基于智慧校園的大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案設(shè)計(jì)

摘? 要： 伴隨5G時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)的作用體現(xiàn)的愈加明顯，大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)也深受各個(gè)領(lǐng)域?qū)I(yè)人士的重視。在校園建設(shè)與發(fā)展過程中，傳統(tǒng)的校園管理方法已經(jīng)落后，依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)為依托的智慧校園逐漸走入人們的視野。通過加強(qiáng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，數(shù)據(jù)信息中的價(jià)值能夠得以充分挖掘，進(jìn)而幫助教育工作者改進(jìn)教育方法，取得令人滿意的教學(xué)效果?；诖?，本文主要圍繞大數(shù)據(jù)與智慧校園的特點(diǎn)與內(nèi)涵展開分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了智慧校園總體框架體系，并針對(duì)智慧校園的大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞： 智慧校園;大數(shù)據(jù);方案設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TP3 ???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A??? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.07.052

本文著錄格式：徐晨清. 基于智慧校園的大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案設(shè)計(jì)[J]. 軟件，2020，41（07）：251-254

Design of Big Data Platform Construction Scheme Based on Smart Campus

XU Chen-qing

（School of Information Science and Engineering， Linyi University， Linyi， Shandong， 276000）

【Abstract】： With advent of 5G era， big data has been showing more and more obvious role. Construction of big data platforms has received great attention from professionals in various fields. During process of campus construction and development， traditional campus management methods have fallen behind， while smart campuses based on on big data technology have gradually entered horizons of people. By strengthening construction of a big data platform， data information value has been tapped fully， which can help educators improve education methods and achieve satisfactory teaching results. Based on this， the article mainly analyzes characteristics and connotations of big data and smart campuses， designs overall framework system of smart campuses， and summarizes big data platform construction scheme of smart campuses.

【Key words】： Smart campus; Big data; Scheme design

0? 引言

近幾年，涌現(xiàn)了很多的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這對(duì)于各個(gè)行業(yè)的發(fā)展造成了一定的沖擊與影響。尤其物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，極大地推動(dòng)了社會(huì)的變革，校園教育以及管理方式也都發(fā)生了很大的改變。同時(shí)，“智慧校園”一詞被人們提了出來。為達(dá)到預(yù)期的智慧校園建設(shè)目的，有關(guān)校方需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，如何科學(xué)建設(shè)智慧校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)就顯得極為重要。所以，本文主要對(duì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行探究，以?? 便搭建出智能高效的智慧校園平臺(tái)，為師生提供? 便利^[1]。

1 ?大數(shù)據(jù)的4“V”特征

（1）大量（Volume）

大量即數(shù)據(jù)體量大。顧名思義，也就是指數(shù)據(jù)數(shù)量龐大。在時(shí)代發(fā)展的今天，每天的數(shù)據(jù)量都要以億，甚至是百億、千億計(jì)算。而這些龐大的數(shù)據(jù)量不僅僅需要采集，還需要進(jìn)行存儲(chǔ)與分析，其中所涉及的數(shù)據(jù)量也非常大。此外，在大數(shù)據(jù)的應(yīng)用過程中，企業(yè)用戶也都盡量將多個(gè)數(shù)據(jù)集放處理，這都受到其體量巨大的影響。因此，大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)體量大的特點(diǎn)。

（2）多樣（Variety）

多樣即數(shù)據(jù)類型多。實(shí)際上，大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型較為繁雜，包含視頻、文字、圖片、網(wǎng)絡(luò)日志等類型，這也是人們?nèi)粘Ｉ钆c工作中常接觸的數(shù)據(jù)類型。這些不同的數(shù)據(jù)類型有各自的特點(diǎn)，來源也多樣化，主要由結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形式組成^[1]。因此，大數(shù)據(jù)具有類型多樣化的特點(diǎn)^[2]。

（3）高速（Velocity）

高速即數(shù)據(jù)處理快。信息時(shí)代下對(duì)于數(shù)據(jù)處理要求也有所提高，大數(shù)據(jù)技術(shù)就具有這方面的優(yōu)點(diǎn)。通過采用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，幾乎秒速處理各類數(shù)據(jù)信息，從而幫助人們獲取價(jià)值較高的信息。不同于以往的傳統(tǒng)信息挖掘技術(shù)，大數(shù)據(jù)主要體現(xiàn)“快”的優(yōu)勢與特點(diǎn)，這與專用技術(shù)和機(jī)器算法的融入有很大的關(guān)系，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)挖掘與分析。因此，大數(shù)據(jù)具有信息處理快的特點(diǎn)^[3]。

