基于云服務的智慧校園設計方案

金京犬+唐敏

摘 要：基于云服務的智慧校園設計方案，依托運營商綜合辦公、平安校園、翼機通、網上大學等成熟應用，可重點打造掌上校園、在線學習等一批新產品，并可通過校園應用平移（門戶網站、教務系統等）、外部資源引入（就業信息、外部教學資源等）等方式，構建開放的智慧校園云應用。

關鍵詞：云計算；物聯網；智慧校園；校園云

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）04-0084-04

0 引 言

目前，大多數高校現已具備校園網，甚至有些高校的校園網規模相當大，這就為構建智慧校園奠定了網絡基礎。但是，高校存在資源共享的局限性，因為不同的院系之間常常會使用不同的操作系統與不同的軟件環境，從而形成“信息孤島”，以至于信息互通成為難題。為了促進高校健康快速發展，改變現有的資源分配狀況勢在必行。本文利用云計算技術、虛擬化技術等構建校園云，并結合物聯網技術、RFID 等技術來構建智慧校園，使高校校園智能化成為現實。

1 云計算

要了解云服務首先要了解云計算的概念。云計算（Cloud Computing） 和物聯網（The Internet of Things，IoT） 是兩個新興的名詞，云計算和物聯網之間是平臺與應用的關系。物聯網的發展依賴于云計算系統的不斷完善，以便為海量物聯網信息的處理和整合提供可能的條件，對于云平臺而言物聯網是其所支持的所有應用中的一種。同時，云計算也促進了物聯網和互聯網的智能融合，為構建智慧校園（ Smart Campus）乃至智慧地環奠定了基礎。

云計算的基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業數據中心的運行將與互聯網更相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。云也是網絡、互聯網的一種比喻說法。它有狹義與廣義兩種定義。廣義云計算是指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的，也可以是任意其他的服務。這將意味著計算能力也能作為一種商品通過互聯網進行流通。

云計算通常包括以下3個服務：IaaS（基礎設施即服務），PaaS（平臺即服務）和SaaS（軟件即服務）。

2 智慧校園

自2008年IBM提出了“智慧地球”概念，世界各國紛紛響應。2009年溫家寶總理的無錫之行，提出了“感知中國”；日本“I-Japan”計劃；韓國“U-Korea”戰略；歐洲“e-Europe”計劃等。基于這種“智慧”的理念，浙江大學在2010 年信息化“十二五”規劃中提出“智慧校園”（ Smart Campus）的概念，它描繪的藍圖是：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。

安徽郵電職業技術學院構建智慧校園的整體目標是：以云服務為支撐，構建一個基礎教育的智能化校園管理平臺，以優質教育資源共建共享和應用、資源整合為中心，融入到教學、學習、管理等工作領域，最終實現教育公平、提高教育質量目標，推動教育教學改革的發展。

2. 1 “智慧校園”的總體架構

2.1.1 智慧校園的建設框架

智慧校園總體框架如圖1所示，從下而上可分為應用基礎層、應用支撐層、應用層和統一門戶服務。安全維護體系和信息標準體系作為智慧校園的支撐保障體系。

2.1.2 智慧校園建設方案的核心

智慧校園建設方案核心是加快建設泛在網絡：加大無線覆蓋，按照校園移動用戶容量和業務策略建設Wi-Fi網；實現Wi-Fi、有線寬帶時長區隔；通過多SSID運行，考慮校內Wi-Fi區域免費；推進云校園的建設：學校私有云與電信公共云的結合，建立電信搭載云平臺，整合學校資源，實現區域資源共享及合理利用；拓展物聯網應用服務：物聯網的應用與服務與智能3G手機關聯，拓展信息化應用模塊，擴大翼支付在社會資源的應用（公交、娛樂）。

圖1 智慧校園的體系架構

2.1.3 智慧校園建設前景預期

智慧校園建設使校園的工作與生活發生徹底的變化。行政管理人員：智能化系統，助力學校高效管理；教師：提升教學水平，協助教學科研；學生：方便學生學習與生活；培訓工作人員：混合式培訓助力培訓效果。校務管理之校園一卡通—翼機在手，走遍校園；校務管理之校園監控調度—全校實時監控、統一調度；校務管理之校務通—融合通信，創造便捷高效溝通；校務管理之綜合監控系統—動力、環境實時監測；校務管理之綜合辦公—網上辦公、手機辦公融合；校務管理之會議云—高效會務管理；教學提升之掌上校園—無處不在的校園；教學提升之在線學習—改變傳統的學習方式；教學提升之視頻錄播—重整優質的教育資源；教學提升之教學應用管理—實現一站式教學新發展；教學提升之桌面云—基于云計算的統一桌面服務。

