云計算技術在智慧校園建設中的應用

閆實 付佳 王曉麗

摘 ?要： 在互聯(lián)飛速發(fā)展的過程中，云計算技術的使用能夠在智慧校園建設中起到較大的作用，不僅能夠提高學校的數(shù)字服務管理水平，還能夠促進教育的進步。所謂“智能校園建設”就是將云計算技術與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合，為教育提供新的發(fā)展思路，為學校更好地培養(yǎng)人才，通過云計算，能夠加強智慧校園建設。

關鍵詞： 云計算;智能化;校園建設

中圖分類號： G613.4 ? ?文獻標識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.04.045

本文著錄格式：閆實，付佳，王曉麗，等. 云計算技術在智慧校園建設中的應用[J]. 軟件，2019，40（4）：207209

【Abstract】： During fast development process of the Internet， cloud computing technology can play an important role in construction of smart campus， which can not only improve management level of digital services of colleges， but promote progress of education. The so-called "Smart Campus Construction" is to combine cloud computing technology with Internet of Things technology， provide new development ideas for education， train better talents for colleges through cloud computing， and strengthen construction of smart campus.

【Key words】： Cloud computing; Intellectualization; Campus construction

0 ?引言

智能校園的教學理念一經(jīng)提出，就受到社會各界的高度重視。其建設的實現(xiàn)便顯得尤為重要，將云計算技術與虛擬化技術相結合應用于智能校園的建設，從而實現(xiàn)智能校園網(wǎng)絡資源的共享?；谠朴嬎愕男@建設能有效地滿足師生共享數(shù)據(jù)和信息的需要。隨著網(wǎng)絡技術的不斷更新和發(fā)展，教學模式也發(fā)生了變化。云計算技術更是為智慧校園的建設提供了安全技術保障。

1 ?云計算校園建設基礎

1.1 ?云計算

近年來，基于并行計算、網(wǎng)格計算、分布式計算和虛擬化技術的云計算技術得到了廣泛的應用。云計算服務的基本形式包括：基礎設施即服務（LaaS）、軟件即服務（SaaS）和平臺即服務（PaaS）三種服務模式。根據(jù)這三個模型，云計算可以分為三種類型：公共云、私有云和混合云[1]。公共云是第三方提供商通過互聯(lián)網(wǎng)在更廣泛的上下文中為用戶提供的可用云，是向企業(yè)和個人提供的服務;私有云是為特定用戶單獨使用而構建的，具有良好的質(zhì)量和安全性，并且適合于智能校園;混合云由兩個或更多個云組成。彼此之間是獨立的，但是卻可以通過標準的接口緊密的捆綁在一起來共同為用戶提供云服務。

1.2 ?關于智慧校園

在我國第十二個五年計劃中，浙江大學提出了“智能校園”的新教學理念。根據(jù)有關調(diào)查，國內(nèi)許多知名的大學非常重視智慧校園建設。智能校園主要是指創(chuàng)新網(wǎng)絡科學研究的綜合集成、形式多樣的校園文化生活、高效的校園管理和服務。利用無處不在的網(wǎng)絡環(huán)境下的校園活動，使得教師和學生在校園可以感受一個智能環(huán)境和一個基于計算的綜合信息服務平臺帶來的便利。計算機網(wǎng)絡智能感知環(huán)境與綜合服務相關聯(lián)，這使得學校與學校之外的社會溝通更容易。在智慧校園建設現(xiàn)狀的過程中，云計算和虛擬化技術的應用，使學校的資源可以共享，使教學內(nèi)容更直觀的在老師和同學面前表現(xiàn)出來，并且可以提高教學效率。這樣對促進學生、學生、教師、教師和學生都有幫助。學生與教師的相互交流使學校在一個氛圍融洽良好的發(fā)展之中，整個校園都處在一個智能化、數(shù)字化的環(huán)境中。

2 ?基于云計算的校園建設

2.1 ?教育信息化面臨的問題

校園的教育信息化雖然也在不斷地建設中，但是相比云計算的發(fā)展速度，不可同日而語。校園的基礎設施的迅速更新速度和技術應用滯后嚴重，雖然很多的大學已經(jīng)建好了校園網(wǎng)絡，但仍然存在很多的網(wǎng)絡閑置狀態(tài)，對網(wǎng)絡資源并沒有充分利用?；谠朴嬎愕男@建設方案中，存在如下問題：

