，在該層設(shè)計(jì)中，還需要搭建寬帶互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及 WiFi 環(huán)境，建設(shè)感知物聯(lián)服務(wù)平臺(tái)和云服務(wù)平臺(tái)，為智慧校園的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

（二）數(shù)據(jù)信息服務(wù)層（Paas）架構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)服務(wù)層（Paas）是在 Iaas 層的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺(tái)、統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)、綜合信息管理平臺(tái)、校園卡服務(wù)平臺(tái)等信息整合支撐平臺(tái)，通過(guò)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，確保數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性、正確性、完整性、安全性及一致性，從而為智慧校園系統(tǒng)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，如圖 3 所示。

在 Paas 層設(shè)計(jì)過(guò)程中，基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)中心構(gòu)建是支撐智慧校園高效運(yùn)行的關(guān)鍵，也是整個(gè)智慧校園建設(shè)中的重難點(diǎn)。不僅需要搜集、整理、存儲(chǔ)與分析全校的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)信息及教學(xué)資源，還要利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)校園資源的靈活分配與管理，盡可能降低校園信息化的運(yùn)營(yíng)成本。此外，該層還提供 ESB 服務(wù)、ETL 服務(wù)、規(guī)則服務(wù)等技術(shù)服務(wù)。

（三）軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用層（Saas）設(shè)計(jì)?；谠破脚_(tái)的智慧校園系統(tǒng)為校園師生提供了滿足他們學(xué)習(xí)、生活與工作中的各種需求服務(wù)。為此，軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)的建設(shè)貫穿于整個(gè)智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要分為以下三個(gè)層面：智慧管理、智慧教育與智慧科研，其中包括教學(xué)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、圖書館服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)字資源共享系統(tǒng)等，數(shù)字資源共享系統(tǒng)是利用云服務(wù)將所有與校園內(nèi)師生學(xué)習(xí)與科研工作有關(guān)的資源整合起來(lái)，并通過(guò)優(yōu)化檢索處理及靈活組合，最終以個(gè)性化的方式提供給校園師生，滿足他們的學(xué)習(xí)需求與表達(dá)需求。其架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 4 所示。

在該層中，從下至上分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)器層、通用層、業(yè)務(wù)邏輯層及展現(xiàn)層。軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用層（Saas）通過(guò)搭建基于 Saas 服務(wù)的相關(guān)管理系統(tǒng)，構(gòu)建基于云平臺(tái)架構(gòu)的校園應(yīng)用及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層，在設(shè)計(jì)中，主要采用基于 Android 系統(tǒng)開發(fā)的移動(dòng)客戶端和 J2EE 框架模型設(shè)計(jì)的 Web 應(yīng)用框架，能夠滿足校園內(nèi)所有的計(jì)算機(jī)用戶和智能手機(jī)移動(dòng)用戶的需求。

（四）平臺(tái)功能與性能分析?；谠破脚_(tái)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)對(duì)其功能及性能進(jìn)行全面客觀的分析。云計(jì)算的最終目的是要實(shí)現(xiàn)校園系統(tǒng)的按需運(yùn)營(yíng)以及多種服務(wù)的開通，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的合理分配與調(diào)度，對(duì)傳統(tǒng)物理資源和新的虛擬資源進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的統(tǒng)一管理模式。為此，智慧校園必須滿足以下要求：首先，智慧校園系統(tǒng)必須為學(xué)校師生提供教學(xué)信息管理、教學(xué)計(jì)劃及工作日歷，讓教師能夠詳細(xì)掌握其教學(xué)日歷及計(jì)劃，讓學(xué)生能夠及時(shí)了解教學(xué)動(dòng)態(tài);其次，師生能夠在線查詢與科研項(xiàng)目有關(guān)的詳細(xì)信息，便于學(xué)校及師生了解各項(xiàng)科研項(xiàng)目的申請(qǐng)狀態(tài)、項(xiàng)目研究進(jìn)展、科研經(jīng)費(fèi)使用情況、科研人員分配、科研設(shè)備購(gòu)買等，為學(xué)?？蒲泄ぷ鞯捻樌_展提供極大的便捷;再次，智慧校園能夠?yàn)閷W(xué)生提供智慧課堂，突破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的時(shí)空限制，讓學(xué)生能夠隨時(shí)、隨地選擇上課時(shí)間，并能夠下載相關(guān)資源進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，同時(shí)能夠通過(guò)與教師、同學(xué)之間的溝通，及時(shí)解決學(xué)習(xí)及生活中的問(wèn)題，有效增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)與交流，也為教師的教和學(xué)生的學(xué)帶來(lái)極大的便利;最后，智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還需要考慮校園人力資源的重組與分配、人事組織的管理、校園系統(tǒng)的安全性評(píng)估及維護(hù)等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)質(zhì)化、個(gè)性化、全面化及便捷化的基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)，更好地為全校師生服務(wù)，滿足他們的各項(xiàng)需求。

綜上所述，基于云平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)的建設(shè)是現(xiàn)代化校園發(fā)展的一個(gè)主要方向，不僅能夠優(yōu)化校園服務(wù)模式、降低校園運(yùn)營(yíng)成本，而且能夠?qū)⑿@、管理人員、教師、學(xué)生、設(shè)備環(huán)境及文娛活動(dòng)有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，為校園師生提供了一個(gè)更為便捷、優(yōu)質(zhì)及舒適的環(huán)境，為學(xué)校教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)效果的提高創(chuàng)造了良好的條件。

【參考文獻(xiàn)】

[1]彭 栩.基于Android平臺(tái)的智慧校園系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2016

[2]王 振.基于Android平臺(tái)的移動(dòng)智慧校園系統(tǒng)的構(gòu)建分析[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（2）

[3]亓勝田.基于學(xué)生能力培養(yǎng)的云平臺(tái)智慧校園建設(shè)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2015（14）

[4]吳 鑫.一個(gè)基于云平臺(tái)的智慧校園數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京：東南大學(xué)，2016

[5]吳細(xì)花.“智慧校園”云平臺(tái)的關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2014

（責(zé)編 羅汝君）