基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的智慧校園體系架構(gòu)研究

摘 要：智慧校園是數(shù)字化校園發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，加強(qiáng)智慧校園的頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)建智慧校園體系架構(gòu)具有十分重要的意義。為了探索智慧校園的體系架構(gòu)，本文在分析智慧校園的內(nèi)涵和關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了高職智慧校園需求、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，還研究了智慧校園的架構(gòu)模型、服務(wù)流程及拓展結(jié)構(gòu)等，期望為智慧校園的示范推廣提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；智慧校園；體系架構(gòu)；云計(jì)算

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Smart campus is the product of the development of digital campus.To strengthen the top design of smart campus，so as to build the architecture of the smart campus is of great significance.In order to explore the architecture of the smart campus，we have extensively studied the architecture，including the model of the architecture，development structure，and the flow of the supported services，which we think can provide the reference value for the demonstration and popularization of the smart campus.

Keywords：mobile internet；smart campus；architecture；cloud computing

1 引言（Introduction）

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，教育信息化已悄然進(jìn)入了校園。校園已由數(shù)字化校園逐步邁向智慧校園，又由于智能手機(jī)等便攜設(shè)備的爆炸發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已深入人心。全國(guó)2000多萬(wàn)大學(xué)生中，90%學(xué)生利用智能手機(jī)、平板電腦上網(wǎng)獲取資訊、溝通交流、收發(fā)郵件[1]。因此，建設(shè)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的智慧校園服務(wù)平臺(tái)是十分必要的。

2 智慧校園及關(guān)鍵技術(shù)（The campus and the key technology of wisdom）

“智慧校園”是指以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬化等技術(shù)，以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體構(gòu)建集校園生活、教師科研、學(xué)院教學(xué)、管理為一體的智能化教學(xué)、生活環(huán)境，它是將現(xiàn)實(shí)生活與信息技術(shù)結(jié)合，達(dá)到校園內(nèi)智慧運(yùn)行效果[2]。智慧校園運(yùn)用智慧校園理念，采用先進(jìn)的技術(shù)，充分考慮數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、傳輸、管理等安全問(wèn)題，采用開(kāi)放性的平臺(tái)，將應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行環(huán)境無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)資源共享、互聯(lián)互通，其需求體現(xiàn)在綜合的統(tǒng)一管理平臺(tái)和一站式服務(wù)需求。智慧校園通過(guò)信息門(mén)戶，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)整合貫通，提供面向師生的一站式服務(wù)，它利用現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園的基礎(chǔ)設(shè)施和日常管理統(tǒng)一規(guī)劃，提供網(wǎng)絡(luò)通信、安全防范、日常辦公等校園服務(wù)支撐。

構(gòu)成智慧校園的關(guān)鍵技術(shù)有移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等。移動(dòng)互聯(lián)是通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它為師生在校園內(nèi)提供了高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；智慧校園中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)嵌入式、傳感器、RFID等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)圖書(shū)資料、儀器設(shè)備、出入人員等實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理；云計(jì)算在智慧校園是為海量數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析和數(shù)據(jù)挖掘，為學(xué)院的智慧管理提供決策支持[3]。

3 數(shù)字化校園問(wèn)題分析（Analysis of problems in digital campus）

近年來(lái)，我國(guó)高職教育信息水平有了較大的提高，但仍然還存在著三個(gè)方面的問(wèn)題：①高職信息系統(tǒng)造價(jià)高昂，使用率低；②信息管理系統(tǒng)維護(hù)困難造成人力資源浪費(fèi)，升級(jí)換代造成設(shè)備浪費(fèi)；③高職職校園信息數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)迅速，但數(shù)據(jù)資源的共享性低?？焖僭黾拥男畔⑾到y(tǒng)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)的管理極為困難，資源和時(shí)間消耗嚴(yán)重。已建成的高職院校信息化系統(tǒng)和數(shù)字化教學(xué)資源大都是各自為政，數(shù)量和質(zhì)量分布不均，存在資源共享性差、利用率低等方面的問(wèn)題[4]。

4 高職智慧校園體系架構(gòu)研究（Study on the architecture of smart campus system in higher vocational education）

4.1 智慧校園的支撐服務(wù)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)

經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，高校信息化系統(tǒng)建設(shè)已形成體系，但要實(shí)現(xiàn)從數(shù)字校園到智慧校園的轉(zhuǎn)化，還需要改進(jìn)信息技術(shù)、優(yōu)化管理流程，提升管理能力。智慧校園建設(shè)的總體目標(biāo)是：在云計(jì)算提供的PaaS支撐平臺(tái)上，利用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份認(rèn)證，建成一個(gè)資源共享、信息匯集的管理平臺(tái)，提升信息化管理水平。

