云計(jì)算技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用

閆實(shí) 付佳 王曉麗

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

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算;智能化;校園建設(shè)

中圖分類號(hào)： G613.4 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.04.045

本文著錄格式：閆實(shí)，付佳，王曉麗，等. 云計(jì)算技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)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(xué)理念一經(jīng)提出，就受到社會(huì)各界的高度重視。其建設(shè)的實(shí)現(xiàn)便顯得尤為重要，將云計(jì)算技術(shù)與虛擬化技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于智能校園的建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)智能校園網(wǎng)絡(luò)資源的共享?；谠朴?jì)算的校園建設(shè)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(luò)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，教學(xué)模式也發(fā)生了變化。云計(jì)算技術(shù)更是為智慧校園的建設(shè)提供了安全技術(shù)保障。

1 ?云計(jì)算校園建設(shè)基礎(chǔ)

1.1 ?云計(jì)算

近年來(lái)，基于并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算和虛擬化技術(shù)的云計(jì)算技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。云計(jì)算服務(wù)的基本形式包括：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（LaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）和平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）三種服務(wù)模式。根據(jù)這三個(gè)模型，云計(jì)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(gè)人提供的服務(wù);私有云是為特定用戶單獨(dú)使用而構(gòu)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(gè)或更多個(gè)云組成。彼此之間是獨(dú)立的，但是卻可以通過標(biāo)準(zhǔn)的接口緊密的捆綁在一起來(lái)共同為用戶提供云服務(wù)。

1.2 ?關(guān)于智慧校園

在我國(guó)第十二個(gè)五年計(jì)劃中，浙江大學(xué)提出了“智能校園”的新教學(xué)理念。根據(jù)有關(guān)調(diào)查，國(guó)內(nèi)許多知名的大學(xué)非常重視智慧校園建設(shè)。智能校園主要是指創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)科學(xué)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(wù)。利用無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的校園活動(dòng)，使得教師和學(xué)生在校園可以感受一個(gè)智能環(huán)境和一個(gè)基于計(jì)算的綜合信息服務(wù)平臺(tái)帶來(lái)的便利。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能感知環(huán)境與綜合服務(wù)相關(guān)聯(lián)，這使得學(xué)校與學(xué)校之外的社會(huì)溝通更容易。在智慧校園建設(shè)現(xiàn)狀的過程中，云計(jì)算和虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，使學(xué)校的資源可以共享，使教學(xué)內(nèi)容更直觀的在老師和同學(xué)面前表現(xiàn)出來(lái)，并且可以提高教學(xué)效率。這樣對(duì)促進(jìn)學(xué)生、學(xué)生、教師、教師和學(xué)生都有幫助。學(xué)生與教師的相互交流使學(xué)校在一個(gè)氛圍融洽良好的發(fā)展之中，整個(gè)校園都處在一個(gè)智能化、數(shù)字化的環(huán)境中。

2 ?基于云計(jì)算的校園建設(shè)

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(shè)中，但是相比云計(jì)算的發(fā)展速度，不可同日而語(yǔ)。校園的基礎(chǔ)設(shè)施的迅速更新速度和技術(shù)應(yīng)用滯后嚴(yán)重，雖然很多的大學(xué)已經(jīng)建好了校園網(wǎng)絡(luò)，但仍然存在很多的網(wǎng)絡(luò)閑置狀態(tài)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源并沒有充分利用?；谠朴?jì)算的校園建設(shè)方案中，存在如下問題：

（1）建設(shè)中需要很多大的數(shù)字校園應(yīng)用系統(tǒng)（如教務(wù)管理、人事管理、辦公、科研管理、財(cái)務(wù)管理、固定資產(chǎn)管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、畢業(yè)管理、等）[2]，而這些應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)需要大量的服務(wù)器來(lái)支撐，因此必須有較大的建設(shè)資金投入。同時(shí)，有些系統(tǒng)如果沒有大型計(jì)算機(jī)的支持，系統(tǒng)很難正常運(yùn)行，如教務(wù)系統(tǒng)在學(xué)生選課和評(píng)教時(shí)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(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)通常采用主、備服務(wù)器來(lái) ? 支持，這就需要更多的服務(wù)器資源，資金投入也就更多。

