基于EDSOA與物聯網的智慧校園建設與研究

高曉玲

（寧夏大學新華學院，銀川 750021）

基于EDSOA與物聯網的智慧校園建設與研究

高曉玲

（寧夏大學新華學院，銀川 750021）

基于物聯網技術給出了智慧校園的組成框架，介紹了面向服務架構SOA與事件驅動架構EDA的優缺點，提出了事件驅動、面向服務的EDSOA架構。基于物聯網與EDSOA的智慧校園具有易于集成，可用性高以及快速響應的優點，更有利于系統之間自主動態協同。

物聯網；智慧校園；SOA；EDSOA

0 引言

從20世紀90年代開始，各地政府部門和高校對校園信息化工作不斷加大投入，從總體上看，我國教育信息化建設取得了重大歷史性突破，但同時面臨著一系列突出的問題。一是信息化基礎設施仍處于低水平狀態，不能有效滿足各級各類教育的發展需求；二是數字化校園中系統繁多，各系統相互獨立，存在信息孤島和應用孤島；三是高校信息化建設缺乏完整統一、覆蓋全面、高效穩定、可擴展的應用構架。2009年8月，溫家寶總理提出的“感知中國”科技發展計劃，確定物聯網技術及產業為國家戰略發展產業。浙江大學信息化“十二五”規劃提出建設一個“令人激動”的智慧校園[1]；南京郵電大學完成了一個相當完整的智慧校園規劃，而在2013年11月浙江旅游職業學院“智慧校園”正式獲得教育部全國首批教育信息化試點單位立項。因此，利用現有的基礎平臺，結合物聯網技術來解決高校信息化建設中存在的問題，真正做到“智慧”的校園，成為了高校信息化建設的熱點問題。

1 物聯網技術與智慧校園

物聯網（IOT-Internet of Things），指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把物與物，人與物進行智能化連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種新興網絡。物聯網不是一種物理上獨立存在的完整網絡，而是架構在現有互聯網或下一代公網或專網基礎上的聯網應用（network）和通信能力，強調智能應用[2]。物聯網分為三個層次：第一是傳感系統（設備層），通過各種技術手段，來實現和物相關的信息識別和采集；第二是通信網絡（信號傳輸和獲取層），包括現在的互聯網、通信網、廣電網以及各種接入網和專用網，目的是對采集來的信息進行可靠傳輸和處理；第三是應用和業務（業務應用層），即輸入輸出控制終端，可基于現有的手機、個人電腦等終端進行。

目前，國內外眾多高校、科研院所先后開展了無線傳感器網絡的研究，物聯網相關的技術、應用也得到了極大的發展，其中之一就是與校園管理活動的融合，用于促進智慧校園的建設。智慧校園是以互聯網、物聯網、云計算等信息技術為基礎，信息技術被高度融合，信息化應用被深度整合，構建成信息終端廣泛感知的網絡化、信息化和智能化的校園[3]，多域融合共享和泛在的智慧服務，以實現多域間資源及其業務的融合和共享，實現無所不在的信息服務綜合化和智慧化，讓校園中各個功能彼此協調運作，提供結合網絡、技術、服務的智能的綜合信息服務，全方位地實施教育信息化。

2 智慧校園的組成

基于物聯網的智慧校園的建設應該從物聯化、集成化、智能化出發，本著提高教學科研水平，提高學校自身各項管理工作的效率和效益的目的，實現教育服務社會的職能，最終成為智慧城市的有機的一部分。本論文給出了智慧校園組成框圖如圖1所示。

（1）智能化校園支撐平臺：包括了校園綜合布線，線路綜合管道設計，中心機房建設以及校園廣播系統等。利用原有數字校園網絡基礎設施建設，通過有線網絡和無線網絡節點覆蓋整個校園，達到各類網絡的互聯互通，所有感知信息的實時傳遞。遵從“多網合一”的設計基準，使得將“智慧校園”各個系統功能組件模塊集中起來，通過中心機房的建設及監控中心的建設，將所有的應用系統管理權限集中起來，實現“中央集控”的目的。

圖1 智慧校園組成框圖

（2）智能化安防監控系統：以智能化校園支撐平臺為依托，利用現有的一卡通系統，視頻監控系統，移動定位等感知技術，結合更多的更多的RFID 等傳感器技術，可以實現在校師生身份識別、門禁、人員考勤、消費、圖書館借還圖書，車輛管理等，同時也方便出現故障時能夠及時維護，實現遠程診斷協助等。

（3）智能化教學管理系統：利用物聯網技術，實現網絡教學、遠程教學和教育資源（視頻、音頻、圖片、文字、PPT）共享，支持多種設備（手機、PDA、專用設備）接入以及多種信息傳送機制。比如智能教室，不僅可以實現多媒體教學，作業批改，遠程教學，課堂互動等，還可以利用實現對教室的環境在線監控，包括監測點的溫濕度、空氣中的CO、CO2等含量；實現對教室光線自動感應，通過實時數據采集與數據發布，保證教室光線質量。

（4）校園云數據中心：數據的全面集成和智能分析。通過對各業務系統數據的智能采集，為管理和服務提供基本數據、提供互有聯系的各個業務如用電、用水等的流程管理、并可以根據采集的數據建立數學模型，為學校提供指標化管理的具體依據。