（4）價(jià)值（Value）

價(jià)值即數(shù)據(jù)信息利用密度低。信息的分類有很多，提煉出具有價(jià)值的信息才是關(guān)鍵。但是大數(shù)據(jù)信息容量較多，其中可以利用的價(jià)值信息偏少。例如，一小時(shí)的視頻中，可能人們可以利用的數(shù)據(jù)僅有幾十秒。但是，這些較少的價(jià)值信息可能最后會(huì)帶來較高的價(jià)值回報(bào)。因此，大數(shù)據(jù)具有價(jià)值密度低、回報(bào)高的特點(diǎn)。

2? 智慧校園

2.1 ?概述

大數(shù)據(jù)背景下，智慧家園、智慧建筑物等頻頻涌現(xiàn)，智慧校園也被人們提及，甚至已經(jīng)出現(xiàn)在全國各地。智慧校園主要突出的是“智慧”二字，這里的“智慧”指的是高新技術(shù)背景下的智能綜合體。與以前的數(shù)字化校園不同，智慧校園的建設(shè)依靠新一代信息技術(shù)，所以在智慧校園設(shè)計(jì)理念中也融入了很多新技術(shù)應(yīng)用原理。而這些新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，使得傳感器能夠嵌入到校園各個(gè)角落中，各類系統(tǒng)功能得以有效發(fā)揮，促使數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)與校園得到整合。在這種格局下，師生管理方面可以更為精細(xì)，能夠更好的滿足校方數(shù)據(jù)處理的需要，為師生提供智能的校園系統(tǒng)，方便學(xué)校進(jìn)行高效管理。

2.2? 智慧校園的特點(diǎn)

（1）參與者定位明確

智慧校園中的每個(gè)人都是參與者，且參與者都有具體的定位。因?yàn)橹腔坌@是為培養(yǎng)人才而建設(shè)，師生固然是其中最為關(guān)鍵的角色，但是教育部門人員、決策層的領(lǐng)導(dǎo)者以及社會(huì)人員等同樣不能忽略。智慧校園中，學(xué)生作為學(xué)習(xí)者進(jìn)行參與，老師作為教育者參與其中，職能部門為智慧校園管理提供支撐，領(lǐng)導(dǎo)者以數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果作出決策，社會(huì)方面可以讀取人才信息。這使得各個(gè)參與者的定位都十分鮮明^[4]。

（2）易全面感知

智慧校園是依托新一代信息技術(shù)而建設(shè)的綜合體。這些新一代信息技術(shù)包含大數(shù)據(jù)技術(shù)、二維碼技術(shù)以及傳感器技術(shù)等^[2]，通過嵌入這些技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備，方便校園管理者感知校園教育環(huán)境。此外，由于智慧校園平臺(tái)中系統(tǒng)服務(wù)用戶不同，權(quán)限也有所不同。智慧校園背景下，數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以利用先進(jìn)的信息技術(shù)進(jìn)行全面感知，為不同的人群智能推薦不同類別的信息，所以不同的人讀取的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容也不一致。

（3）泛在教學(xué)活動(dòng)

智慧校園平臺(tái)的功能一部分體現(xiàn)在教學(xué)活動(dòng)中。在教育工作開展階段，老師可以在任何地點(diǎn)、時(shí)間進(jìn)行連續(xù)教學(xué)，而教育系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)以及管理系統(tǒng)等都能實(shí)現(xiàn)無縫連接，師生們可以登錄APP、微信以及各種客戶端參與教學(xué)活動(dòng)。針對(duì)學(xué)生而言，這種形式下的教學(xué)活動(dòng)會(huì)出現(xiàn)更多碎片化的時(shí)間，有利于提高學(xué)習(xí)效率，取得較好的學(xué)習(xí)效果。

（4）利于培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性

智慧校園平臺(tái)的建設(shè)容易幫助教育工作者了解學(xué)生的個(gè)性，為因材施教提供可能。此背景下的數(shù)據(jù)信息連接比較便捷，學(xué)生們的學(xué)習(xí)、消費(fèi)情況等在數(shù)據(jù)中心都會(huì)有所記錄。教育工作人員可以利用大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)軌跡進(jìn)行追蹤，并挖掘出應(yīng)有用的信息，對(duì)于學(xué)生們的個(gè)性進(jìn)行培養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生走上更好的未來發(fā)展道路。

（5）虛實(shí)結(jié)合

智慧校園平臺(tái)充分體現(xiàn)了虛實(shí)結(jié)合的特點(diǎn)。目前而言，傳統(tǒng)教育方式已經(jīng)難以滿足教學(xué)工作要求，受到信息技術(shù)的影響，很多虛擬社區(qū)、班級(jí)、云課堂等得以建立。通過合理分配網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生與老師都可以在線上參與課堂活動(dòng)，甚至考核也可以在線上完成，真正達(dá)到虛實(shí)結(jié)合的目的，充分發(fā)揮出智慧校園平臺(tái)的優(yōu)勢^[5]。

