智慧校園關鍵技術應用分析

馮煒

摘要：智慧校園是在傳統(tǒng)的校園數(shù)字化建設基礎上發(fā)展出來的，是信息化建設的高級階段，是把信息技術與傳統(tǒng)的校園教學相融合，以提高教學效果為目的。智慧校園運用物聯(lián)網技術、云計算技術、大數(shù)據技術和虛擬技術等為關鍵技術，在已有的數(shù)字校園的基礎上進行升級改造，實現(xiàn)對校園資源的高度融合，為全校師生提供環(huán)境全面感知、智能化、數(shù)字化與網絡化的服務，并能對日常的教學與教務管理進行洞察與感知的智能學習生活環(huán)境。文章對智慧校園的關鍵技術應用進行了分析。

關鍵詞：智慧校園；物聯(lián)網；云計算；大數(shù)據；虛擬技術

隨著信息化技術建設的不斷發(fā)展，校園信息化建設的逐步展開，在原有的信息化建設的基礎上，智慧校園的各種應用系統(tǒng)的建設取得了較大發(fā)展，為廣大師生提供了大量信息資源的服務，提高了學校的辦公效率，為學校節(jié)約了大量的人力物力。特別是近些年，隨著物聯(lián)網技術、云計算技術、大數(shù)據技術、虛擬技術和“智慧城市”等理念的提出與應用，智慧校園的發(fā)展迎來了良好契機。

1 智慧校園關鍵技術概述

智慧校園的主要關鍵技術包含有：物聯(lián)網技術、云計算技術、大數(shù)據技術與虛擬技術。

1.1 物聯(lián)網技術

物聯(lián)網是所有的物質通過射頻識別（Radio FrequencyIdentification，RFID）、無線傳感、條碼和視頻監(jiān)控等各傳感設備與互聯(lián)網連接起來，這現(xiàn)智能化的識別與管理，目的就是運用設備與感知技術，把機器、人員與物品聯(lián)系在一起，實現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間的定位、識別與管理，完成對校園環(huán)境的全面感知。借助物聯(lián)網技術，用戶可以依據自己的位置與環(huán)境，獲取到相關的學科知識。在智慧校園的環(huán)境里，學生與學習的對象可以進行相互交流，進而產生互動的學習效果，提高了學生的學習效果與學習興趣。

1.2 云計算技術

云計算技術就是將整合全校的教學資源，以數(shù)據形式存儲在計算機設備（包含網絡、服務器、存儲、應用軟件）中，使得用戶可以根據自己的需要獲取數(shù)據、信息服務和存儲空間。為師生提供個性化的信息服務，有效地解決了信息資源分配不平衡、更新速度慢和共享難等問題。校內用戶不僅可以隨意的使用校內資源，基于云計算數(shù)據中心可以提供相對穩(wěn)定的高性能服務器存儲空間服務，給校內的部門和個人用戶提供完整的虛擬化服務器，使用戶可以去構建屬于自己的個性化服務。

1.3 大數(shù)據技術

維基百科對大數(shù)據的定義是“所涉及的資料量規(guī)模巨大到無法通過目前主流軟件工具，在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經營決策更積極目的資訊”[1]。

在傳統(tǒng)的校園信息化建設中，所獲取的數(shù)據量較小、數(shù)據類型比較單一多為結構化數(shù)據。然而，智慧校園平臺的建設，就會帶來數(shù)據量來源巨大同時數(shù)據形式也多樣化，如以事務與網頁為對象的結構化數(shù)據、以視頻與語音為代表的非結構化等多種形式的數(shù)據。這就要求對數(shù)據的存儲、數(shù)據的分析挖掘、數(shù)據的獲取與對復雜數(shù)據類型的處理提出了更高的要求。智慧校園利用大數(shù)據技術可以對復雜的海量數(shù)據進行分析，處理與挖掘提煉出有效的信息呈現(xiàn)給學校的管理部門與個人用戶。

