智慧校園的架構及開發

陳瑋瑋

（上海立信會計金融學院信息辦，上海 201209）

1 概述

步入2021年，校園信息化建設進入了新的時代。在經過系統集成、門戶集成、統一資源平臺、云平臺這幾個建設重點之后，高校開始了從信息化建設轉向智能化建設的又一次攀登。智慧校園與智慧城市之間有著本質的聯系。智慧城市的研究面向智能電網、智能道路、智能樓宇等。而大學校園是有著很強的以教學、育人、科研為導向的建筑群，智慧校園的建設是在智慧城市的基礎上，圍繞著這幾個主題在建設。

目前學校已基本建成相對完整的數字化辦公系統。學校還實現了關鍵服務器的虛擬化，能夠進行統一的管理、安全監控及各類應用、數據的災備。為了保障網絡安全，采用了多種安全設備包括防火墻、堡壘機、安全審計服務器等。定期進行漏洞掃描，軟件、服務器程序升級。在網絡安全、服務器安全、防病毒方面形成了立體的防護。

當前階段的信息化建設已經基本實現了學校日常運行、學生事務辦理的數字化。學校推進的在線校務系統進一步加快了各類事務的辦理。信息辦數據中心通過整合多部門信息系統的數據，完成了各類教師、學生數據的匯總，實現其在各個系統中的同步。為智能校園的建設打下了扎實的基礎。

2 智慧校園架構

智慧校園的建設離不開之前信息化建設所建立的流程、數據和服務。雖然不少部門還是通過人員到現場的方式進行業務辦理，沒有在線辦理模式。但減少人員跑動，加快業務辦理，提高工作效率的目標是相同的，以下詳細展開：

2.1 數據整合

即采用數據匯之后總再使用的模式，這是解決數據孤島的辦法之一。越來越多的系統開發需要硬件、軟件、人員多方面的協同配合。在經過數據整合之后，逐步將各個業務系統的資源、數據通過各種方式如ETL、數據接口匯總到統一的數據平臺，使之能夠達到綜合分析的程度。數據中心的工作重心，就是將數據從異構的狀態中脫離，使之合并到一個平臺，之后的數據二次開發將容易很多。在過去的5年中，學校一直是在使用ETL來進行數據的同步，但ETL同步的弊端隨著數據的增多逐漸的加大。可以采用數據接口的方式，這種同步方式對第三方軟件開放數據API。能夠克服校園異構數據庫的困境，實現數據的整合，如圖1所示。

圖1 智慧校園的架構

2.2 小程序開發

微信小程序是獨立于HTML5、手機原生應用的另一種開發方式，具有開發迅速，易于維護的特點。與手機應用相比，小程序不需要安裝，掃碼即可使用。它的出現極大地降低了信息系統建設成本。這兩年，不少的業務預約系統使用了公眾號、小程序，如食堂預約系統。教師通過公眾號就可以訂餐，到了食堂之后憑二維碼取餐，非常的快捷。類似的還有班車預約、自動化財務系統等。

2.3 智能機器人

現在機器人的發展日新月異。百度、騰訊都在進行自動駕駛技術的開發。在校園中，我們也可以看到越來越多的自動化設備，如自動零食販賣機，自動財務報銷系統，自助物品存放系統，一體式補卡機。不少學校都進行著這方面的探索，實現了送餐機器人，更加傾向于路徑規劃研究。而通過單片機實現了自動化的巡邏機器人。隨著自動化技術的不斷發展，我們在校園能夠看到越來越多的智能機器人。

2.4 分析與決策

智能化的分析與決策是智慧校園的核心。通過對業務部門的數據匯總，二次加工，為管理層決策提供了科學、直觀的支持。經過URP建設之后，業務部門的信息系統都存儲了一定的數據。信息中心匯集到的數據包括一卡通消費、門禁、就業、上網信息等。通過對這些數據進行分析，其對校園、學生的發展都極為有益。學校從消費者的角度對食堂消費數據進行分析，為的是努力提升食堂的品質，提高學校的伙食水平。通過分析不同學生，以及他們不同類型生活、學習數據，能夠及時地從中發現問題。大學生心理系統，以學生的生活、學習數據為基礎，及時發現可能存在心理障礙的學生，并發出預警，保護其心理健康。數據的分析，經常通過數據統計、數據圖形化、人工智能技術，為領導、教師、學生提供切了實用、直觀的數據，并由此形成不斷擴展的數據分析平臺。

2.5 數據開放與二次開發

校園數據的開放水平已經是衡量學校數據治理能力的重要指標之一。數據整合之后，開放給學生、教師及第三方公司共同開發是非常好的方法，能夠發揮數據的潛在價值。提出將數據以API的方式開放給同學，提供相應的數據開發培訓，獲勝者有獎勵。極大地調動了學生的開發熱情，使學生、學校等多方都能獲得收益。數據的開放是在數據充分整理之后進行的，強調了對數據的保護，減少隱私方面的問題。

2.6 數據的安全

信息安全是智慧校園的重要屬性，其中包括網絡安全，服務器安全，數據安全等多個維度。在配置好網絡防火墻，堡壘機之外，服務器上線之前，學校會對其進行等保測試。及早地發現漏洞，通知廠商整改。我們還會定期地掃描服務器、數據，發現程序漏洞，防范病毒入侵。在服務器端口檢查、漏洞檢測等方面也做了不少功課。從數據安全的角度而言，防范SQL注入式攻擊、注重賬號權限管理、記錄數據庫操作都是非常重要地。對于開放數據，前文提到過要做到數據匿名、選擇性開放、安全開放。

3 挑戰、困難與問題

智慧校園，在軟件、硬件的協同配合下，通過大數據、人工智能達到更加的人性化、智能化，為學生學習、教師授課提供一個更加優秀的環境。前文提到了智慧校園的架構，而在實施這個架構的過程中碰到很多地困難。具體表現在：

3.1 數據孤島

之前由于各個業務系統分批、獨立開發，造成數據標準不一致，沒有形成數據規范。這為數據二次開發，如大數據分析、數據挖掘設置了障礙，提高了開發的難度。對于涉及多個部門數據的系統，數據交換困難，信息系統難以建設；業務部門工作流程不清晰，業務需求不明確，系統功能存在反復建設；業務部門工作流程過于清晰，難以向信息化轉向。因此，學校著重解決的就是URP（University Resource Planning）過程中存在的問題。

3.2 維護困難

軟件開發之后，出現系統問題時無法第一時間得到維護，用戶體驗不佳。開發公司的人員流動性較大，后續的維護人員對系統不熟悉，有時無法第一時間解決問題；新系統上線，沒有系統化的介紹、講解、答疑機制，影響了學校維護人員對系統的理解。

協同推進信息化建設的意識問題。“信息化建設不只是信息辦的事，管理協調與機制建設在信息化推進過程中承擔著更重要的工作”。國內與國外的共同經驗告訴我們，校園信息化建設的過程，更是校園運行的程序化、規范化的過程。業務部門利用網絡、信息科技、大數據技術，改善原有的工作流程是校園信息化的重要體現。

4 結束語

智慧城市蔓延到校園就是智慧校園，到了高校就是智慧高校，相關的建設還在探索發展，智能軟、硬件開發還在不斷地發展。區域性大學基礎設施共建，共用，共同維護是否存在可能？地理位置接近的大學聯合申報，將多所學校的信息化建設項目集中，將產生極大的效益。從信息系統建設的角度而言，能否實現一次申報，多次部署？與此同時，網絡安全是智慧校園極為重要的一個屬性。在此基礎上，可以提高學生對數據開發的參與度，提高數據的使用效率，激發創新。