A高校智慧校園建設(shè)方案研究

曹雪紅

【摘 要】《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]中多次提到：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”，同時(shí)，綱要提到了加大教育經(jīng)費(fèi)的投入。A高校智慧校園建設(shè)相對(duì)較晚，正處于規(guī)劃立項(xiàng)或建設(shè)初期，其信息化水平還不算太高，如網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的滯后、安保系統(tǒng)的不完善等， 因此A高校目前急需建設(shè)智慧校園。

【關(guān)鍵詞】高校;校園建設(shè);智慧校園

中圖分類號(hào)： G647;TP399-C1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）04-0143-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.057

Research on the Construction of Smart Campus in A University

CAO Xue-hong

（Xian University of Posts and Telecommunications， Xian Shaanxi 710121， China）

【Abstract】In the Outline of the National Medium and Long Term Education Reform and Development Plan（2010-2020）， it has been mentioned many times that “Information technology has revolutionary influence on education development and must be attached great importance”， and at the same time， it mentions increasing investment in education funds. A universitys intelligent campus construction is relatively late， is in the early stage of planning or construction， and its informatization level is not too high， such as the lag of network infrastructure construction， imperfect security system， etc. Therefore， A University urgently needs to build a smart campus.

【Key words】Building smart campus in Colleges and Universities

1 智慧校園的概念及智慧校園建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 智慧校園的概念

智慧校園是隨著智慧地球概念之后提出的，關(guān)于智慧校園的概念，不用學(xué)者有不同的理解。胡欽太等，蔣東興等學(xué)者認(rèn)為，“智慧校園”是“數(shù)字校園”的高級(jí)形態(tài)，是對(duì)數(shù)字校園的進(jìn)一步擴(kuò)展與提升[2-3]。陳張榮認(rèn)為“智慧校園”指的是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧化的校園工作、學(xué)習(xí)和生活一體化環(huán)境，這個(gè)一體化環(huán)境以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合[4]。但大家關(guān)于智慧校園的核心是什么，基本看法一致：一是為廣大師生提供一個(gè)全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺(tái)，提供基于角色的個(gè)性化定制服務(wù);二是將基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)融入到學(xué)校的各個(gè)應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作;三是通過(guò)智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺(tái)，為學(xué)校與外部世界提供一個(gè)相互交流和相互感知的接口。

1.2 智慧校園建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

a.物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層利用二維碼、RFID、傳感器等感知手段識(shí)別物體，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效搜集、整理，最后傳送到網(wǎng)絡(luò)層;網(wǎng)絡(luò)層由互聯(lián)網(wǎng)、各種網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，對(duì)感知層獲取的信息進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞;應(yīng)用層就是物聯(lián)網(wǎng)與用戶連接的端口，是目標(biāo)達(dá)成的關(guān)鍵步驟，確保實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

b.云計(jì)算

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，一般通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)的、易擴(kuò)展的、虛擬化的資源，云計(jì)算是一個(gè)IT平臺(tái)。狹義的云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源;廣義的云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)[5]。目前廣為接受的是中國(guó)云計(jì)算專家咨詢委員會(huì)副主任、秘書長(zhǎng)劉鵬教授給出的定義：云計(jì)算是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的廉價(jià)的分布式計(jì)算能力[6]。

2 A高校智慧校園建設(shè)中存在的問(wèn)題

2.1 學(xué)校智慧校園建設(shè)的現(xiàn)狀

A高校是由省人民政府與工業(yè)和信息化部共建院校，是一所普通郵電通信類高等學(xué)校，學(xué)校占地1500余畝，建有兩個(gè)校區(qū)，現(xiàn)有全日制在校生18000多人。隨著A高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其建設(shè)規(guī)模也在飛速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的校園環(huán)境、教學(xué)模式等已無(wú)法滿足蓬勃發(fā)展的信息技術(shù)現(xiàn)狀下學(xué)生的需求。充分運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)建設(shè)智慧校園，已經(jīng)成為A高校建設(shè)的必然要求。

