基于大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園的設(shè)計與實現(xiàn)

李素娟

摘要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，智慧校園作為教育信息化的重要部分，其建設(shè)已經(jīng)刻不容緩。智慧校園綜合運用了移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，將高校中各類數(shù)據(jù)進行整合、分析和共享。文中結(jié)合學(xué)校的實際需要，大數(shù)據(jù)及智慧校園的內(nèi)涵做了一定的闡述，然后根據(jù)現(xiàn)有的智慧校園的核心技術(shù)進行較為詳細(xì)的論述，最后為智慧校園的建設(shè)提出了設(shè)計框架及實現(xiàn)的路徑，為大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園平臺的具體實現(xiàn)提供了較好的參考借鑒作用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);智慧校園;平臺;信息化

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標(biāo)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(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，如大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)+的廣泛應(yīng)用以及智慧校園的加速普及，很多學(xué)校都逐步在從傳統(tǒng)的信息化校園到智慧校園的建設(shè)過程中?；诖髷?shù)據(jù)環(huán)境下的智慧校園是在現(xiàn)代信息技術(shù)的背景下，應(yīng)用信息服務(wù)平臺，為廣大師生提供快速便捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，有效的提升學(xué)校的綜合管理水平，從而提高學(xué)校的教育教學(xué)文化水平。文章對大數(shù)據(jù)及智慧校園的內(nèi)涵進行闡述，剖析了現(xiàn)有的智慧校園建設(shè)的核心技術(shù)，并提出了在大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園建設(shè)的具體設(shè)計與實現(xiàn)。

2 大數(shù)據(jù)及智慧校園的內(nèi)涵與特征

2.1 大數(shù)據(jù)

在維基百科中，大數(shù)據(jù)是指無法在可承受的時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，研究機構(gòu)Gartner認(rèn)為大數(shù)據(jù)是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)[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(xiàn)代高新技術(shù)為支撐，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下建設(shè)一套管理平臺，以此為學(xué)校的教育教學(xué)管理、校園生活、文化建設(shè)、學(xué)生活動等一系列的活動提供一個良好的一體化平臺，實現(xiàn)學(xué)校全方位的智能化的管理服務(wù)，提升學(xué)校的現(xiàn)代化管理手段和水平。智慧校園同傳統(tǒng)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(shù)據(jù)處理

智慧校園的實現(xiàn)是基于傳統(tǒng)數(shù)字校園海量數(shù)據(jù)的收集與存儲，對學(xué)校內(nèi)部的大量數(shù)據(jù)實施精確的挖掘與分析，以此全面掌握學(xué)校師生的生活和學(xué)習(xí)信息，最終實現(xiàn)更好更全面的管理和服務(wù)水平。

2.2.2 完成寬帶的全面覆蓋

在移動互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，可以非常容易地實現(xiàn)智慧校園的建設(shè)，將校園的方方面面聯(lián)系起來形成一個無死角覆蓋的校園網(wǎng)絡(luò)，為師生提供一個方便快捷的高質(zhì)量的服務(wù)系統(tǒng)。

2.2.3 完成定制化的校園服務(wù)模式

智慧校園的建設(shè)初衷就是有效的解決師生的實際生活和學(xué)習(xí)的需求，構(gòu)建一個良好的個性化、便捷的服務(wù)平臺。

2.2.4 完成智能感應(yīng)終端的有效使用

這些年來，各類學(xué)校的師生中智能化終端設(shè)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(yīng)用也有了良好的基礎(chǔ)，通過與智慧校園中的云平臺進行消息及相關(guān)數(shù)據(jù)的進行有效的互動。而且，紅外、光線、影像等各種智能感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，使得智慧校園系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取各種應(yīng)用數(shù)據(jù)信息。

3 智慧校園實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

大數(shù)據(jù)環(huán)境下的智慧校園的實現(xiàn)是基于現(xiàn)有的先進信息化技術(shù)為基礎(chǔ)的，比如物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、云計算技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等，通過這些關(guān)聯(lián)技術(shù)的綜合應(yīng)用，推動智慧校園的具體實現(xiàn)。