（5）校園云協同管理系統：支持信息相關性分析挖掘（人員、內容、儀器、設備相關性的分析和統計），在感知信息的基礎上，實現智能分析、預警預測、智能決策、資源合理調度、智能應對等。比如可以根據采集到的數據實現照明空調與通風系統控制等節能控制等。這些都需要通過云計算來整合資源，按需分發感知信息，實時協同相關的服務流程以便做出快速反應。

3 智慧校園集成架構的研究

3.1 面向服務架構與事件驅動架構優缺點

面向服務的體系結構(Service Oriented Architecture，SOA)的軟件設計方法以服務作為基本組件，將應用程序的不同功能單元組織成一個個服務，服務之間通過定義良好的接口和契約聯系起來?；赟OA的解決方案包含可重用的服務，以及定義良好、符合標準的接口，并通過XML定義的服務描述、服務消息實現不同平臺、不同語言上的系統之間的交換，不僅為了解決信息孤島和遺留系統問題，更能夠針對企業提供的業務流程，提供快速靈活的變化。在SOA框架中，服務發布者和請求者通過服務代理實現了一對一的關系，這種關系是被動的。

事件驅動框架(Event Driven Architecture，EDA)是一種軟件構架模式，提供了一種設計和構建應用的方法，以事件驅動為中心，采取更加松耦合的組織形式，事件消息用發布/訂閱方式通過消息代理傳輸，一個事件可以傳送給多個需要者，因此，具有能更準確的模擬企業業務操作過程，更加迅速的適應企業業務多變性的特點。

3.2 基于EDSOA的智慧校園集成架構

由上述可知，將SOA和EDA結合起來，一種事件驅動、面向服務的物聯網提供方法（EDSOA，event-driven service-oriented architecture）不僅融入了SOA和EDA的優勢，也增強了系統的靈活性。EDSOA結合使用了SOA的請求/響應模式和EDA的事件發布/訂閱模式，是對SOA的極大地補充[4-6]。由于智慧校園包含了不同的硬件和軟件類型，其中各種各樣的傳感器和設備，以及子系統中異構的數據格式和通信協議標準，物聯網為這些基礎設備提供了信息標識，但對于服務的整合、兼容各類數據和協議還需要借助事件驅動面向服務架構。因此，本文提出基于EDSOA的智慧校園集成架構如下圖2所示。

圖2 基于EDSOA的智慧校園集成架構

圖2所示應用框架分為四層：底層為設備層，是智慧校園建設中的各種類型的傳感器，利用了RFID技術的各類設備，以及傳感器應用系統所采集的數據。

數據處理平臺負責對底層傳感器數據進行收集，解析，封裝和轉換。為使應用系統能對各子系統異構的數據進行統一調用，需要利用XML和元數據技術對異構數據進行一致性和標準化處理，形成資源描述模型，將消息適配器得到的異構信息轉換成統一的事件。

服務層主要是提供通用接口和代理服務，通過調用事件代理的發布/訂閱接口，將統一的事件發布到消息空間，消息空間完成事件的發布、訂閱和分發，其發布的事件也可以被其他應用系統訂閱。通用接口主要是搭建了數據處理和上層應用之間的橋梁。

利用通用接口可以與應用層聯系，主要是把不同類型的用戶使用的通信協議進行解析，實現各種通信協議的兼容，可以給Web用戶和終端設備發布/訂閱事件，推送通知，甚至可以發布事件給相關的其他應用系統。

4 結束語

物聯網的出現推動了智慧校園應用的不斷優化，但要實現全面的智慧校園，不僅要對學校人員、設備、資源做到全面感知，各類網絡互連，信息實時傳遞，還需要在感知信息的基礎上實現智能分析，資源合理調度，預警預測等，因此，對信息資源、應用系統資源和服務資源的共享、整合和協同提出了更高的要求。本文介紹了基于EDSOA的智慧校園集成架構，結合物聯網技術，采用事件驅動面向服務的架構既具有面向服務架構的易于集成，可用性高等優點，又具有快速響應的優點，將更有利于處理信息在多個系統之間按需發布，系統之間自主動態協同等，增強了系統的靈活性。

[1]韓雪.基于物聯網技術的智慧校園系統的設計研究[J].電子設計工程，2011（04）：35-37.

[2]ITU.The Internet of Things[Z].(2005-11-02).http://www.itu.int/ osg/internetofthings/InternetofThings_ summary.pdf.

[3]宗平，朱洪波，黃剛等.智慧校園設計方法的研究[J].南京郵電大學學報（自然科學版），2010（04）：15-19,51.

[4]喬秀全，章洋，吳步丹等.事件驅動、面向服務的物聯網服務提供方法[J].中國科學，2013，43（10）：1219-1243.

[5]Overbeek S, Klievink B, Janssen M.A exible, eventdriven, service-oriented architecture for orchestrating service delivery.IEEE Intell Syst, 2009, 24: 31-41.

[6]Dasgupta S.Bhat S.Lee Y.An abstraction framework for service composition in event-driven SOA systems.In:Proceedings of IEEE International Conference on Web Services.Los Angeles, 2009, 671-678.

2012年寧夏大學新華學院科研基金資助（2012XHKY04）

高曉玲(1981—)，女，寧夏平羅人，碩士，講師，研究方向：寬帶網絡應用，物聯網技術。