基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的智慧校園建設(shè)研究

趙倩瑩

（西安工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710021）

0 引言

大數(shù)據(jù)技術(shù)的存在，提升了校園信息化平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)收集和處理的能力，為校園平臺(tái)提供了更好的決策依據(jù)。智慧校園具備的管理功能決定了平臺(tái)的工作性質(zhì)，根據(jù)實(shí)際需求開(kāi)展平臺(tái)建設(shè)的過(guò)程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題，也是保障平臺(tái)運(yùn)行和功能發(fā)揮必須注意的方面。

1 學(xué)校智慧校園的功能需求

1.1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的可利用性

首先，明確數(shù)據(jù)交換規(guī)范，確保各部門之間形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換，基于數(shù)據(jù)具體來(lái)源，對(duì)校園的數(shù)據(jù)分布情況、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系做出盤(pán)點(diǎn)和梳理。其次，保障數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)集中管理，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將其錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，制定分類標(biāo)簽，使倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)更加清晰化，便于查找和調(diào)用，為全校提供維度完整的數(shù)據(jù)服務(wù)，依靠“數(shù)據(jù)引擎”，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)校發(fā)展。在這一過(guò)程中，應(yīng)始終秉承數(shù)據(jù)推動(dòng)學(xué)校發(fā)展的思路，積極引導(dǎo)學(xué)校在教學(xué)、科研等方面開(kāi)展活動(dòng)[1]。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可積累性

在保證教學(xué)活動(dòng)順利開(kāi)展的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)和應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)化，以便基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集全面便捷。例如各項(xiàng)支付繳費(fèi)、出行卡辦理等問(wèn)題，都可采用人員身份信息核實(shí)的流程對(duì)其信息進(jìn)行確認(rèn)。此外，學(xué)校各部門的信息模塊之間普遍缺少緊密的關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致各部門存在一定的孤島現(xiàn)象，數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建設(shè)，有助于減少人工檢索，為對(duì)象提供更優(yōu)質(zhì)的信息資源，保障數(shù)據(jù)的共享性，避免孤島現(xiàn)象。

1.3 數(shù)據(jù)之間有效兼容

數(shù)據(jù)之間要具有有效兼容性，這樣才能更加自由的傳遞數(shù)據(jù)[2]?；诜猪?xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)化，保障數(shù)據(jù)的完整。數(shù)據(jù)具備的兼容性更有利于加強(qiáng)學(xué)校師生日常教學(xué)與管理活動(dòng)的數(shù)字化辦事效率。例如，學(xué)校為校內(nèi)師生訂購(gòu)一批書(shū)籍，在上傳信息的過(guò)程中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與師生電子設(shè)備端查閱程序之間可能存在差異，當(dāng)系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)兼容性較差時(shí)，會(huì)對(duì)查閱對(duì)象的查閱效率造成影響，出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂碼等現(xiàn)象，給師生正常使用資料帶來(lái)嚴(yán)重的影響。對(duì)此，學(xué)校建設(shè)智慧校園時(shí)，需要注重?cái)?shù)據(jù)兼容性的問(wèn)題，建立可靠的智慧應(yīng)用平臺(tái)。

1.4 應(yīng)用數(shù)據(jù)的智能化

智能服務(wù)是依靠多項(xiàng)技術(shù)集成實(shí)現(xiàn)操作，其中包含了技術(shù)和與之對(duì)應(yīng)的理念。大數(shù)據(jù)時(shí)代，學(xué)校的方方面面都需要借助智能服務(wù)，以智能化的視角優(yōu)化數(shù)據(jù)，是對(duì)智慧校園建設(shè)提出的新要求。例如，學(xué)生在對(duì)校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的瀏覽過(guò)程中下載資料，傳統(tǒng)的信息化平臺(tái)中，學(xué)生需要先登錄驗(yàn)證信息，才能從資源庫(kù)中提取自己需求的資料。當(dāng)同時(shí)訪問(wèn)的人數(shù)較多時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)卡頓等情況。因此，建設(shè)平臺(tái)時(shí)，應(yīng)保障管理控制與數(shù)據(jù)共享可以相對(duì)獨(dú)立且保持聯(lián)系，通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一門戶、辦事大廳等形式，有效緩解認(rèn)證流程的壓力，提高學(xué)校網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)能力。

