智慧校园智慧服务和运维平台构建研究*

于长虹

(洛阳师范学院 网络与电化教育中心，河南 洛阳 471022)

智慧校园智慧服务和运维平台构建研究*

于长虹

(洛阳师范学院 网络与电化教育中心，河南 洛阳 471022)

校园信息化建设正处于数字校园向智慧校园的转型期，原有信息化资产的管理模式已无法满足当前的需求。本文分析了智慧校园建设内容，即便捷、协作、节能的校园环境，基于大数据、学习分析、资源个性推荐等技术的智慧教学系统，协同办公系统，基于大数据的教育资源分配预测及决策系统；确定了智慧校园对智慧服务和运维的需求以及智慧服务的内容和智慧运维的对象，即智慧校园所有运行设备、线路的管理和设备与软件系统的配置与优化、运行设备及运行环境全方位智能监控和故障处理、用户权限管理；实现途径包括建立数据规范、确立规范化运维流程和构建智慧服务与运维平台。通过分析平台功能、设计原则(集成服务运维管理工具、可视化、基于物联网、大数据的分析预测)和平台构成，构建了智慧服务与运维平台的模型。

智慧校园；智慧服务；智慧运维

一、引言

以教育信息化带动教育现代化成为我国教育事业发展的战略选择[1]。教育行业对信息化的重要性认识越来越深入，对教育信息化应用的重视程度越来越高，对信息化建设的投入越来越多。有感于IBM“智慧地球”理念的诞生[2]以及感知技术、物联网、云计算技术的快速发展并由于大数据时代的到来，智慧校园应运而生。

智慧校园是指以促进信息技术与教育教学融合、提高教学效果为目的，以物联网、云计算、大数据分析等新技术为核心技术，提供一种环境全面感知、智慧型、数据化、网络化、协作型一体化教学、科研、管理和生活服务并能对教育教学进行洞察和预测的新型校园。同数字校园相比[3]，智慧校园在环境、管理、技术、服务提供、教学、科研等方面均有较大差别，如表1所示。

表1 智慧校园和数字校园的差别

续表1

早期的校园信息化管理借用电信运营商的概念，亦多称运行维护。校园信息化系统运维管理即通过管理主体在管理制度要求下，形成管理方案，明确管理内容，采用相应的管理技术或管理手段，对管理对象实施系统建成交工后维护和管理，保证系统稳定运行以服务于教学、科研、服务提供。在此过程中，强调技术支撑，如人员的技术水平、工具的技术成熟度、完善程度以及用基于SNMP(简单网络管理协议)的管理软件监控网络中设备的运行情况或查看带宽等资源利用率。相对规范的运维制度多借鉴电信运营商或服务提供商，基于流程或基于对象、内容对机构或运维人员分工，各学校之间从机构、人员到流程差别较大，各校在实践中根据实际情况进行探索。教育信息化发展到智慧校园阶段，这种运维方式很难适应智慧管理的要求。

对智慧校园的管理包含两层含义：其一，以智慧校园为管理工具，即智慧校园提供了智慧管理的工具和手段，基于此实现对教学、科研、日常事务的智慧管理；其二，对智慧校园环境和资产(信息化相关软硬件设备)的智慧管理和运维。后者是前者的基础和保障，只有实现了智慧校园，才能实现信息时代对校园的智慧管理；前者是对后者的必然要求——如果不能实现智慧运维，则很难体现智慧校园之“智慧”，遑论“智慧校园”。因此，智慧校园的智慧运维不可或缺。

二、智慧服务和运维的内容

智慧服务和运维的主体是信息化领导小组领导下的信息化专职管理人员、职能部门智慧校园各应用和服务系统的负责人。所谓智慧服务和运维管理，就是信息化专职人员采用智慧型管理和技术手段，对建成的智慧校园进行管理维护，其特征是智能化、网络化、数据化。智慧服务和运维的内容包括服务提供和资产的运行维护两个方面，前提是对智慧服务和运维内容的精确定义。

(一)智慧校园的建设内容分析

智慧校园的功能涵盖智慧教学、智慧管理、智慧科研和智慧生活服务等，表现为：基于学校组织机构的管理信息系统的智慧融合，包括对各业务的精确划分，统一的校园教务、学生、人事、财务、国资、后勤、科研等管理数据，基于信息技术的广泛参与；信息化环境的智慧管理；便捷的业务流程调整，不断提高教育管理业务系统的运行效率；基于大数据的教育资源分配预测及科学决策能力；智慧校园环境和便捷学习、生活服务[4]。相应的建设内容主要有以下几个方面：

