云計算、物聯網及其在智慧校園建設中的應用

曹春梅

云計算、物聯網及其在智慧校園建設中的應用

曹春梅

陜西師范大學新聞與傳播學院 西安 710062

智慧校園作為數字校園的高端形態，云計算服務平臺使用戶的數據存儲和應用軟件的運行都是在互聯網的大規模服務器集群即“云”上，使智慧校園網絡數據做到高集成、高效率、高智能。物聯網技術為智慧校園提供了一個智能化綜合信息服務平臺，通過對校園所有物品的全面感知實現智慧校園的可視化管理，使師生全面感知校園資源，縮短校際距離，提高資源利用率。這同時也使智慧校園的建設中面臨標準不統一以及無線通信的廣泛使用帶來的信息安全等問題。

云計算；物聯網；智慧校園

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.12.050

作者：曹春梅，碩士研究生在讀，研究方向為教育游戲與動漫。

智慧校園是數字校園發展的必然產物和階段形態，而云計算（Cloud Computing）和物聯網（The Internet of Things，IOT）這兩個當前學術界、技術界的熱點技術是相互聯系、互為支撐的，二者對構建智慧校園發揮著重要作用，推進教育信息化的跨越發展。

1 云計算

狹義的云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式，通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義的云計算是指服務的交付和使用模式，通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務[1]。它是對并行計算、網格計算、分布式計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化及負載均衡等技術的繼承和發展。云計算的主要特征是虛擬化及對IaaS/PaaS/SaaS服務模式的創新。除此之外，云計算還有超大規模、高可靠性、通用性、可擴展性、按需服務等特征。其中提供資源的網絡被稱為“云”。隨著云計算模式的逐漸發展和普及，學校、教育機構和個人的信息處理會逐漸遷移到云上，這將對校園網絡應用帶來積極的影響[2]。

2 物聯網

2005年，國際電信聯盟（ITU）在信息社會世界峰會上發布的《ITU互聯網報告2005：物聯網》正式提出并重新定義了“物聯網”的概念，人們對物聯網的認識也隨著技術的發展不斷完善。簡而言之，“物聯網”即物物相連的互聯網。目前國內較為多見的定義為：物聯網是指利用各種信息傳感設備，如射頻識別裝置、紅外傳感器、全球定位系統、激光掃描等種種裝置與互聯網結合起來而形成一個巨大網絡，其目的就是使所有物品都與網絡連接在一起，使得識別和管理更加方便[3]。物聯網通過傳感技術、RFID、二維碼技術、無線通信技術等信息感知技術將人與人之間的互聯擴大到任何物品與物品之間的連通，成為今后“人、物、事”管理和流通的重要載體。

一般而言，物聯網的體系架構包含3個層次：全面感知層、網絡層、應用層。其中，感知層利用各種可用的感知手段實現物體動態的即時采集；網絡層通過各種信息網絡與互聯網的融合將感知的信息實時、準確可靠地傳遞出去；應用層利用云計算等智能計算技術對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化控制，做出正確的決策，實現設備與人之間的交互[4]。物聯網技術的核心特征是泛在的感知、互聯互通與共享以及智能的服務[5]。

物聯網以互聯網為基礎，其終端可以是任何物品。將物聯網技術應用于校園的信息化建設，可以有效提高其可視化程度、管理效能及安全防衛水平等[6]，推進智慧校園的進程。

3 云計算、物聯網在智慧校園建設中的應用

3.1 智慧校園

2008年，IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一理念。2009年，奧巴馬對該理念進行了積極的導向，使“智慧地球”這一概念得到高度關注。許多學者積極地將智慧地球引申到智慧校園，不僅在理論研究方面多角度解讀智慧校園的內涵，而且在實踐方面進行了積極的探索。

1）理論層面。綜合學者對智慧校園的解讀，可以認為智慧校園應具有以下特征：環境全面感知、網絡無縫互通、海量數據支撐、開放學習環境、師生個性服務[7]。

2）實踐層面以浙江大學和南京郵電大學為高校代表。浙江大學信息化“十二五”規劃，提出建設一個“令人激動”的智慧校園，這種智慧校園支持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[8]。南京郵電大學完成了一個相對完整的智慧校園規劃，認為智慧校園的核心特征主要反映在三個方面：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應用與服務領域，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，為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口[5]。

智慧校園作為數字校園發展的必然趨勢和高端形態，云計算、物聯網技術將智慧校園的建設落到實處，推動教育信息化的發展。

3.2 云計算、物聯網在智慧校園建設中的應用

“智慧校園”的建設要以服務學校、服務教學、服務社會為方向，以深化應用、優化服務為核心，以業務協同、資源整合、信息共享為主線，以打造統一、高效、智能的管理服務平臺和信息服務平臺為重點，在前期數字校園的建設與發展的基礎上，以物聯網和云計算平臺為依托，全而提升校園信息化應用與服務水平[4]。

云計算服務平臺的搭建是智慧校園的重要支撐，是智慧校園“智慧”的體現。云計算平臺是支撐智慧校園的高集成、高效率、高智能的網絡數據平臺，是結合虛擬化技術，以借助網絡為載體提供基礎架構、平臺、軟件等服務為形式，整合大規模可擴展的計算、存儲、數據、應用等分布式計算資源進行協同工作的超級計算模式[9]。在智慧校園的云計算模式中，用戶的數據存儲和應用軟件的運行都是在互聯網的大規模服務器集群即“云”上，并由云計算的服務提供商負責管理和維護這些數據的安全和程序的正常運行，用戶可以隨時隨地通過互聯網訪問、存儲和讀取數據、使用軟件等。云計算作為具有革命意義的第五代計算范式，它以分布式計算與服務架構為基礎，將大量用網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶提供按需服務。因此，利用云計算技術并綜合統一標準規范搭建云計算服務平臺實現數據的集成與共享，是消除“信息孤島”并避免形成新的新的“信息孤島”的有效形式。