（2）系統(tǒng)管理難度高。大量服務(wù)器的規(guī)劃、安裝、部署將給系統(tǒng)的管理帶來(lái)很大的難度，特別是當(dāng)個(gè)別系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，系統(tǒng)的重新部署和調(diào)整都需要較長(zhǎng)時(shí)間。同時(shí)，由于部署的物理設(shè)備型號(hào)各異，運(yùn)行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，技術(shù)人員通常需要針對(duì)特定的設(shè)備特定的系統(tǒng)制定單獨(dú)的管理、維護(hù)和災(zāi)備方案。在這種模式下一個(gè)技術(shù)人員一般最多只能管理20臺(tái)左右的服務(wù)器，而數(shù)據(jù)中心的眾多服務(wù)器管理的工作量和工作難度常常讓技術(shù)人員苦不堪言。

2.2 ?基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

在基于云計(jì)算的校園建設(shè)中，最基礎(chǔ)是校園網(wǎng)的建設(shè)，也就是云計(jì)算的平臺(tái)。通過校園網(wǎng)的建設(shè)，我們可以建立一個(gè)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(duì)校園網(wǎng)絡(luò)的合理布局，可以很容易地覆蓋范圍之外的有線、無(wú)線、電腦、手機(jī)等設(shè)別，方便師生在任何時(shí)候任何地方能連接到快速的網(wǎng)絡(luò)，云計(jì)算服校園網(wǎng)的特點(diǎn)是地毯可持續(xù)發(fā)展的。

云平臺(tái)的物理架構(gòu)。物理架構(gòu)主要包括存儲(chǔ)云和服務(wù)器云，同時(shí)物理架構(gòu)根據(jù)校園內(nèi)師生不同的需求劃分了若干個(gè)功能區(qū)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了虛擬化業(yè)務(wù)應(yīng)用集群。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，采用了F5硬件設(shè)備來(lái)完成業(yè)務(wù)負(fù)載分擔(dān)。為了保障數(shù)據(jù)的安全，架構(gòu)中使用磁帶機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)備份，同時(shí)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(jì)設(shè)備等措施保證整個(gè)數(shù)據(jù)中心的信息安全。

云平臺(tái)的管理中心。云計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，因此對(duì)管理的要求比較高。對(duì)云計(jì)算平臺(tái)的管理主要表現(xiàn)在：對(duì)校園的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、計(jì)算機(jī)資源、虛擬機(jī)分配、虛擬機(jī)集群管理、虛擬主機(jī)維護(hù)、資源調(diào)度、高可用性集群管理、電源管理、存儲(chǔ)池管理等高級(jí)特性。云計(jì)算平臺(tái)功能核心管理中心同時(shí)還包括用戶自主服務(wù)門戶系統(tǒng)，完成不同用戶的資源使用監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表與云資源申請(qǐng)等功能，建議采用機(jī)架式服務(wù)器作為平臺(tái)管理服務(wù)器[4]。

2.3 ?校園體系建設(shè)

智慧校園的建設(shè)就是要使師生這些校園的用戶可以通過云計(jì)算的技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)自己的所需來(lái)選擇各種形式的應(yīng)用，充分利用信息資源和服務(wù)。此外，高校是教育科研工作者的聚集地，通過云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、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(shè)主要將云計(jì)算的技術(shù)層與校園的主要要素相結(jié)合，主要包括如下幾個(gè)方面。

2.3.1 ?信息化智能教學(xué)平臺(tái)

智能教學(xué)平臺(tái)是智慧校園最為重要的系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)，基于信息技術(shù)的智能教學(xué)平臺(tái)能夠?qū)⒏鞣N教學(xué)資源進(jìn)行大量的處理，使師生需要的各種知識(shí)或技能幾乎能夠全部得到滿足。對(duì)智能教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的最基本要求就是信息量及信息處理能力，基于云計(jì)算的智能教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建主要從以下三個(gè)方面入手進(jìn)行建設(shè)。