（1）建設中需要很多大的數(shù)字校園應用系統(tǒng)（如教務管理、人事管理、辦公、科研管理、財務管理、固定資產(chǎn)管理、實驗教學管理、畢業(yè)管理、等）[2]，而這些應用系統(tǒng)的建設需要大量的服務器來支撐，因此必須有較大的建設資金投入。同時，有些系統(tǒng)如果沒有大型計算機的支持，系統(tǒng)很難正常運行，如教務系統(tǒng)在學生選課和評教時系統(tǒng)需要能夠支持大并發(fā)用戶的使用。另外，為了解決硬件單點故障的風險，關鍵應用系統(tǒng)通常采用主、備服務器來 ? 支持，這就需要更多的服務器資源，資金投入也就更多。

（2）系統(tǒng)管理難度高。大量服務器的規(guī)劃、安裝、部署將給系統(tǒng)的管理帶來很大的難度，特別是當個別系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)的重新部署和調(diào)整都需要較長時間。同時，由于部署的物理設備型號各異，運行的操作系統(tǒng)和應用系統(tǒng)種類繁多，技術人員通常需要針對特定的設備特定的系統(tǒng)制定單獨的管理、維護和災備方案。在這種模式下一個技術人員一般最多只能管理20臺左右的服務器，而數(shù)據(jù)中心的眾多服務器管理的工作量和工作難度常常讓技術人員苦不堪言。

2.2 ?基礎設施建設

在基于云計算的校園建設中，最基礎是校園網(wǎng)的建設，也就是云計算的平臺。通過校園網(wǎng)的建設，我們可以建立一個方便、智能化的校園信息高速公路，可以滿足各種信息的更新和發(fā)展的需要，對校園網(wǎng)絡的合理布局，可以很容易地覆蓋范圍之外的有線、無線、電腦、手機等設別，方便師生在任何時候任何地方能連接到快速的網(wǎng)絡，云計算服校園網(wǎng)的特點是地毯可持續(xù)發(fā)展的。

云平臺的物理架構。物理架構主要包括存儲云和服務器云，同時物理架構根據(jù)校園內(nèi)師生不同的需求劃分了若干個功能區(qū)，并以此為基礎構建了虛擬化業(yè)務應用集群。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，采用了F5硬件設備來完成業(yè)務負載分擔。為了保障數(shù)據(jù)的安全，架構中使用磁帶機對數(shù)據(jù)進行定時備份，同時防止惡意攻擊以及病毒感染，還使用了防火墻、VPN、IDS、IPS [3]及審計設備等措施保證整個數(shù)據(jù)中心的信息安全。

云平臺的管理中心。云計算平臺設計的結構體系比較復雜，因此對管理的要求比較高。對云計算平臺的管理主要表現(xiàn)在：對校園的網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心、計算機資源、虛擬機分配、虛擬機集群管理、虛擬主機維護、資源調(diào)度、高可用性集群管理、電源管理、存儲池管理等高級特性。云計算平臺功能核心管理中心同時還包括用戶自主服務門戶系統(tǒng)，完成不同用戶的資源使用監(jiān)控、統(tǒng)計、報表與云資源申請等功能，建議采用機架式服務器作為平臺管理服務器[4]。

2.3 ?校園體系建設

智慧校園的建設就是要使師生這些校園的用戶可以通過云計算的技術在網(wǎng)絡中根據(jù)自己的所需來選擇各種形式的應用，充分利用信息資源和服務。此外，高校是教育科研工作者的聚集地，通過云計算技術進行教學設計、問題討論、科研等的整合，可以節(jié)約資源，降低成本。智能校園的建設主要將云計算的技術層與校園的主要要素相結合，主要包括如下幾個方面。

2.3.1 ?信息化智能教學平臺

智能教學平臺是智慧校園最為重要的系統(tǒng)建設目標，基于信息技術的智能教學平臺能夠將各種教學資源進行大量的處理，使師生需要的各種知識或技能幾乎能夠全部得到滿足。對智能教學平臺構建的最基本要求就是信息量及信息處理能力，基于云計算的智能教學平臺構建主要從以下三個方面入手進行建設。

