基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計

孫力　郭立

摘要：當(dāng)前，隨著云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)等新生代信息技術(shù)的發(fā)展，其對新型“智慧校園”教學(xué)管理產(chǎn)生了巨大的影響，對于“智慧校園”的研究已成為當(dāng)前教育信息化領(lǐng)域關(guān)注的熱點。而通過基于云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)可以更好的將校園各種數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)計算、用戶認(rèn)證等集中控制和管理，提高校園服務(wù)的水平。為此，本文以基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計為題，在分析了云計算及智慧校園、建設(shè)智慧校園的意義之后，重點分析了基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計，包括智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計的原則、智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計模型、智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計等，希望通過此次系統(tǒng)分析設(shè)計可以為類似的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)提供一點幫助。

關(guān)鍵詞：云計算;智慧校園;系統(tǒng)分析;設(shè)計

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）08-0142-03

0 引言

信息技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了教育觀念和教學(xué)方式的變革，按照相關(guān)的資料來看，在未來十年內(nèi)，我國智慧校園安全管理應(yīng)用將展現(xiàn)出職業(yè)特征強(qiáng)、業(yè)務(wù)覆蓋全、模塊功能多和為廣大教師和學(xué)生提供“一站式服務(wù)”等方面的特性。同時，隨著智慧校園系統(tǒng)的建設(shè)，將為校園在開展各種活動提供巨大的幫助，并且，將依托與軟件應(yīng)用相匹配的硬件資源，使得校園的軟硬件資源能夠相應(yīng)發(fā)展，完成覆蓋校務(wù)管理到智能學(xué)習(xí)各個方面的“數(shù)字校園”需求。此外，在校園管理服務(wù)中，采取云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)可以時刻開展個性化教學(xué)、智能化教學(xué)管理和學(xué)習(xí)過程跟蹤評價，從而最大化的避免傳統(tǒng)校園管理服務(wù)中存在的各種問題，為校園教學(xué)、科研、管理和生活提供智能化、個性化、便捷化的信息服務(wù)。

1 云計算及智慧校園概述

1.1 智慧校園概述

智慧校園是利用當(dāng)前的先進(jìn)信息和通信技術(shù)，從校園的集成化、智能化入手，全面提高校園的教學(xué)和研究水平，繼而全面提升學(xué)校管理的有效性和效率，最終實現(xiàn)教育服務(wù)社會的功能。近年來，隨著智慧校園的提出，很多校園已經(jīng)開始著手建立智慧校園服務(wù)系統(tǒng)來改變學(xué)生、教師和校園資源的交互方式，從而提高全面的管理運(yùn)行效率。

1.2 云計算概述

云計算是一種基于網(wǎng)絡(luò)的計算模型，該技術(shù)主要是通過集成網(wǎng)格計算、并行計算、分布式計算、虛擬化和負(fù)載均衡技術(shù)等，為計算機(jī)系統(tǒng)提供超強(qiáng)的計算和存儲能力。在實踐中，其通過各種集成能力和靈活的服務(wù)模式快速、輕松的在不同設(shè)備之間共享數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。所以，基于云計算技術(shù)的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)可以創(chuàng)新地將各種數(shù)據(jù)資源集成到資源池中，為智慧校園系統(tǒng)提供各種服務(wù)。

1.3 建設(shè)基于云計算的智慧校園系統(tǒng)的意義

當(dāng)前，隨著我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用推動了“數(shù)字校園”向“智慧校園”方向的升級發(fā)展，使得云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)將校園中的物體連接起來，實現(xiàn)了學(xué)校的可視化智慧管理，構(gòu)建了富有智慧的教育教學(xué)環(huán)境，為師生提供了一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺。同時，在該智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)中，其針對的人群主要是高校用戶，不僅可以更好的滿足師生工作、學(xué)習(xí)、生活的需要，還可以通過該系統(tǒng)吸引到更多的學(xué)生的參與，極大的避免現(xiàn)有校園網(wǎng)中各系統(tǒng)間各自為政和重復(fù)建設(shè)的問題。因此，在高校的智慧校園建設(shè)中，通過基于云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)可以更好的將校園各種數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)計算、用戶認(rèn)證等集中控制和管理，統(tǒng)一為上層應(yīng)用服務(wù)，進(jìn)而將該類系統(tǒng)推廣到家庭、公司和全社會。