2 核心技術(shù)

2.1 SDN網(wǎng)絡(luò)

上述提及的兼容性等功能，是建設(shè)智慧校園的基本訴求。SDN技術(shù)被用于平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境，這里SDN網(wǎng)絡(luò)是指軟件自定義網(wǎng)格格局。作為Emulex網(wǎng)絡(luò)中的新型網(wǎng)絡(luò)，SDN網(wǎng)絡(luò)借助OpenFlow成功實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。該技術(shù)可有效將控制與數(shù)據(jù)兩種板塊分離開(kāi)來(lái)，進(jìn)一步提升智慧平臺(tái)的可操作性，推動(dòng)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)更好的發(fā)展。例如，學(xué)生在需要校園網(wǎng)內(nèi)的資源時(shí)，可以自主下載資料；當(dāng)無(wú)課期間，很多學(xué)生同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，會(huì)造成資源下載量短時(shí)間內(nèi)猛增，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)根據(jù)校園網(wǎng)的網(wǎng)速需求做出調(diào)整，優(yōu)先滿足學(xué)生的實(shí)際需求；在下載量達(dá)到巔峰的時(shí)刻，結(jié)合相關(guān)網(wǎng)速，對(duì)網(wǎng)速作出調(diào)整，可最大程度保障智慧校園的服務(wù)質(zhì)量。

2.2 通信技術(shù)

學(xué)校擁有大量的平臺(tái)應(yīng)用對(duì)象，為了簡(jiǎn)化應(yīng)用流程，會(huì)借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，提升數(shù)據(jù)處理效率。將師生的基本信息進(jìn)行收集和整合，包含基礎(chǔ)信息和其他信息，借助通信技術(shù)與校園的系統(tǒng)結(jié)合，借助高新技術(shù)為智慧校園構(gòu)建提供技術(shù)支撐，有效實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)共享。同時(shí)，智慧校園應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)加以整合，提升系統(tǒng)綜合性能。系統(tǒng)在Web Service的環(huán)境下運(yùn)行，與其他數(shù)據(jù)庫(kù)之間產(chǎn)生一定耦合性。這樣系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，既能相對(duì)獨(dú)立的存在，又能相互結(jié)合，并且在運(yùn)行期間，各數(shù)據(jù)庫(kù)之間不會(huì)產(chǎn)生影響。

2.3 數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)的安全性可以保障系統(tǒng)的安全。當(dāng)系統(tǒng)遭到病毒等入侵時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)失靈和無(wú)法識(shí)別等現(xiàn)象。外界人員入侵網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施不法的行為，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)安全造成嚴(yán)重的影響。為有效保護(hù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的安全，應(yīng)安裝防護(hù)軟件。

2.4 身份認(rèn)證技術(shù)

為保障師生私有數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，需要對(duì)師生身份設(shè)置認(rèn)證，例如指紋和密碼驗(yàn)證，在科技不斷發(fā)展的過(guò)程中，虹膜、人臉識(shí)別等識(shí)別技術(shù)也相繼出現(xiàn)[3]。對(duì)此，基于數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以根據(jù)使用場(chǎng)景，選擇或綜合應(yīng)用各類識(shí)別技術(shù)。例如，學(xué)生歸寢的時(shí)候，可以通過(guò)面部識(shí)別，對(duì)學(xué)生的信息進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)判斷學(xué)生是否屬于這棟寢室樓，保障學(xué)生的安全。

3 智慧校園建設(shè)

3.1 基本架構(gòu)

建設(shè)智慧校園的基本架構(gòu)，其關(guān)鍵點(diǎn)在于保障信息實(shí)現(xiàn)交互，并且為全校師生提供個(gè)性化的智能信息服務(wù)，提升學(xué)校的管理能力，有效促進(jìn)學(xué)校各部門之間的信息資源實(shí)現(xiàn)整合。完整的智慧校園系統(tǒng)中，應(yīng)該包含信息應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則、運(yùn)行維護(hù)等，基于此模塊又分成基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)分類、終端展現(xiàn)等，如圖1所示。

