智慧校园的架构及开发

陈玮玮

（上海立信会计金融学院信息办，上海 201209）

1 概述

步入2021年，校园信息化建设进入了新的时代。在经过系统集成、门户集成、统一资源平台、云平台这几个建设重点之后，高校开始了从信息化建设转向智能化建设的又一次攀登。智慧校园与智慧城市之间有着本质的联系。智慧城市的研究面向智能电网、智能道路、智能楼宇等。而大学校园是有着很强的以教学、育人、科研为导向的建筑群，智慧校园的建设是在智慧城市的基础上，围绕着这几个主题在建设。

目前学校已基本建成相对完整的数字化办公系统。学校还实现了关键服务器的虚拟化，能够进行统一的管理、安全监控及各类应用、数据的灾备。为了保障网络安全，采用了多种安全设备包括防火墙、堡垒机、安全审计服务器等。定期进行漏洞扫描，软件、服务器程序升级。在网络安全、服务器安全、防病毒方面形成了立体的防护。

当前阶段的信息化建设已经基本实现了学校日常运行、学生事务办理的数字化。学校推进的在线校务系统进一步加快了各类事务的办理。信息办数据中心通过整合多部门信息系统的数据，完成了各类教师、学生数据的汇总，实现其在各个系统中的同步。为智能校园的建设打下了扎实的基础。

2 智慧校园架构

智慧校园的建设离不开之前信息化建设所建立的流程、数据和服务。虽然不少部门还是通过人员到现场的方式进行业务办理，没有在线办理模式。但减少人员跑动，加快业务办理，提高工作效率的目标是相同的，以下详细展开：

2.1 数据整合

即采用数据汇之后总再使用的模式，这是解决数据孤岛的办法之一。越来越多的系统开发需要硬件、软件、人员多方面的协同配合。在经过数据整合之后，逐步将各个业务系统的资源、数据通过各种方式如ETL、数据接口汇总到统一的数据平台，使之能够达到综合分析的程度。数据中心的工作重心，就是将数据从异构的状态中脱离，使之合并到一个平台，之后的数据二次开发将容易很多。在过去的5年中，学校一直是在使用ETL来进行数据的同步，但ETL同步的弊端随着数据的增多逐渐的加大。可以采用数据接口的方式，这种同步方式对第三方软件开放数据API。能够克服校园异构数据库的困境，实现数据的整合，如图1所示。

图1 智慧校园的架构

2.2 小程序开发

微信小程序是独立于HTML5、手机原生应用的另一种开发方式，具有开发迅速，易于维护的特点。与手机应用相比，小程序不需要安装，扫码即可使用。它的出现极大地降低了信息系统建设成本。这两年，不少的业务预约系统使用了公众号、小程序，如食堂预约系统。教师通过公众号就可以订餐，到了食堂之后凭二维码取餐，非常的快捷。类似的还有班车预约、自动化财务系统等。

2.3 智能机器人

现在机器人的发展日新月异。百度、腾讯都在进行自动驾驶技术的开发。在校园中，我们也可以看到越来越多的自动化设备，如自动零食贩卖机，自动财务报销系统，自助物品存放系统，一体式补卡机。不少学校都进行着这方面的探索，实现了送餐机器人，更加倾向于路径规划研究。而通过单片机实现了自动化的巡逻机器人。随着自动化技术的不断发展，我们在校园能够看到越来越多的智能机器人。

2.4 分析与决策

智能化的分析与决策是智慧校园的核心。通过对业务部门的数据汇总，二次加工，为管理层决策提供了科学、直观的支持。经过URP建设之后，业务部门的信息系统都存储了一定的数据。信息中心汇集到的数据包括一卡通消费、门禁、就业、上网信息等。通过对这些数据进行分析，其对校园、学生的发展都极为有益。学校从消费者的角度对食堂消费数据进行分析，为的是努力提升食堂的品质，提高学校的伙食水平。通过分析不同学生，以及他们不同类型生活、学习数据，能够及时地从中发现问题。大学生心理系统，以学生的生活、学习数据为基础，及时发现可能存在心理障碍的学生，并发出预警，保护其心理健康。数据的分析，经常通过数据统计、数据图形化、人工智能技术，为领导、教师、学生提供切了实用、直观的数据，并由此形成不断扩展的数据分析平台。

2.5 数据开放与二次开发

校园数据的开放水平已经是衡量学校数据治理能力的重要指标之一。数据整合之后，开放给学生、教师及第三方公司共同开发是非常好的方法，能够发挥数据的潜在价值。提出将数据以API的方式开放给同学，提供相应的数据开发培训，获胜者有奖励。极大地调动了学生的开发热情，使学生、学校等多方都能获得收益。数据的开放是在数据充分整理之后进行的，强调了对数据的保护，减少隐私方面的问题。

2.6 数据的安全

信息安全是智慧校园的重要属性，其中包括网络安全，服务器安全，数据安全等多个维度。在配置好网络防火墙，堡垒机之外，服务器上线之前，学校会对其进行等保测试。及早地发现漏洞，通知厂商整改。我们还会定期地扫描服务器、数据，发现程序漏洞，防范病毒入侵。在服务器端口检查、漏洞检测等方面也做了不少功课。从数据安全的角度而言，防范SQL注入式攻击、注重账号权限管理、记录数据库操作都是非常重要地。对于开放数据，前文提到过要做到数据匿名、选择性开放、安全开放。

3 挑战、困难与问题

智慧校园，在软件、硬件的协同配合下，通过大数据、人工智能达到更加的人性化、智能化，为学生学习、教师授课提供一个更加优秀的环境。前文提到了智慧校园的架构，而在实施这个架构的过程中碰到很多地困难。具体表现在：

3.1 数据孤岛

之前由于各个业务系统分批、独立开发，造成数据标准不一致，没有形成数据规范。这为数据二次开发，如大数据分析、数据挖掘设置了障碍，提高了开发的难度。对于涉及多个部门数据的系统，数据交换困难，信息系统难以建设；业务部门工作流程不清晰，业务需求不明确，系统功能存在反复建设；业务部门工作流程过于清晰，难以向信息化转向。因此，学校着重解决的就是URP（University Resource Planning）过程中存在的问题。

3.2 维护困难

软件开发之后，出现系统问题时无法第一时间得到维护，用户体验不佳。开发公司的人员流动性较大，后续的维护人员对系统不熟悉，有时无法第一时间解决问题；新系统上线，没有系统化的介绍、讲解、答疑机制，影响了学校维护人员对系统的理解。

协同推进信息化建设的意识问题。“信息化建设不只是信息办的事，管理协调与机制建设在信息化推进过程中承担着更重要的工作”。国内与国外的共同经验告诉我们，校园信息化建设的过程，更是校园运行的程序化、规范化的过程。业务部门利用网络、信息科技、大数据技术，改善原有的工作流程是校园信息化的重要体现。

4 结束语

智慧城市蔓延到校园就是智慧校园，到了高校就是智慧高校，相关的建设还在探索发展，智能软、硬件开发还在不断地发展。区域性大学基础设施共建，共用，共同维护是否存在可能？地理位置接近的大学联合申报，将多所学校的信息化建设项目集中，将产生极大的效益。从信息系统建设的角度而言，能否实现一次申报，多次部署？与此同时，网络安全是智慧校园极为重要的一个属性。在此基础上，可以提高学生对数据开发的参与度，提高数据的使用效率，激发创新。