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【摘 要】本文从智慧校园和云平台的内涵及特征出发，分析构建基于云平台的智慧校园的关键技术，论述基于云平台的智慧校园的框架设计，从基础设施服务层、数据信息服务层、软件业务应用层、平台功能与性能分析四方面提出具体做法，为学校智慧校园的构建提供借鉴。
【关键词】智慧校园 云平台 系统设计 内涵特征 关键技术 框架设计
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2019）02B-0070-03
近年来，随着物联网技术、移动互联网技术、数据挖掘技术及智慧课堂的发展，学校信息化正从传统的数字化校园逐渐向智慧化校园迈进。基于云平台的智慧校园是依托现代化科学技术，通过综合信息服务平台，为广大师生提供个性化、便捷化、优质化的服务，给学校的教育管理、科研工作及学生培养带来了极大的便利，有效推动了校园文化的快速发展。本文从智慧校园和云平台的内涵及特征出发，分析构建基于云平台的智慧校园的关键技术，提出基于云平台的智慧校园的框架设计，以期为学校智慧校园的构建提供借鉴。
一、智慧校园的内涵及特征
智慧校园的概念最早来源于“智慧地球”一词，所谓智慧校园就是以物联网为基础，以云平台为支撑，为学校的教学管理、科研工作、文化建设、生活学习等方面创造一体化的运行环境，满足校内用户不断提高的服务要求，为师生提供全方位的、智能化的、个性化的校园服务平台，从而促进学校综合实力的提升。与传统的数字化校园相比，智慧校园具有以下几个方面的显著特征。
（一）实现了宽带互联网的全面覆盖。智慧校园的建设更加注重以物联网和移动互联网为依托，将校园中的人与人、物与物、人与物之间的联系，通过建设全面覆盖的校园网络，为校园师生提供随时、随地的便捷服务，从而为学校开展高质量的教育活动奠定基础。
（二）实现了智能感应终端的广泛应用。近年来，智能化终端设备在师生中得到了广泛应用，这样就能和智慧校园中的云平臺进行消息和数据的实时互通。此外，红外、光线、影像等各种智能感应技术的应用，使得智慧校园系统能够实时获取各种应用数据信息。
（三）实现了校园海量数据的收集与整理。智慧校园的构建是以数字校园海量数据的收集与存储为基础，将管理、教学、科研、活动等数据进行集中分析与挖掘以了解师生的日常行为情况及需求，进而更好地为师生提供更优质的服务。
（四）实现了个性化的校园服务模式。智慧校园系统功能的设置及平台的构建都是以校园师生的学习、工作与生活为基础，有效地解决了他们的诸多实际需求，使得校园服务更具个性化、更便利。
二、基于云平台的智慧校园系统设计的关键技术
基于云平台的智慧校园系统设计的关键是运用物联网、大数据、云计算、移动互联等现代化技术，实现“以人为本、互动参与、资源一体化”的发展理念，推动校园智慧教育的深入研究与应用。
（一）物联网技术。所谓物联网是在传统互联网基础上实现的一种物物相连的互联网模式。在基于云平台的智慧校园系统设计过程中，利用物联网技术及各种自动化设备的联动，实现教育教学、科研管理、校园生活、节能安保、图书管理等校园局域网内的物理与网络连接，进而统一进行信息通信与实时监管，从而让在校师生能够更好地运用校园中的各个机械设施。
（二）数据挖掘技术。智慧校园系统的建设需要收集与积累校园当中师生学习、工作及生活等各方面的大量的信息数据，并根据数据资源的种类，快速、高效地进行分类、分析、存档及智能决策管理，通过对数据资源进行深入挖掘与建模分析，准确地找出海量数据背后所蕴藏的价值，从而用智慧的计算来构建高效、科学的校园管理。
（三）云计算。云计算是基于云平台的智慧校园系统设计的关键技术之一，是通过 Internet 以服务的方式提供动态的、可伸缩的、虚拟化的、可并行的资源计算模式，在校园资源的设备与共享、信息化系统建设及工作通信等方面发挥着重大作用。
（四）校园移动互联网技术。智慧校园的建设利用校园移动互联网技术，为广大师生提供了一个稳定安全且无处不在的开放式无线网络环境，不仅打破了传统课堂教学的弊端，让校园师生能够随时、随地获取相应的学习资源，便于师生、生生之间进行交流互动，使得师生的学习更加便捷、高效，而且增进了人与人之间的交流与沟通，营造了良好的校园氛围。
三、基于云平台的智慧校园系统的设计与实现
基于云平台的智慧校园系统包含了能够满足所有用户需求的各种应用服务系统，具备统一的硬件平台与数据中心，通过数据资源的存储与共享，为师生提供一个随时通信交流、校园一卡通与手机一卡通相结合的通信平台，为师生提供课堂考勤、图书借阅、一卡通余额查询和充值、校园消费、移动支付、科研项目查询、学籍管理等服务，有效将学校的教学、科研、管理与校园生活有机融合在一起，让教师可以实现手机移动办公，学生可以实现随时随地学习。基于云平台的智慧校园系统设计除了满足智慧校园基本需求，该云平台还配备了云安全标准与评估体系、网络安全管理体系、信息标准体系、第三方系统集成体系、运行服务体系等，总体系统框架设计如图 1 所示。
