基于EDSOA与物联网的智慧校园建设与研究

高晓玲

（宁夏大学新华学院，银川 750021）

基于EDSOA与物联网的智慧校园建设与研究

高晓玲

（宁夏大学新华学院，银川 750021）

基于物联网技术给出了智慧校园的组成框架，介绍了面向服务架构SOA与事件驱动架构EDA的优缺点，提出了事件驱动、面向服务的EDSOA架构。基于物联网与EDSOA的智慧校园具有易于集成，可用性高以及快速响应的优点，更有利于系统之间自主动态协同。

物联网；智慧校园；SOA；EDSOA

0 引言

从20世纪90年代开始，各地政府部门和高校对校园信息化工作不断加大投入，从总体上看，我国教育信息化建设取得了重大历史性突破，但同时面临着一系列突出的问题。一是信息化基础设施仍处于低水平状态，不能有效满足各级各类教育的发展需求；二是数字化校园中系统繁多，各系统相互独立，存在信息孤岛和应用孤岛；三是高校信息化建设缺乏完整统一、覆盖全面、高效稳定、可扩展的应用构架。2009年8月，温家宝总理提出的“感知中国”科技发展计划，确定物联网技术及产业为国家战略发展产业。浙江大学信息化“十二五”规划提出建设一个“令人激动”的智慧校园[1]；南京邮电大学完成了一个相当完整的智慧校园规划，而在2013年11月浙江旅游职业学院“智慧校园”正式获得教育部全国首批教育信息化试点单位立项。因此，利用现有的基础平台，结合物联网技术来解决高校信息化建设中存在的问题，真正做到“智慧”的校园，成为了高校信息化建设的热点问题。

1 物联网技术与智慧校园

物联网（IOT-Internet of Things），指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物与物，人与物进行智能化连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新兴网络。物联网不是一种物理上独立存在的完整网络，而是架构在现有互联网或下一代公网或专网基础上的联网应用（network）和通信能力，强调智能应用[2]。物联网分为三个层次：第一是传感系统（设备层），通过各种技术手段，来实现和物相关的信息识别和采集；第二是通信网络（信号传输和获取层），包括现在的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，目的是对采集来的信息进行可靠传输和处理；第三是应用和业务（业务应用层），即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。

目前，国内外众多高校、科研院所先后开展了无线传感器网络的研究，物联网相关的技术、应用也得到了极大的发展，其中之一就是与校园管理活动的融合，用于促进智慧校园的建设。智慧校园是以互联网、物联网、云计算等信息技术为基础，信息技术被高度融合，信息化应用被深度整合，构建成信息终端广泛感知的网络化、信息化和智能化的校园[3]，多域融合共享和泛在的智慧服务，以实现多域间资源及其业务的融合和共享，实现无所不在的信息服务综合化和智慧化，让校园中各个功能彼此协调运作，提供结合网络、技术、服务的智能的综合信息服务，全方位地实施教育信息化。

2 智慧校园的组成

基于物联网的智慧校园的建设应该从物联化、集成化、智能化出发，本着提高教学科研水平，提高学校自身各项管理工作的效率和效益的目的，实现教育服务社会的职能，最终成为智慧城市的有机的一部分。本论文给出了智慧校园组成框图如图1所示。

（1）智能化校园支撑平台：包括了校园综合布线，线路综合管道设计，中心机房建设以及校园广播系统等。利用原有数字校园网络基础设施建设，通过有线网络和无线网络节点覆盖整个校园，达到各类网络的互联互通，所有感知信息的实时传递。遵从“多网合一”的设计基准，使得将“智慧校园”各个系统功能组件模块集中起来，通过中心机房的建设及监控中心的建设，将所有的应用系统管理权限集中起来，实现“中央集控”的目的。

图1 智慧校园组成框图

（2）智能化安防监控系统：以智能化校园支撑平台为依托，利用现有的一卡通系统，视频监控系统，移动定位等感知技术，结合更多的更多的RFID 等传感器技术，可以实现在校师生身份识别、门禁、人员考勤、消费、图书馆借还图书，车辆管理等，同时也方便出现故障时能够及时维护，实现远程诊断协助等。

（3）智能化教学管理系统：利用物联网技术，实现网络教学、远程教学和教育资源（视频、音频、图片、文字、PPT）共享，支持多种设备（手机、PDA、专用设备）接入以及多种信息传送机制。比如智能教室，不仅可以实现多媒体教学，作业批改，远程教学，课堂互动等，还可以利用实现对教室的环境在线监控，包括监测点的温湿度、空气中的CO、CO2等含量；实现对教室光线自动感应，通过实时数据采集与数据发布，保证教室光线质量。

（4）校园云数据中心：数据的全面集成和智能分析。通过对各业务系统数据的智能采集，为管理和服务提供基本数据、提供互有联系的各个业务如用电、用水等的流程管理、并可以根据采集的数据建立数学模型，为学校提供指标化管理的具体依据。