1.便捷、协作、节能的校园环境

建设便捷、协作、节能的校园环境，是智慧校园对校园物理环境的基本要求。这个物理环境实际上融合了网络和数据，目的是给学习及其辅助要素提供最高效、最简单、最易用的空间和环境，包括基础网络、环境感知与泛在导航、门禁与号牌识别、能源监管系统等。

2.基于大数据、学习分析、资源个性推荐等技术的智慧教学系统

智慧校园中的智慧教学系统不同于数字校园孤立的多媒体教学和数字化教学平台，除了数字校园时代便捷性、网络化、泛在化(不受时空限制)特征，其功能和组成均有较大拓展：包括以大数据为基础、以学习分析为手段的个性化教学，可协作、自适应、友好的线上社区，基于定制的信息推送如掌上校园，对教育教学资源的管理，对教学资源的分配预测等。具体来说，应具备一些新的特性，如能涵盖教学相关的所有环节(教学计划、教师分配、教室安排、编班、排课、备课、上课、课后互动、辅导答疑、协作学习、考试、作业提交批改、评教、听课、教研活动等)、数据统计分析、个性化学习和资源按需获取、教学效果评价、教学效果预测和对资源分配的管理与预测。

3.协同办公系统

协同办公通过使用统一数据库技术、统一存储系统，对校内数据统一管理，避免部门间的信息封闭，实现不同职能部门对各自职责范围内的人财物业务的管理，校内校外协同办公。协同办公系统是基于学校组织机构的管理信息系统的智慧融合，统一的校园教务、学生、人事、财务、国资、后勤、科研等管理数据，极大提高管理层的运行效率。而通过掌上校园，可以为手持智能终端提供无缝办公工具，实现师生泛在学习和办公。

4.基于大数据的教育资源分配预测及决策系统

在大数据时代，可通过对采集到的所有实时数据和历史数据进行分析，为教育教学资源分配等提供决策支持。可预测的数据处理系统(采集、传输、存储、挖掘)基础数据不仅包括结构化数据，还包括图像等非结构化数据，通过整合搜索引擎技术、超文本全文检索技术、多媒体检索技术、人工智能技术、大数据挖掘技术，对数据进行分析，洞察和预测教育教学的发展方向、校园人财物等资源配置和决策办学方向。

(二)智慧服务和运维的内容

根据建设内容的分析，可以确定智慧服务和运维的内容。

1.服务内容

智慧校园直接提供的针对校内师生的服务包括：号码资源分配、故障响应、信息化资源使用培训等。号码资源包括IP地址、域名、身份认证账号(网络接入、Email、VPN、OA、一卡通等应用系统登录统一账号)等；故障响应即服务故障处理，主要对用户使用过程中遇到的各种问题进行响应，保障用户正常稳定使用智慧校园提供的各项应用与服务，为改进运维或服务质量和流程提供参考；信息化资源使用培训则是为了提高用户的信息素养，让用户更好地使用智慧校园，更好地在智慧校园环境中工作和生活，也是为了提高智慧校园的稳定性和利用率。

2.运维对象

智慧校园运维包括智慧校园所有运行设备、线路的管理和设备与软件系统的配置与优化、运行设备及运行环境全方位智能监控和故障处理、用户权限管理等。运行设备和软件系统的配置是根据需求完成系统上线运行的前置配置及后期扩充和兼容配置，包括硬件完整性配置和软硬件参数的设定等，保证它们融入智慧校园这一大的系统，充分发挥该设备或软件的功能，实现稳定运行；运行设备及运行环境全方位智能监控和故障处理是对配置好的软硬件资产及其工作环境进行健康和利用率实时监控，及时发现运行故障，保障设备安全、稳定提供服务，对于已经出现的故障，及时响应，在最短时间内恢复运行状态；用户权限管理是对提供服务的软硬件资产，限定用户的访问权限，保证设备的安全和用户的利益。智慧运维对象可以细化为：基础网络、数据中心(进一步细化为服务器硬件、网络、安全、存储、环境、接入、认证和审计)、一卡通系统、能源监管系统、视频监控系统、统一门户与子网站开发、应用与服务子系统、数据、故障处理、应用优化等。

