開放生態(tài)下的智慧校園建設(shè)

范俊 湯其妹

摘要：智慧校園建設(shè)是高校信息化工作的發(fā)展目標(biāo)，而“開放平臺”“云工場”和“云守護”是智慧校園建設(shè)的三大組成部分。文章提出了智慧校園建設(shè)的體系架構(gòu)和設(shè)計方法，闡述了智慧校園建設(shè)中用到的各模塊的詳細功能及接入流程，并對相關(guān)的實現(xiàn)技術(shù)做了分析說明，旨在為高校信息化建設(shè)與發(fā)展指明方向，提供理論依據(jù)，切實提升高校信息化建設(shè)水平。

關(guān)鍵詞：智慧校園； 云計算； 服務(wù)總線； 信息服務(wù)

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）15-0034-04

Smart Campus Construction under Open Ecology

FAN Jun， TANG Qi-mei

（Modern Educational Technology Center， Anhui Medical University， Hefei 230032， China）

Abstract： Smart campus construction is the development goal of university information work， while the "open platform"， "cloud factory" and "cloud guardian" are the three major components of the smart campus construction. This paper presents the architecture and design method of the smart campus construction， and expounds the function and access process of the modules used in the construction of smart campus， and analyzes the related implementation technology. The purpose is to provide theoretical basis for the construction and development of information in the university， and to improve the level of information construction in the university.

Key words： smart campus； cloud computing； service bus； information service

1 引言

隨著高校信息化工作的不斷深入，信息服務(wù)在高校行政管理、教學(xué)與科研工作的開展中的作用越來越大?，F(xiàn)階段各大高校數(shù)字化校園建設(shè)基本完成，建成了基于業(yè)務(wù)部門的各個應(yīng)用系統(tǒng)，解決了面向業(yè)務(wù)的信息化管理問題。然而在高校信息化建設(shè)的大趨勢下，現(xiàn)有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用系統(tǒng)存在一些不足，例如校園網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施的接入手段單一，網(wǎng)絡(luò)安全問題頻發(fā)，數(shù)字資源的建設(shè)投入較少，整體應(yīng)用水平有待提高，不同部門間存在業(yè)務(wù)壁壘、信息共享程度低，缺乏統(tǒng)一的認證管理平臺，師生用戶使用起來不夠方便，信息化建設(shè)機制建設(shè)不夠健全等。[1]

為了改變這一狀況，促進高?？缭绞桨l(fā)展，智慧校園的概念被提出。最早是浙江大學(xué)提出的，將智慧校園描繪為：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。[2]利用云計算、虛擬化技術(shù)，構(gòu)建校園私有云，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實現(xiàn)智慧校園。

目前，大部分高校已經(jīng)建立了比較完善的數(shù)字化校園基礎(chǔ)設(shè)施，開展了部分業(yè)務(wù)應(yīng)用，積攢了大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。如今，智慧校園的建設(shè)要在擴展網(wǎng)絡(luò)、存儲等設(shè)施基礎(chǔ)上，加大數(shù)據(jù)采集的范圍，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型供檢測、管理、決策使用，提供標(biāo)準化的基礎(chǔ)服務(wù)，通過數(shù)據(jù)集成，業(yè)務(wù)整合，以統(tǒng)一的登錄入口為各類用戶提供不同需求的應(yīng)用。[2]智慧校園的主要特點是：一、為校園網(wǎng)用戶提供一個全面的感知環(huán)境和信息服務(wù)平臺，提供基于角色的個性化定制服務(wù)；二、將基于計算機網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)引入到學(xué)校的各個應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域，實現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享；三、通過智能感知和信息服務(wù)，為校內(nèi)和校外提供一個相互交流和感知的接口。[3]

智慧校園建設(shè)的重點之一是校園私有云的建設(shè)，在構(gòu)建校園私有云之前，要對硬件資源進行梳理分類，根據(jù)不同機器特點可分為：主服務(wù)器和監(jiān)控服務(wù)器，應(yīng)用節(jié)點服務(wù)器、存儲節(jié)點服務(wù)器和計算節(jié)點服務(wù)器。[4]校園私有云也是基于典型的云架構(gòu)，可分為三個層次：基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層和應(yīng)用層。