2.3.1.1 ?網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

這是智能教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)其功能的最基本建設(shè)，只有保證了教學(xué)資源才能使其功能得到有效實(shí)現(xiàn)與發(fā)揮。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源除了包括最基本的教學(xué)資源之外還應(yīng)當(dāng)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(shí)更新與充實(shí)信息。

2.3.1.2 ?學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

這是整個(gè)智能教學(xué)平臺(tái)不斷調(diào)整完善的信息依據(jù)，建立完整的學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系，收集學(xué)生的全面學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)信息并以電子形式存儲(chǔ)，能夠有效掌握每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)也能夠根據(jù)整體學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)調(diào)整智能教學(xué)平臺(tái)體系。

2.3.1.3 ?家長(zhǎng)交流

智能化的教學(xué)平臺(tái)應(yīng)當(dāng)能夠滿足學(xué)生、家長(zhǎng)與教師之間的有效溝通，基于云計(jì)算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)的支持下這種交流功能較易于實(shí)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(gè)方面。對(duì)圖書信息的感知。通過對(duì)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(guān)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(luò)感知并傳遞信息，并將其以云平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息的智能化管理。對(duì)讀者的感知。通過讀者借閱的書籍類型，以及結(jié)合讀者的專業(yè)信息，智能圖書管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生的專業(yè)推薦和專業(yè)相關(guān)的書籍信息。

2.3.3 ?虛擬實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用要求多具有一定的專業(yè)性，同時(shí)如果在實(shí)驗(yàn)室的軟件運(yùn)用時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)水平不同而出現(xiàn)的操作問題會(huì)直接影響到實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全。構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室[5]將所有的實(shí)驗(yàn)室所需軟件、硬件及其維護(hù)管理工作以云計(jì)算技術(shù)展開，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的智能化控制，保障了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全與精準(zhǔn)化管理。

2.3.4 ?公共服務(wù)

（1）單點(diǎn)登錄系統(tǒng)：作為各類應(yīng)用系統(tǒng)的支撐服務(wù)應(yīng)用，提供統(tǒng)一的授權(quán)機(jī)制，讓用戶使用單一用戶名和口令就能使用校園網(wǎng)絡(luò)上所有授權(quán)使用的信息服務(wù)，從而將各種應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫接入和集成。

（2）智能樓宇管理系統(tǒng)：對(duì)教學(xué)樓和行政樓等各類設(shè)備進(jìn)行智能管理，實(shí)現(xiàn)智能化照明控制、水電使用情況監(jiān)測(cè)、能耗額定管理、漏水監(jiān)測(cè)、預(yù)付費(fèi)管理等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能校園的建設(shè)目標(biāo)。

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

（4）智能安防系統(tǒng)：通過射頻識(shí)別、圖像識(shí)別、GPS、無(wú)線傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、遙感等技術(shù)，結(jié)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(duì)感知信息進(jìn)行匯總、處理，及時(shí)進(jìn)行提示或報(bào)警[6-8]。

3 ?結(jié)論

云計(jì)算作為一種熱點(diǎn)研究課題在諸多領(lǐng)域都有著廣泛的運(yùn)用，它能夠在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更加多元化的信息資源服務(wù)能力，是構(gòu)建智慧校園體系的有力工具[9-10]。將云計(jì)算作為構(gòu)建智慧校園體系的主要手段必然能夠使其強(qiáng)大的信息資源能力得到有效發(fā)揮，同時(shí)也能夠與智慧校園的多元化需求相吻合。總之，智能校園是數(shù)字化的體現(xiàn)，發(fā)展目標(biāo)是利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和云平臺(tái)作為支撐，將會(huì)創(chuàng)造和諧穩(wěn)定的智能校園環(huán)境。因此，隨著云計(jì)算技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)用于智能校園建設(shè)的發(fā)展將是一個(gè)美好的未來(lái)！

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