基于大数据背景下的智慧校园的设计与实现

李素娟

摘要：随着“互联网+”时代的到来，智慧校园作为教育信息化的重要部分，其建设已经刻不容缓。智慧校园综合运用了移动互联、大数据等技术，将高校中各类数据进行整合、分析和共享。文中结合学校的实际需要，大数据及智慧校园的内涵做了一定的阐述，然后根据现有的智慧校园的核心技术进行较为详细的论述，最后为智慧校园的建设提出了设计框架及实现的路径，为大数据背景下的智慧校园平台的具体实现提供了较好的参考借鉴作用。

关键词：大数据;智慧校园;平台;信息化

中图分类号：TP391      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）27-0238-03

1 背景

近些年来，随着信息技术的飞速发展和应用，如大数据技术、网联网技术、互联网+的广泛应用以及智慧校园的加速普及，很多学校都逐步在从传统的信息化校园到智慧校园的建设过程中。基于大数据环境下的智慧校园是在现代信息技术的背景下，应用信息服务平台，为广大师生提供快速便捷的优质服务，有效的提升学校的综合管理水平，从而提高学校的教育教学文化水平。文章对大数据及智慧校园的内涵进行阐述，剖析了现有的智慧校园建设的核心技术，并提出了在大数据背景下的智慧校园建设的具体设计与实现。

2 大数据及智慧校园的内涵与特征

2.1 大数据

在维基百科中，大数据是指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，研究机构Gartner认为大数据是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产[1-2]。它具有多样（Variety）、大量（Volume）、高速（Velocity）以及价值（Value） 4个特征，通常简称为4V。

2.2 智慧校园

智慧校园是由“智慧地球”的含义演化而来。事实上，智慧校园是以现代高新技术为支撑，在物联网技术的支持下建设一套管理平台，以此为学校的教育教学管理、校园生活、文化建设、学生活动等一系列的活动提供一个良好的一体化平台，实现学校全方位的智能化的管理服务，提升学校的现代化管理手段和水平。智慧校园同传统的校园相比，具有以下几个突出的特征：

2.2.1 完成对校园海量数据处理

智慧校园的实现是基于传统数字校园海量数据的收集与存储，对学校内部的大量数据实施精确的挖掘与分析，以此全面掌握学校师生的生活和学习信息，最终实现更好更全面的管理和服务水平。

2.2.2 完成宽带的全面覆盖

在移动互联网及物联网技术的支持下，可以非常容易地实现智慧校园的建设，将校园的方方面面联系起来形成一个无死角覆盖的校园网络，为师生提供一个方便快捷的高质量的服务系统。

2.2.3 完成定制化的校园服务模式

智慧校园的建设初衷就是有效的解决师生的实际生活和学习的需求，构建一个良好的个性化、便捷的服务平台。

2.2.4 完成智能感应终端的有效使用

这些年来，各类学校的师生中智能化终端设备越来越得到重视和普及，正因如此，智慧校园越来越广泛的应用也有了良好的基础，通过与智慧校园中的云平台进行消息及相关数据的进行有效的互动。而且，红外、光线、影像等各种智能感应技术的应用，使得智慧校园系统能够实时获取各种应用数据信息。

3 智慧校园实现的关键技术

大数据环境下的智慧校园的实现是基于现有的先进信息化技术为基础的，比如物联网应用技术、云计算技术、移动互联网技术以及大数据技术等，通过这些关联技术的综合应用，推动智慧校园的具体实现。

3.1 云计算技术

在智慧校园平台的实现中，云计算技术是核心之一，其利用Internet以服务手段提供动态可变的虚拟化的资源计算模式，对于智慧校园中的设备与共享、信息系统的实现等方面具有不可或缺的关键作用。

3.2 物联网技术

物联网是基础传统的网络发展而来，但在规模上又远大于传统网络，它是通过传统网络将各类物体关联起来的网络模式。在智慧校园平台设计过程中，通过物联网技术和相关的自动化设备关联起来，达到将教育教学、节能安保、图书管理、校园生活等局域网内的物体和网络连接在一起，完成信息通信和实时监管同不一致，最终让在校师生能够更好地充分利用校园中的相关设施。

3.3 校园移动互联网技术

智慧校园的建设利用校园移动互联网技术，为广大师生提供了一个稳定安全且无处不在的开放式无线网络环境，不仅打破了传统课堂教学的弊端，让校园师生能够随时、随地获取相应的学习资源，便于师生、生生之间进行交流互动，使得师生的学习更加便捷、高效，而且增進了人与人之间的交流与沟通，营造了良好的校园氛围[3]。

3.4 大数据技术

智慧校园系统的建设需要收集与积累校园当中师生学习、工作及生活等各方面的大量的信息数据，并根据数据资源的种类，快速、高效地进行分类、分析、存档及智能决策管理，通过对数据资源进行深入挖掘与建模分析，准确地找出海量数据背后所蕴藏的价值，从而用智慧的计算来构建高效、科学的校园管理[4]。

4 智慧校园平台

4.1 智慧校园平台的需求分析

随着信息化技术的飞速发展和普及应用，校园信息化建设水平越来越高，传统的校园网络信息系统已经很难满足现实的需要，通过利用现有的先进信息化技术来建设智慧校园平台可以极大地满足师生的现实需要，也能够充分的发挥学校快捷精准的管理和服务全校师生。总体来讲，智慧校园对于如下的需求问题能够有效地得到解决：