1.4 虛擬技術

虛擬技術就是一種信息資源管理的技術，是將數(shù)據中心各實體設備包括服務器、網絡、存儲、內存等，經過抽象轉化呈現(xiàn)出來，使用戶可以更多地利用這些資源，打破現(xiàn)有數(shù)據中心的物理資源來自架設方式、地理和物理組態(tài)的限制。虛擬技術主要作用就是解決在大數(shù)據中心建設過程中，比較新與較舊的物理設備或者不同配置與不同品牌設備之間重新整合成資源池的矛盾，如有需要可以隨時抓取，從而使中心的物理資源得到最大化利用，減少資源的浪費與重復建設。虛擬技術主要有網絡虛擬化、服務器虛擬化、存儲虛擬化、內存虛擬化和CPU虛擬化等。

2 關鍵技術的應用研究

2.1 物聯(lián)網技術的功能

物聯(lián)網的主要功能是智能識別、在線監(jiān)控、智能追蹤和統(tǒng)計決策等。物聯(lián)網技術通過運用二維碼、RFID等技術對具體的目標物質智能標識進行識別，并將物品的實際狀態(tài)通過網絡傳輸給大數(shù)據中心?；谠朴嬎愕拇髷?shù)據中心能依據傳感器獲得的數(shù)據進行分析與研判，并最終做出相應的決策。對所有的物品實行數(shù)字化的管理，可為人們提供一個可視化的信息服務平臺。例如傳感器可以監(jiān)控數(shù)據中心機房的環(huán)境溫度與濕度，通過攝像頭可以監(jiān)控實驗室設備與公用機房，通過GPS可以定位車輛的位置等。

2.2 物聯(lián)網技術在智慧校園中的實際應用

學校通過引入物聯(lián)網技術對學校的教學環(huán)境、校園人員與物品安全、師生的日常生活進行監(jiān)控與智能化的管理。

2.2.1 應用于平安校園建設

傳統(tǒng)的校園監(jiān)控系統(tǒng)感知手段比較單一。主要是依賴安保人員監(jiān)視與巡邏，既耗費大量人力，又達不到平安校園的要求。運用物聯(lián)網技術建設的智慧安防管理系統(tǒng)，在全校重要地點都裝有攝像頭和感應設備，對學校的資產物品貼有二維碼，利用感應設備可以感知和跟蹤物品的位移。同時，還可以對進出入學校的車輛與人員進行監(jiān)測與跟蹤，實現(xiàn)了安全定位，完成對全校的物、人、車輛的信息化管理。

2.2.2 應用于智慧圖書館

依托物聯(lián)網技術建立的智慧型數(shù)字圖書館，圖書館每本圖書都安裝有RFID標簽，標簽上記錄了圖書的分類信息、所在位置、內容簡介等信息。師生可以通過手機APP輕松實現(xiàn)對圖書的查找、定位和書架導航等功能。同時，圖書館內裝有自動借還系統(tǒng)與錯架報錯設備，使得借與還更加方便快捷，大大提高了工作的效率降低了人力成本。

2.2.3 應用于學生生活方面

基于物聯(lián)網技術的“一卡通”校園卡，可以具有門禁、就餐、上機、校內消費、用水用電與上課簽到等功能，方便老師與學生的服務與管理。除以上所講的功能外，通過校園APP可以實現(xiàn)課程安排、會議、消費、圖書借閱、成績與個人信息的互動查詢。還可以根據具體個人定制的信息，有通知與提醒功能。實現(xiàn)校內管理的信息化與智能化。

2.2.4 應用于教學中去

利用物聯(lián)網建立泛在的學習環(huán)境，使學習的對象有數(shù)字化與網絡化的特性[2]?？梢詫鹘y(tǒng)課堂學習進行拓展，增強了學生的體驗，有助于加深其對學習內容的影響與興趣。例如：在樂器知識的學習課上，學生可以通過手機掃描二維碼從教學平臺獲取相關所有相關拓展知識，為學生提供一個開闊視野好的學習環(huán)境。