3.1 云計算技術(shù)

在智慧校園平臺的實現(xiàn)中，云計算技術(shù)是核心之一，其利用Internet以服務(wù)手段提供動態(tài)可變的虛擬化的資源計算模式，對于智慧校園中的設(shè)備與共享、信息系統(tǒng)的實現(xiàn)等方面具有不可或缺的關(guān)鍵作用。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是基礎(chǔ)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來，但在規(guī)模上又遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它是通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將各類物體關(guān)聯(lián)起來的網(wǎng)絡(luò)模式。在智慧校園平臺設(shè)計過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和相關(guān)的自動化設(shè)備關(guān)聯(lián)起來，達到將教育教學(xué)、節(jié)能安保、圖書管理、校園生活等局域網(wǎng)內(nèi)的物體和網(wǎng)絡(luò)連接在一起，完成信息通信和實時監(jiān)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(guān)設(shè)施。

3.3 校園移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

智慧校園的建設(shè)利用校園移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為廣大師生提供了一個穩(wěn)定安全且無處不在的開放式無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不僅打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的弊端，讓校園師生能夠隨時、隨地獲取相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，便于師生、生生之間進行交流互動，使得師生的學(xué)習(xí)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(shù)據(jù)技術(shù)

智慧校園系統(tǒng)的建設(shè)需要收集與積累校園當(dāng)中師生學(xué)習(xí)、工作及生活等各方面的大量的信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)資源進行深入挖掘與建模分析，準(zhǔn)確地找出海量數(shù)據(jù)背后所蘊藏的價值，從而用智慧的計算來構(gòu)建高效、科學(xué)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(shù)的飛速發(fā)展和普及應(yīng)用，校園信息化建設(shè)水平越來越高，傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足現(xiàn)實的需要，通過利用現(xiàn)有的先進信息化技術(shù)來建設(shè)智慧校園平臺可以極大地滿足師生的現(xiàn)實需要，也能夠充分的發(fā)揮學(xué)校快捷精準(zhǔn)的管理和服務(wù)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(xué)校數(shù)據(jù)的全面展示和個性化服務(wù);

2）分散的信息管理模式，師生查詢相關(guān)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(guān)數(shù)據(jù)缺乏有效的規(guī)范，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一的約定;

5）“信息孤島嚴(yán)重”，對全校各方面的數(shù)據(jù)還很難達到實時共享的程度。

4.2 智慧校園平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

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(xiàn)代高新技術(shù)為支撐，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下建設(shè)一套管理平臺，以此為學(xué)校的教育教學(xué)管理、校園生活、文化建設(shè)、學(xué)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(wù)、學(xué)生能夠隨時隨地學(xué)習(xí)、學(xué)校職能部門能夠高效的辦公等。文中所設(shè)計的智慧校園的整體架構(gòu)圖如圖1所示。整個系統(tǒng)自下而上分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺支撐層、軟件應(yīng)用層，周邊輔助以信息規(guī)范體系和安全保障體系[5]。

圖1? ?智慧校園整體架構(gòu)圖

4.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層（Iaas）設(shè)計

智慧校園平臺的最底層就是基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層（Iaas），其結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示。

基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層主要作用是通過現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)將本校園系統(tǒng)的云數(shù)據(jù)、云計算及存儲、安全措施、系統(tǒng)硬件等。學(xué)校會產(chǎn)生大量的各類數(shù)據(jù)，通過這層來對這些數(shù)據(jù)進行全方位的收集、分析處理，進而將數(shù)據(jù)歸類以便共享給相關(guān)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(guān)數(shù)據(jù)信息實施科學(xué)有效的保存和計算處理。安全措施的主要功能就是保護數(shù)據(jù)的安全性，使得校園的數(shù)據(jù)信息的真實可靠，不會受到外圍環(huán)境的惡意破壞或攥改。整個校園的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境等都要在基礎(chǔ)設(shè)施層配置完成，這是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)保障。