本文提出一個智慧校園的模型架構(gòu)，與現(xiàn)有的數(shù)字化校園進行對比分析，重點闡述了智慧校園系統(tǒng)的三大模塊內(nèi)部的功能實現(xiàn)、流程以及三者之間的生態(tài)關(guān)系。即智慧校園云工場、智慧校園服務(wù)與運營開放平臺以及智慧校園云守護。智慧校園云工場為智慧校園服務(wù)與運營開放平臺提供應(yīng)用服務(wù)，智慧校園服務(wù)與運營開放平臺為智慧校園云守護沉淀運營數(shù)據(jù)，智慧校園云守護反饋信息給智慧校園云工場，三者是一個有機的統(tǒng)一體。

2 智慧校園的體系架構(gòu)

2.1現(xiàn)有的數(shù)字化校園體系架構(gòu)

高校的數(shù)字化校園建設(shè)已趨成熟，當(dāng)然數(shù)字化校園的現(xiàn)狀也存在很多痛點。例如從校領(lǐng)導(dǎo)角度來說感覺經(jīng)費投入大，卻未感知到信息化帶來的變化，他們的日常決策，也缺乏數(shù)據(jù)的支撐；從學(xué)校的業(yè)務(wù)部門來說數(shù)字化校園的系統(tǒng)龐大、功能繁多、很多系統(tǒng)不會使用，此外業(yè)務(wù)需求多變、系統(tǒng)響應(yīng)不及時等；從師生的角度來說并不愿意使用，系統(tǒng)不好用、用戶體驗差、內(nèi)存需求沒有支撐等；作為信息中心，數(shù)字化校園建設(shè)的牽頭者，也感覺到左右為難，壓力大，系統(tǒng)升級、更新麻煩，跨部門的業(yè)務(wù)流程整合困難、新型的業(yè)務(wù)孤島存在，除核心業(yè)務(wù)外的邊緣應(yīng)用無暇顧及，響應(yīng)普通師生的需求服務(wù)困難。當(dāng)前的數(shù)字化校園系統(tǒng)模式如圖1所示。

現(xiàn)有的數(shù)字化校園模式多是通過三個平臺把異構(gòu)的Management Information System（MIS）系統(tǒng)整合起來的，其本質(zhì)就是連接。其運行流程如圖2所示。

數(shù)字化校園系統(tǒng)在運行過程中存在流程、數(shù)據(jù)、服務(wù)整合牽強，割裂事實等問題。運營數(shù)據(jù)缺失、外部增值服務(wù)的接入受阻等問題，這些問題都要逐一解決。

2.2基于云計算的智慧校園平臺

用戶體驗的問題，信息中心的運維問題，迫使我們需要從互聯(lián)網(wǎng)中尋求解決的方案。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增值融合成為關(guān)鍵，若干應(yīng)用已在向“互聯(lián)網(wǎng)”化過渡，在各細分垂直領(lǐng)域開始改善或顛覆傳統(tǒng)的教育與服務(wù)模式，互聯(lián)網(wǎng)+教育的時代已經(jīng)到來，那么如何承載？如何融合？是我們要關(guān)心的問題。開放式的能力平臺建設(shè)是亟須思考的問題，主要可以從以下幾個方面考慮：

建設(shè)目標(biāo)：視角從管理信息化向為師生個體提供服務(wù)轉(zhuǎn)變；

數(shù)據(jù)資產(chǎn)：靜態(tài)、混亂的全校數(shù)據(jù)向活性的高質(zhì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變；

數(shù)據(jù)安全：內(nèi)部數(shù)據(jù)直接暴露向封裝的接口數(shù)據(jù)調(diào)用轉(zhuǎn)變；

應(yīng)用建設(shè)：松耦合的MIS系統(tǒng)向以流程牽引的碎片化服務(wù)轉(zhuǎn)變；

能力開放：依賴應(yīng)用廠商向可控機制下的服務(wù)商選擇轉(zhuǎn)變；

建設(shè)效果：從一抹黑向效果可評價、可反饋、可監(jiān)控轉(zhuǎn)變。

智慧校園云工場、智慧校園服務(wù)與運營開放平臺和智慧校園云守護構(gòu)成智慧校園的基本模塊，如圖3所示。

基于云計算的智慧校園平臺可以實現(xiàn)開放融合、智慧互聯(lián)校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。具體業(yè)務(wù)詳情如圖4所示。

