基于“ES云校”智慧校园服务平台的构建与实现

侯城克 阮新伟 房 颖 张 智

（武汉科技大学计算机学院，湖北 武汉 430068）

0 引言

随着高校信息化的进程不断推进，各种智慧化校园服务业务也越来越多，该项目结合互联网与云平台的大数据分析，切实将校园服务做到高效、便利，对部分资源匮乏的高校来说，可通过该平台将有限的资源最大化利用。并且，“ES云校”将首次做到真正实现高校一体化，将全国高校紧密联系起来，打破地域壁垒，促进信息交流，知识共享，将高校资源集聚，推动高校间共同协作，实现一体化发展。

“ES云校”智慧校园服务平台通过互联网和人工智能技术，用信息化、科技化的方法为高校学生校园服务提供保障，用数据量化落实学生学习与生活情况；同时方便了高校管理，提高了教师、相关工作人员的工作效率，让学生度过更加舒适美好的校园生活[1]。

1 平台技术架构

该系统设计采用MVC模式，即Model-View-Controller，该模式通过业务逻辑、数据和界面显示将前后端代码分离开来的方法，并将许多业务逻辑集中到一个组件中。在开发过程中，也能够很好地提高前端工程师和后端工程师的开发效率。在用户界面和交互功能需要改进或者定制的情况下，不需要重写代码逻辑，只需修改对应的视图代码，这样既减少了编码时间也提高代码可重用性[2]。平台系统通过MVC模式将信息的内部表示与信息呈现模式分离，并接受用户的请求。它分离组件并允许有效的代码重用。

1.1 MySQL数据库

MySQL 是一个关系型数据库管理系统。关系型数据库将数据存储在不同的表中，而不是将所有数据存储在一个大仓库中。这提高了程序运行的，加强了灵活性。“ES云校”智慧校园服务平台系统数据库中表的设计主要包括学生用户信息表，图书馆信息表，宿舍信息表，食堂信息表，校园结构分布表等，各字段间包括一对一、一对多、多对多的关系。

1.2 Flask框架

Flask 是一个用 Python 编写的轻量级 Web 应用程序框架。Flask 也被称为“微框架”，它使用一个简单的内核并使用扩展来添加其他功能。当注册在智慧校园服务平台“ES云校”的用户向浏览器发送http请求时，Web服务器将所有客户端请求转发给Flask程序实例，程序使用工具进行路由和分发。为每个 URL 请求寻找特定的查看器。路由会由路由装饰器实现。调用视图函数获取数据后，将数据传递给模块，模块引擎渲染响应数据。Flask 将响应数据返回给浏览器。

1.3 ECharts可视化使用

ECharts 是一款功能强大的开源数据可视化产品。它提供了不同类型的可视化。“ES云校”智慧校园服务平台采用多种常规折线图、饼图、K线图、箱形图进行统计。基于关系数据可视化图表、树状图、旭日图、多维数据可视化的平行坐标等创建座位分布图、浴室结构图、餐饮分布图、寝室电功率实况图等多项可视化制作。

2 系统设计与实现

2.1 系统功能模块

由图 1 可知，“ES云校”智慧校园服务平台系统包括前台系统与后台系统两部分，前台系统面向教师与学生用户，包括学生信息登录模块、信息管理模块、图书馆预约模块等前台子功能；后台系统通过云端大数据进行服务器管理，与线下市场形成产学研用一体化，用数据量化记录学生学习与生活情况。前端子系统与后台管理子系统由项目技术人员及学校教务相关管理人员进行维护与管理，建立完备的项目数据库，基于该类数据对项目进行细分，继而推动“ES云校”智慧校园服务平台系统稳步发展。

图1 “ES云校”智慧校园服务平台系统总架构

2.1.1 智慧图书

该程序可以合理地利用图书馆资源，杜绝抢座、占座，学生可通过智慧图书板块进行实名制图书馆座位预约、书籍查询、书籍借还等功能。且该板块可通过云校园切换校园信息后，预约借阅其他高校文献资料等[3]。

2.1.2 智慧洗浴

可预约澡堂位置与洗浴时间，预约后随机产生密码，刷脸/刷卡/输入密码进入后，输入验证密码进行洗浴，同时避免了水卡丢失被盗刷的情况。智能热水供应系统可根据高校学生热水用量、用水规律、用水要求等智能调节，切实解决部分高校热水资源有限的问题。

2.1.3 智慧餐饮

学生可提前查看食堂餐饮种类及窗口/校内奶茶零食店等，预约下单餐品，预约取餐时间，食堂座位预约。学生通过取餐码前往食堂窗口/校内奶茶零食店取餐，或通过校园配送服务送餐上门，该项需要收取配送费。该模块将在发展战略的中期引入校园周边商家，学生可通过该模块同时享受校内与校外的智能化餐饮服务。

