智慧校園及其相關技術探析

摘要：目前很多高校都在進行智慧校園建設的探索，智慧校園是數字校園發展的新階段，云計算、虛擬化和物聯網等新技術的發展，為智慧校園的發展提供了技術支撐。筆者對建設智慧校園所涉及的相關技術做了初步的研究與探討。

關鍵詞：智慧校園 云計算 物聯網 虛擬化

1 智慧校園

隨著高校信息化進程的不斷推進，“智慧校園”已不再只是個美好的理念，越來越多的高校開始著手進行智慧校園的建設與探索。

何為智慧校園？最早正式提出“智慧校園”概念的是“浙江大學”，2010年，在信息化“十二五”規劃中，浙大描繪了這樣一個智慧校園的藍圖：無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的校務治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。[1]

智慧校園有三個核心特征：一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺，提供基于角色的個性化定制服務；二是將基于計算機網絡的信息服務融入學校的各個服務領域，實現互聯和協作；三是通過智能感知環境和綜合信息服務平臺，為學校與外部提供一個交互和感知的接口。[2]

智慧校園是數字校園發展的高級階段，云計算、虛擬化和物聯網等新技術的發展，為智慧構建提供了技術支撐。

2 云計算

2.1 云計算概念

云計算是一種通過互聯網以服務的方式提供動態可伸縮的虛擬化的資源的計算模式。云計算可謂當前炙手可熱的技術名詞，很多人甚至認為云計算將會改變整個互連網的基礎，影響到整個產業的格局，被視為信息技術的第三次浪潮。[3]

云計算可分為3類服務形式：①IaaS基礎設施即服務，用戶通過網絡獲得硬件資源，可以是虛擬機、存儲空間，網絡連接，負載均衡和防火墻等硬件資源。②PaaS平臺即服務，用戶可以通過網絡獲得某種平臺服務，平臺通常包括操作系統、編程語言的運行環境、數據庫和Web 服務器等，用戶可以在平臺上部署和運行自己的應用。③SaaS軟件即服務，用戶無需購買軟件，通過網絡即可使用軟件進行經營或管理活動。[4]云計算是個非常寬泛的概念，由此衍生出很多更多“云”概念，例如云服務，云存儲，運安全，云物聯，云會議，云游戲等等。

2.2 云計算相關技術

云計算是一個比較寬泛和復雜的概念，技術涉及面相當廣，相關的技術有：①編程模式。②海量數據分布存儲技術。③海量數據管理技術。④虛擬化技術。⑤云計算平臺管理技術。⑥信息安全管理技術等。要實現數以千計的硬件資源同時運行，并向用戶提供API接口，實質是一件非常困難的事，是一個極為復雜的系統工程。

2.3 云計算在智慧校園中的應用

智慧校園意味著更多的可用資源，更快捷的獲取方式，云計算的應用將有助解決目前數字校園發展中的資源緊張，分配不均、更新速度慢、共享程度低等問題。作為一種信息服務模式，云計算把大量的高度虛擬化的計算和存儲資源管理起來，組成一個大的資源池，用來統一提供服務。

在硬件資源方面，目前各大高校的硬件環境都有了很大發展，但實際利用率卻極為低下、管理復雜、響應滯后，運行成本居高不下。基于Iaas架構的云計算的應用，將極大地降低硬件資源采購成本。通過整合學校硬件資源，形成一個公共資源池，應用虛擬化技術，將計算資源分配給需要的用戶，還能夠根據不同業務模塊的資源消耗，自動地分配硬件資源，從而最大限度滿足數據中心的高效率、高性價比和自動化管理等要求。

在應用系統方面，雖然各大高校目前都建設有大量系統，但由于缺乏前期統一規劃，這些系統建立的標準和技術各不相同，各應用系統間不能很好互通，數據共享和交換都存在較大難度。智慧校園的目標是建立綜合信息服務平臺，這就要求校園網中的所有系統需要有個很好互通機制，將所有系統和數據整合成一個“校園云”，用戶無需關心所需數據來自何系統，只要通過自己的角色界面即可訪問到云中的數據，而不需要去面對一個個獨立的應用系統，記憶一大堆的用戶名和密碼。

因此可以說云計算是支撐智慧校園的關鍵技術，云計算為智慧校園提供了支撐平臺。智慧校園的建設離不開構建一個安全的云計算環境，以及在此基礎上的運維和服務團隊。

3 物聯網技術

3.1 物聯網概念

物聯網是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。[5]物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展。

3.2 物聯網技術

物聯網是一種建立在互聯網上的泛在網絡，它的技術核心和基礎仍然是互聯網，在應用中有三項關鍵技術：①傳感器技術，計算機能夠直接處理的是數字信號，而無法直接處理模擬信號，因此需要傳感器把模擬信號轉換成數字信號計算機才能處理。②RFID技術，RFID也是一種傳感器技術，RFID是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術，RFID在自動識別、物品物流管理方面有著廣闊的應用前景。③嵌入式系統技術，綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術等。

從技術架構上來看，物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層由各種傳感器構成，可以是溫濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端，其主要功能是感知物體，采集信息。網絡層由各種網絡，包括互聯網、廣電網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，是整個物聯網的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。

3.3 物聯網和智慧校園

智慧校園一個明顯特征就是智能感知，基于物聯網的智慧校園將借助物聯網技術對校園環境（包括教室、門禁、宿舍等），設備、教學資源、教學活動等進行綜合管理，智慧校園展示了一個更加高效、便捷、智能、綠色、低能耗的校園環境。

物聯網技術在智慧校園網中的應用無處不在，基于RFID的校園交通管理可以實現車輛進出校門管理、車庫出入管理、泊位引導等，全面提升校園安全。利用RFID技術整合校園一卡通，可以有效提高管理效率，降低管理成本。應用在校門出入管理時，可以做到自動身份識別，自動放行，學生管理部門就可以通過采集的數據進行統計分析，掌握學生出行情況。應用在宿舍出入管理上時，管理部門就能方便快捷地了解宿舍樓內人員的即時情況，類似學生夜不歸宿的情況將得到有效控制，還可用于學生考勤、會議簽到等場合。

智慧校園中將全面應用物聯網技術，將時下熱門的智能交通、安全監控、移動應用等多種應用，包括節能減排等理念融入到校園建設中來，物聯網技術走進校園也是今后校園建設發展的必然趨勢，將助力智慧校園的大力發展。

參考文獻：

[1]黃小卉，黃宇星.基于云計算的智慧校園探究.中小學電教， 2011（11）：38-39.

[2]黃宇星，李齊.基于網絡智慧校園的技術架構及其實現.東南學術，2012（6）：309-309.

[3]張文川.云計算與智慧校園的建設.電子商務，2012（5）：11-14.

[4]趙佩華.基于云計算的“智慧校園”探析.常州信息職業技術學院學報，2012（2）：78-79.

[5]陳明選，徐旸.基于物聯網的智慧校園建設與發展研究.遠程教育雜志，2012（4）：8-10.

作者簡介：林成（1976-），男，福建永泰人。上海理工大學工程碩士計算機技術專業，現任職于上海海洋大學現代信息與教育技術中心，工程師，主要從事網站建設與網絡安全工作。