智慧校園服務(wù)與運營開放平臺是以互聯(lián)網(wǎng)級服務(wù)平臺為高校搭建穩(wěn)健的運行及運營環(huán)境，承載海量的校內(nèi)外服務(wù)應(yīng)用，開放共性組件，降低服務(wù)加入門檻，以達到開放共享的目的。智慧校園云工場是連接信息化應(yīng)用服務(wù)供需雙方的橋梁，幫助雙方實現(xiàn)供需友好對接，以眾包方式盤活學(xué)校及社會開放資源，響應(yīng)校園“長尾應(yīng)用需求”。智慧校園云守護主要是采集應(yīng)用服務(wù)的業(yè)務(wù)流程效率數(shù)據(jù)、平臺的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，讓信息化服務(wù)運營狀態(tài)透明化，為管理提升提供客觀的評價支撐?；谠朴嬎愕闹腔坌@平臺將高校的信息化工作人員從日常繁重的系統(tǒng)運維工作中解脫出來，讓他們能夠在信息技術(shù)層面安枕無憂；此外，通過各類的數(shù)據(jù)分析與展示，使高校的信息化工作目標(biāo)更加明確，為高校綜合管理和決策提供數(shù)據(jù)支撐，讓流程再造和管理效率提升有據(jù)可依。

3 高校智慧校園的模型

3.1智慧校園開放平臺

智慧校園服務(wù)與運營開放平臺主要分三個層次，底層Infrastructure as a Service（IaaS）是一些基礎(chǔ)硬件設(shè)施，如服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、虛擬機等，中間層Platform as a Service（PaaS）主要是身份認證、管理平臺、服務(wù)總線、數(shù)據(jù)庫等，應(yīng)用層Software as a Service（SaaS）主要搭建一些應(yīng)用程序。具體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。

3.2智慧校園云工場

智慧校園云工場主要包含五個模塊，EMAP快速開發(fā)平臺、開發(fā)者服務(wù)中心、應(yīng)用注冊接入控制臺、APP交易跟蹤服務(wù)臺和運營平臺。各平臺的具體功能如圖6所示。

3.3智慧校園云守護

智慧校園云守護主要包括五個模塊，平臺與應(yīng)用運行監(jiān)控與分析系統(tǒng)、應(yīng)用運營監(jiān)控與分析系統(tǒng)、系統(tǒng)配置服務(wù)中心、平臺與應(yīng)用產(chǎn)品升級服務(wù)中心和基礎(chǔ)運行環(huán)境監(jiān)控。各平臺的具體功能如圖7所示。

3.4三者的生態(tài)關(guān)系

智慧校園云工場、智慧校園云守護和智慧校園信息服務(wù)開放平臺三者是有機的統(tǒng)一體。智慧校園云工場負責(zé)生產(chǎn)、制作APP；智慧校園信息服務(wù)開放平臺是校園的私有云平臺，主要放應(yīng)用程序；智慧校園云守護負責(zé)運營智慧校園的應(yīng)用。智慧校園云工場為智慧校園信息服務(wù)開放平臺提供應(yīng)用服務(wù)，智慧校園信息服務(wù)開放平臺為智慧校園云守護沉淀運營數(shù)據(jù)，智慧校園云守護的運營效果反過來又促進智慧校園云工場的生產(chǎn)。生態(tài)關(guān)系如圖8所示。

4 智慧校園的關(guān)鍵技術(shù)

4.1應(yīng)用管理平臺的功能結(jié)構(gòu)及接入流程

智慧校園的應(yīng)用管理平臺主要包括三個部分，應(yīng)用展現(xiàn)、基礎(chǔ)服務(wù)平臺和管理中心。應(yīng)用展現(xiàn)包括網(wǎng)頁展現(xiàn)和移動展現(xiàn)，基礎(chǔ)服務(wù)平臺主要是公共應(yīng)用和用戶服務(wù)，管理中心包括應(yīng)用管理、運行數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)管理。詳細的功能如圖9所示。

智慧校園的應(yīng)用管理平臺的應(yīng)用接入流程從云端和校內(nèi)兩部分來看，云端：開發(fā)者申請賬號后注冊應(yīng)用再提交到云端應(yīng)用中心的信息庫，將應(yīng)用接入到校內(nèi)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，同時云端負責(zé)賬號的管理以及學(xué)校的管理等。校內(nèi)：對應(yīng)用進行配置/授權(quán)等管理后將其上線，校園網(wǎng)用戶通過網(wǎng)頁門戶或移動門戶使用這些應(yīng)用，同時應(yīng)用的運行狀況、采集的數(shù)據(jù)反饋到云端運行信息庫。詳細的應(yīng)用接入流程如圖10所示。