2.3.1.1 ?網(wǎng)絡教學資源

這是智能教學平臺實現(xiàn)其功能的最基本建設，只有保證了教學資源才能使其功能得到有效實現(xiàn)與發(fā)揮。網(wǎng)絡教學資源除了包括最基本的教學資源之外還應當有豐富的多媒體資源形式，既要全面涵蓋師生所需要的信息類型，又要保證能夠及時更新與充實信息。

2.3.1.2 ?學習評價

這是整個智能教學平臺不斷調(diào)整完善的信息依據(jù)，建立完整的學生學習評價體系，收集學生的全面學習與成長信息并以電子形式存儲，能夠有效掌握每一個學生的學習與發(fā)展狀況，同時也能夠根據(jù)整體學習評價調(diào)整智能教學平臺體系。

2.3.1.3 ?家長交流

智能化的教學平臺應當能夠滿足學生、家長與教師之間的有效溝通，基于云計算技術在網(wǎng)絡的支持下這種交流功能較易于實現(xiàn)。

2.3.2 ?智能圖書管理系統(tǒng)

智能圖書館的要求在于能夠建立起信息傳遞和感知的智能體系，信息感知包括兩個方面。對圖書信息的感知。通過對感知信息的綜合性處理與傳遞，能夠以最快的速度為讀者匹配到相關圖書資料，從而提高智能圖書館的使用效率。智能圖書管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡感知并傳遞信息，并將其以云平臺進行存儲，實現(xiàn)信息的智能化管理。對讀者的感知。通過讀者借閱的書籍類型，以及結合讀者的專業(yè)信息，智能圖書管理系統(tǒng)會根據(jù)學生的專業(yè)推薦和專業(yè)相關的書籍信息。

2.3.3 ?虛擬實驗室

實驗室的應用要求多具有一定的專業(yè)性，同時如果在實驗室的軟件運用時由于計算機技術水平不同而出現(xiàn)的操作問題會直接影響到實驗室系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全。構建虛擬實驗室[5]將所有的實驗室所需軟件、硬件及其維護管理工作以云計算技術展開，能夠實現(xiàn)對整個實驗室系統(tǒng)的智能化控制，保障了實驗數(shù)據(jù)的安全與精準化管理。

2.3.4 ?公共服務

（1）單點登錄系統(tǒng)：作為各類應用系統(tǒng)的支撐服務應用，提供統(tǒng)一的授權機制，讓用戶使用單一用戶名和口令就能使用校園網(wǎng)絡上所有授權使用的信息服務，從而將各種應用系統(tǒng)無縫接入和集成。

（2）智能樓宇管理系統(tǒng)：對教學樓和行政樓等各類設備進行智能管理，實現(xiàn)智能化照明控制、水電使用情況監(jiān)測、能耗額定管理、漏水監(jiān)測、預付費管理等服務，實現(xiàn)節(jié)能校園的建設目標。

（3）公共服務查詢平臺：各類用戶可通過統(tǒng)一查詢?nèi)肟诓樵兏黝惙?，如教師可查詢工資的發(fā)放情況，學生可查詢講座的開設情況、一卡通賬戶余額等。

（4）智能安防系統(tǒng)：通過射頻識別、圖像識別、GPS、無線傳導網(wǎng)絡、遙感等技術，結合日常視頻監(jiān)控系統(tǒng)，全面感知校園環(huán)境、人和物的變化，并通過云端對感知信息進行匯總、處理，及時進行提示或報警[6-8]。

3 ?結論

云計算作為一種熱點研究課題在諸多領域都有著廣泛的運用，它能夠在計算機技術的基礎上實現(xiàn)更加多元化的信息資源服務能力，是構建智慧校園體系的有力工具[9-10]。將云計算作為構建智慧校園體系的主要手段必然能夠使其強大的信息資源能力得到有效發(fā)揮，同時也能夠與智慧校園的多元化需求相吻合?？傊悄苄@是數(shù)字化的體現(xiàn)，發(fā)展目標是利用基礎數(shù)據(jù)和云平臺作為支撐，將會創(chuàng)造和諧穩(wěn)定的智能校園環(huán)境。因此，隨著云計算技術的進一步發(fā)展，應用于智能校園建設的發(fā)展將是一個美好的未來！

參考文獻

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