三、智慧服务和运维的实现途径

智慧服务与运维的实现主要通过建立数据规范或标准、确立规范化运维流程、构建智慧校园的智慧服务与运维平台实现。

1.建立数据规范

教育信息化建设取得了长足进步，但对信息化服务、系统软硬件、流程等核心要素数据的管理不够重视，各应用系统自己定义数据，存在随意性强、无统一规划、无标准可循的特点，信息系统中数据质量的问题很多。智慧校园数据特点是数据量大、结构化和非结构化数据并存，数据是智慧校园能够发挥智慧特性的基础，同基础网络一样，是智慧校园基础性资源。技术上实行统一数据交换平台负责所有数据的采集存储，调用；通过大数据分析平台对数据进行分析以及可视化，统一数据交换平台和大数据分析平台需要一致、描述精确、有标准可循的数据。

教育部发布的与教育管理信息有关的7个教育信息化行业标准为智慧校园建设的数据标准建立提供了依据[5]。然而，能反映信息化建设水平和建设效果的指标有很多，而该标准存在指标即有关数据项的缺失，如智慧校园应用服务系统的分类、节能平台智能计量管控设备、射频信息设备数量、二维码使用情况、视频监控设备类型及数量、信息化安全设备数量及投资、智能手机支持使用情况等。造成这种情况的原因一方面是因为标准制定未充分征求信息化专职人员的意见，不够完善；另一方面是信息化发展速度较快，标准更新不及时。这就需要在智慧校园建设及运维过程中，根据学校实际情况，在采用这些国家标准的同时，以此标准为基础归类或新增指标数据子类，制定本校的数据标准和规范，建立数据质量管理体系，对元数据和扩充数据严格定义，保证不同部门对数据有统一的理解。

2.确立规范化运维流程

智慧校园的智慧服务与运维管理要通过规范化的流程进行，即在明确智慧服务和运维内容的基础上，制定服务时限、划分故障级别及响应时间。参考信息产业部发布的《电信服务规范》及智慧校园实际情况，制定智慧校园服务时限，如表2所示。

表2 服务时限

参考《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例(国务院令第147号)》[6]《信息安全等级保护管理办法》[7]《计算机信息系统安全保护等级划分准则》[8]《电信服务规范》[9]，考虑智慧校园的特殊性，就故障影响范围及恢复技术复杂度、时长，制定智慧校园的故障级别及相应故障内容，将智慧校园故障级别分为三级，如表3所示。

表3 智慧校园的故障级别

此外，流程还应该是可以不断改进的，即根据实际情况，在设备、服务等增加或者在运维与服务过程中，不断改进服务的智能程度，提高智慧校园运行的“智慧”。持续改进的智慧服务与运维管理流程如图1所示。

图1 持续改进的智慧服务与运维流程

3.构建智慧校园的智慧服务与运维平台

智慧管理智慧校园的一个重要方面是故障处理智能化。一方面可以通过智慧管理平台发现和预警故障(如带宽占用率高导致网速变慢，线路某处出现物理中断或衰减变大)，并处理故障(如带宽智能调配即线路负载均衡和详细定位等难以通过平台处理的故障的位置、故障类型等)；另一方面要保证线路或系统的通信质量指标(通信准确性、有效性和安全性，主要反映技术因素的一组参数)，对于平台无法智能处理的故障或人为安全事故，要确定处理流程和处理办法。这些可以通过构建智慧服务与运维平台实现。对智慧运维而言，基础网络需要绘制拓扑结构图、管线图，例行检查、月报、年报，检测综合布线的连通情况如衰减、丢包率，带宽的用户模板，有线无线接入点配置、IP地址分配管理，路由交换设备、接入设备的日常维护及其配置管理，管理智慧体现在配置、报表的自动完成，线路及设备健康状况的自动监测，网络拓扑的自动生成，管理内容的可视化，用户接入服务自助等。这些可以通过构建智慧服务与运维平台实现。

