基于大数据背景下智慧校园的可视化管理信息系统的研究

蒋达央，姚琪

(常州信息职业技术学院，江苏常州213164)



基于大数据背景下智慧校园的可视化管理信息系统的研究

蒋达央，姚琪

(常州信息职业技术学院，江苏常州213164)

摘要：文章结合智慧校园中的物联网和大数据，针对网络化、数字化、人性化的校园环境与教育教学资源，引入可视化管理理念。通过挖掘智慧校园与可视化技术之间的关联特征，探究可视化管理信息系统建设的现实意义与实际应用价值，把校园的日常管理、师生活动、教育教学等校园管理行为提升到一个新的层面，体现可视化管理信息系统对智慧校园的管理与学习生活的重要影响和作用。

关键词：智慧校园；大数据；可视化管理；物联网

随着信息技术的发展和深入应用，教育、医疗、交通以及社会管理等人类的生活效率和资源利用率得到了极大提高，人类能够以更加智能、合理、高效的方式来管理生产和生活，达到“智慧”的状态。

在教育领域，信息技术使学校教学和管理变得更科学、人性和智能。如何有效地应用信息技术来推动智慧校园建设和发展，是亟待研究与实践的重要课题。

1智慧校园与大数据

“智慧校园”一词来源于“智慧地球”。它是学校在教育信息化快速发展、在数字校园建设的基础上升华而来。智慧校园所蕴含的信息化应用深度和广度远远超越数字校园，充分体现“智慧”特性。

1.1智慧校园的定义

在物联网、教育技术等不同领域，专家对智慧校园给出了不同定义。清华大学蒋东兴教授认为，智慧校园应具有高速互联泛在网络、移动智能终端应用，借助信息技术能使团队协作更加便利，充分体现集体知识共生共荣，实现内外部业务智慧融会贯通[1]。北京师范大学黄荣怀教授认为智慧校园是一种以面向师生个体或群体的个性化服务为理念，能基于网络全面感知周边物理环境，自动识别学习者的学习情境和个体特征，为师生提供无缝的通信网络，对教学过程能开展有效的分析、评价和智能决策，体现一种开放的教育教学环境和便利舒适的智能生活环境[2]。

可以看出，智慧校园以服务为理念，涵盖了网络、物联网、教育教学、校园活动各个层面，体现了智能应用与人性服务相融合。

1.2智慧校园的基本特征

由智慧校园的定义可知，智慧校园主要包含以下基本特征：

一是拥有高速泛在网络。它包含无线和有线网络，并且以高速无线网络应用为主。

二是具备大量能全面感知周边环境的传感设备，即建立物联网，实现对象动态实时感知。

三是拥有实现多业务聚类整合的综合管理信息系统平台，体现一站式服务管理理念。

四是具有对海量数据进行快速存储、挖掘和分析的功能，即对大数据的综合处理应用能力。

五是能为团队合作提供便利，同时也能体现个性化应用，即智慧应用要以人为本，为师生的教学和校园生活，以及学校管理提供便利。

1.3大数据的定义

关于大数据，很多国际研究机构都作出了描述，其中麦肯锡研究机构关于大数据的阐释如下：“它是一种规模在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合。”[3]

1.4大数据的基本特征

从麦肯锡研究机构对大数据的阐释可以看出，大数据具有以下基本特征：

一是数据规模海量。大数据的数据存储量规模巨大，可从数百TB到数十数百PB，甚至EB的规模。

二是数据流转快速。一方面随着信息化应用的深入，数据量呈井喷式增长；另一方面用户对数据的访问、处理、交付等要求高，数据处理速度必须极快。

三是数据类型多样。大数据从各个角度都会产生各种类型的数据。从数据关系上分为结构化、半结构化、非结构化数据；从生成类型上分为交易数据、交互数据、传感数据；从数据格式上分为文本、图片、音频、视频、光谱等。

四是数据价值密度低。尽管拥有大量数据，但是有价值的仅是其中非常小的一部分。

五是数据分析真实。海量数据样本的存在，使经过挖掘和分析的数据结果更具有真实性和科学性，更能真实地还原和预测事物的本来面目，这也是大数据未来发展的趋势。

1.5智慧校园与大数据之间的关系

基于全面感知的智慧校园拥有大量的智能物联传感设备，实时的传感数据成为智慧校园海量数据的主要来源之一；学校教学资源和图书资源网络化、数字化，是海量数据的来源之一；师生的生活、各类管理系统平台所产生的多样化的数据也是大数据的来源之一。由此可见，智慧校园中教学、科研、生活的各个方面都离不开大数据。

基于大数据的数据挖掘和分析应用是智慧校园智能化教学、生活、服务理念的体现。智慧校园智能化程度的高低、智慧管理功能的应用、校园的管理都有赖于大数据分析和预测，可以说，大数据是智慧校园建设的内在核心与基础。

