智慧校園智慧服務和運維平臺構建研究*

于長虹

(洛陽師范學院 網絡與電化教育中心，河南 洛陽 471022)

智慧校園智慧服務和運維平臺構建研究*

于長虹

(洛陽師范學院 網絡與電化教育中心，河南 洛陽 471022)

校園信息化建設正處于數字校園向智慧校園的轉型期，原有信息化資產的管理模式已無法滿足當前的需求。本文分析了智慧校園建設內容，即便捷、協作、節能的校園環境，基于大數據、學習分析、資源個性推薦等技術的智慧教學系統，協同辦公系統，基于大數據的教育資源分配預測及決策系統；確定了智慧校園對智慧服務和運維的需求以及智慧服務的內容和智慧運維的對象，即智慧校園所有運行設備、線路的管理和設備與軟件系統的配置與優化、運行設備及運行環境全方位智能監控和故障處理、用戶權限管理；實現途徑包括建立數據規范、確立規范化運維流程和構建智慧服務與運維平臺。通過分析平臺功能、設計原則(集成服務運維管理工具、可視化、基于物聯網、大數據的分析預測)和平臺構成，構建了智慧服務與運維平臺的模型。

智慧校園；智慧服務；智慧運維

一、引言

以教育信息化帶動教育現代化成為我國教育事業發展的戰略選擇[1]。教育行業對信息化的重要性認識越來越深入，對教育信息化應用的重視程度越來越高，對信息化建設的投入越來越多。有感于IBM“智慧地球”理念的誕生[2]以及感知技術、物聯網、云計算技術的快速發展并由于大數據時代的到來，智慧校園應運而生。

智慧校園是指以促進信息技術與教育教學融合、提高教學效果為目的，以物聯網、云計算、大數據分析等新技術為核心技術，提供一種環境全面感知、智慧型、數據化、網絡化、協作型一體化教學、科研、管理和生活服務并能對教育教學進行洞察和預測的新型校園。同數字校園相比[3]，智慧校園在環境、管理、技術、服務提供、教學、科研等方面均有較大差別，如表1所示。

表1 智慧校園和數字校園的差別

續表1

早期的校園信息化管理借用電信運營商的概念，亦多稱運行維護。校園信息化系統運維管理即通過管理主體在管理制度要求下，形成管理方案，明確管理內容，采用相應的管理技術或管理手段，對管理對象實施系統建成交工后維護和管理，保證系統穩定運行以服務于教學、科研、服務提供。在此過程中，強調技術支撐，如人員的技術水平、工具的技術成熟度、完善程度以及用基于SNMP(簡單網絡管理協議)的管理軟件監控網絡中設備的運行情況或查看帶寬等資源利用率。相對規范的運維制度多借鑒電信運營商或服務提供商，基于流程或基于對象、內容對機構或運維人員分工，各學校之間從機構、人員到流程差別較大，各校在實踐中根據實際情況進行探索。教育信息化發展到智慧校園階段，這種運維方式很難適應智慧管理的要求。

對智慧校園的管理包含兩層含義：其一，以智慧校園為管理工具，即智慧校園提供了智慧管理的工具和手段，基于此實現對教學、科研、日常事務的智慧管理；其二，對智慧校園環境和資產(信息化相關軟硬件設備)的智慧管理和運維。后者是前者的基礎和保障，只有實現了智慧校園，才能實現信息時代對校園的智慧管理；前者是對后者的必然要求——如果不能實現智慧運維，則很難體現智慧校園之“智慧”，遑論“智慧校園”。因此，智慧校園的智慧運維不可或缺。

二、智慧服務和運維的內容

智慧服務和運維的主體是信息化領導小組領導下的信息化專職管理人員、職能部門智慧校園各應用和服務系統的負責人。所謂智慧服務和運維管理，就是信息化專職人員采用智慧型管理和技術手段，對建成的智慧校園進行管理維護，其特征是智能化、網絡化、數據化。智慧服務和運維的內容包括服務提供和資產的運行維護兩個方面，前提是對智慧服務和運維內容的精確定義。

(一)智慧校園的建設內容分析

智慧校園的功能涵蓋智慧教學、智慧管理、智慧科研和智慧生活服務等，表現為：基于學校組織機構的管理信息系統的智慧融合，包括對各業務的精確劃分，統一的校園教務、學生、人事、財務、國資、后勤、科研等管理數據，基于信息技術的廣泛參與；信息化環境的智慧管理；便捷的業務流程調整，不斷提高教育管理業務系統的運行效率；基于大數據的教育資源分配預測及科學決策能力；智慧校園環境和便捷學習、生活服務[4]。相應的建設內容主要有以下幾個方面：

1.便捷、協作、節能的校園環境

建設便捷、協作、節能的校園環境，是智慧校園對校園物理環境的基本要求。這個物理環境實際上融合了網絡和數據，目的是給學習及其輔助要素提供最高效、最簡單、最易用的空間和環境，包括基礎網絡、環境感知與泛在導航、門禁與號牌識別、能源監管系統等。

