基于“ES云校”智慧校園服務(wù)平臺的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)

侯城克 阮新偉 房 穎 張 智

（武漢科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430068）

0 引言

隨著高校信息化的進(jìn)程不斷推進(jìn)，各種智慧化校園服務(wù)業(yè)務(wù)也越來越多，該項目結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)與云平臺的大數(shù)據(jù)分析，切實(shí)將校園服務(wù)做到高效、便利，對部分資源匱乏的高校來說，可通過該平臺將有限的資源最大化利用。并且，“ES云?！睂⑹状巫龅秸嬲龑?shí)現(xiàn)高校一體化，將全國高校緊密聯(lián)系起來，打破地域壁壘，促進(jìn)信息交流，知識共享，將高校資源集聚，推動高校間共同協(xié)作，實(shí)現(xiàn)一體化發(fā)展。

“ES云?！敝腔坌@服務(wù)平臺通過互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)，用信息化、科技化的方法為高校學(xué)生校園服務(wù)提供保障，用數(shù)據(jù)量化落實(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)與生活情況；同時方便了高校管理，提高了教師、相關(guān)工作人員的工作效率，讓學(xué)生度過更加舒適美好的校園生活[1]。

1 平臺技術(shù)架構(gòu)

該系統(tǒng)設(shè)計采用MVC模式，即Model-View-Controller，該模式通過業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)和界面顯示將前后端代碼分離開來的方法，并將許多業(yè)務(wù)邏輯集中到一個組件中。在開發(fā)過程中，也能夠很好地提高前端工程師和后端工程師的開發(fā)效率。在用戶界面和交互功能需要改進(jìn)或者定制的情況下，不需要重寫代碼邏輯，只需修改對應(yīng)的視圖代碼，這樣既減少了編碼時間也提高代碼可重用性[2]。平臺系統(tǒng)通過MVC模式將信息的內(nèi)部表示與信息呈現(xiàn)模式分離，并接受用戶的請求。它分離組件并允許有效的代碼重用。

1.1 MySQL數(shù)據(jù)庫

MySQL 是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)存儲在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)存儲在一個大倉庫中。這提高了程序運(yùn)行的，加強(qiáng)了靈活性?！癊S云校”智慧校園服務(wù)平臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中表的設(shè)計主要包括學(xué)生用戶信息表，圖書館信息表，宿舍信息表，食堂信息表，校園結(jié)構(gòu)分布表等，各字段間包括一對一、一對多、多對多的關(guān)系。

1.2 Flask框架

Flask 是一個用 Python 編寫的輕量級 Web 應(yīng)用程序框架。Flask 也被稱為“微框架”，它使用一個簡單的內(nèi)核并使用擴(kuò)展來添加其他功能。當(dāng)注冊在智慧校園服務(wù)平臺“ES云?！钡挠脩粝?yàn)g覽器發(fā)送http請求時，Web服務(wù)器將所有客戶端請求轉(zhuǎn)發(fā)給Flask程序?qū)嵗?，程序使用工具進(jìn)行路由和分發(fā)。為每個 URL 請求尋找特定的查看器。路由會由路由裝飾器實(shí)現(xiàn)。調(diào)用視圖函數(shù)獲取數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳遞給模塊，模塊引擎渲染響應(yīng)數(shù)據(jù)。Flask 將響應(yīng)數(shù)據(jù)返回給瀏覽器。

1.3 ECharts可視化使用

ECharts 是一款功能強(qiáng)大的開源數(shù)據(jù)可視化產(chǎn)品。它提供了不同類型的可視化?！癊S云校”智慧校園服務(wù)平臺采用多種常規(guī)折線圖、餅圖、K線圖、箱形圖進(jìn)行統(tǒng)計。基于關(guān)系數(shù)據(jù)可視化圖表、樹狀圖、旭日圖、多維數(shù)據(jù)可視化的平行坐標(biāo)等創(chuàng)建座位分布圖、浴室結(jié)構(gòu)圖、餐飲分布圖、寢室電功率實(shí)況圖等多項可視化制作。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能模塊

