基于信息技術的智慧校園建設應用

宮 霞，夏婷婷，丁 陽（通信作者）

（山東醫(yī)學高等?？茖W校 山東 濟南 250000）

0 引言

智慧校園建設是當前推動學校管理工作智慧化發(fā)展與轉型升級的重要舉措，需要結合信息技術的應用，完成多種智慧管理平臺系統(tǒng)的搭建與使用，以此促使智慧校園建設加速實現。

1 基于信息技術的智慧校園建設特點分析

結合信息技術的應用所完成建設的智慧校園主要具備以下幾項特性：第一，能夠實現對泛在連接方式的提供，包括物聯(lián)網終端、平板、手機、電腦等。第二，可以實現對業(yè)務智能化IT 資源需求的切實滿足。所包含的IT 設備，均能夠參考現實需求完成自動化合理分配；資源能夠實現智能化的彈性擴展，實際可以獲取到的資源利用率更高。第三，能夠實現對新IT 基礎設施的提供，包括無線設備、物聯(lián)網等，形成新信息，為智慧校園新型應用的搭建與使用提供支持。第四，加速學校教學、學習、管理等的改革，推動學校管理工作升級。第五，深挖校園日常活動中形成的大數據，進行分析利用，為學校不同工作的展開提供決策方面的支持。所應用的大數據挖掘分析平臺架構如圖1 所示。

圖1 大數據挖掘分析平臺架構

2 基于信息技術的智慧校園建設總體思路分析

在智慧校園建設中，所遵循的總體設計思路如下：①從“用”方面來看，為學生、教師、工作人員、領導等對象提供一站式應用服務。②從“智”方面來看，構建統(tǒng)一的智慧校園云平臺，通過大數據挖掘和分析為上層應用提供服務。③從“傳”方面來看，為上層應用提供可靠、有效的信息傳輸服務。④從“感”方面來看，動態(tài)數據的來源，實現信息采集的基礎環(huán)節(jié)，也是實現智慧校園管理的基礎。

主要結合對5G 技術等先進技術的應用，完成智慧校園的搭建，為學校、教師、家長提供更多的特色場景應用服務，主要包括：①教育教學。教育行業(yè)的核心業(yè)務場景，貫穿教學各主要環(huán)節(jié)，為師生提供教學服務，包括課前備課、課中授課、課后教研、智慧教室、個性化學習等多個子場景。②教育管理。為學校各行政管理部門及師生提供學校管理服務，提升管理效率和水平，包括教師發(fā)展管理、教務辦公、考勤管理、資產管理、宿舍管理等多個場景。③校園生活。為師生打造無感化、自助化、智能化的智慧校園生活場景，包括學生綜合素質評價、校園宣傳、家?；印⑿@消費等多個子場景。

整個智慧校園的總體設計架構如下：①校園管理基礎設施。智慧校園設備層，實現數據收集和感知。②校園數據云中心。包括機房、云操作系統(tǒng)和虛擬化平臺，是數據匯集和平臺管理的載體［1］。③智慧校園云平臺。包括數據庫、基礎服務、統(tǒng)一認證平臺和統(tǒng)一門戶平臺，實現數據存儲和處理分析。④智慧綜合應用。對上層用戶提供應用服務，實現教育、管理、生活的智慧化。

3 基于信息技術的智慧校園具體建設要點與實現

3.1 二平臺

3.1.1 應用支撐平臺

整個應用支撐平臺包含4 個部分，即智慧校園平臺、統(tǒng)一門戶平臺、統(tǒng)一身份認證平臺以及統(tǒng)一數據平臺。其中，在智慧校園平臺內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括校園公共服務、大數據存儲、大數據資源管理、大數據挖掘分析、大數據交換、大數據可視化、工作流引擎、視頻服務、地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）服務等。在統(tǒng)一門戶平臺內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括基于Web 的內容展現、點擊登錄、校內知識共享、應用集成、辦事大廳、搜索引擎、內容權限控制、個性化定制、快速部署以及靈活的拓展能力。在統(tǒng)一身份認證平臺內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括統(tǒng)一登錄入口、統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一應用管理、統(tǒng)一權限管理、統(tǒng)一身份認證。在統(tǒng)一數據平臺內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括數據模型管理、數據交換、數據共享、數據集成。

統(tǒng)一數據平臺在應用支撐平臺中占據著重要地位，為其他幾種平臺的運行以及功能發(fā)揮提供有力支持。在統(tǒng)一數據平臺的實際運行期間，著重實現對學?，F有系統(tǒng)的集成，促使數據深度融合以及互通成為現實；基于學校信息管理標準體系，結合對學校管理業(yè)務現實構成的考量，完成學校數據中心的搭建；實現對數據交換平臺、共享用戶管理以及數據服務平臺的搭建與提供；為第三方應用系統(tǒng)的數據集成提供支持，促使信息交換與共享成為現實。