四、智慧校园智慧服务与运维平台的构建

(一)智慧服务与运维平台的功能

根据对智慧校园智慧管理的要求，智慧服务与运维平台的功能包括：所有智慧校园资产的信息采集，建立设备档案袋，并与国资管理部门共享设备维修、折旧率等信息，便于查阅；基础网络可视化呈现，即实现对管线的智能维护(窨井、管道、线路编号、距离、位置等)、线上设备的拓扑结构生成和发现；运行设备的自动配置及应用管理、健康状况监视(带宽、速率、流量、吞吐量等)；智慧校园运行设备全方位监控；用户权限便捷管理；云服务资源管理和服务提供(号码资源管理、统一认证计算资源提供、服务器及存储系统监控管理)；应用系统使用状况监控(在线人数、时长、操作)；数据中心环境监控；服务台服务流程及业务处理(统一认证接入服务、特殊需求、报修)；问题处理(咨询解答、故障处理)。

(二)智慧服务与运维平台的设计原则

1.集成服务运维管理工具

集成服务管理工具包括服务台(呼叫应答、业务自助服务台、交互语音应答系统、电子邮件等)、系统管理工具与诊断工具(基础网络智慧管理系统、远程桌面、支持SNMP的安全连接、路由测试工具等)、知识搜索(故障处理记录库)等。自助服务平台可以让用户使用掌上校园等平台进行接入或IP等校内号码等资源的自助申请和使用后的账号信息查看、流量报警等。而自动配置管理则可以对所管理设备进行自动化配置更新如带宽模板或者拓扑图自动更新，可以针对流量或带宽利用率等自动生成月报或年报表。

2.可视化管理

智慧校园管理中，可视化是对智慧校园的智慧管理管理对象和管理内容相关数据呈现的必然要求。可视化可以让运维管理人员清楚的了解数量众多的信息化资产如交换机、路由器、服务器、管道、综合布线、UPS、安全设备、安防设备、监控设备、环境调节设备、智能水表电表等的配置、位置、资源利用率、运行状况、历史记录、档案等一目了然。在管理过程中，可以随时投射到大屏幕，或者通过短信预警功能，对设备健康状况进行监控。如对地下管网的基于数据库和GIS的管理，可以依托物联网，可视化呈现校园地下管网布局、数量等，对线路维护和后期扩容非常有用；还可以通过可视化技术，呈现管线和设备运转状态监控如CPU、内存、端口带宽利用率和流量状况、协议比例、用户类型流量排名等；可以通过SNMP等协议，自动绘制联网设备的物理或者拓扑结构，可视化呈现并判断链路状态。

3.基于物联网、大数据的智慧分析预测

管理的高境界是事前预防而不是事后的处理能力，新技术为智慧管理提供了可能。如基础网络智慧管理系统平台可以实时监测线路稳定性、衰减、带宽、丢包率等，利用大数据分析技术对线路进行流量和压力分析，智能调整线路带宽；通过协议利用情况数据，预测未来网络的热门应用；通过报修累计数据分析，对楼宇水电管道、线路健康状况进行预测以进行针对性例行检查等。

(三)智慧服务与运维平台构成

智慧服务与运维平台管理与服务内容确立的依据是智慧校园建设的内容，实现对以上建设内容的软硬兼资产的管理和服务，因此智慧服务与运维平台管理与服务内容包括：智慧校园相关资产(设备、环境)档案袋(建立设备档案袋，进行其生命周期管理即设备履历表(询价、购买、使用、维护、报废，如编码、购买日期、厂家品牌规格、主件附件可选件等详细配置、价格、集成商、保修信息、采购合同、位置变更、配置变动、运维记录、故障记录、责任人等)、运行设备自动配置、服务与应用健康监控、数据中心环境监控、基础网络可视化管理、业务(故障、事件、问题)处理、用户信息与权限管理、知识中心(业务处理流程与规范、故障处理经验、用户培训资料、智慧环境操作模拟)、问题与故障预测(如流量高峰预警、故障高发预警、病毒预警等)、计算资源和容量规划与预测等。

(四)模型设计

基于以上分析，设计智慧服务与运维平台模型如图2所示。

图2 智慧服务与运维平台模型

在图2的模型中，用户数据、资产数据、感知数据、元数据处于平台最底层，是服务与运维系统的基础，是各项应用的数据源。针对智慧校园建设内容的智慧服务与运维的应用(业务处理、环境监控、档案袋、配置管理、应用提供等)以及知识中心、问题与故障预测、资源规划与预测等是需要实现的功能模块。所有应用均可视化呈现，作为服务提供和智慧运维平台的管理入口。