2.2 A高校智慧校園建設(shè)中存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)學(xué)?，F(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)A高校目前教務(wù)系統(tǒng)不穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)使用率低，各學(xué)院數(shù)據(jù)不共享，資源利用率不高。針對(duì)此類問(wèn)題，本論文以實(shí)現(xiàn)A高校的智能化管理、智能化教學(xué)、智能化科研和智能化服務(wù)為目的，進(jìn)行問(wèn)卷設(shè)計(jì)，通過(guò)發(fā)放、收集和整理問(wèn)卷，對(duì)學(xué)校各系統(tǒng)的使用情況有所了解。依據(jù)對(duì)各系統(tǒng)的了解情況，再根據(jù)對(duì)調(diào)查問(wèn)卷的進(jìn)一步分析，最后得出A高校智慧校園建設(shè)中存在的問(wèn)題主要有以下幾方面：

（1）不少大學(xué)生對(duì)智慧校園概念認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致了智慧校園的應(yīng)用推廣受到了阻礙;

（2）系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，從而造成了資源的浪費(fèi)。

（3）普遍存在重環(huán)境建設(shè)，輕內(nèi)容建設(shè)，以技術(shù)和管理為中心，缺乏用戶思維，與用戶（教師、學(xué)生）粘合度低。

（4）雖然各部門都在進(jìn)行信息化，但是溝通存在障礙，各管理部門之間存在業(yè)務(wù)不整合、不共享等問(wèn)題比較普遍，因此存在嚴(yán)重的“信息孤島”局面。

（5）物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等的安全隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)處理也應(yīng)受到廣泛的關(guān)注，師生以及管理人員的相關(guān)信息，由于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等的使用，相關(guān)數(shù)據(jù)頻繁傳輸，因此如何保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性十分必要;

3 A高校智慧校園建設(shè)方案

3.1 A高校智慧校園建設(shè)思路

針對(duì)A高校信息化現(xiàn)狀，學(xué)校智慧校園建設(shè)以服務(wù)為重點(diǎn)，以互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享為目標(biāo)，給學(xué)生、教職工提供及時(shí)、準(zhǔn)確、高效的智能化服務(wù)。實(shí)現(xiàn)學(xué)校各系統(tǒng)、平臺(tái)等的整合與優(yōu)化，進(jìn)一步提高學(xué)校的教學(xué)管理水平，使A高校信息化達(dá)到較高水平。

從圖1可以看出，學(xué)?，F(xiàn)階段的基礎(chǔ)設(shè)施分散，并且重復(fù)建設(shè);存在信息孤島和信息荒島的問(wèn)題;服務(wù)分散并且統(tǒng)計(jì)分析孤立;各部門只關(guān)注內(nèi)部業(yè)務(wù)，服務(wù)質(zhì)量低。A高校智慧校園建設(shè)從基礎(chǔ)設(shè)施、信息數(shù)據(jù)、應(yīng)用服務(wù)、業(yè)務(wù)價(jià)值四個(gè)方面著手，采取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、統(tǒng)一平臺(tái)、安全體系、信息集成的方式，改善A高?，F(xiàn)階段的校園信息化水平，使A高校智慧校園信息化水平顯著提高。

3.2 A高校智慧校園建設(shè)總體架構(gòu)

對(duì)A高校智慧校園建設(shè)情況的研究，由于缺乏足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，也沒(méi)有歷史事件可以借鑒，所以采用定性的分析方法德?tīng)柗品▉?lái)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。

參照德?tīng)柗品ǖ慕y(tǒng)計(jì)結(jié)果，A高校智慧校園建設(shè)，首先是將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心改造成云數(shù)據(jù)中心，并建設(shè)廣泛的物聯(lián)感知設(shè)施;然后建設(shè)應(yīng)用支撐平臺(tái)，整合現(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，完成資源的共享和交換;此外，開發(fā)出更加適合學(xué)生、教職工使用的智慧應(yīng)用系統(tǒng);實(shí)現(xiàn)電腦、手機(jī)、平板等方式的智慧校園信息的“服務(wù)展現(xiàn)”;同時(shí)要建設(shè)智慧校園的安全保障體系。

從圖2可以看出，智慧校園在信息標(biāo)準(zhǔn)和安全保障體系的支撐下，自下而上依次為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、應(yīng)用支撐平臺(tái)建設(shè)、應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，最終以服務(wù)的形式通過(guò)電腦，手機(jī)，平板等智能設(shè)備展現(xiàn)給用戶，實(shí)現(xiàn)智慧校園的服務(wù)展現(xiàn)。