1）缺乏对学校数据的全面展示和个性化服务;

2）分散的信息管理模式，师生查询相关信息及其不方便、效率低下;

3）身份的多重性和密码的多样性，对师生使用方便性影响极大;

4）全校相关数据缺乏有效的规范，数据标准没有统一的约定;

5）“信息孤岛严重”，对全校各方面的数据还很难达到实时共享的程度。

4.2 智慧校园平台的设计与实现

智慧校园是由“智慧地球”的含义演化而来。事实上，智慧校园是以现代高新技术为支撑，在物联网技术的支持下建设一套管理平台，以此为学校的教育教学管理、校园生活、文化建设、学生活动等一系列的活动提供一个良好的一体化平台，让教师可以方便地处理各项事务、学生能够随时随地学习、学校职能部门能够高效的办公等。文中所设计的智慧校园的整体架构图如图1所示。整个系统自下而上分别为基础设施层、平台支撑层、软件应用层，周边辅助以信息规范体系和安全保障体系[5]。

图1   智慧校园整体架构图

4.2.1 基础设施服务层（Iaas）设计

智慧校园平台的最底层就是基础设施服务层（Iaas），其结构图如下图2所示。

基础设施服务层主要作用是通过现有的虚拟化技术将本校园系统的云数据、云计算及存储、安全措施、系统硬件等。学校会产生大量的各类数据，通过这层来对这些数据进行全方位的收集、分析处理，进而将数据归类以便共享给相关人员使用。云计算及存储的主要功能是将收集到的校园相关数据信息实施科学有效的保存和计算处理。安全措施的主要功能就是保护数据的安全性，使得校园的数据信息的真实可靠，不会受到外围环境的恶意破坏或攥改。整个校园的网络环境、物联网应用环境等都要在基础设施层配置完成，这是实现大数据环境下智慧校园建设的基础保障。

4.2.2 平台支撑层（Paas）架构设计

平台支撑层（Paas）是基于基础设施服务层（Iaas）来完成身份认证系统、数据管理系统、校园服务系统等系统的科学统一兼容与管理，实现校园数据信息的统一标准和规范管理，从而实现校园数据的真实性、准确性及一致性等，为智慧校园的具体实现和后续的有效利用提供了良好的数据基础和安全稳定的使用环境。平台支撑层（Paas）架构设计如图3所示。

大数据背景下的智慧校园平台是实现过程中，平台支撑层（Paas）是核心的一个环节，对整个智慧校园平台的实现起到决定性作用，同时，这层也是整个平台建设的最难的环节。在 Paas 层设计过程中，基于云计算的大数据中心构建是支撑智慧校园高效运行的关键，也是整个智慧校园建设中的重难点。平台支撑层要完成整个学校的基础数据、业务数据和教学数据的收集、梳理、保存以及分析处理，同时，需要通过虚拟化技术完成整个学校资源的充分分配和管控，将学校的信息化水平充分的提高并且最大程度地提升效率从而降低学校的相关成本。

4.2.3 软件业务应用层（Saas）设计

文中实现的智慧校园的目的就是为了学校的师生有一个良好便捷的生活、学习的环境，为学校的管理提高效率，极大的提升学校的信息化应用水平。正因为如此，在整个智慧校园平台的建设过程中，软件业务应用平台是整个平台建设的关键之一，贯穿于整个智慧校园的建设。平台的实现主要分为以下三个层面：智慧管理、智慧教育与智慧科研，其中包括教学管理系统、公共服务系统、图书馆服务系统、数字资源共享系统等，数字资源共享系统是利用云服务将所有与校园内师生学习与科研工作有关的资源整合起来，并通过优化检索处理及灵活组合，最终以个性化的方式提供给校园师生，满足他们的学习需求与表达需求。

5 结束语

近些年，随着国家对教育在资金上的大力扶持以及信息化水平的广泛普及应用，越来越多的学校都在大力推广应用智慧校园综合管理平台，一方面，可以极大地提高学校的业务管理水平和提升学校的管理效率，另一方面，可以为学校师生提供一个良好的学习、生活环境，方便的满足师生的教与学的需要。文中结合学校的实际需要，大数据及智慧校园的内涵做了一定的阐述，然后根据现有的智慧校园的核心技术进行較为详细的论述，最后为智慧校园的建设提出了设计框架及实现的路径，为大数据背景下的智慧校园平台的具体实现提供了较好的参考借鉴作用。

参考文献：

[1] 张龙磊. 基于物联网-云计算-大数据的高校智慧校园建设的研究[J]. 科技致富向导， 2015（14）.

[2] 吕倩. 基于云计算及物联网构建智慧校园[J]. 计算机科学， 2011， 38（s1）： 18-22.

[3] 亓胜田. 基于学生能力培养的云平台智慧校园建设[J]. 现代商贸工业， 2015（14）.

[4] 吴鑫. 一个基于云平台的智慧校园数据中心的设计与实现[D]. 南京： 东南大学， 2016.

[5] 吴细花. “智慧校园”云平台的关键模块设计与实现[D]. 长沙： 湖南大学， 2014.

【通联编辑：谢媛媛】