4.2.2 平臺支撐層（Paas）架構(gòu)設(shè)計

平臺支撐層（Paas）是基于基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層（Iaas）來完成身份認(rèn)證系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、校園服務(wù)系統(tǒng)等系統(tǒng)的科學(xué)統(tǒng)一兼容與管理，實現(xiàn)校園數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范管理，從而實現(xiàn)校園數(shù)據(jù)的真實性、準(zhǔn)確性及一致性等，為智慧校園的具體實現(xiàn)和后續(xù)的有效利用提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和安全穩(wěn)定的使用環(huán)境。平臺支撐層（Paas）架構(gòu)設(shè)計如圖3所示。

大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園平臺是實現(xiàn)過程中，平臺支撐層（Paas）是核心的一個環(huán)節(jié)，對整個智慧校園平臺的實現(xiàn)起到?jīng)Q定性作用，同時，這層也是整個平臺建設(shè)的最難的環(huán)節(jié)。在 Paas 層設(shè)計過程中，基于云計算的大數(shù)據(jù)中心構(gòu)建是支撐智慧校園高效運行的關(guān)鍵，也是整個智慧校園建設(shè)中的重難點。平臺支撐層要完成整個學(xué)校的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和教學(xué)數(shù)據(jù)的收集、梳理、保存以及分析處理，同時，需要通過虛擬化技術(shù)完成整個學(xué)校資源的充分分配和管控，將學(xué)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(xué)校的相關(guān)成本。

4.2.3 軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用層（Saas）設(shè)計

文中實現(xiàn)的智慧校園的目的就是為了學(xué)校的師生有一個良好便捷的生活、學(xué)習(xí)的環(huán)境，為學(xué)校的管理提高效率，極大的提升學(xué)校的信息化應(yīng)用水平。正因為如此，在整個智慧校園平臺的建設(shè)過程中，軟件業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺是整個平臺建設(shè)的關(guān)鍵之一，貫穿于整個智慧校園的建設(shè)。平臺的實現(xiàn)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(xué)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、圖書館服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)字資源共享系統(tǒng)等，數(shù)字資源共享系統(tǒng)是利用云服務(wù)將所有與校園內(nèi)師生學(xué)習(xí)與科研工作有關(guān)的資源整合起來，并通過優(yōu)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(xué)習(xí)需求與表達需求。

5 結(jié)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(yīng)用，越來越多的學(xué)校都在大力推廣應(yīng)用智慧校園綜合管理平臺，一方面，可以極大地提高學(xué)校的業(yè)務(wù)管理水平和提升學(xué)校的管理效率，另一方面，可以為學(xué)校師生提供一個良好的學(xué)習(xí)、生活環(huán)境，方便的滿足師生的教與學(xué)的需要。文中結(jié)合學(xué)校的實際需要，大數(shù)據(jù)及智慧校園的內(nèi)涵做了一定的闡述，然后根據(jù)現(xiàn)有的智慧校園的核心技術(shù)進行較為詳細(xì)的論述，最后為智慧校園的建設(shè)提出了設(shè)計框架及實現(xiàn)的路徑，為大數(shù)據(jù)背景下的智慧校園平臺的具體實現(xiàn)提供了較好的參考借鑒作用。

參考文獻：

[1] 張龍磊. 基于物聯(lián)網(wǎng)-云計算-大數(shù)據(jù)的高校智慧校園建設(shè)的研究[J]. 科技致富向?qū)В?2015（14）.

[2] 呂倩. 基于云計算及物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧校園[J]. 計算機科學(xué)， 2011， 38（s1）： 18-22.

[3] 亓勝田. 基于學(xué)生能力培養(yǎng)的云平臺智慧校園建設(shè)[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2015（14）.

[4] 吳鑫. 一個基于云平臺的智慧校園數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 南京： 東南大學(xué)， 2016.

[5] 吳細(xì)花. “智慧校園”云平臺的關(guān)鍵模塊設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 長沙： 湖南大學(xué)， 2014.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】