由圖 1 可知，“ES云?！敝腔坌@服務(wù)平臺系統(tǒng)包括前臺系統(tǒng)與后臺系統(tǒng)兩部分，前臺系統(tǒng)面向教師與學(xué)生用戶，包括學(xué)生信息登錄模塊、信息管理模塊、圖書館預(yù)約模塊等前臺子功能；后臺系統(tǒng)通過云端大數(shù)據(jù)進(jìn)行服務(wù)器管理，與線下市場形成產(chǎn)學(xué)研用一體化，用數(shù)據(jù)量化記錄學(xué)生學(xué)習(xí)與生活情況。前端子系統(tǒng)與后臺管理子系統(tǒng)由項目技術(shù)人員及學(xué)校教務(wù)相關(guān)管理人員進(jìn)行維護(hù)與管理，建立完備的項目數(shù)據(jù)庫，基于該類數(shù)據(jù)對項目進(jìn)行細(xì)分，繼而推動“ES云?！敝腔坌@服務(wù)平臺系統(tǒng)穩(wěn)步發(fā)展。

圖1 “ES云?！敝腔坌@服務(wù)平臺系統(tǒng)總架構(gòu)

2.1.1 智慧圖書

該程序可以合理地利用圖書館資源，杜絕搶座、占座，學(xué)生可通過智慧圖書板塊進(jìn)行實(shí)名制圖書館座位預(yù)約、書籍查詢、書籍借還等功能。且該板塊可通過云校園切換校園信息后，預(yù)約借閱其他高校文獻(xiàn)資料等[3]。

2.1.2 智慧洗浴

可預(yù)約澡堂位置與洗浴時間，預(yù)約后隨機(jī)產(chǎn)生密碼，刷臉/刷卡/輸入密碼進(jìn)入后，輸入驗(yàn)證密碼進(jìn)行洗浴，同時避免了水卡丟失被盜刷的情況。智能熱水供應(yīng)系統(tǒng)可根據(jù)高校學(xué)生熱水用量、用水規(guī)律、用水要求等智能調(diào)節(jié)，切實(shí)解決部分高校熱水資源有限的問題。

2.1.3 智慧餐飲

學(xué)生可提前查看食堂餐飲種類及窗口/校內(nèi)奶茶零食店等，預(yù)約下單餐品，預(yù)約取餐時間，食堂座位預(yù)約。學(xué)生通過取餐碼前往食堂窗口/校內(nèi)奶茶零食店取餐，或通過校園配送服務(wù)送餐上門，該項需要收取配送費(fèi)。該模塊將在發(fā)展戰(zhàn)略的中期引入校園周邊商家，學(xué)生可通過該模塊同時享受校內(nèi)與校外的智能化餐飲服務(wù)。

2.1.4 智慧寢室

報修服務(wù)預(yù)約上門，通過實(shí)時監(jiān)測可查詢用電量、用電功率、室溫等信息實(shí)現(xiàn)云管理寢室安全，寢室用電超過額定功率90%時系統(tǒng)將發(fā)送報警提示信息至學(xué)生移動終端，并將超額記錄上傳于教師端，教師端可隨時查看并管理學(xué)生寢室用電情況。在學(xué)生刷臉進(jìn)入宿舍樓后，云端會自動記錄并上傳數(shù)據(jù)，與校園內(nèi)其余門禁點(diǎn)數(shù)據(jù)綜合，可生成學(xué)生的日行軌跡數(shù)據(jù)報表與示例圖，教師、學(xué)生均可查看。若截至23：30，學(xué)生未刷臉進(jìn)入宿舍樓或離開未歸，系統(tǒng)將直接立即發(fā)送報警提示信息至學(xué)生和班主任/輔導(dǎo)員處，若未提前申報而產(chǎn)生報警行為，云端系統(tǒng)將產(chǎn)生違紀(jì)記錄。

2.1.5 云校園

教師端可在該板塊發(fā)布學(xué)校相關(guān)通知、競賽信息、活動宣傳等內(nèi)容；學(xué)生可在該板塊分享日常校園趣事、學(xué)習(xí)或生活上的相關(guān)問題等。此外，學(xué)生/教師可通過該板塊切換學(xué)校信息，從而與其他高校信息分享的界面進(jìn)行信息交互，知識共享，真正實(shí)現(xiàn)高校一體化。學(xué)生/教師可通過該板塊預(yù)約其他高校圖書借閱、學(xué)術(shù)交流、校園參觀、校園兼職、活動名額等[4]。

2.1.6 云淘

分享二手閑置書籍物品且可通過云校院切換學(xué)校信息，購買其他高校二手閑置書籍物品。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)建

在“ES云?！敝腔坌@服務(wù)平臺的系統(tǒng)構(gòu)建中，共涉及6個模塊，分別是個人信息模塊、預(yù)約信息模塊、圖書管理模塊、食堂管理模塊、淋浴間管理模塊、寢室管理模塊。