2.基于大數據、學習分析、資源個性推薦等技術的智慧教學系統

智慧校園中的智慧教學系統不同于數字校園孤立的多媒體教學和數字化教學平臺，除了數字校園時代便捷性、網絡化、泛在化(不受時空限制)特征，其功能和組成均有較大拓展：包括以大數據為基礎、以學習分析為手段的個性化教學，可協作、自適應、友好的線上社區，基于定制的信息推送如掌上校園，對教育教學資源的管理，對教學資源的分配預測等。具體來說，應具備一些新的特性，如能涵蓋教學相關的所有環節(教學計劃、教師分配、教室安排、編班、排課、備課、上課、課后互動、輔導答疑、協作學習、考試、作業提交批改、評教、聽課、教研活動等)、數據統計分析、個性化學習和資源按需獲取、教學效果評價、教學效果預測和對資源分配的管理與預測。

3.協同辦公系統

協同辦公通過使用統一數據庫技術、統一存儲系統，對校內數據統一管理，避免部門間的信息封閉，實現不同職能部門對各自職責范圍內的人財物業務的管理，校內校外協同辦公。協同辦公系統是基于學校組織機構的管理信息系統的智慧融合，統一的校園教務、學生、人事、財務、國資、后勤、科研等管理數據，極大提高管理層的運行效率。而通過掌上校園，可以為手持智能終端提供無縫辦公工具，實現師生泛在學習和辦公。

4.基于大數據的教育資源分配預測及決策系統

在大數據時代，可通過對采集到的所有實時數據和歷史數據進行分析，為教育教學資源分配等提供決策支持。可預測的數據處理系統(采集、傳輸、存儲、挖掘)基礎數據不僅包括結構化數據，還包括圖像等非結構化數據，通過整合搜索引擎技術、超文本全文檢索技術、多媒體檢索技術、人工智能技術、大數據挖掘技術，對數據進行分析，洞察和預測教育教學的發展方向、校園人財物等資源配置和決策辦學方向。

(二)智慧服務和運維的內容

根據建設內容的分析，可以確定智慧服務和運維的內容。

1.服務內容

智慧校園直接提供的針對校內師生的服務包括：號碼資源分配、故障響應、信息化資源使用培訓等。號碼資源包括IP地址、域名、身份認證賬號(網絡接入、Email、VPN、OA、一卡通等應用系統登錄統一賬號)等；故障響應即服務故障處理，主要對用戶使用過程中遇到的各種問題進行響應，保障用戶正常穩定使用智慧校園提供的各項應用與服務，為改進運維或服務質量和流程提供參考；信息化資源使用培訓則是為了提高用戶的信息素養，讓用戶更好地使用智慧校園，更好地在智慧校園環境中工作和生活，也是為了提高智慧校園的穩定性和利用率。

2.運維對象

智慧校園運維包括智慧校園所有運行設備、線路的管理和設備與軟件系統的配置與優化、運行設備及運行環境全方位智能監控和故障處理、用戶權限管理等。運行設備和軟件系統的配置是根據需求完成系統上線運行的前置配置及后期擴充和兼容配置，包括硬件完整性配置和軟硬件參數的設定等，保證它們融入智慧校園這一大的系統，充分發揮該設備或軟件的功能，實現穩定運行；運行設備及運行環境全方位智能監控和故障處理是對配置好的軟硬件資產及其工作環境進行健康和利用率實時監控，及時發現運行故障，保障設備安全、穩定提供服務，對于已經出現的故障，及時響應，在最短時間內恢復運行狀態；用戶權限管理是對提供服務的軟硬件資產，限定用戶的訪問權限，保證設備的安全和用戶的利益。智慧運維對象可以細化為：基礎網絡、數據中心(進一步細化為服務器硬件、網絡、安全、存儲、環境、接入、認證和審計)、一卡通系統、能源監管系統、視頻監控系統、統一門戶與子網站開發、應用與服務子系統、數據、故障處理、應用優化等。

三、智慧服務和運維的實現途徑

智慧服務與運維的實現主要通過建立數據規范或標準、確立規范化運維流程、構建智慧校園的智慧服務與運維平臺實現。

1.建立數據規范

教育信息化建設取得了長足進步，但對信息化服務、系統軟硬件、流程等核心要素數據的管理不夠重視，各應用系統自己定義數據，存在隨意性強、無統一規劃、無標準可循的特點，信息系統中數據質量的問題很多。智慧校園數據特點是數據量大、結構化和非結構化數據并存，數據是智慧校園能夠發揮智慧特性的基礎，同基礎網絡一樣，是智慧校園基礎性資源。技術上實行統一數據交換平臺負責所有數據的采集存儲，調用；通過大數據分析平臺對數據進行分析以及可視化，統一數據交換平臺和大數據分析平臺需要一致、描述精確、有標準可循的數據。