2 基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的功能需求

無論是何種系統(tǒng)的設(shè)計，做好系統(tǒng)的需求分析是系統(tǒng)設(shè)計的前提與基礎(chǔ)，而功能性需求是系統(tǒng)設(shè)計中每個系統(tǒng)的重點所在，通過對系統(tǒng)的功能分析，可以明確系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)。而對于基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)而言，其主要是解決校園管理中存在的各種資源的整合不到位，缺乏規(guī)模優(yōu)勢。同時，還有很多系統(tǒng)存在的建網(wǎng)質(zhì)量低、網(wǎng)路不暢、帶寬不足、訪問性能差、等待時間長等問題，通過該智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)來更好的提高整個校園服務(wù)系統(tǒng)的工作效率，根據(jù)系統(tǒng)的需求分析來看，該系統(tǒng)功能主要包括：課程及設(shè)備管理模塊、一卡通管理模塊、數(shù)據(jù)存儲與計算、統(tǒng)一身份認(rèn)證、Web服務(wù)統(tǒng)一訪問等。

2.2 智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計的原則

基于云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計必須要按照相關(guān)的原則來進(jìn)行，在具體的智慧校園系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，應(yīng)該立足現(xiàn)有系統(tǒng)硬件和軟件的情況，完成支撐智慧校園運(yùn)行的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體方案設(shè)計及關(guān)鍵設(shè)備、軟件的選型工作。按照以下幾點原則展開：

第一，采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照資源共享原則。在系統(tǒng)的建設(shè)中，應(yīng)該立足校園所在的具體情況，比如，現(xiàn)有校園中是否建立了相關(guān)信息系統(tǒng)，系統(tǒng)本身是否具有資源的共享等，之后，在該服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中充分利用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，充分整合各種信息資源，以此來促進(jìn)校園服務(wù)系統(tǒng)的互聯(lián)互通、信息共享。

第二，必須要堅持開放性。由于云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計是要融合進(jìn)各種校園的信息系統(tǒng)，因此，在開發(fā)中，必須要對現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一考慮，包括系統(tǒng)的架構(gòu)及后續(xù)的接口標(biāo)準(zhǔn)等。同時，在云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計完成之后，隨著時間的推移，智慧校園網(wǎng)絡(luò)的資源會逐漸的增多，如果對各項應(yīng)用缺乏有效管理，那么不僅技術(shù)升級存在風(fēng)險，而且維護(hù)也會相當(dāng)困難，所以，在系統(tǒng)設(shè)計前期，必須要考慮未來系統(tǒng)需求的變化和擴(kuò)展性。

第三，堅持整個信息數(shù)據(jù)的共享。原有系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，各部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對獨(dú)立，系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)難以共享，給各部門的業(yè)務(wù)處理帶來困難。而在信息化高度發(fā)展的今天，需要建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制及規(guī)范，實現(xiàn)校園數(shù)據(jù)的共建共享，協(xié)同發(fā)展與各業(yè)務(wù)部門的工作流程再造。

2.3 智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計模型

當(dāng)前，隨著數(shù)字智慧校園的發(fā)展和建設(shè)速度的加快，智慧校園已經(jīng)成為了現(xiàn)代校園建設(shè)中的重要方向。通過基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)不僅可以更好的帶給學(xué)生和教師優(yōu)質(zhì)的智慧服務(wù)，同時，也可以幫助學(xué)校提高生活、教務(wù)管理和學(xué)生管理能力，并且，避免了在傳統(tǒng)系統(tǒng)建設(shè)中，存在的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不統(tǒng)一及相關(guān)設(shè)施和設(shè)備不能通用的問題。因此，在基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計中，必須要緊緊的結(jié)合系統(tǒng)的需求和設(shè)計原則設(shè)計整個智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)模型。根據(jù)分析，基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)主要分為軟件應(yīng)用層、平臺支撐層、基礎(chǔ)設(shè)施層三個層次，具體的云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，見圖1。