數(shù)據(jù)庫代碼如下。

3 系統(tǒng)建設(shè)

3.1 環(huán)境感知技術(shù)

環(huán)境感知技術(shù)如今被廣泛應(yīng)用于校園聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，是實(shí)現(xiàn)智慧校園動態(tài)監(jiān)控感知的重要基礎(chǔ)手段，與校園內(nèi)部各種智能設(shè)備連接，實(shí)時監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)，通過RFID、二維碼、視頻監(jiān)控等感知技術(shù)為實(shí)現(xiàn)校園智能化提供技術(shù)保證。目前，其已經(jīng)在智能門禁安保系統(tǒng)、環(huán)境節(jié)能系統(tǒng)、智能教學(xué)科研等方面得以應(yīng)用?！癊S云?！敝腔坌@服務(wù)平臺將通過環(huán)境感知技術(shù)實(shí)現(xiàn)整體校園智能化，并將所有學(xué)校相關(guān)信息量化后上傳至云端。

3.2 校園移動互聯(lián)技術(shù)

智慧校園下的無線互聯(lián)技術(shù)，使無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面從傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)休息區(qū)域，如教學(xué)樓、圖書館、寢室等地方，擴(kuò)大至全校園智能覆蓋，學(xué)生可通過智能終端隨時隨地享受全校園智能服務(wù)，校園移動互聯(lián)技術(shù)為校內(nèi)師生提供了更穩(wěn)定、可靠、安全、易管理的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使局域網(wǎng)不再受限，而三網(wǎng)合一的互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)和廣電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，也為實(shí)現(xiàn)學(xué)校無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋提供了更加廣闊的空間，為智能校園的建設(shè)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 生物識別技術(shù)

在信息安全領(lǐng)域，生物識別通過指紋識別、人臉識別、語音識別、虹膜識別等多種識別技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)、智能終端連接、在線狀態(tài)等市場。已知所有傳統(tǒng)交易方式大多都允許通過密碼授權(quán)，如果用戶密碼被盜，用戶的個人信息和財產(chǎn)將不安全。然而生物識別技術(shù)將用戶的虛擬身份與真實(shí)身份聯(lián)系綁定，極大地提高了電子商務(wù)和電子政務(wù)等數(shù)據(jù)保護(hù)相關(guān)領(lǐng)域的安全性和可靠性。如今，生物識別技術(shù)廣泛應(yīng)用于政府、銀行、私營部門、電子商務(wù)、社區(qū)管理、安全防控等領(lǐng)域?！癊S云?！敝腔坌@服務(wù)平臺也是基于生物識別技術(shù)審核登入者的身份，從而更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乇Ｗo(hù)了教職工/學(xué)生的信息安全與人身權(quán)益。

3.4 大數(shù)據(jù)與云計算

大數(shù)據(jù)是大到不足以使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具在特定時間捕獲、存儲、處理和分析的數(shù)據(jù)集合。它具有低密度值、快速數(shù)據(jù)流和大型數(shù)據(jù)存儲3個特征。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以利用其實(shí)時特性從各種數(shù)據(jù)類型中快速檢索有價值的信息。從技術(shù)角度來看，大數(shù)據(jù)采用分布式架構(gòu)，單臺計算機(jī)不一定足以支持這一點(diǎn)，因?yàn)樗枰獙Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行分布式計算和數(shù)據(jù)挖掘，而分布式處理、云存儲、云計算數(shù)據(jù)庫的分布式處理等技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的功能。“ES云?！敝腔坌@服務(wù)平臺通過該類技術(shù)將傳統(tǒng)校園服務(wù)全面升級智能化，與云端相結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了智慧校園與全國高校一體化。

4 結(jié)語

當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到社會的各行各業(yè)，各個層級，“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的成功推廣，為社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長帶來了巨大的推動力。校園App是高校提高管理效率的信息化手段，是“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下建設(shè)智慧校園工程的具體體現(xiàn)?！癊S云?！敝腔坌@服務(wù)平臺正是針對這一現(xiàn)象，以“全國高校共同協(xié)作發(fā)展”為出發(fā)點(diǎn)，“全面實(shí)現(xiàn)高校一體化”為落腳點(diǎn)，提供高質(zhì)量、高智能的校園服務(wù)平臺，在高品質(zhì)的學(xué)生服務(wù)中樹立企業(yè)形象，提升市場份額。