2智慧校园与可视化管理信息系统

随着互联网技术的不断发展，高清图片、数字音视频等多媒体数据传输不再成为网络的负担。高速宽带网络设施的建设，加速了模拟设备数字化的转变进程，可视化信息系统的建设与应用使智慧校园的智能化、人性化和科学化得以更好地展现。

2.1可视化管理信息系统的内涵

可视化是图形图像学领域的一个理论，它弱化了传统数字信号的晦涩难懂。可视化管理信息系统的建设正是基于此理论，它利用计算机技术将若干复杂的、多样的媒体信号转换成图形或图像，使之更加简化。当前的虚拟现实技术就是基于可视化技术的一个典型应用。

针对大数据的可视化管理信息系统，根据业务功能，将计算机中的海量目标数据进行规整、分析，形成简单易懂的图文信息，而后利用屏幕投影等媒体进行展现。

高校作为一个小型环境综合体，包括了教学、科研、生活等多个方面，通过可视化管理系统平台的可视媒体展现形式，能简化校园管理行为，提升管理水平。可视化管理信息系统不再是一个简单的应用软件，而是一个集数据分析、业务应用、多功能校园管理、一体化综合媒体展示平台。

2.2可视化管理信息系统的主要特点

2.2.1基于大数据分析，展现形式多样

在智慧校园建设中，应用系统的业务数据交换都基于数据中心和规范化的标准数据，唯一基础数据中心和统一数据规范的建设理念使各系统数据之间高度互通共享。随着集群化信息平台理念的推进，基础数据中心和分布式子数据库的容量激增，数据密度越来越大。高密度的大数据分析和高速融合的云计算使可视化管理信息系统的功能应用模块展现样式更为丰富。动态的文本、图表、动画、音视频技术被广泛应用到可视化管理信息系统中。复杂、专业的数据被可视化管理系统平台人性化展现，基于大数据的数据分析计算结果不再是单独枯燥的数据，而是被转化成多样、动态、简单易读的形态。这种可视化技术在可视化管理信息系统中成为主要的技术手段，极大地降低了传统校园管理的难度，减少二次分析行为，提升了管理效率。

2.2.2数据以可视化为媒介展现

智慧校园中基于物联网的各类传感器时刻都在产生各类形态的业务数据。文本、数字、图像、音频、视频等结构化和非结构化数据成为基础的数据存储格式。基于可视化技术的管理信息系统平台在大数据初步分析计算的基础上，展开二次分析和计算，用更为直观、形象的可视化媒体来展现分析结果，并辅以交互动态展现。可视化管理信息系统的应用，让管理者能依靠更直观简便的，同时兼有多维度的可视化媒体数据，快速做出科学的管理决策。

2.2.3活动过程全向可视可逆

在网络和大数据技术的支持下，对校园生活和学习活动的各方面展开全方位的24 h数据记录。依托可视化管理信息系统，摆脱原有枯燥的数据统计过程，可快速针对设定目标对象进行处理，实现实时跟踪和后期完整的活动追溯。可视化管理系统将最有价值的关键媒体数据检索出来，从多角度、多方位来展现目标对象的历史活动信息，进而给决策者一个有可靠事实和基于科学分析的智能决策依据。

2.3可视化管理信息系统的作用

2.3.1实现智慧校园可视化管理

在智慧校园中基于物联网的智能终端对象能实现互联互通，可全面获取、感知校园活动的最新数据信息，利用可视化管理信息系统查找实际问题并分析原因，对目标进行可视化远程控制并反馈相关的信息。可视化校园管理系统可以为校园管理提供全方位的可视化服务，促进学校管理的人性化、科学化和智能化。它能够将师生考勤管理、身份识别、人车流量统计、校园报警、医疗卫生等多项业务综合应用，通过安装在学校内部各关键地，能够感知光线、声音、温度的传感器及声像采集设备，对校园环境和师生行为进行可视化监测，智能管控，全面实现校园环境和教学活动的智能管理。

2.3.2推动可视化教学环境的构建

随着网络技术和音视频数字媒体技术的发展，各类以短小视频为核心的网络教学课堂成为一种新型的教育教学方式。互联网将这种虚拟的学习环境和真实的现场教学结合起来，实现了物理空间与数字空间的互联互通。学生在网络课堂中既能感知真实的教学场景，又突破了传统的学习空间，可向国际国内一流专家学者学习。可视化管理信息系统整合这类网络教育资源，改变了单向网络交流形式，提高了学习效率，加强了师生之间、生生之间的交流学习，促进人际关系的和谐发展。

