智慧校園的架構(gòu)及開發(fā)

陳瑋瑋

（上海立信會(huì)計(jì)金融學(xué)院信息辦，上海 201209）

1 概述

步入2021年，校園信息化建設(shè)進(jìn)入了新的時(shí)代。在經(jīng)過系統(tǒng)集成、門戶集成、統(tǒng)一資源平臺(tái)、云平臺(tái)這幾個(gè)建設(shè)重點(diǎn)之后，高校開始了從信息化建設(shè)轉(zhuǎn)向智能化建設(shè)的又一次攀登。智慧校園與智慧城市之間有著本質(zhì)的聯(lián)系。智慧城市的研究面向智能電網(wǎng)、智能道路、智能樓宇等。而大學(xué)校園是有著很強(qiáng)的以教學(xué)、育人、科研為導(dǎo)向的建筑群，智慧校園的建設(shè)是在智慧城市的基礎(chǔ)上，圍繞著這幾個(gè)主題在建設(shè)。

目前學(xué)校已基本建成相對完整的數(shù)字化辦公系統(tǒng)。學(xué)校還實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵服務(wù)器的虛擬化，能夠進(jìn)行統(tǒng)一的管理、安全監(jiān)控及各類應(yīng)用、數(shù)據(jù)的災(zāi)備。為了保障網(wǎng)絡(luò)安全，采用了多種安全設(shè)備包括防火墻、堡壘機(jī)、安全審計(jì)服務(wù)器等。定期進(jìn)行漏洞掃描，軟件、服務(wù)器程序升級(jí)。在網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)器安全、防病毒方面形成了立體的防護(hù)。

當(dāng)前階段的信息化建設(shè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了學(xué)校日常運(yùn)行、學(xué)生事務(wù)辦理的數(shù)字化。學(xué)校推進(jìn)的在線校務(wù)系統(tǒng)進(jìn)一步加快了各類事務(wù)的辦理。信息辦數(shù)據(jù)中心通過整合多部門信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，完成了各類教師、學(xué)生數(shù)據(jù)的匯總，實(shí)現(xiàn)其在各個(gè)系統(tǒng)中的同步。為智能校園的建設(shè)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

2 智慧校園架構(gòu)

智慧校園的建設(shè)離不開之前信息化建設(shè)所建立的流程、數(shù)據(jù)和服務(wù)。雖然不少部門還是通過人員到現(xiàn)場的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)辦理，沒有在線辦理模式。但減少人員跑動(dòng)，加快業(yè)務(wù)辦理，提高工作效率的目標(biāo)是相同的，以下詳細(xì)展開：

2.1 數(shù)據(jù)整合

即采用數(shù)據(jù)匯之后總再使用的模式，這是解決數(shù)據(jù)孤島的辦法之一。越來越多的系統(tǒng)開發(fā)需要硬件、軟件、人員多方面的協(xié)同配合。在經(jīng)過數(shù)據(jù)整合之后，逐步將各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源、數(shù)據(jù)通過各種方式如ETL、數(shù)據(jù)接口匯總到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，使之能夠達(dá)到綜合分析的程度。數(shù)據(jù)中心的工作重心，就是將數(shù)據(jù)從異構(gòu)的狀態(tài)中脫離，使之合并到一個(gè)平臺(tái)，之后的數(shù)據(jù)二次開發(fā)將容易很多。在過去的5年中，學(xué)校一直是在使用ETL來進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步，但ETL同步的弊端隨著數(shù)據(jù)的增多逐漸的加大?？梢圆捎脭?shù)據(jù)接口的方式，這種同步方式對第三方軟件開放數(shù)據(jù)API。能夠克服校園異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的困境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合，如圖1所示。

圖1 智慧校園的架構(gòu)

2.2 小程序開發(fā)