3.1.2 移動校園平臺

在統(tǒng)一的信息標準與資源的支持下，完成具有安全性與可靠性且容易進行維護的綜合管理平臺的搭建，即移動校園平臺，以此促使學校各項管理工作的移動信息化建設成為現實，也能夠為用戶（校內師生）提供更為快捷、簡便的網絡化信息服務。為確保移動校園平臺能夠順利投入使用，需要配套完成移動支撐平臺的構建，包含統(tǒng)一的移動應用入口、第三方移動應用的集成管理、輕量級應用的快速開發(fā)，實現對學校專屬的移動應用商店的開設，以此面向學校完成移動應用的分發(fā)、升級、權限、統(tǒng)計等多維度深度移動應用管理平臺的設置與提供［2］。

移動校園平臺的總體架構可以劃分為4 部分，包括校園微應用商店、大數據處理平臺、數據源以及容器化管理部分。其中，校園微應用商店涵蓋輕應用（課程表、查成績、空教室、查工資、上網計費、一卡通等）以及大數據應用（學生畫像、領導駕駛艙、校情大數據等）這兩個主要單元；大數據處理平臺涵蓋數據服務（多維分析、機器學習、數據挖掘、數據共享、數據檢索、數據可視化、可編程API）以及數據存儲與計算這兩個主要單元；數據源來自于微校園、教務系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、學工系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、圖書館、上網數據等；容器化管理部分能夠實現集群管理、遷移管理、服務管理、主機管理、監(jiān)控管理、用戶管理、權限管理、版本管理、日志管理等功能。

整個移動校園平臺包含4 個功能組成部分，即辦事大廳、校園一碼通、社交系統(tǒng)以及開放平臺。其中，在辦事大廳內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括成績查詢、空閑教室查詢、課表查詢、充值繳費、消費記錄查詢、掌上圖書館、工資查詢等。對于學校管理者而言，結合對辦事大廳功能的應用，能夠迅速掌握學校與各個教師的科研情況、評教情況、上課情況，同時可以了解學校資產、進行在線辦公或是流程審批。對于教職工而言，結合對辦事大廳功能的應用，能夠迅速獲取到在線充值、資源申請、圖書借閱、請假銷假等服務，實時查詢工資，也可以完成流程審批。對于學生而言，結合對辦事大廳功能的應用，能夠迅速完成在線充值、成績查詢、圖書借閱、請假申請，也可以在線選課，或是完成線上的離校辦理。

在校園一碼通內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括服務賬號注冊、信息推送、服務訂閱、應用集成等。校園一碼通單元主要實現聚合支付以及統(tǒng)一結算，如圖2 所示。聚合支付能夠為校園卡余額支付提供支持，且同時支持微信、支付寶、銀聯(lián)等多種支付方式的使用，統(tǒng)一商戶管理、統(tǒng)一清結算。實踐中，來源于不同支付方式的款項，均通過一碼通支付系統(tǒng)轉移至學校公共賬戶內。除了提供一系列靜態(tài)碼支付服務外，還搭配引入了一碼通支付終端設備這一新一代智能終端，面向用戶（在校師生）提供刷卡付、掃碼付、手機點餐、觸屏點餐等智能化服務。

圖2 校園一碼通單元

在社交系統(tǒng)內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括實名認證、教學空間構建、學生問題咨詢、即時消息通訊、新生交流溝通等。在開放平臺內，主要設置的功能、可以面向用戶提供的服務包括現有應用接入、創(chuàng)建性應用、開發(fā)者支持、應用獨立運行等。

3.2 四智能

通過智能設備，實現校園生活的便捷化和智能化，包括校園考勤、消費、門禁等，讓學生的校園生活更加輕松愉快。

3.2.1 智能教室

第一，人員考勤。結合對藍牙功能的應用，完成對學生的考勤統(tǒng)計，迅速、精準識別所有進入教室的人員身份。

第二，智能教室控制。依托手機APP、平板、電腦、面板控制方式的應用，可以完成對教室狀態(tài)的遠程查看與控制［3］。同時，可以實現場景聯(lián)動。具體而言，在上課前期，將燈光、投影、空調等提前轉入開啟狀態(tài)；在下課10 min后，控制相應設備自動轉入關閉狀態(tài)。

第三，信息化教學。利用大數據、云計算等技術，為教師提供精準的教學資源和教學方案，為學生提供個性化的學習路徑和智能輔導，讓教學質量更上一層樓。

3.2.2 智能水電

第一，淋浴熱水。對校內現有的淋浴熱水供應系統(tǒng)實施智能化改造升級，投放智能控制設備，并在移動校園APP 內完成對淋浴子系統(tǒng)的集成。結合配套智能化管理系統(tǒng)與智能控制設備的應用，在校師生在獲取淋浴熱水期間，能夠在移動校園APP 內實現智能一鍵預約、預付費，同時，能夠進一步完成對淋浴位的智能分配。在此基礎上，還可以實現實時扣費、據實扣費（水量或是時間）功能，在水壓不足或是余額低值時，能夠迅速發(fā)出預警信息。

