智慧校園技術(shù)架構(gòu)研究與分析

常紅春 嚴(yán)思靜

(湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411102)

0 引言

智慧校園在數(shù)字校園建設(shè)到一定階段后，融入物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等核心技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活的美好藍(lán)圖，建立一個(gè)安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能的校園。

1 智慧校園核心特征

由于“智慧校園”的基石是前期數(shù)字校園的建設(shè)與發(fā)展，因此，實(shí)現(xiàn)智慧校園目標(biāo)首先要求有有線、無線雙網(wǎng)齊全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和含有攝像頭、RFID、無線傳感器等設(shè)備的感知環(huán)境；其次，要有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，除了有包含數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘分析、數(shù)據(jù)處理及云計(jì)算平臺外，還要有以此為基礎(chǔ)的教務(wù)、學(xué)工、OA辦公等應(yīng)用系統(tǒng)平臺；最后要有綜合信息服務(wù)平臺，為師生等人群分別提供信息、決策服務(wù)。由此簡要概括智慧校園核心特征如下。

1.1 網(wǎng)絡(luò)無處不在

智慧校園除了有線、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施設(shè)備搭建布局外，還引入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)師生可通過有線和無線隨時(shí)隨地進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，而且實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互通。

1.2 智能感知全面

智慧校園通過攝像頭、RFID、無線傳感器等感知監(jiān)控技術(shù)，實(shí)時(shí)對校園內(nèi)光線、影子、位置、應(yīng)力、觸摸等進(jìn)行全面感知，并能隨時(shí)獲得、提取監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.3 服務(wù)個(gè)性友好

智慧校園以用戶為中心，能根據(jù)用戶的個(gè)性化需求，提供功能應(yīng)用組合，呈現(xiàn)友好的信息服務(wù)、管理服務(wù)界面。

1.4 系統(tǒng)應(yīng)用全面

智慧校園提供統(tǒng)一的資源計(jì)劃平臺系統(tǒng)，包括教務(wù)、學(xué)工、科研、國資、校園論壇等管理與服務(wù)平臺，用戶登錄認(rèn)證成功后，即可進(jìn)入資源管理與服務(wù)平臺，海量信息資源一覽無余。

1.5 智能數(shù)據(jù)處理

智慧校園的數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)處理平臺，利用hadoop ETL數(shù)據(jù)倉庫等技術(shù)，能對智慧校園產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、挖掘分析、智能處理和傳送等，為管理人員提供有價(jià)值的智能數(shù)據(jù)信息。

2 智慧校園核心技術(shù)

智慧校園與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)密不可分，還涉及到RFID、二維碼、視頻監(jiān)控等感知技術(shù)和設(shè)備，智慧校園主要核心技術(shù)簡單歸納如圖1所示。

圖1 智慧校園主要核心技術(shù)

3 智慧校園技術(shù)架構(gòu)模型

智慧校園包含傳統(tǒng)的數(shù)字校園技術(shù)，并融合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，經(jīng)過研究分析，擬設(shè)計(jì)一款智慧校園技術(shù)架構(gòu)模型如圖2所示。

圖2 智慧校園技術(shù)架構(gòu)模型

根據(jù)智慧校園的特征和目標(biāo)，可將其實(shí)現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)從下至上大致分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和展示層五層，現(xiàn)對每層包含內(nèi)容簡要介紹如下：

感知層包括：RFID(Radio Frequency Identification)，即為無線射頻技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，智慧校園圖書館、門禁系統(tǒng)等均使用到該技術(shù)；WSN(Wireless Sensor Networks)，即為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，末梢為可以感知和檢查外部世界的傳感器，智慧校園監(jiān)控系統(tǒng)等使用到該技術(shù)；IP Cam 又叫network camera，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，是視頻服務(wù)器和攝像頭的集成，智慧校園安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用到該技術(shù)；PC終端即為計(jì)算機(jī)終端設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)層包括：互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、校園內(nèi)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及設(shè)施設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的互聯(lián)、互通，使得數(shù)據(jù)信息等能夠隨意獲取和傳遞。

數(shù)據(jù)層包括：數(shù)據(jù)庫，是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，智慧校園的數(shù)據(jù)量比較大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，必須選擇合適的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫類型；數(shù)據(jù)集成處理平臺一般采用Hadoop ET數(shù)據(jù)倉庫管理技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、傳輸、挖掘等操作，智慧校園的海量數(shù)據(jù)可通過該平臺進(jìn)行智能處理，提供智能用戶數(shù)據(jù)；云計(jì)算平臺可為師生在計(jì)算、存儲、開發(fā)環(huán)境等資源方面提供IaaS和PaaS層云服務(wù)。

應(yīng)用層：包括統(tǒng)一認(rèn)證、教務(wù)、學(xué)工、辦公、一卡通等系統(tǒng)平臺。其中統(tǒng)一認(rèn)證用于用戶登錄認(rèn)證，確保系統(tǒng)平臺使用的安全性，如果不能認(rèn)證成功，則不能登錄系統(tǒng)平臺；教務(wù)、學(xué)工、辦公、一卡通等系統(tǒng)主要用于校園資源管理服務(wù)，比如教務(wù)系統(tǒng)用于排課、成績管理等，辦公系統(tǒng)擁有新聞、通知發(fā)布、郵件傳送等……學(xué)?？筛鶕?jù)實(shí)際情況和管理部門工作的需要部署不同的系統(tǒng)平臺，管理人員通過使用系統(tǒng)平臺，可提高管理效率，使得學(xué)校管理服務(wù)工作走向規(guī)范化、信息化，學(xué)生通過使用教務(wù)、學(xué)工、校園論壇等系統(tǒng)平臺，獲取成績等校園資源信息。

展示層：包括統(tǒng)一門戶、APP等。統(tǒng)一門戶一般由門戶網(wǎng)站組成，將校園資源計(jì)劃系統(tǒng)平臺嵌入其中，結(jié)合認(rèn)證機(jī)制使用，門戶網(wǎng)站應(yīng)美觀、實(shí)用、安全；APP是一款以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，模擬真實(shí)的校園環(huán)境，為廣大師生提供各類校園資訊、校內(nèi)服務(wù)，連接起更多的第三方業(yè)務(wù)，提供“一站式”服務(wù)的智慧型模擬校園。

4 結(jié)束語

智慧校園涉及到物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿信息技術(shù)，如果能夠成功運(yùn)用，不僅能為師生用戶提供智能感知、個(gè)性化服務(wù)，而且能夠大大節(jié)省管理成本，實(shí)現(xiàn)校園管理服務(wù)高效化、低碳化。目前，不少高校智慧校園建設(shè)過程中遇到技術(shù)實(shí)現(xiàn)障礙、系統(tǒng)不兼容、數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、資金短缺、技術(shù)人才缺乏等諸多限制因素，需要采用政府引導(dǎo)、學(xué)校主體、企業(yè)支持的模式，集中解決建設(shè)中遇到的難題，使智慧校園建設(shè)邁上新臺階。

[1] 王燕.智慧校園建設(shè)總體架構(gòu)模型及典型應(yīng)用分析[J].中國電化教育，2014，(9).

[2] 楊婕.高校智慧校園建設(shè)方案探討[J].移動(dòng)通信，2015.