2.3 云計算技術在智慧校園中的應用

云計算技術在智慧校園的建設中，主要是應用在對數(shù)據中心數(shù)據的計算方法。云計算技術，是智慧校園建設的互聯(lián)網數(shù)據平臺，運用網絡與虛擬技術把全校各類信息匯總成“資源池”，為全校的師生提供個性化的服務[3]。智慧校園云平臺主要包括“基礎設施服務”“平臺服務”“軟件服務”功能，基礎設施是指硬件資源，主要有“服務器、儲存、CPU與網絡”等，為智慧校園軟件提供了硬件支撐，并且運用虛擬技術實現(xiàn)硬件資源共享，最大化利用硬件空間，節(jié)約成本。平臺服務，此系統(tǒng)主要有“研發(fā)平臺、數(shù)據庫與云中間件”組成，含有認證服務、共享服務、數(shù)據管理服務等功能。軟件服務是指為用戶定制各種可視化的應用軟件，經過系統(tǒng)集成面向個人提供個性化的服務，是智慧校園的上層服務。

2.4 大數(shù)據技術在智慧校園中的應用

大數(shù)據技術在智慧校園的建設中，主要是對數(shù)據的挖掘與處理，是建設智慧校園的核心技術。由于智慧校園物聯(lián)網與視頻技術的運用，大大增加了數(shù)據量，同時數(shù)據形式也從原有的單一的結構化數(shù)據轉換成結構化數(shù)據、半結構化數(shù)據和非結構化數(shù)據。運用大數(shù)據技術統(tǒng)一了數(shù)據標準，實現(xiàn)由原來的單一粗放式管理向客觀精細化管理的轉變[4]。

大數(shù)據技術可以應用在3個方面。首先，為一線的教學提供精準的數(shù)據服務，通過分析校內網上那些教育資源瀏覽的次數(shù)，判斷分析出學生關注的重點，進而實現(xiàn)教學方面的調整。其次，運用大數(shù)據技術去研發(fā)一種數(shù)據平臺，平臺做好海量的相關科研數(shù)據處理、分析，科研人員可以借助這個這個平臺實現(xiàn)數(shù)據共享，獲取更多更及時的科研資訊。最后，大數(shù)據技術還可以把校園內網大量而雜亂的、種類繁多的信息，如留言、評論、視頻、圖片等的數(shù)據信息，進行科學的分析與處理，為學校的管理、教學、基礎建設提供依據。

2.5 虛擬技術在智慧校園中的應用

虛擬技術的應用，主要是因為智慧校園建成后，由于要對獲取的海量數(shù)據進行共享、分析與處理。而原有的服務器相對獨立的工作模式已經無法滿足其要求，不能實現(xiàn)智慧校園的建設目的，所以需要應用虛擬技術將多臺服務器虛擬成一臺服務器，形成一個資源池，統(tǒng)一使用所有的硬件與軟件資源。這既實現(xiàn)了所有數(shù)據的共享，又提高了硬件資源的利用率，降低了硬件投入成本。

3 結語

在智慧校園建設中應用物聯(lián)網技術、云計算技術、大數(shù)據技術與虛擬技術等前沿的信息技術，在現(xiàn)有的校園信息化建設的基礎上進行升級改造，實現(xiàn)了校園網的全網覆蓋，有效地整合了校園網內的各種信息資源，解決了傳統(tǒng)信息化建設中的形成的信息孤島問題。同時，采用大數(shù)據技術對海量數(shù)據進行分析處理，提供有價值的信息，對于為師生個性信息服務與學校的管理決策提供數(shù)字信息，優(yōu)化教學與管理過程，提高教學效率與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要的意義。

[參考文獻]

[1]王運武，于長虹.智慧校園實現(xiàn)智慧教育的必由之路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2016.

[2]宋承繼.物聯(lián)網技術在智慧校園建設中的應用[J].自動化與儀器儀表，2015（3）：208-210.

[3]楊振英，張華英.云計算在智慧校園建設中的應用[J].集寧師范學院學報，2016（5）：49-52.

[4]張國梁，金成，李敏.大數(shù)據在智慧校園建設中的應用研究[J].軟件導刊，2016（5）：147-149.