3 ?基于智慧校園的大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案設(shè)計(jì)

3.1? 需求分析

（1）消除信息孤島

大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員必須要考慮到校園用戶的信息需求，消除信息孤島就是需求之一。實(shí)際上，智慧校園是基于原有業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)上，采用數(shù)據(jù)系統(tǒng)集成、改造升級(jí)等方式構(gòu)建而成的。一般在智慧校園建設(shè)之前，學(xué)校自身就存在較多的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，這些單獨(dú)的服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫往往會(huì)分布在不同的位置，數(shù)據(jù)都被獨(dú)立保存，導(dǎo)致底層架構(gòu)難以統(tǒng)一。正是由于這些信息孤島的存在，一定程度上耗費(fèi)了管理成本以及信息資源，同時(shí)維修難度較大。為此，消除信息孤島則是智慧校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)中首要確立的目標(biāo)。

（2）確保數(shù)據(jù)貫通

為滿足智慧校園中所有用戶的需求，必定要確保數(shù)據(jù)的貫通，這是智慧校園建設(shè)的基本要求，同時(shí)也是大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮的重要方面。在原有校園信息化的基礎(chǔ)上，通過融入大數(shù)據(jù)以及云桌面技術(shù)等，加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，使得獨(dú)立系統(tǒng)不再獨(dú)立，可以共享服務(wù)器的硬盤資源，方便學(xué)校進(jìn)行數(shù)據(jù)的貫通以及管理。因此，保證數(shù)據(jù)的貫通是智慧校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的基本需求之一。

（3）統(tǒng)一門戶

智慧校園的大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)該滿足統(tǒng)一門戶、單點(diǎn)登錄的需求。在實(shí)際進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，就需要設(shè)計(jì)者加強(qiáng)對(duì)此的考量與分析。智慧校園中的用戶數(shù)量以及類型較多，不僅包含師生、校領(lǐng)導(dǎo)，還包含社會(huì)訪客等用戶^[3]。所以，每個(gè)用戶都應(yīng)該配備唯一的賬號(hào)與密碼，不同用戶的權(quán)限必須不一樣，不同用戶類型的界面顯示的內(nèi)容也要不一致，從而確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成效果良好，可以自由切換不同信息處理模塊，促使學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一管理。

（4）數(shù)字化考核評(píng)價(jià)

教育發(fā)展階段，各大院校會(huì)重視教育活動(dòng)的開展，同時(shí)也會(huì)注重師生的考核與評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)的考核評(píng)價(jià)方式較為落后，信息化時(shí)代下，數(shù)字化考核評(píng)價(jià)方式得以誕生。所以，基于智慧校園的大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)該滿足數(shù)字化考核評(píng)價(jià)的需求，學(xué)生用戶可以登錄智慧校園平臺(tái)進(jìn)行考試、自我評(píng)價(jià)。教師用戶也可以登錄該平臺(tái)上傳資源、批閱作業(yè)等。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的追蹤和記錄，自動(dòng)生成指標(biāo)體系，方便有效開展教師考核與評(píng)優(yōu)等工作，凸顯數(shù)字化的優(yōu)勢。

（5）教學(xué)改革和管理手段智能化

智慧校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)還應(yīng)該滿足教學(xué)與管理方面的需求。近幾年，各地都在進(jìn)行教學(xué)改革，管理手段也在不斷創(chuàng)新，這是為了更好的迎合時(shí)代發(fā)展的需求，培養(yǎng)出更為優(yōu)秀的人才。而大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)則可以為其提供助力，促使教學(xué)改革與管理手段更加智能化。在這種模式中，學(xué)生為中心，數(shù)據(jù)平臺(tái)為他們提供學(xué)習(xí)資源與技術(shù)支持;老師為主導(dǎo)，積極開展多元化教學(xué)，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，彌補(bǔ)線下課堂教學(xué)的不足之處;各部門為后盾，利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息管理^[6]。

3.2? 智慧校園的總體框架設(shè)計(jì)