3.3 A高校智慧校園建設(shè)內(nèi)容

3.3.1 A高校智慧校園信息標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

信息標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是高校智慧校園基礎(chǔ)建設(shè)的有力保障，能夠推動(dòng)智慧校園建設(shè)，并且能夠保證信息的交流與共享，因此，A高校智慧校園建設(shè)需要統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)。A高校的信息標(biāo)準(zhǔn)包含代碼集和數(shù)據(jù)集兩部分，代碼集和數(shù)據(jù)集又分別包括國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分類和A高校自己所需的標(biāo)準(zhǔn)分類。

3.3.2 A高校智慧校園基礎(chǔ)施建設(shè)

（1）云數(shù)據(jù)中心建設(shè)

云計(jì)算按照部署方式分為三類，公有云，私有云和混合云。公有云是指第三方提供商為用戶提供的云服務(wù)，用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)云服務(wù)，但不是云資源基礎(chǔ)設(shè)施的所有者;私有云是為特定組織單獨(dú)構(gòu)建，該組織擁有云資源基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)數(shù)據(jù)安全和服務(wù)質(zhì)量擁有最有效的控制。A高校下屬學(xué)院等分支機(jī)構(gòu)眾多，對(duì)數(shù)據(jù)安全及服務(wù)質(zhì)量要求較高，因此選擇采用私有云的部署方案，私有云架構(gòu)如圖3：

基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)硬件資源的虛擬化聚合管理，是云計(jì)算的基礎(chǔ)平臺(tái);平臺(tái)服務(wù)依托于基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu)的隨需應(yīng)變的優(yōu)勢(shì)，為用戶提供豐富的應(yīng)用運(yùn)行支持;服務(wù)管理對(duì)基于云數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的配置、變更、容量等管理。

（2）物聯(lián)感知設(shè)施建設(shè)

物聯(lián)感知設(shè)施主要負(fù)責(zé)信息的采集，信息采集智能化是智慧校園有別于數(shù)字校園的顯著特征，智能化設(shè)備具有能夠進(jìn)行校園中的信息自動(dòng)采集，減少信息采集中的人力投入，提高采集的準(zhǔn)確性和可靠性。物聯(lián)設(shè)備分布如圖4：

在校園內(nèi)廣泛安裝ZigBee節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品、無(wú)線聲光報(bào)警、RFID門禁考勤、無(wú)線設(shè)備控制、智能水表、智能電表、設(shè)備防出入檢測(cè)、無(wú)線震動(dòng)檢測(cè)、無(wú)線門磁、紅外對(duì)射、設(shè)備定位檢測(cè)、光照度檢測(cè)、煙霧檢測(cè)、電源控制等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集的智能化，從而提高信息采集的準(zhǔn)確性、完整性、高效性。

3.3.3 A高校智慧校園平臺(tái)建設(shè)

（1）數(shù)據(jù)共享中心平臺(tái)

數(shù)據(jù)共享中心平臺(tái)是統(tǒng)一的信息交換共享應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，是對(duì)智慧校園中的各種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理的平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)校園信息共享，提供深層次數(shù)據(jù)挖掘與分析的重要基礎(chǔ)。

（2）統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)

統(tǒng)一的身份認(rèn)證平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)用戶管理與權(quán)限控制的一元化管理，是高校智慧校園建設(shè)的重點(diǎn)之一，通過(guò)給不同系統(tǒng)提供統(tǒng)一的身份認(rèn)證功能，能夠有效提高系統(tǒng)的安全性，然后制定統(tǒng)一的認(rèn)證技術(shù)規(guī)范，給用戶提供統(tǒng)一的管理接口，從而實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證的集中化管理。

（3）手機(jī)APP平臺(tái)

手機(jī)APP平臺(tái)是在校園各種信息系統(tǒng)整合的基礎(chǔ)上，通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)、3G、4G網(wǎng)絡(luò)等傳輸途徑，為學(xué)生、教職工提供無(wú)線智慧校園服務(wù)。用戶可以不受時(shí)間和空間的束縛，隨時(shí)使用手機(jī)等移動(dòng)終端查閱信息、處理工作事務(wù)、處理課業(yè)活動(dòng)、實(shí)時(shí)互動(dòng)交流等，提高學(xué)生的使用粘度。手機(jī)APP平臺(tái)能夠給學(xué)校帶來(lái)泛在管理，提高學(xué)校的服務(wù)效率，同時(shí)加強(qiáng)了學(xué)校的管理工作。