相比于传统的管理模型和管理工具，智慧服务与运维平台的优点是将信息化建设和服务结合起来，以服务用户为最终目标；将信息化专职部门和人员提供的服务和其运维结合起来，在服务过程中，修正运维、优化运维，在运维过程中，增进服务，简化流程，提高效率。

五、结束语

校园信息化建设进入从数字校园到智慧校园的转型期，信息化语境下的智慧教育蓬勃兴起[10]，作为智慧教育主战场的智慧校园，其智慧表现为智慧校园提供智能感知的生活环境、智慧教学与智慧科研以及可预测的管理模型。智慧的实现包括多方面的内容，智慧服务与运维平台的构建是智慧管理的一个方面。通过智慧服务与运维平台，实现对智慧校园信息类服务提供和信息化资产的智慧管理，是智慧校园建设的一个具体的重要内容，为下一步平台实现打下了基础。

[1]教育部.教育信息化十年发展规划(2011-2020年)[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3342/201203/xxgk_133322.html,2015-03-16.

[2]IBM.智慧地球赢在中国白皮书[EB/OL].http://www-935.ibm.com/services/cn/bcs/iibv/strategy/smarter_planet.html,2015-03-16.

[3]王运武.”数字校园”向”智慧校园”的转型发展研究——基于系统思维的分析思辩视角[J].远程教育杂志,2013,(2):21-28.

[4][11]于长虹,王运武,马武.智慧校园的智慧性设计研究[J].中国电化教育,2014,(9):7-12.

[5]教育部.教育部发布《教育管理信息 教育管理基础代码》等七个教育信息化行业标准[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s5889/201204/134097.html,2015-03-16.

[6]中华人民共和国公安部.中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例(国务院令第147号)[EB/OL].http://www.mps.gov.cn/n16/n1282/n3493/n3778/n492863/493042.html,2015-03-16.

[7]中华人民共和国中央人民政府.公安部等通知印发《信息安全等级保护管理办法》[EB/OL].http://www.gov.cn/gzdt/2007-07/24/content_694380.htm,2015-03-16.

[8]国家质量技术监督局.计算机信息系统安全保护等级划分准则[M].北京:中国标准出版社,1999.

[9]中华人民共和国信息产业部.电信服务规范(中华人民共和国信息产业部令第36号)[EB/OL].http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11294912/n11296542/12154546.html,2015-03-17.

[10]杨现民.信息时代智慧教育的内涵与特征[J].中国电化教育,2014,(1):29-34.

于长虹：在读硕士，讲师，研究方向为计算机网络及其应用(ych@lynu.edu.cn)。

2015年5月31日

责任编辑：赵兴龙

Research on the Construction of Intelligence Service and Maintenance Platform of Smart Campus

Yu Changhong
(Network and Educational Technology Center,Luoyang Normal University,Luoyang Henan 471022)

The campus informatization construction is in the period of transition from digital campus to smart campus,as the original management model has been unable to meet the current demand.This article analyzed the contents of smart campus building,which namely means convenience,collaboration and energy-saving environment and intelligence tutoring system with learning analytical techniques and resource recommendation based on big data and the cooperative office system and the forecasting and decisionmaking system of distribution of educational resources based on big data.And this article determined the smart campus demands for intelligence services and operation and maintenance and the contents of intelligence services and the objects of operation and maintenance,which namely means the management of all the operating equipment and linds,the con fi guration and optimization of the equipment and software system,the full range of intelligent monitoring and fault handling of operational equipment and operating environment and the management of user rights.And also the platform model of building intelligence service and operation and maintenance is constructed based on analyzing the function of the platform and principle of design.The realization of intelligent management of informatization property by intelligence services and platform of operation and maintenance is a detailed and important key point and will lay a basis of the further realization of the platform.

Smart Campus; Intelligence Service; Intelligent Operation and Maintenance

G434

A

1006—9860(2015)08—0016—05

* 本文系全国教育信息技术研究“十二五”规划2014年度重点课题“促进教育变革的智慧学习环境研究”(课题编号：146222117)、河南省科技厅科技攻关项目“基于PON—FTTH的高校信息化建设项目研究与应用”(项目编号：132102210395)的研究成果。