4.2 智慧校園建設(shè)總體架構(gòu)模型

智慧校園由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、服務(wù)層構(gòu)成，其總體架構(gòu)模型如圖1所示。感知層有傳感器、攝像頭等硬件設(shè)備及各類應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)感知層對(duì)校園人員、設(shè)備、資源等環(huán)境全面感知，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)地對(duì)人員、設(shè)備、資源、學(xué)習(xí)者的個(gè)性特征和學(xué)習(xí)情境進(jìn)行感知；網(wǎng)絡(luò)層是為智慧校園中移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、視頻會(huì)議、校園網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)互通提供各種高速的網(wǎng)絡(luò)條件，增強(qiáng)信息獲取和實(shí)時(shí)服務(wù)的能力；數(shù)據(jù)層利用海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，提升用戶體驗(yàn)，提高服務(wù)質(zhì)量；應(yīng)用層通過(guò)整合學(xué)院的教務(wù)、辦公、圖書(shū)、財(cái)務(wù)等應(yīng)用管理系統(tǒng)，利用傳感系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、社交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等構(gòu)建開(kāi)放的學(xué)習(xí)平臺(tái)，提供智能化的應(yīng)用服務(wù)；服務(wù)層是通過(guò)統(tǒng)一信息門(mén)戶登錄綜合信息管理平臺(tái)，交互與查詢信息資源，有效監(jiān)控服務(wù)質(zhì)量，提高服務(wù)能力[5]。應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須滿足信息標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系，為數(shù)據(jù)融合和服務(wù)融合奠定了基礎(chǔ)。智慧校園中的物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全和內(nèi)容安全是智慧校園正常運(yùn)行的重要保障。

4.3 智慧校園的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

虛擬分布式存儲(chǔ)與計(jì)算平臺(tái)（DSCP），提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)；統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)（UAP）中用戶身份識(shí)別也需要身份認(rèn)證服務(wù)器單獨(dú)管理；用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址以及Web服務(wù)統(tǒng)一訪問(wèn)平臺(tái)（WSAP）中Web服務(wù)的注冊(cè)登記必須使用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)保存信息?；谠朴?jì)算的智慧校園支撐服務(wù)平臺(tái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。底層硬件統(tǒng)一由云計(jì)算將基礎(chǔ)設(shè)施資源進(jìn)行虛擬化后；支撐服務(wù)平臺(tái)采用私有云的方式，部署在校園內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，其需要DSCP、UA和WSAP，DSCP提供分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分布式數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)，UAP提供用戶認(rèn)證、單點(diǎn)登錄服務(wù)，WSAP提供Web Service注冊(cè)、查找服務(wù)。

5 智慧校園支撐服務(wù)平臺(tái)流程設(shè)計(jì)（Process design of smart campus service platform support）

構(gòu)成智慧校園的基礎(chǔ)設(shè)施層（IaaS）是由網(wǎng)絡(luò)資源、存儲(chǔ)器、服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備組成的資源池，為上層硬件支持；平臺(tái)支撐層（PaaS）通過(guò)Web Service提供資源查詢、用戶認(rèn)證、單點(diǎn)登錄、計(jì)算服務(wù)等支撐服務(wù)；軟件應(yīng)用層（SaaS）是調(diào)用智慧校園提供的平臺(tái)服務(wù)功能，滿足師生需求，提供具體的應(yīng)用。整個(gè)智慧校園支撐服務(wù)平臺(tái)提供的PaaS都以Web Service的形式對(duì)外提供，其使用流程如圖3所示。

6 結(jié)論（Conclusion）

智慧校園是應(yīng)用云計(jì)算、移動(dòng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等重要技術(shù)，智慧校園新型的體系結(jié)構(gòu)將有利于資源合、節(jié)約教學(xué)成本，實(shí)現(xiàn)教學(xué)管理的高效化和智能化，滿足師生用戶的個(gè)性化要求。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 王燕.智慧校園建設(shè)總體架構(gòu)模型及典型應(yīng)用分析[J].中國(guó)電化教育，2014（9）：88-91.

[2] 于長(zhǎng)虹，等.智慧校園的智慧性設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)電化教育，2014（9）：7-12.

[3] 蔣東興“.云端一體化”高校智慧校園暢想[J].中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)，2014（1）：49-52.

[4] 宓詠，趙澤宇.大數(shù)據(jù)創(chuàng)新智慧校園服務(wù)[J].中國(guó)教育信息化，2013（24）：3-7.

[5] 孫柏祥.云計(jì)算——高校教育信息化建設(shè)和發(fā)展的新模式[J].中國(guó)電化教育，2010（05）：123-125.

作者簡(jiǎn)介：

李新良（1974-），女，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：軟件開(kāi)發(fā)與信息化研究.