基于大數據背景下的智慧校園的設計與實現

李素娟

摘要：隨著“互聯網+”時代的到來，智慧校園作為教育信息化的重要部分，其建設已經刻不容緩。智慧校園綜合運用了移動互聯、大數據等技術，將高校中各類數據進行整合、分析和共享。文中結合學校的實際需要，大數據及智慧校園的內涵做了一定的闡述，然后根據現有的智慧校園的核心技術進行較為詳細的論述，最后為智慧校園的建設提出了設計框架及實現的路徑，為大數據背景下的智慧校園平臺的具體實現提供了較好的參考借鑒作用。

關鍵詞：大數據;智慧校園;平臺;信息化

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）27-0238-03

1 背景

近些年來，隨著信息技術的飛速發展和應用，如大數據技術、網聯網技術、互聯網+的廣泛應用以及智慧校園的加速普及，很多學校都逐步在從傳統的信息化校園到智慧校園的建設過程中?；诖髷祿h境下的智慧校園是在現代信息技術的背景下，應用信息服務平臺，為廣大師生提供快速便捷的優質服務，有效的提升學校的綜合管理水平，從而提高學校的教育教學文化水平。文章對大數據及智慧校園的內涵進行闡述，剖析了現有的智慧校園建設的核心技術，并提出了在大數據背景下的智慧校園建設的具體設計與實現。

2 大數據及智慧校園的內涵與特征

2.1 大數據

在維基百科中，大數據是指無法在可承受的時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，研究機構Gartner認為大數據是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產[1-2]。它具有多樣（Variety）、大量（Volume）、高速（Velocity）以及價值（Value） 4個特征，通常簡稱為4V。

2.2 智慧校園

智慧校園是由“智慧地球”的含義演化而來。事實上，智慧校園是以現代高新技術為支撐，在物聯網技術的支持下建設一套管理平臺，以此為學校的教育教學管理、校園生活、文化建設、學生活動等一系列的活動提供一個良好的一體化平臺，實現學校全方位的智能化的管理服務，提升學校的現代化管理手段和水平。智慧校園同傳統的校園相比，具有以下幾個突出的特征：

2.2.1 完成對校園海量數據處理

智慧校園的實現是基于傳統數字校園海量數據的收集與存儲，對學校內部的大量數據實施精確的挖掘與分析，以此全面掌握學校師生的生活和學習信息，最終實現更好更全面的管理和服務水平。

2.2.2 完成寬帶的全面覆蓋

在移動互聯網及物聯網技術的支持下，可以非常容易地實現智慧校園的建設，將校園的方方面面聯系起來形成一個無死角覆蓋的校園網絡，為師生提供一個方便快捷的高質量的服務系統。

2.2.3 完成定制化的校園服務模式

智慧校園的建設初衷就是有效的解決師生的實際生活和學習的需求，構建一個良好的個性化、便捷的服務平臺。

2.2.4 完成智能感應終端的有效使用

這些年來，各類學校的師生中智能化終端設備越來越得到重視和普及，正因如此，智慧校園越來越廣泛的應用也有了良好的基礎，通過與智慧校園中的云平臺進行消息及相關數據的進行有效的互動。而且，紅外、光線、影像等各種智能感應技術的應用，使得智慧校園系統能夠實時獲取各種應用數據信息。

3 智慧校園實現的關鍵技術

大數據環境下的智慧校園的實現是基于現有的先進信息化技術為基礎的，比如物聯網應用技術、云計算技術、移動互聯網技術以及大數據技術等，通過這些關聯技術的綜合應用，推動智慧校園的具體實現。

3.1 云計算技術

在智慧校園平臺的實現中，云計算技術是核心之一，其利用Internet以服務手段提供動態可變的虛擬化的資源計算模式，對于智慧校園中的設備與共享、信息系統的實現等方面具有不可或缺的關鍵作用。

3.2 物聯網技術

物聯網是基礎傳統的網絡發展而來，但在規模上又遠大于傳統網絡，它是通過傳統網絡將各類物體關聯起來的網絡模式。在智慧校園平臺設計過程中，通過物聯網技術和相關的自動化設備關聯起來，達到將教育教學、節能安保、圖書管理、校園生活等局域網內的物體和網絡連接在一起，完成信息通信和實時監管同不一致，最終讓在校師生能夠更好地充分利用校園中的相關設施。

3.3 校園移動互聯網技術

智慧校園的建設利用校園移動互聯網技術，為廣大師生提供了一個穩定安全且無處不在的開放式無線網絡環境，不僅打破了傳統課堂教學的弊端，讓校園師生能夠隨時、隨地獲取相應的學習資源，便于師生、生生之間進行交流互動，使得師生的學習更加便捷、高效，而且增進了人與人之間的交流與溝通，營造了良好的校園氛圍[3]。

3.4 大數據技術

智慧校園系統的建設需要收集與積累校園當中師生學習、工作及生活等各方面的大量的信息數據，并根據數據資源的種類，快速、高效地進行分類、分析、存檔及智能決策管理，通過對數據資源進行深入挖掘與建模分析，準確地找出海量數據背后所蘊藏的價值，從而用智慧的計算來構建高效、科學的校園管理[4]。

4 智慧校園平臺

4.1 智慧校園平臺的需求分析

隨著信息化技術的飛速發展和普及應用，校園信息化建設水平越來越高，傳統的校園網絡信息系統已經很難滿足現實的需要，通過利用現有的先進信息化技術來建設智慧校園平臺可以極大地滿足師生的現實需要，也能夠充分的發揮學校快捷精準的管理和服務全校師生?？傮w來講，智慧校園對于如下的需求問題能夠有效地得到解決：