4.2服務(wù)總線

智慧校園系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、界面集成通過服務(wù)總線達成服務(wù)的集成。智慧校園服務(wù)總線的功能結(jié)構(gòu)如圖11所示。

其中API可以分為三類，第一類是校內(nèi)基礎(chǔ)能力，包括消息服務(wù)、流程服務(wù)、支付服務(wù)、自助打印服務(wù)和監(jiān)控服務(wù)，第二類是外部應(yīng)用及第三方服務(wù)，包括郵件系統(tǒng)、一卡通、圖書管理、網(wǎng)盤存儲等，第三類是數(shù)據(jù)，包括成績、課表、校車、體檢等。

4.3統(tǒng)一身份認證與管理

數(shù)字校園系統(tǒng)中統(tǒng)一身份認證與管理現(xiàn)存的問題主要有：建設(shè)時間比較早SUN公司已經(jīng)不再對內(nèi)核性能、安全層面進行升級維護，服務(wù)不穩(wěn)定會出現(xiàn)無法連接的情況，缺少完善日志機制，出現(xiàn)問題難以排查，缺少日志分析定位系統(tǒng)負載壓力狀況，沒有針對異常賬號驗證次數(shù)限制，缺少系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)（日志記錄每天請求次數(shù)、響應(yīng)時間等一些系統(tǒng)運行狀況的數(shù)據(jù)），現(xiàn)有界面移動端體驗效果比較差等。智慧校園系統(tǒng)的統(tǒng)一身份認證與管理是搭建在校園私有云平臺基礎(chǔ)上，是校內(nèi)外應(yīng)用統(tǒng)一認證平臺。可以實現(xiàn)統(tǒng)一的用戶身份信息管理，避免了在各個應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的同步，實現(xiàn)多個應(yīng)用系統(tǒng)的單點登錄。[5]統(tǒng)一身份認證與管理分為對外服務(wù)、身份管理和平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲三個部分，詳細的功能架構(gòu)如圖12所示。

4.4主數(shù)據(jù)管理平臺

智慧校園系統(tǒng)的主數(shù)據(jù)管理平臺的設(shè)計理念是運用八大工具達到主數(shù)據(jù)治理從信息標(biāo)準、數(shù)據(jù)集成與共享、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)質(zhì)量到運行監(jiān)控有條不紊。八大工具是：元數(shù)據(jù)管理工具、代碼標(biāo)準管理工具、數(shù)據(jù)流向規(guī)劃工具、數(shù)據(jù)集成工具、數(shù)據(jù)共享接口發(fā)布工具、運行監(jiān)控工具、主數(shù)據(jù)管理工具和數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測工具。針對數(shù)據(jù)庫使用數(shù)據(jù)備份工具將其備份到主數(shù)據(jù)倉庫。主數(shù)據(jù)管理平臺的業(yè)務(wù)邏輯圖見圖13。

5 總結(jié)

建立和發(fā)展智慧校園是優(yōu)化校園管理、深化教育改革的有效途徑，是高等學(xué)校未來發(fā)展的方向。本文提出了智慧校園建設(shè)模型，構(gòu)建基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源的整合，為智慧校園的建設(shè)做好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；以服務(wù)總線為核心的服務(wù)支持平臺建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)平臺管理與應(yīng)用的分離，并能夠?qū)?shù)據(jù)采集、接口調(diào)用等基礎(chǔ)服務(wù)提供給上層的應(yīng)用，實現(xiàn)校內(nèi)校外智慧互通；統(tǒng)一的身份認證與管理平臺可實現(xiàn)多個應(yīng)用系統(tǒng)的單點登錄，方便師生用戶的使用也方便系統(tǒng)管理人員的管理。同時給出各模塊的詳細功能架構(gòu)及建設(shè)過程中的關(guān)鍵技術(shù)。然而，目前我們在具體的實踐應(yīng)用方面工作還不是很深入，在校園私有云的搭建方面還沒有拓展開。今后的工作重點是結(jié)合學(xué)校信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施資源，將提出的智慧校園建設(shè)方案付諸實施，真正實現(xiàn)智慧校園，方便師生用戶，促進學(xué)校的跨越式發(fā)展。

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