智慧校園的總體框架設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該包含基礎(chǔ)設(shè)施、信息服務(wù)、數(shù)據(jù)采集/數(shù)據(jù)處理、業(yè)務(wù)系統(tǒng)四個(gè)模塊^[4]，具體框架體系如圖1所示。在智慧校園總體框架體系中，不同模塊有各自的功能和特點(diǎn)。其一，基礎(chǔ)設(shè)施模塊與感知層相對(duì)應(yīng)。感知層的存在主要是為師生提供智能感知與綜合服務(wù)，以便了解和滿足師生設(shè)備資源等方面的需求;其二，信息服務(wù)模塊與網(wǎng)絡(luò)接入層相對(duì)應(yīng)。利用各類網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)功能進(jìn)行用戶身份驗(yàn)證，同時(shí)為用戶提供服務(wù)應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)信息的高效互聯(lián)，使得校園內(nèi)外用戶都能進(jìn)行有效溝通;其三，數(shù)據(jù)采集/數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)層相對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)集成數(shù)據(jù)信息，使得數(shù)據(jù)信息更具有全面性，數(shù)據(jù)的處理也更為智能化以及便捷化;其四，業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊與應(yīng)用層相對(duì)應(yīng)。業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)有很多，包含學(xué)習(xí)、生活與管理，屬于應(yīng)用層的范疇，方便調(diào)度資源與智能決策。

3.3? 智慧校園的大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案

（1）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)主要采取專網(wǎng)專用的方式，具體可以分為四部分：一是接入網(wǎng)。主要實(shí)施有線為主、無線為輔的方案，同時(shí)引入5G校園網(wǎng)絡(luò)通道。二是教學(xué)網(wǎng)。針對(duì)高帶寬專網(wǎng)、數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行融合，形成教學(xué)專用線路，從而為教學(xué)工作提供強(qiáng)有力的支撐。三是科研網(wǎng)。科研網(wǎng)的存在是為科學(xué)研究提供專用網(wǎng)絡(luò)。這部分的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與技術(shù)比較先進(jìn)，主要結(jié)合IPv6網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)高速接入云計(jì)算平臺(tái)等。四是資源網(wǎng)。資源網(wǎng)的建設(shè)目的是為支持資源沉淀與信息傳播。為此，光纖網(wǎng)絡(luò)、異地備份存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)都包含在內(nèi)。

（2）物聯(lián)感知系統(tǒng)平臺(tái)

物聯(lián)感知系統(tǒng)平臺(tái)是智慧校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)中的關(guān)鍵內(nèi)容之一，方案設(shè)計(jì)人員可以采用一些物聯(lián)感知技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)校園環(huán)境管理。這些感知技術(shù)種類較多，包含傳感器、采集器、RFID、二維碼以及視頻監(jiān)控技術(shù)等。在實(shí)際平臺(tái)建設(shè)過程中，先進(jìn)行傳感器的部署與網(wǎng)絡(luò)連接，再利用二維碼等技術(shù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，最后構(gòu)建校園的信息數(shù)據(jù)庫，從而完成智能物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)的建設(shè)。

（3）大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)平臺(tái)

大數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)平臺(tái)是智慧校園平臺(tái)方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵之處。該平臺(tái)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)集成、分析與處理的功能。用戶可以利用該平臺(tái)對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化或結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而積極開展智慧教學(xué)，并有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。在該平臺(tái)建設(shè)階段，主要采用大數(shù)據(jù)的路徑分析、時(shí)間序列分析、圖分析、what—if分析方式進(jìn)行整合^[5]，最終形成智力資源，為用戶們提供最佳決策^[7]。

（4）云計(jì)算業(yè)務(wù)平臺(tái)

云計(jì)算業(yè)務(wù)平臺(tái)也是智慧校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案中不可或缺的內(nèi)容。云計(jì)算業(yè)務(wù)平臺(tái)中的基礎(chǔ)設(shè)施很多，主要包含計(jì)算平臺(tái)、存儲(chǔ)平臺(tái)以及容災(zāi)系統(tǒng)等，這些基礎(chǔ)設(shè)施為云計(jì)算業(yè)務(wù)平臺(tái)的運(yùn)行提供支撐。在該平臺(tái)建設(shè)時(shí)，先建立云計(jì)算管理系統(tǒng)，再打造安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及相關(guān)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，最終組成

資源池，統(tǒng)一為用戶提供信息服務(wù)，滿足用戶學(xué)習(xí)、管理以及生活方面的需要，發(fā)揮出智慧校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)勢。

4 ?結(jié)語

實(shí)際上，智慧校園的建設(shè)離不開云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的助力。特別是在信息時(shí)代背景下，以往的校園數(shù)據(jù)架構(gòu)已經(jīng)跟不上學(xué)校發(fā)展的需要，為了挖掘出大數(shù)據(jù)中的潛在價(jià)值，各類院校都在抓緊建設(shè)智慧校園。然而，智慧校園的建設(shè)具有一定的復(fù)雜性^[8]。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)構(gòu)建合理的大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案，確保設(shè)計(jì)的方案具有科學(xué)性、可行性以及智能性，使得校園管理更為便捷，教育方面也能得到優(yōu)化，真正促進(jìn)學(xué)校未來的良好發(fā)展。

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