2. 2 “智慧校園”的關鍵技術

2.2.1 關鍵技術概述

“智慧校園”系統用到關鍵有計算機技術、傳感器技術、RFID、計算機網絡技術、通訊技術、虛擬化技術、數據融合技術等。其中“智慧校園”中用到的虛擬化技術，是將在用的硬件資源整合形成資源池，以便實現資源的動態分配、達到動態負載均衡，最終提高資源利用率；數據及服務融合技術是“智慧校園”建設的關鍵，可以通過統一門戶服務提供統一的接入與業務界面，并根據不同的角色進行區別授權，其中統一的主題數據庫建設是其最重要的基礎。

另外，“智慧校園”建設中，信息標準制定及安全維護體系是其重要保障。信息標準為建立規范的應用系統數據結構提供保障，并為后期的數據融合及服務融合奠定了基礎；安全維護體系為“智慧校園”正常運行建立完備的安全維護機制。

2.2.2 校園云構建

安郵在建設“智慧校園”過程中，改變原有校園應用系統部署方式，在中國電信云平臺上組建智慧校園云（The Cloud of Campus）平臺，實現應用快速部署、服務快速提供，并提高系統的安全性、穩定性。依托安徽電信綜合辦公、平安校園、翼機通、網上大學等成熟應用，重點打造掌上校園、在線學習等一批新產品，通過校園應用平移（門戶網站、教務系統等）、外部資源引入（就業信息、外部教學資源等）等方式，構建開放的智慧校園云應用。以期達到改變原有校務管理方式，實現管理自動化、智能化、移動化；引入新的教學方式，實現多媒體教學、在線教學、在線備課；方便學生學習與生活，讓學習更高效，讓生活更便捷。

3 “智慧校園”的應用

智慧校園中的應用主要包括在校人員的校園生活和教學管理兩個方面，具體如圖2所示。

圖2 智慧校園

3.1 校園生活

校園生活方面主要包括食堂消費管理、水控消費管理、考勤管理等。

3.1.1 食堂消費管理

食堂消費管理采用了RFID技術。整個系統分為3個部分：含有電子標簽的卡：卡里面有用戶的基本信息；RFID讀寫器：每個售飯窗口安裝一臺RFID讀寫器，讀寫器將讀到的數據傳輸至后臺的數據庫，讀取卡上金額，并扣除相應的消費金額。這種含有RFID電子標簽的卡可以封裝在智能手機里，這樣的話在校日常消費就可以通過刷手機來完成了。

3.1.2 水控消費管理

水控消費管理主要有浴室的水控及開水房水控管理，是利用RFID技術實現的。消費是采用實時計費方式，即讀卡時出水，同時根據出水量實時扣費。

3.1.3 學生考勤管理

學生考勤是學校日常教學管理過程中必不可少的一個部分。通常考勤工作都由授課教師來承擔的，浪費了教師的時間與精力，而基于RFID技術的考勤管理卻很方便。每次上課前，學生用含RFID電子標簽的手機（或校園卡）刷卡進入教室，對應的讀寫器將數據通過安裝在教室內的相關設備傳輸到服務器上，服務器接收數據并將數據存儲到后臺數據庫中，以便相關人員通過瀏覽器登錄到考勤查詢網站上進行查詢。每個學期結束時，每門課程學生的出勤情況或者某個學生該學期的出勤情況系統都可以自動統計出來，以便參考。

3.2 教學管理

教學管理工作包括日常教學管理工作、智慧圖書館、實驗室管理和協同辦公等

3.2.1 日常教學管理

日常教學管理工作是借助RFID技術的支持，完善日常教學組織系統、教學評價系統和教學考核系統，從而為提高教學質量提供了保障。同時，高質量的教學管理系統也有利于學生學習空間的拓展、培養學生自主學習的能力。

3.2.2 “智慧圖書館”

“智慧校園”中的“智慧圖書館”也是利用物聯網技術來實現圖書館智慧化的服務和管理。目前“智慧圖書館”的實現主要是利用RFID電子標簽技術，通過移動式的RFID文獻歸架管理設備對圖書進行定位、查詢、導航等功能，可以實現文獻信息收藏、分揀、新文獻上架等功能，大大方便與提高了圖書管理人員的工作效率。

3.2.3 實驗室管理

對實驗室管理主要是物聯網的動環監控技術，主要包括機房環境和動力電源管理，機房環境包括溫濕度、煙感、水浸、門禁、空調等，動力電源包括開關電源、蓄電池、UPS等設備。

動環監控系統以用戶需求為中心定制應用，用各種傳感器監控機房動力環境狀態，并將采集到的數據上報到集中式數據庫。其以B/S模式為基本表現形式，同時為數據提供豐富的報表、圖表，為業務分析提供支持。