（5）校园云协同管理系统：支持信息相关性分析挖掘（人员、内容、仪器、设备相关性的分析和统计），在感知信息的基础上，实现智能分析、预警预测、智能决策、资源合理调度、智能应对等。比如可以根据采集到的数据实现照明空调与通风系统控制等节能控制等。这些都需要通过云计算来整合资源，按需分发感知信息，实时协同相关的服务流程以便做出快速反应。

3 智慧校园集成架构的研究

3.1 面向服务架构与事件驱动架构优缺点

面向服务的体系结构(Service Oriented Architecture，SOA)的软件设计方法以服务作为基本组件，将应用程序的不同功能单元组织成一个个服务，服务之间通过定义良好的接口和契约联系起来。基于SOA的解决方案包含可重用的服务，以及定义良好、符合标准的接口，并通过XML定义的服务描述、服务消息实现不同平台、不同语言上的系统之间的交换，不仅为了解决信息孤岛和遗留系统问题，更能够针对企业提供的业务流程，提供快速灵活的变化。在SOA框架中，服务发布者和请求者通过服务代理实现了一对一的关系，这种关系是被动的。

事件驱动框架(Event Driven Architecture，EDA)是一种软件构架模式，提供了一种设计和构建应用的方法，以事件驱动为中心，采取更加松耦合的组织形式，事件消息用发布/订阅方式通过消息代理传输，一个事件可以传送给多个需要者，因此，具有能更准确的模拟企业业务操作过程，更加迅速的适应企业业务多变性的特点。

3.2 基于EDSOA的智慧校园集成架构

由上述可知，将SOA和EDA结合起来，一种事件驱动、面向服务的物联网提供方法（EDSOA，event-driven service-oriented architecture）不仅融入了SOA和EDA的优势，也增强了系统的灵活性。EDSOA结合使用了SOA的请求/响应模式和EDA的事件发布/订阅模式，是对SOA的极大地补充[4-6]。由于智慧校园包含了不同的硬件和软件类型，其中各种各样的传感器和设备，以及子系统中异构的数据格式和通信协议标准，物联网为这些基础设备提供了信息标识，但对于服务的整合、兼容各类数据和协议还需要借助事件驱动面向服务架构。因此，本文提出基于EDSOA的智慧校园集成架构如下图2所示。

图2 基于EDSOA的智慧校园集成架构

图2所示应用框架分为四层：底层为设备层，是智慧校园建设中的各种类型的传感器，利用了RFID技术的各类设备，以及传感器应用系统所采集的数据。

数据处理平台负责对底层传感器数据进行收集，解析，封装和转换。为使应用系统能对各子系统异构的数据进行统一调用，需要利用XML和元数据技术对异构数据进行一致性和标准化处理，形成资源描述模型，将消息适配器得到的异构信息转换成统一的事件。

服务层主要是提供通用接口和代理服务，通过调用事件代理的发布/订阅接口，将统一的事件发布到消息空间，消息空间完成事件的发布、订阅和分发，其发布的事件也可以被其他应用系统订阅。通用接口主要是搭建了数据处理和上层应用之间的桥梁。

利用通用接口可以与应用层联系，主要是把不同类型的用户使用的通信协议进行解析，实现各种通信协议的兼容，可以给Web用户和终端设备发布/订阅事件，推送通知，甚至可以发布事件给相关的其他应用系统。

4 结束语

物联网的出现推动了智慧校园应用的不断优化，但要实现全面的智慧校园，不仅要对学校人员、设备、资源做到全面感知，各类网络互连，信息实时传递，还需要在感知信息的基础上实现智能分析，资源合理调度，预警预测等，因此，对信息资源、应用系统资源和服务资源的共享、整合和协同提出了更高的要求。本文介绍了基于EDSOA的智慧校园集成架构，结合物联网技术，采用事件驱动面向服务的架构既具有面向服务架构的易于集成，可用性高等优点，又具有快速响应的优点，将更有利于处理信息在多个系统之间按需发布，系统之间自主动态协同等，增强了系统的灵活性。

[1]韩雪.基于物联网技术的智慧校园系统的设计研究[J].电子设计工程，2011（04）：35-37.

[2]ITU.The Internet of Things[Z].(2005-11-02).http://www.itu.int/ osg/internetofthings/InternetofThings_ summary.pdf.

[3]宗平，朱洪波，黄刚等.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2010（04）：15-19,51.

[4]乔秀全，章洋，吴步丹等.事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法[J].中国科学，2013，43（10）：1219-1243.

[5]Overbeek S, Klievink B, Janssen M.A exible, eventdriven, service-oriented architecture for orchestrating service delivery.IEEE Intell Syst, 2009, 24: 31-41.

[6]Dasgupta S.Bhat S.Lee Y.An abstraction framework for service composition in event-driven SOA systems.In:Proceedings of IEEE International Conference on Web Services.Los Angeles, 2009, 671-678.

2012年宁夏大学新华学院科研基金资助（2012XHKY04）

高晓玲(1981—)，女，宁夏平罗人，硕士，讲师，研究方向：宽带网络应用，物联网技术。