微信小程序是獨(dú)立于HTML5、手機(jī)原生應(yīng)用的另一種開發(fā)方式，具有開發(fā)迅速，易于維護(hù)的特點(diǎn)。與手機(jī)應(yīng)用相比，小程序不需要安裝，掃碼即可使用。它的出現(xiàn)極大地降低了信息系統(tǒng)建設(shè)成本。這兩年，不少的業(yè)務(wù)預(yù)約系統(tǒng)使用了公眾號(hào)、小程序，如食堂預(yù)約系統(tǒng)。教師通過公眾號(hào)就可以訂餐，到了食堂之后憑二維碼取餐，非常的快捷。類似的還有班車預(yù)約、自動(dòng)化財(cái)務(wù)系統(tǒng)等。

2.3 智能機(jī)器人

現(xiàn)在機(jī)器人的發(fā)展日新月異。百度、騰訊都在進(jìn)行自動(dòng)駕駛技術(shù)的開發(fā)。在校園中，我們也可以看到越來越多的自動(dòng)化設(shè)備，如自動(dòng)零食販賣機(jī)，自動(dòng)財(cái)務(wù)報(bào)銷系統(tǒng)，自助物品存放系統(tǒng)，一體式補(bǔ)卡機(jī)。不少學(xué)校都進(jìn)行著這方面的探索，實(shí)現(xiàn)了送餐機(jī)器人，更加傾向于路徑規(guī)劃研究。而通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的巡邏機(jī)器人。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，我們在校園能夠看到越來越多的智能機(jī)器人。

2.4 分析與決策

智能化的分析與決策是智慧校園的核心。通過對業(yè)務(wù)部門的數(shù)據(jù)匯總，二次加工，為管理層決策提供了科學(xué)、直觀的支持。經(jīng)過URP建設(shè)之后，業(yè)務(wù)部門的信息系統(tǒng)都存儲(chǔ)了一定的數(shù)據(jù)。信息中心匯集到的數(shù)據(jù)包括一卡通消費(fèi)、門禁、就業(yè)、上網(wǎng)信息等。通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其對校園、學(xué)生的發(fā)展都極為有益。學(xué)校從消費(fèi)者的角度對食堂消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為的是努力提升食堂的品質(zhì)，提高學(xué)校的伙食水平。通過分析不同學(xué)生，以及他們不同類型生活、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)地從中發(fā)現(xiàn)問題。大學(xué)生心理系統(tǒng)，以學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在心理障礙的學(xué)生，并發(fā)出預(yù)警，保護(hù)其心理健康。數(shù)據(jù)的分析，經(jīng)常通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)圖形化、人工智能技術(shù)，為領(lǐng)導(dǎo)、教師、學(xué)生提供切了實(shí)用、直觀的數(shù)據(jù)，并由此形成不斷擴(kuò)展的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

2.5 數(shù)據(jù)開放與二次開發(fā)

校園數(shù)據(jù)的開放水平已經(jīng)是衡量學(xué)校數(shù)據(jù)治理能力的重要指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)整合之后，開放給學(xué)生、教師及第三方公司共同開發(fā)是非常好的方法，能夠發(fā)揮數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值。提出將數(shù)據(jù)以API的方式開放給同學(xué)，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)開發(fā)培訓(xùn)，獲勝者有獎(jiǎng)勵(lì)。極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的開發(fā)熱情，使學(xué)生、學(xué)校等多方都能獲得收益。數(shù)據(jù)的開放是在數(shù)據(jù)充分整理之后進(jìn)行的，強(qiáng)調(diào)了對數(shù)據(jù)的保護(hù)，減少隱私方面的問題。