傳統的實驗室管理維護不便，維護費用高、定期巡檢，故障不能預知，發現不及時。而利用物聯網技術進行實驗室管理可以及時發現遠端機房故障，保障通信主要設備的安全運行，實現遠端機房無人化管理，節省大量維護成本。提高維護水平的同時，維護人員數量低增長的要求符合業界規范要求。

3.2.4 協同辦公

“智慧校園”云服務可實現跨設備跨平臺多人協同在線辦公。不同用戶可以在各種終端之間同步獲取個人所需數據，并隨時與他人分享。“智慧校園”云服務平臺具有良好的共享性和開放性，為高校提供容量大、數據安全的存儲中心，解決了高校存儲資源不足的問題。同時，云服務平臺提供統一的門戶為師生服務，可以實現海量數據計算、處理等功能，加快了科研項目的完成速度，提高了科研水平及科研質量。

4 “智慧校園”應用展示

4.1 “智慧校園”應用系統主界面

圖3所示是一個基于物聯網技術的“智慧校園”應用系統的主界面圖。

4.2 “智慧校園”應用系統子模塊

圖3 智慧校園應用系統主界面 圖4 智慧校園應用系統子模塊

圖4所示是其“智慧校園”應用系統的一個子模塊圖，該子模塊的相應部分代碼如下：

// 連接設備初始化數據庫

private void connDev（） {

hf=new HighRFID（）；

// 連接高頻的RFID設備

hf.openAndConnect（2， 0， 6）；

//數據庫初始化

myDatabaseUtils=new MyDatabaseUtils（this）；

myDatabaseUtils.initdatabase（）；

}

//初始化控件

……

//用戶注冊

buttonRegister.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 尋卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “讀卡失敗，請重試！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

if （myDatabaseUtils.registerdata（cardID[0]））

Toast.makeText（Main.this， “注冊成功！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

else

Toast.makeText（Main.this， “注冊失敗或當前學生卡已注冊！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}）；

//刷卡驗證

buttonSearch.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 尋卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “讀卡失敗，請重試！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

if （myDatabaseUtils.selectdatabase（cardID[0]）） {

dooropen = true；

}else {

Toast.makeText（Main.this， “此卡未注冊"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}

}）；

//數據庫清空

……

//退出

……

// 銷毀

……

//返回監聽

……

5 結 語

“智慧校園”是通過物聯網技術來實現校園的智慧化，實現了校園內任何人、任何物在任何時間、任何地點、通過任何信息載體的互聯互通，做到翼機在手走遍校園，大大方便了各種人員的在校期間的各種活動。同時，基于云平臺的海量信息的聚合為廣大師生提供了智慧化的業務和服務模式。當然，“智慧校園”建設也存在一些問題有待解決，如技術規范問題、隱私安全問題等。相信隨著云計算技術、物聯網技術的不斷成熟，智慧校園的建設在不久的將來定會成為人們關注的一個熱點。

參 考 文 獻

[1]呂倩.基于云計算及物聯網構建智慧校園[J].計算機科學，2011，38（10）：18-21.

[2]嚴大虎，陳明.選物聯網在智慧校園中的應用[J].現代教育技術，2011，21（6）：123-125.

[3]王鵬. 走近云計算[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]王慶波，金涬，何樂，等. 虛擬化與云計算[M].北京：電子工業出版社，2010.

[5]IBM 商業價值研究所. 智慧地球[M] . 北京： 東方出版社， 2009.

[6]王曉靜，張晉.物聯網研究綜述[J].遼寧大學學報：自然科學版，2010，37（1）：37-38.

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

[8]何印，劉施羽.淺談RFID技術在高校食堂管理中的應用[J].科技資訊，2009（26）：212-213.

[9]王斌. 基于RFID的水控管理系統[J].中國電子商務，2009（12）：28.

[10]浦敏，李云飛.基于物聯網的無線照明控制系統[J].照明工程學報，2010，21（2）：86-87.

[11]鄧趙紅，桑慶兵.物聯網在教育中的應用與思考[J].無錫職業技術學院學報，2010，9（4）：48-51.

[12]王瑾.基于物聯網的實驗室管理技術[J].電腦知識與技術，2010， 21（6）：5471-5472.