圖1 智慧校園基本框架

智慧校園平臺(tái)應(yīng)用的數(shù)據(jù)流向具體情況如圖2展示，建立數(shù)據(jù)中心主要是為了數(shù)據(jù)可以有效共享。在整合相關(guān)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，可以基于整合后的條件，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部引擎中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)能有效保證實(shí)時(shí)更新。基于數(shù)據(jù)中心庫(kù)，對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)選擇有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬件與軟件，提升系統(tǒng)接受、輸入數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝裕苊獍l(fā)生數(shù)據(jù)難以兼容的問(wèn)題。

圖2 智慧校園應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)據(jù)流向

3.2 數(shù)據(jù)清洗

數(shù)據(jù)清洗是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的文件進(jìn)行分析，而后進(jìn)一步檢查其正確性，通常借助計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)缺失、無(wú)效值等作出智能化處理[4]。經(jīng)過(guò)清洗后的數(shù)據(jù)，能進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，減少系統(tǒng)中數(shù)據(jù)殘缺不全的現(xiàn)象。應(yīng)用數(shù)據(jù)清洗技術(shù)，可以有效地將學(xué)生在校期間的相關(guān)數(shù)據(jù)完整保留，為日后工作提供有利的參考，促進(jìn)學(xué)校良性發(fā)展。

3.3 信息整合

智慧校園在建設(shè)期間，對(duì)數(shù)據(jù)的整合處理有著極高的要求。在采集學(xué)生信息時(shí)，應(yīng)在學(xué)生入校的初始階段，就告知學(xué)生注冊(cè)智慧校園賬號(hào)[5-8]。便于校園日后開(kāi)展各項(xiàng)活動(dòng)，學(xué)生可以不受限制地參與進(jìn)來(lái)，從智慧平臺(tái)中獲得各種資源。另外，采集信息有助于加強(qiáng)學(xué)校對(duì)學(xué)生的管理能力，學(xué)校收集學(xué)生信息，一般需根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行分組，學(xué)生采集項(xiàng)目包含基礎(chǔ)信息與其他信息。信息收集完成后，將學(xué)生的信息根據(jù)分組錄入到平臺(tái)對(duì)應(yīng)的各個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息的交互。例如，學(xué)生會(huì)分成住校和走讀兩種情況，通過(guò)分組校方更加明確學(xué)生的實(shí)際情況，可以更有效率地對(duì)其進(jìn)行管理，提升智慧校園的服務(wù)性能。

3.4 蛛網(wǎng)式管理體系

基于智慧校園平臺(tái)的構(gòu)建，采用蛛網(wǎng)式的方式對(duì)各方面進(jìn)行管理，借助蛛網(wǎng)式特點(diǎn)形成點(diǎn)到面的管理延伸服務(wù)。盡可能涵蓋更多的服務(wù)模塊，并基于SDN網(wǎng)絡(luò)，保障平臺(tái)面對(duì)大量學(xué)生請(qǐng)求的條件下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。對(duì)此，學(xué)校建立蛛網(wǎng)式管理模式，通過(guò)多層次響應(yīng)，有效保障最短時(shí)間內(nèi)給予學(xué)生響應(yīng)回復(fù)。例如，學(xué)生在訪問(wèn)校內(nèi)圖書(shū)館系統(tǒng)時(shí)，若下載等請(qǐng)求數(shù)量過(guò)大，校園網(wǎng)將難以承受龐大的申請(qǐng)要求，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)崩潰等情況。此時(shí)，便可借助蛛網(wǎng)式管理系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，根據(jù)專業(yè)建立分類數(shù)據(jù)庫(kù)，減輕網(wǎng)絡(luò)擁堵的壓力。借助分庫(kù)管理，更科學(xué)地對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行分配，高效保障學(xué)生的下載需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著大數(shù)據(jù)自身采集整合、分類利用功能的不斷深入，大數(shù)據(jù)被更廣泛應(yīng)用于智慧校園平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中。如何有效促進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)與平臺(tái)建設(shè)相融合，成為當(dāng)前學(xué)校打造智慧校園的重點(diǎn)。通過(guò)近幾年的建設(shè)，平臺(tái)的整體框架已清晰明確，下一步需要切實(shí)發(fā)揮大數(shù)據(jù)平臺(tái)的作用，更好滿足學(xué)校構(gòu)建業(yè)務(wù)、信息的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)綜合需求，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)校智慧校園建設(shè)。