物聯網技術為智慧校園提供了一個開放、互動、協作的智能化綜合信息服務平臺，使師生全面地感知教學資源，有效地采集信息，獲得智慧化的學習、教學、管理和生活服務，將學校打造成感知的、服務性的、環保節能的、安全穩定的智慧型校園[10]。將物聯網應用到智慧校園的建設中，實現校園中物理對象的互聯互通，使真實空間與虛擬空間有機融合，這樣不僅能增強學習環境的真實性，而且拓展學習空間。這種多領域跨區域的資源整合能提供一種泛在的智慧學習服務，大大縮短空間距離，充分利用以及共享資源。并且通過傳感器獲得對校園環境的全面感知，實時對物體進行控制并反饋相關的信息，增加互聯的深度和廣度，使校園管理科學化、智能化、人性化和智慧化。當然，學校、教育機構和個人的信息處理都將遷移到云上，而云計算服務平臺則通過對海量的感知數據和信息進行分析和處理，使智慧成為可能。

總之，智慧校園通過物聯網來實現智慧化的校園服務和管理，它通過物聯網實現校園內任何人、任何物、任何信息載體、任何時間、任何地點的互聯互通，海量信息在物聯網平臺聚合而產生新的信息，從而給廣大師生提供智慧化的業務和服務模式[11]。

4 對智慧校園的思考

智慧校園的建設應該是分階段、分步驟有前瞻性地進行，既要避免盲目推進，又要規避認為技術等不成熟而停滯不前的傾向。智慧校園是數字校園發展的必然形態，要理性對待云計算、物聯網在智慧校園建設中的應用。目前智慧校園的建設尚處于探索階段，因此也面臨很多問題。

1）標準規范問題，既有宏觀的智慧校園建設標準規范，也有細節的標準規范，如標準不同的傳感器及電子標簽作為感知手段所感知的信息數據格式是不同的，這就導致兼容性的問題，給管理和控制帶來難題。因此要制定統一規范的數據格式標準，實現跨平臺統一管理。

2）安全性、可靠性問題，智慧校園建設涉及基礎設施、系統運行及信息數據的安全性、可靠性，尤其是信息數據的安全性問題。將資源存儲在云端，這些資源就涉及第三方并對第三方是完全透明的，而且在智慧校園中通過全面感知的數據的處理過程有很多環節，服務系統的成熟度以及對無線通信的廣泛使用，都增大了信息泄漏的可能。因此，在智慧校園的建設中要建立完善的安全保密系統。

3）系統整合問題。智慧校園是在數字校園的基礎上建立的，因此在智慧校園的建設中要考慮與原有基礎設施兼容的問題，避免對數字資源的重復開發和浪費。

智慧校園作為一種“新生事物”，目前還處于摸索階段，但它代表著未來校園的建設理念，其前景是廣闊的。

[1]趙佩華.基于云計算的“智慧校園”探析[J].常州信息職業技術學院學報,2012(4):8-10.

[2]王鵬.云計算的關鍵技術與應用實例[M].北京:人民郵電出版社,2010.

[3]寧煥生,徐群玉.全球物聯網發展及中國物聯網建設若干思考[J].電子學報,2010(11):2590-2599.

[4]陳明選,徐旸.基于物聯網的智慧校園建設與發展研究[J].遠程教育雜志,2012(4):61-62.

[5]宗平,朱洪波,黃剛,等.智慧校園設計方法的研究[J].南京郵電大學學報,2010(4):15-19.

[6]杜曉靜,姚高峰,何秋燕.物聯網在智慧校園建設中的應用研究[J].網絡安全技術與應用,2011(10):9-10.

[7]黃榮懷,張進寶,胡永斌,等.智慧校園:數字校園發展的必然趨勢[J].開放教育研究,2012(4):12-17.

[8]吳穎俊.浙江大學：基于“云”的智慧校園[J].中國教育網絡,2010(11).

[9]許曉馮.淺談云計算及其應用[J].信息化研究,2010(11):5.

[10]冀翠萍.智慧校園信息化運行支撐平臺的建設[J].現代教育技術,2012(1).

[11]嚴棟.基于物聯網的智慧圖書館[J].圖書館學刊,2010(7):8-10.

Cloud Computing, Internet of Things and Their Application in Construction of Smart Campus

Cao Chunmei

The Smart Campus as a high-end form of digital campus, cloud computing service platform for user data storage and application software to run on large-scale server clusters which are called cloudand the Smart Campus’ network data can achieve high integration, high efficiency and high intelligence. IOT provide an intelligent integrated information service platform for the Smart Campus, it gains visual management through the overall perception of all the items in the campus, teachers and students will have comprehensive perception of campus resources, to shorten the interscholastic distance and improve resource utilization rate. The construction of Smart Campus facing many questions, such as the standard is not unified and information security with the widespread use of wireless, etc.

cloud computing; internet of things; smart campus

TP393

B

1671-489X(2013)12-0050-03