String[] cardID = new String[1]；

// 尋卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “讀卡失敗，請重試！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

if （myDatabaseUtils.registerdata（cardID[0]））

Toast.makeText（Main.this， “注冊成功！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

else

Toast.makeText（Main.this， “注冊失敗或當前學生卡已注冊！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}）；

//刷卡驗證

buttonSearch.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 尋卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “讀卡失敗，請重試！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

if （myDatabaseUtils.selectdatabase（cardID[0]）） {

dooropen = true；

}else {

Toast.makeText（Main.this， “此卡未注冊"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}

}）；

//數據庫清空

……

//退出

……

// 銷毀

……

//返回監聽

……

5 結 語

“智慧校園”是通過物聯網技術來實現校園的智慧化，實現了校園內任何人、任何物在任何時間、任何地點、通過任何信息載體的互聯互通，做到翼機在手走遍校園，大大方便了各種人員的在校期間的各種活動。同時，基于云平臺的海量信息的聚合為廣大師生提供了智慧化的業務和服務模式。當然，“智慧校園”建設也存在一些問題有待解決，如技術規范問題、隱私安全問題等。相信隨著云計算技術、物聯網技術的不斷成熟，智慧校園的建設在不久的將來定會成為人們關注的一個熱點。

參 考 文 獻

[1]呂倩.基于云計算及物聯網構建智慧校園[J].計算機科學，2011，38（10）：18-21.

[2]嚴大虎，陳明.選物聯網在智慧校園中的應用[J].現代教育技術，2011，21（6）：123-125.

[3]王鵬. 走近云計算[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]王慶波，金涬，何樂，等. 虛擬化與云計算[M].北京：電子工業出版社，2010.

[5]IBM 商業價值研究所. 智慧地球[M] . 北京： 東方出版社， 2009.

[6]王曉靜，張晉.物聯網研究綜述[J].遼寧大學學報：自然科學版，2010，37（1）：37-38.

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

[8]何印，劉施羽.淺談RFID技術在高校食堂管理中的應用[J].科技資訊，2009（26）：212-213.

[9]王斌. 基于RFID的水控管理系統[J].中國電子商務，2009（12）：28.

[10]浦敏，李云飛.基于物聯網的無線照明控制系統[J].照明工程學報，2010，21（2）：86-87.

[11]鄧趙紅，桑慶兵.物聯網在教育中的應用與思考[J].無錫職業技術學院學報，2010，9（4）：48-51.

[12]王瑾.基于物聯網的實驗室管理技術[J].電腦知識與技術，2010， 21（6）：5471-5472.

String[] cardID = new String[1]；

// 尋卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “讀卡失敗，請重試！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

if （myDatabaseUtils.registerdata（cardID[0]））

Toast.makeText（Main.this， “注冊成功！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

else

Toast.makeText（Main.this， “注冊失敗或當前學生卡已注冊！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}）；

//刷卡驗證

buttonSearch.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 尋卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “讀卡失敗，請重試！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

if （myDatabaseUtils.selectdatabase（cardID[0]）） {

dooropen = true；

}else {

Toast.makeText（Main.this， “此卡未注冊"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}

}）；

//數據庫清空

……

//退出

……

// 銷毀

……

//返回監聽

……

5 結 語

“智慧校園”是通過物聯網技術來實現校園的智慧化，實現了校園內任何人、任何物在任何時間、任何地點、通過任何信息載體的互聯互通，做到翼機在手走遍校園，大大方便了各種人員的在校期間的各種活動。同時，基于云平臺的海量信息的聚合為廣大師生提供了智慧化的業務和服務模式。當然，“智慧校園”建設也存在一些問題有待解決，如技術規范問題、隱私安全問題等。相信隨著云計算技術、物聯網技術的不斷成熟，智慧校園的建設在不久的將來定會成為人們關注的一個熱點。

參 考 文 獻

[1]呂倩.基于云計算及物聯網構建智慧校園[J].計算機科學，2011，38（10）：18-21.

[2]嚴大虎，陳明.選物聯網在智慧校園中的應用[J].現代教育技術，2011，21（6）：123-125.

[3]王鵬. 走近云計算[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]王慶波，金涬，何樂，等. 虛擬化與云計算[M].北京：電子工業出版社，2010.

[5]IBM 商業價值研究所. 智慧地球[M] . 北京： 東方出版社， 2009.

[6]王曉靜，張晉.物聯網研究綜述[J].遼寧大學學報：自然科學版，2010，37（1）：37-38.

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

[8]何印，劉施羽.淺談RFID技術在高校食堂管理中的應用[J].科技資訊，2009（26）：212-213.

[9]王斌. 基于RFID的水控管理系統[J].中國電子商務，2009（12）：28.

[10]浦敏，李云飛.基于物聯網的無線照明控制系統[J].照明工程學報，2010，21（2）：86-87.

[11]鄧趙紅，桑慶兵.物聯網在教育中的應用與思考[J].無錫職業技術學院學報，2010，9（4）：48-51.

[12]王瑾.基于物聯網的實驗室管理技術[J].電腦知識與技術，2010， 21（6）：5471-5472.