通過上述基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，則可以突破傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計中將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施割裂開的慣性思維，從而通過這樣的設(shè)計方式將各種信息資源進(jìn)行了全面的整合與集成，比如，在對于校園服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)融合、信息或數(shù)據(jù)的集成等。此外，通過這種方式的架構(gòu)設(shè)計，讓整個云計算智慧校園服務(wù)系統(tǒng)融合進(jìn)了校園數(shù)據(jù)信息集成平臺、網(wǎng)絡(luò)融合服務(wù)平臺、以及標(biāo)準(zhǔn)信息體系和安全維護(hù)體系等。

2.4 智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)上述分析的云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)模型來看，系統(tǒng)設(shè)計的支撐服務(wù)在采用云計算的架構(gòu)后，系統(tǒng)中各種不同的硬件將在設(shè)計中由云計算將基礎(chǔ)設(shè)施資源進(jìn)行虛擬化后提供，同時，基于整個智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全的考慮，在此次設(shè)計中主要是采用私有云的方式，部署在校園內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，提供校外訪問的方式。云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖2所示。

在該云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的拓?fù)湓O(shè)計中，主要是使用通用計算機(jī)組建小型的Hadoop集群來搭建云計算環(huán)境，由于Hadoop需要部署在Linux系統(tǒng)之上，在系統(tǒng)開發(fā)過程中選擇UbuntuLinux12.04，具體的語言選擇為Java運(yùn)行環(huán)境jre選擇1.6版本。同時，在云計算的智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)中，應(yīng)該參照當(dāng)前教育部最新信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合校園教育管理的實際要求，并隨項目建設(shè)需要將分階段在該體系框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

3 結(jié)語

在21世紀(jì)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，教育領(lǐng)域進(jìn)行信息化改革發(fā)展也是順應(yīng)時代發(fā)展的要求，而基于云計算技術(shù)的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)則是當(dāng)前校園信息化建設(shè)中重要的組成部分。為此，在分析了云計算及智慧校園、建設(shè)智慧校園的意義之后，重點分析了基于云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計，包括智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計的原則、智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計模型、智慧校園支撐服務(wù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計等，從更深層次了解和分析了新時代背景下云計算的智慧校園服務(wù)系統(tǒng)的實施的相關(guān)環(huán)節(jié)。當(dāng)然，盡管做了基本的研究，但隨著新理念、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，必將會有更多的新技術(shù)、新方法提供先進(jìn)的智慧校園網(wǎng)解決方案，為提高校園的管理教學(xué)發(fā)揮重要的作用。

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Analysis and Design of Smart Campus Service System Based on Cloud Computing

SUN Li1，GUO Li2

（1.Longqiao College of Lanzhou University of Finance And Economics， Lanzhou Gansu? 730101;

2.Lanzhou Modern Vocational College， Lanzhou Gansu? 730050）

Abstract：At present， with the development of new generation information technology such as cloud computing and mobile internet， it has had a huge impact on the new “smart campus” teaching management. The research on “smart campus” has become the focus of current education informationization. Hot spot. The smart campus support service system based on cloud computing can better control and manage various data storage， data calculation and user authentication on campus， and improve the level of campus services. To this end， this paper focuses on the analysis and design of cloud-based smart campus service system. After analyzing the meaning of cloud computing and smart campus and building a smart campus， this paper focuses on the design of cloud-based smart campus service system. Including the principles of smart campus support service system design， the architecture design model of smart campus service system， and the topology design of smart campus support service system， I hope that this system analysis design can provide some help for similar smart campus service system fitness.

Key words：cloud computing; smart campus; system analysis; design