1）缺乏對學校數據的全面展示和個性化服務;

2）分散的信息管理模式，師生查詢相關信息及其不方便、效率低下;

3）身份的多重性和密碼的多樣性，對師生使用方便性影響極大;

4）全校相關數據缺乏有效的規范，數據標準沒有統一的約定;

5）“信息孤島嚴重”，對全校各方面的數據還很難達到實時共享的程度。

4.2 智慧校園平臺的設計與實現

智慧校園是由“智慧地球”的含義演化而來。事實上，智慧校園是以現代高新技術為支撐，在物聯網技術的支持下建設一套管理平臺，以此為學校的教育教學管理、校園生活、文化建設、學生活動等一系列的活動提供一個良好的一體化平臺，讓教師可以方便地處理各項事務、學生能夠隨時隨地學習、學校職能部門能夠高效的辦公等。文中所設計的智慧校園的整體架構圖如圖1所示。整個系統自下而上分別為基礎設施層、平臺支撐層、軟件應用層，周邊輔助以信息規范體系和安全保障體系[5]。

圖1? ?智慧校園整體架構圖

4.2.1 基礎設施服務層（Iaas）設計

智慧校園平臺的最底層就是基礎設施服務層（Iaas），其結構圖如下圖2所示。

基礎設施服務層主要作用是通過現有的虛擬化技術將本校園系統的云數據、云計算及存儲、安全措施、系統硬件等。學校會產生大量的各類數據，通過這層來對這些數據進行全方位的收集、分析處理，進而將數據歸類以便共享給相關人員使用。云計算及存儲的主要功能是將收集到的校園相關數據信息實施科學有效的保存和計算處理。安全措施的主要功能就是保護數據的安全性，使得校園的數據信息的真實可靠，不會受到外圍環境的惡意破壞或攥改。整個校園的網絡環境、物聯網應用環境等都要在基礎設施層配置完成，這是實現大數據環境下智慧校園建設的基礎保障。

4.2.2 平臺支撐層（Paas）架構設計

平臺支撐層（Paas）是基于基礎設施服務層（Iaas）來完成身份認證系統、數據管理系統、校園服務系統等系統的科學統一兼容與管理，實現校園數據信息的統一標準和規范管理，從而實現校園數據的真實性、準確性及一致性等，為智慧校園的具體實現和后續的有效利用提供了良好的數據基礎和安全穩定的使用環境。平臺支撐層（Paas）架構設計如圖3所示。

大數據背景下的智慧校園平臺是實現過程中，平臺支撐層（Paas）是核心的一個環節，對整個智慧校園平臺的實現起到決定性作用，同時，這層也是整個平臺建設的最難的環節。在 Paas 層設計過程中，基于云計算的大數據中心構建是支撐智慧校園高效運行的關鍵，也是整個智慧校園建設中的重難點。平臺支撐層要完成整個學校的基礎數據、業務數據和教學數據的收集、梳理、保存以及分析處理，同時，需要通過虛擬化技術完成整個學校資源的充分分配和管控，將學校的信息化水平充分的提高并且最大程度地提升效率從而降低學校的相關成本。

4.2.3 軟件業務應用層（Saas）設計

文中實現的智慧校園的目的就是為了學校的師生有一個良好便捷的生活、學習的環境，為學校的管理提高效率，極大的提升學校的信息化應用水平。正因為如此，在整個智慧校園平臺的建設過程中，軟件業務應用平臺是整個平臺建設的關鍵之一，貫穿于整個智慧校園的建設。平臺的實現主要分為以下三個層面：智慧管理、智慧教育與智慧科研，其中包括教學管理系統、公共服務系統、圖書館服務系統、數字資源共享系統等，數字資源共享系統是利用云服務將所有與校園內師生學習與科研工作有關的資源整合起來，并通過優化檢索處理及靈活組合，最終以個性化的方式提供給校園師生，滿足他們的學習需求與表達需求。

5 結束語

近些年，隨著國家對教育在資金上的大力扶持以及信息化水平的廣泛普及應用，越來越多的學校都在大力推廣應用智慧校園綜合管理平臺，一方面，可以極大地提高學校的業務管理水平和提升學校的管理效率，另一方面，可以為學校師生提供一個良好的學習、生活環境，方便的滿足師生的教與學的需要。文中結合學校的實際需要，大數據及智慧校園的內涵做了一定的闡述，然后根據現有的智慧校園的核心技術進行較為詳細的論述，最后為智慧校園的建設提出了設計框架及實現的路徑，為大數據背景下的智慧校園平臺的具體實現提供了較好的參考借鑒作用。

參考文獻：

[1] 張龍磊. 基于物聯網-云計算-大數據的高校智慧校園建設的研究[J]. 科技致富向導， 2015（14）.

[2] 呂倩. 基于云計算及物聯網構建智慧校園[J]. 計算機科學， 2011， 38（s1）： 18-22.

[3] 亓勝田. 基于學生能力培養的云平臺智慧校園建設[J]. 現代商貿工業， 2015（14）.

[4] 吳鑫. 一個基于云平臺的智慧校園數據中心的設計與實現[D]. 南京： 東南大學， 2016.

[5] 吳細花. “智慧校園”云平臺的關鍵模塊設計與實現[D]. 長沙： 湖南大學， 2014.

【通聯編輯：謝媛媛】