2.6 數(shù)據(jù)的安全

信息安全是智慧校園的重要屬性，其中包括網(wǎng)絡(luò)安全，服務(wù)器安全，數(shù)據(jù)安全等多個(gè)維度。在配置好網(wǎng)絡(luò)防火墻，堡壘機(jī)之外，服務(wù)器上線之前，學(xué)校會(huì)對其進(jìn)行等保測試。及早地發(fā)現(xiàn)漏洞，通知廠商整改。我們還會(huì)定期地掃描服務(wù)器、數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)程序漏洞，防范病毒入侵。在服務(wù)器端口檢查、漏洞檢測等方面也做了不少功課。從數(shù)據(jù)安全的角度而言，防范SQL注入式攻擊、注重賬號(hào)權(quán)限管理、記錄數(shù)據(jù)庫操作都是非常重要地。對于開放數(shù)據(jù)，前文提到過要做到數(shù)據(jù)匿名、選擇性開放、安全開放。

3 挑戰(zhàn)、困難與問題

智慧校園，在軟件、硬件的協(xié)同配合下，通過大數(shù)據(jù)、人工智能達(dá)到更加的人性化、智能化，為學(xué)生學(xué)習(xí)、教師授課提供一個(gè)更加優(yōu)秀的環(huán)境。前文提到了智慧校園的架構(gòu)，而在實(shí)施這個(gè)架構(gòu)的過程中碰到很多地困難。具體表現(xiàn)在：

3.1 數(shù)據(jù)孤島

之前由于各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)分批、獨(dú)立開發(fā)，造成數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致，沒有形成數(shù)據(jù)規(guī)范。這為數(shù)據(jù)二次開發(fā)，如大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘設(shè)置了障礙，提高了開發(fā)的難度。對于涉及多個(gè)部門數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)交換困難，信息系統(tǒng)難以建設(shè)；業(yè)務(wù)部門工作流程不清晰，業(yè)務(wù)需求不明確，系統(tǒng)功能存在反復(fù)建設(shè)；業(yè)務(wù)部門工作流程過于清晰，難以向信息化轉(zhuǎn)向。因此，學(xué)校著重解決的就是URP（University Resource Planning）過程中存在的問題。

3.2 維護(hù)困難

軟件開發(fā)之后，出現(xiàn)系統(tǒng)問題時(shí)無法第一時(shí)間得到維護(hù)，用戶體驗(yàn)不佳。開發(fā)公司的人員流動(dòng)性較大，后續(xù)的維護(hù)人員對系統(tǒng)不熟悉，有時(shí)無法第一時(shí)間解決問題；新系統(tǒng)上線，沒有系統(tǒng)化的介紹、講解、答疑機(jī)制，影響了學(xué)校維護(hù)人員對系統(tǒng)的理解。

協(xié)同推進(jìn)信息化建設(shè)的意識(shí)問題。“信息化建設(shè)不只是信息辦的事，管理協(xié)調(diào)與機(jī)制建設(shè)在信息化推進(jìn)過程中承擔(dān)著更重要的工作”。國內(nèi)與國外的共同經(jīng)驗(yàn)告訴我們，校園信息化建設(shè)的過程，更是校園運(yùn)行的程序化、規(guī)范化的過程。業(yè)務(wù)部門利用網(wǎng)絡(luò)、信息科技、大數(shù)據(jù)技術(shù)，改善原有的工作流程是校園信息化的重要體現(xiàn)。

4 結(jié)束語

智慧城市蔓延到校園就是智慧校園，到了高校就是智慧高校，相關(guān)的建設(shè)還在探索發(fā)展，智能軟、硬件開發(fā)還在不斷地發(fā)展。區(qū)域性大學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施共建，共用，共同維護(hù)是否存在可能？地理位置接近的大學(xué)聯(lián)合申報(bào)，將多所學(xué)校的信息化建設(shè)項(xiàng)目集中，將產(chǎn)生極大的效益。從信息系統(tǒng)建設(shè)的角度而言，能否實(shí)現(xiàn)一次申報(bào)，多次部署？與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全是智慧校園極為重要的一個(gè)屬性。在此基礎(chǔ)上，可以提高學(xué)生對數(shù)據(jù)開發(fā)的參與度，提高數(shù)據(jù)的使用效率，激發(fā)創(chuàng)新。