2.3.3延伸教学空间，实现教学均衡发展

可视化管理信息系统在实验教学方面基于网络泛在，延伸了传统学习空间。学生通过网络观看国际国内知名教授的教学视频，突破了地域范畴。通过可视化管理系统，在企业与学校之间建立双向互动，把真实的生产环境直接传送到课堂中，实现真实案例与理论知识的结合，弥补传统教育教学方式中理论与实践脱节的不足。可视化管理系统的应用突破了学习的时空限制，实现传统课堂向虚拟现实场景延伸，在理论与实践之间架起了桥梁，把学校与社会、家庭、学习者联结在一起，激发了学习者对科学知识的探究兴趣，加强了人与人之间、现实与虚拟相结合的多种交流沟通，对教学资源的共建共享和教育机会的平衡发展均具有很大的促进作用[4]。

3可视化管理信息系统在智慧校园中的应用

3.1智能感知

利用物联网传感器，通过声、光、电等多方位的感知，对师生活动的场地进行智能管理。对于感知区域，尤其是报警区域，通过可视化管理信息平台，在系统自动管控的基础上采取实时视频抓取现场环境的方式，能迅速提出有效的解决方案，实现更科学、更人性化的管理。在绿色校园、节能减排方面，可视化管理系统在物联网传输数据的基础上实现场景视频的实时记录，依据直观的、多角度的视频资料，管理者采取的解决方案更具可行性。校园环境数据获取途径和方式的转变，也推动了管理理念、管理行为和管理效率的转变。

3.2平安校园

平安校园的建设现在已不仅止于在出入口安装监控摄像，而更多的是考虑如何解决安全隐患，避免安全事故的发生。构建智慧平安校园，在传统的监控摄像的基础上，与物联网传感器相结合，通过给重要物品配置数码感应标签，可实时定位和查看物品的位置和移动线路，确保物品安全。对于车辆出入管理，实现摄像自动跟踪和车牌扫描比对，能高效保障校园交通秩序和车辆安全。对于教室和宿舍等出入口，摄像机会自动记录和采集学生信息，并与数据中心库比对，实现人员统计考勤等功能，同时也可实时记录学生学习活动情形，确保学生主要活动区域的安全。对于突发事件，可视化管理系统会自动将警报信息传送至安防中心，并同时在监控大屏幕上直接推送现场情况，便于学校快速控制和管理。从物品到人员，从高空到地面，从室外到室内，全面的可视化智能管控，可极大推进校园平安环境建设。

3.3教学可视化

利用可视化管理系统，将传统录播教室与网络多媒体教室整合，实现常态化录播，使教学实景录像不再成为教师的负担。利用可视化管理系统，将普通教室与电子考场整合，实现全自动考试监管，异常行为监控、人数点到等功能的应用极大减轻了监考人员的压力，改善了考场秩序和环境。利用可视化管理系统，将现场听课与网络观摩整合，实现7×24 h随时听、随时看、随时学的动态教学管理机制。利用可视化管理系统，结合虚拟现实技术与音视频技术，将真实教学与虚拟网络教学相结合，使学习贴近现实，促进学生对知识的深刻理解，提高教学成效。

4结语

基于大数据背景下的智慧校园可视化管理信息系统的建设能有效推动校园管理向智能化、科学化发展。可视化管理信息系统把教学、卫生、医疗、保卫、后勤等多项校园管理与师生生活行为实现可视的综合联动，使之成为一个基于大数据的关键智能综合应用平台。可视化管理信息系统的建设在智慧校园的总体建设进程中不是一蹴而就的，要正确认识大数据、智慧校园与其之间的关系，积极开展实践探索活动。

[参考文献]

[1]IBM.智慧地球赢在中国白皮书[EB/OL].(2014-05-28)[2015-06-21].http://www-935.ibm.com/services/cn/bcs/iibv/strategy/smarter_planet.html.

[2]蒋东兴.“云端一体化”高校智慧校园畅想[J].中国教育网络,2014(1):49-52.

[3]黄荣怀,张进宝,胡永斌，等.智慧校园:数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究,2012(4):12-17.

[4]陈明选.基于物联网的智慧校园建设与发展研究[J].远程教育杂志,2012(4):61-65.

责任编辑：唐海燕

Visual Management of Smart Campus Against the Background of Big Data

JIANG Dayang，YAO Qi

(Changzhou College of Information Technology,Changzhou 213164)

Abstract：The paper,facing the tendency of campus environment and teaching resources getting more networked,digital and user-friendly,discusses the concept of visual management based on the Internet of Things and big data in smart campus.By probing into the correlative characteristics between smart campus and visualization technology,the paper explores the practical significance and applications of visual management,which will bring the daily management of campus,teacher and student activities as well as teaching activities to a new level and present its great influence over the smart campus management and students′school life.

Key words：smart campus;big data;visual management;Internet of Things

中图分类号：TP39

文献标志码：B

文章编号：1671- 0436(2016)01- 0073- 04

作者简介：蒋达央(1978—)，男，硕士，工程师，讲师。

基金项目：江苏高校哲学社会科学研究项目(2015SJD538)

收稿日期：2015- 10- 21

doi:10.3969/j.issn.1671-0436.2016.01.016