3.3.4 A高校智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

根據(jù)A高?，F(xiàn)有信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀，目前需要新建智能教務(wù)管理系統(tǒng)，智能教室系統(tǒng)和智能實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。

（1）智能教務(wù)系統(tǒng)

現(xiàn)有教務(wù)系統(tǒng)無(wú)法滿足學(xué)生和教師的需求，因此需要設(shè)計(jì)開發(fā)一套更加高效有用的智能教務(wù)管理系統(tǒng)。將繁重復(fù)雜的教務(wù)日常管理工作信息化、模塊化，從而能夠高效穩(wěn)定、安全可靠的支撐教務(wù)管理工作，提高教學(xué)教務(wù)管理的效率，同時(shí)在新的智能教務(wù)系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高教學(xué)質(zhì)量。

（2）智能教室管理系統(tǒng)

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)備相結(jié)合的模式，對(duì)教室的環(huán)境信息和學(xué)生考勤信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理，實(shí)現(xiàn)教室管理的安全和智能化。

（3）智能實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)

通過(guò)使用智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)室儀器及耗材管理的信息化和規(guī)范化，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和服務(wù)水平，給實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、評(píng)估及教學(xué)質(zhì)量管理等提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)為實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、設(shè)備儀器管理、耗材管理、數(shù)據(jù)報(bào)表等相關(guān)事務(wù)進(jìn)行信息化的規(guī)范管理。

3.3.5 A高校智慧校園安全及信息集成

a.安全設(shè)施

在A高?，F(xiàn)有的安全設(shè)施的基礎(chǔ)上，增加基于安全套接層協(xié)議建立遠(yuǎn)程安全訪問(wèn)通道的VPN技術(shù)和數(shù)字證書來(lái)加強(qiáng)信息的安全。

通過(guò)數(shù)字證書提供電子認(rèn)證，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)校園內(nèi)各用戶通信的安全，而且通過(guò)使用數(shù)字證書，能夠?qū)崿F(xiàn)電子信息加密和身份識(shí)別。數(shù)字證書中含有所有者的身份識(shí)別信息，證書所有人通過(guò)身份信息的驗(yàn)證，能夠辨別真?zhèn)?，從而保證校園內(nèi)外的信息安全。

b.信息集成

信息集成包含各應(yīng)用系統(tǒng)與門戶的對(duì)接，與共享數(shù)據(jù)中心的對(duì)接，與統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)的對(duì)接。A高校已基本上將現(xiàn)有系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的校園門戶網(wǎng)站，因此，目前A高校的工作重點(diǎn)是完成各應(yīng)用系統(tǒng)與共享數(shù)據(jù)中心及統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)的對(duì)接。

與共享數(shù)據(jù)信息對(duì)接的首要任務(wù)是對(duì)目前應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及共享數(shù)據(jù)中心庫(kù)里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別進(jìn)行分析，從而制定一個(gè)雙方都能認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)整合中間件，依據(jù)數(shù)據(jù)交換集成標(biāo)準(zhǔn)，建立數(shù)據(jù)交換集成任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與共享數(shù)據(jù)中心的對(duì)接。

4 小結(jié)

“教育信息化建設(shè)保障措施”指為保證教育信息化建設(shè)工作協(xié)調(diào)發(fā)展、持續(xù)推進(jìn)、實(shí)現(xiàn)預(yù)期建設(shè)目標(biāo)而采取的各種措施，如建立組織、健全制度、完善機(jī)制、科學(xué)投入、科研支撐、考核評(píng)估等[7]。A高校從實(shí)際需求和系統(tǒng)維護(hù)的視角出發(fā)，提出智慧校園建設(shè)與研究的保障措施：政府在信息化發(fā)展中的政策引導(dǎo)、建立統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)資源的共建共享、制定智慧校園評(píng)價(jià)激勵(lì)機(jī)制。這些措施旨在為A高校智慧校園建設(shè)提供保障。

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