第二，飲用熱水。對校內現有的飲用熱水供應系統(tǒng)實施智能化改造升級，投放智能控制設備，并在移動校園APP 內完成對飲用熱水子系統(tǒng)的集成。結合配套智能化管理系統(tǒng)與智能控制設備的應用，在校師生在獲取飲用熱水期間，能夠在移動校園APP 內通過掃碼一鍵開啟熱水功能，實現預付費。在此基礎上，還可以實現實時扣費、據實扣費（水量或是時間）功能，在水量低或是余額低值時，能夠迅速發(fā)出預警信息。

第三，智能用電。對校內現有的用電供應系統(tǒng)實施智能化改造升級，投放智能控制設備，并在移動校園APP 內完成對用電子系統(tǒng)的集成。結合配套智能化管理系統(tǒng)與智能控制設備的應用，在校師生在獲取供電服務期間，能夠在移動校園APP 內實現預付費。在此基礎上，還可以實現實時計量與扣費功能，在電量低時能夠迅速發(fā)出預警信息，也能夠自動完成無費關斷。另外，智能用電的建設與實現，也可以促使學校監(jiān)管增效，為負載管理、集中與定時開關斷電、設備智能運維、竊電與用電異常監(jiān)控、系統(tǒng)備份、瞬時功率顯示以及數據實時采集、統(tǒng)計與分析等工作的智能化展開提供有力支持。

同時，為切實完成智能水電建設，引入了聯(lián)網水電表系統(tǒng)。結合對聯(lián)網水電表系統(tǒng)的應用，能夠實現面向工作站實時上傳消費數據；工作站會使用實時傳輸或者是定時傳輸的方式，向平臺數據中心完成相應數據的上傳，在平臺軟件的支持下，促使各個階段地點的明細、統(tǒng)計類報表查詢成為現實。另外，對于聯(lián)網水電表系統(tǒng)而言，其也可以為設備的維護以及狀態(tài)監(jiān)控的實現提供有力支持，也支持用戶在APP 端進行水電的自助購買。上述系統(tǒng)功能的實現對網絡提出了更高要求，基于此，著重在區(qū)域內面向設備完成專用485 網絡聯(lián)網的構建；面向各個工作站，配置專用局域網，結合對具備固定IP 的數據中心服務器的應用實現基于聯(lián)網加密協(xié)議的數據傳輸，以此確保實際傳輸數據的安全性與完整性。

3.2.3 智能門禁

第一，智能宿舍管理系統(tǒng)。實施人臉識別登記，投放人臉識別智能終端，對學生、輔導員、宿舍管理員等身份信息進行自動識別，杜絕陌生人進入，促使登記管理更加規(guī)范，為宿舍安全的更好保障提供支持。引入實時數據報表，通過宿舍人臉識別閘機出入管理，系統(tǒng)自動完成對人員出入情況的記錄，包括人員信息、宿舍位置、具體出入時間、異常信息等［4－5］。同時，智能宿舍管理系統(tǒng)還可以迅速發(fā)出異常預警提示。通過人臉識別終端發(fā)現外來人員闖入后，迅速向宿舍管理人員發(fā)出預警提示信息；當發(fā)現存在夜不歸宿、在宿舍內逗留時間較長等異?，F象后，也能夠向宿舍管理人員發(fā)送提示信息，避免出現管理方面的疏漏，推動宿舍安全管理水平的提升。

第二，智能圖書館出入管理系統(tǒng)。系統(tǒng)可以完成人臉識別身份核驗，結合對人臉識別技術的應用，嚴格核驗、區(qū)分校內人員以及非校內人員的真實身份，防止出現校園卡被盜用的管理漏洞。實施圖書館出入數據分析，可以自動對學生出入圖書館的情況進行記錄，包括學生信息、出入頻次、具體出入時間、停留時間、異常信息等。同時，智能圖書館出入管理系統(tǒng)還可以迅速發(fā)出異常預警提示，在利用人臉識別終端發(fā)現外來人員闖入后，迅速向圖書館管理人員發(fā)出預警提示信息，提升圖書館安全管理水平。

3.2.4 智能運維

綜合利用大數據分析平臺以及數據中心管理平臺，完成數據實時分析、資源存儲、數據建模、數據計算等操作，形成數據監(jiān)測報告。同時，在發(fā)現數據異常后迅速向值班中心發(fā)出報警提示，迅速安排巡檢技術人員進行搶修作業(yè)與故障處理；對整個搶修進度進行監(jiān)測，并上報結果。

4 結語

綜上所述，結合信息化技術的深入應用，完成應用支撐平臺、移動校園平臺的搭建與應用，并在此基礎上加速推動教室管理、水電管理、門禁管理、設備運維管理的智能化建設，能夠完成智慧校園的搭建，推動學校綜合管理工作升級。