2.1.4 智慧寝室

报修服务预约上门，通过实时监测可查询用电量、用电功率、室温等信息实现云管理寝室安全，寝室用电超过额定功率90%时系统将发送报警提示信息至学生移动终端，并将超额记录上传于教师端，教师端可随时查看并管理学生寝室用电情况。在学生刷脸进入宿舍楼后，云端会自动记录并上传数据，与校园内其余门禁点数据综合，可生成学生的日行轨迹数据报表与示例图，教师、学生均可查看。若截至23：30，学生未刷脸进入宿舍楼或离开未归，系统将直接立即发送报警提示信息至学生和班主任/辅导员处，若未提前申报而产生报警行为，云端系统将产生违纪记录。

2.1.5 云校园

教师端可在该板块发布学校相关通知、竞赛信息、活动宣传等内容；学生可在该板块分享日常校园趣事、学习或生活上的相关问题等。此外，学生/教师可通过该板块切换学校信息，从而与其他高校信息分享的界面进行信息交互，知识共享，真正实现高校一体化。学生/教师可通过该板块预约其他高校图书借阅、学术交流、校园参观、校园兼职、活动名额等[4]。

2.1.6 云淘

分享二手闲置书籍物品且可通过云校院切换学校信息，购买其他高校二手闲置书籍物品。

2.2 系统构建

在“ES云校”智慧校园服务平台的系统构建中，共涉及6个模块，分别是个人信息模块、预约信息模块、图书管理模块、食堂管理模块、淋浴间管理模块、寝室管理模块。

数据库代码如下。

3 系统建设

3.1 环境感知技术

环境感知技术如今被广泛应用于校园联网系统中，是实现智慧校园动态监控感知的重要基础手段，与校园内部各种智能设备连接，实时监控联网，通过RFID、二维码、视频监控等感知技术为实现校园智能化提供技术保证。目前，其已经在智能门禁安保系统、环境节能系统、智能教学科研等方面得以应用。“ES云校”智慧校园服务平台将通过环境感知技术实现整体校园智能化，并将所有学校相关信息量化后上传至云端。

3.2 校园移动互联技术

智慧校园下的无线互联技术，使无线网络的覆盖面从传统的学习休息区域，如教学楼、图书馆、寝室等地方，扩大至全校园智能覆盖，学生可通过智能终端随时随地享受全校园智能服务，校园移动互联技术为校内师生提供了更稳定、可靠、安全、易管理的无线网络环境，使局域网不再受限，而三网合一的互联网、移动网和广电网的网络基础，也为实现学校无线网络全覆盖提供了更加广阔的空间，为智能校园的建设打下坚实基础。

3.3 生物识别技术

在信息安全领域，生物识别通过指纹识别、人脸识别、语音识别、虹膜识别等多种识别技术，被广泛应用于电子商务、智能终端连接、在线状态等市场。已知所有传统交易方式大多都允许通过密码授权，如果用户密码被盗，用户的个人信息和财产将不安全。然而生物识别技术将用户的虚拟身份与真实身份联系绑定，极大地提高了电子商务和电子政务等数据保护相关领域的安全性和可靠性。如今，生物识别技术广泛应用于政府、银行、私营部门、电子商务、社区管理、安全防控等领域。“ES云校”智慧校园服务平台也是基于生物识别技术审核登入者的身份，从而更加严谨地保护了教职工/学生的信息安全与人身权益。

3.4 大数据与云计算

大数据是大到不足以使用传统数据库软件工具在特定时间捕获、存储、处理和分析的数据集合。它具有低密度值、快速数据流和大型数据存储3个特征。大数据技术可以利用其实时特性从各种数据类型中快速检索有价值的信息。从技术角度来看，大数据采用分布式架构，单台计算机不一定足以支持这一点，因为它需要对大量数据进行分布式计算和数据挖掘，而分布式处理、云存储、云计算数据库的分布式处理等技术完全可以实现大数据的功能。“ES云校”智慧校园服务平台通过该类技术将传统校园服务全面升级智能化，与云端相结合，真正实现了智慧校园与全国高校一体化。

4 结语

当前移动互联网技术已经渗透到社会的各行各业，各个层级，“互联网+”战略的成功推广，为社会发展和经济增长带来了巨大的推动力。校园App是高校提高管理效率的信息化手段，是“互联网+”背景下建设智慧校园工程的具体体现。“ES云校”智慧校园服务平台正是针对这一现象，以“全国高校共同协作发展”为出发点，“全面实现高校一体化”为落脚点，提供高质量、高智能的校园服务平台，在高品质的学生服务中树立企业形象，提升市场份额。