在整个系统框架中，从下至上依次分别为：基础设施服务层、数据信息服务层和软件业务应用层。
（一）基础设施服务层（Iaas）设计。基础设施服务层（Iaas）是基于云平台智慧校园系统设计的最底层，其框架、设计如图 2 所示。
在 Iaas 层中利用虚拟化技术将云平台中的硬件设备、网络基础设施、云数据中心、云存储、云计算、安全防护进行有效整合。其中，云数据中心对校园中的各类数据进行统一的搜集、整理、分析与管理，实现数据资源的共享;云存储和云计算提供存储系统与计算系统，对各类信息进行存储与计算;安全防护从网络防护、接入防护、应用防护及虚拟防护四个方面入手，确保整个智慧校园系统的安全性。此外，在该层设计中，还需要搭建宽带互联网环境、物联网环境、移动通信网络环境及 WiFi 环境，建设感知物联服务平台和云服务平台，为智慧校园的建设奠定基础。
（二）数据信息服务层（Paas）架构设计。数据服务层（Paas）是在 Iaas 层的基础上，实现统一数据管理平台、统一身份认证平台、综合信息管理平台、校园卡服务平台等信息整合支撑平台，通过建立统一的数据中心平台，确保数据信息的实时性、正确性、完整性、安全性及一致性，从而为智慧校园系统提供强大的数据库管理，如图 3 所示。
在 Paas 层设计过程中，基于云计算的大数据中心构建是支撑智慧校园高效运行的关键，也是整个智慧校园建设中的重难点。不仅需要搜集、整理、存储与分析全校的基础数据、业务信息及教学资源，还要利用虚拟化技术实现对校园资源的灵活分配与管理，尽可能降低校园信息化的运营成本。此外，该层还提供 ESB 服务、ETL 服务、规则服务等技术服务。
（三）软件业务应用层（Saas）设计。基于云平台的智慧校园系统为校园师生提供了满足他们学习、生活与工作中的各种需求服务。为此，软件业务应用平台的建设贯穿于整个智慧校园系统的设计过程中，主要分为以下三个层面：智慧管理、智慧教育与智慧科研，其中包括教学管理系统、科研管理系统、公共服务系统、图书馆服务系统、数字资源共享系统等，数字资源共享系统是利用云服务将所有与校园内师生学习与科研工作有关的资源整合起来，并通过优化检索处理及灵活组合，最终以个性化的方式提供给校园师生，满足他们的学习需求与表达需求。其架构设计如图 4 所示。
在該层中，从下至上分为数据层、服务器层、通用层、业务逻辑层及展现层。软件业务应用层（Saas）通过搭建基于 Saas 服务的相关管理系统，构建基于云平台架构的校园应用及物联网应用层，在设计中，主要采用基于 Android 系统开发的移动客户端和 J2EE 框架模型设计的 Web 应用框架，能够满足校园内所有的计算机用户和智能手机移动用户的需求。
（四）平台功能与性能分析。基于云平台的智慧校园系统设计完成后，应对其功能及性能进行全面客观的分析。云计算的最终目的是要实现校园系统的按需运营以及多种服务的开通，实现网络资源的合理分配与调度，对传统物理资源和新的虚拟资源进行管理，从而实现自动化的统一管理模式。为此，智慧校园必须满足以下要求：首先，智慧校园系统必须为学校师生提供教学信息管理、教学计划及工作日历，让教师能够详细掌握其教学日历及计划，让学生能够及时了解教学动态;其次，师生能够在线查询与科研项目有关的详细信息，便于学校及师生了解各项科研项目的申请状态、项目研究进展、科研经费使用情况、科研人员分配、科研设备购买等，为学校科研工作的顺利开展提供极大的便捷;再次，智慧校园能够为学生提供智慧课堂，突破传统课堂教学的时空限制，让学生能够随时、随地选择上课时间，并能够下载相关资源进行课程学习，同时能够通过与教师、同学之间的沟通，及时解决学习及生活中的问题，有效增强师生之间的互动与交流，也为教师的教和学生的学带来极大的便利;最后，智慧校园系统的设计还需要考虑校园人力资源的重组与分配、人事组织的管理、校园系统的安全性评估及维护等，进而实现一个优质化、个性化、全面化及便捷化的基于云平台的智慧校园系统，更好地为全校师生服务，满足他们的各项需求。
综上所述，基于云平台的智慧校园系统的建设是现代化校园发展的一个主要方向，不仅能够优化校园服务模式、降低校园运营成本，而且能够将校园、管理人员、教师、学生、设备环境及文娱活动有机地统一起来，为校园师生提供了一个更为便捷、优质及舒适的环境，为学校教育质量和人才培养效果的提高创造了良好的条件。
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（责编 罗汝君）