教育部發布的與教育管理信息有關的7個教育信息化行業標準為智慧校園建設的數據標準建立提供了依據[5]。然而，能反映信息化建設水平和建設效果的指標有很多，而該標準存在指標即有關數據項的缺失，如智慧校園應用服務系統的分類、節能平臺智能計量管控設備、射頻信息設備數量、二維碼使用情況、視頻監控設備類型及數量、信息化安全設備數量及投資、智能手機支持使用情況等。造成這種情況的原因一方面是因為標準制定未充分征求信息化專職人員的意見，不夠完善；另一方面是信息化發展速度較快，標準更新不及時。這就需要在智慧校園建設及運維過程中，根據學校實際情況，在采用這些國家標準的同時，以此標準為基礎歸類或新增指標數據子類，制定本校的數據標準和規范，建立數據質量管理體系，對元數據和擴充數據嚴格定義，保證不同部門對數據有統一的理解。

2.確立規范化運維流程

智慧校園的智慧服務與運維管理要通過規范化的流程進行，即在明確智慧服務和運維內容的基礎上，制定服務時限、劃分故障級別及響應時間。參考信息產業部發布的《電信服務規范》及智慧校園實際情況，制定智慧校園服務時限，如表2所示。

表2 服務時限

參考《中華人民共和國計算機信息系統安全保護條例(國務院令第147號)》[6]《信息安全等級保護管理辦法》[7]《計算機信息系統安全保護等級劃分準則》[8]《電信服務規范》[9]，考慮智慧校園的特殊性，就故障影響范圍及恢復技術復雜度、時長，制定智慧校園的故障級別及相應故障內容，將智慧校園故障級別分為三級，如表3所示。

表3 智慧校園的故障級別

此外，流程還應該是可以不斷改進的，即根據實際情況，在設備、服務等增加或者在運維與服務過程中，不斷改進服務的智能程度，提高智慧校園運行的“智慧”。持續改進的智慧服務與運維管理流程如圖1所示。

圖1 持續改進的智慧服務與運維流程

3.構建智慧校園的智慧服務與運維平臺

智慧管理智慧校園的一個重要方面是故障處理智能化。一方面可以通過智慧管理平臺發現和預警故障(如帶寬占用率高導致網速變慢，線路某處出現物理中斷或衰減變大)，并處理故障(如帶寬智能調配即線路負載均衡和詳細定位等難以通過平臺處理的故障的位置、故障類型等)；另一方面要保證線路或系統的通信質量指標(通信準確性、有效性和安全性，主要反映技術因素的一組參數)，對于平臺無法智能處理的故障或人為安全事故，要確定處理流程和處理辦法。這些可以通過構建智慧服務與運維平臺實現。對智慧運維而言，基礎網絡需要繪制拓撲結構圖、管線圖，例行檢查、月報、年報，檢測綜合布線的連通情況如衰減、丟包率，帶寬的用戶模板，有線無線接入點配置、IP地址分配管理，路由交換設備、接入設備的日常維護及其配置管理，管理智慧體現在配置、報表的自動完成，線路及設備健康狀況的自動監測，網絡拓撲的自動生成，管理內容的可視化，用戶接入服務自助等。這些可以通過構建智慧服務與運維平臺實現。

四、智慧校園智慧服務與運維平臺的構建

(一)智慧服務與運維平臺的功能

根據對智慧校園智慧管理的要求，智慧服務與運維平臺的功能包括：所有智慧校園資產的信息采集，建立設備檔案袋，并與國資管理部門共享設備維修、折舊率等信息，便于查閱；基礎網絡可視化呈現，即實現對管線的智能維護(窨井、管道、線路編號、距離、位置等)、線上設備的拓撲結構生成和發現；運行設備的自動配置及應用管理、健康狀況監視(帶寬、速率、流量、吞吐量等)；智慧校園運行設備全方位監控；用戶權限便捷管理；云服務資源管理和服務提供(號碼資源管理、統一認證計算資源提供、服務器及存儲系統監控管理)；應用系統使用狀況監控(在線人數、時長、操作)；數據中心環境監控；服務臺服務流程及業務處理(統一認證接入服務、特殊需求、報修)；問題處理(咨詢解答、故障處理)。

(二)智慧服務與運維平臺的設計原則

1.集成服務運維管理工具

集成服務管理工具包括服務臺(呼叫應答、業務自助服務臺、交互語音應答系統、電子郵件等)、系統管理工具與診斷工具(基礎網絡智慧管理系統、遠程桌面、支持SNMP的安全連接、路由測試工具等)、知識搜索(故障處理記錄庫)等。自助服務平臺可以讓用戶使用掌上校園等平臺進行接入或IP等校內號碼等資源的自助申請和使用后的賬號信息查看、流量報警等。而自動配置管理則可以對所管理設備進行自動化配置更新如帶寬模板或者拓撲圖自動更新，可以針對流量或帶寬利用率等自動生成月報或年報表。

2.可視化管理

智慧校園管理中，可視化是對智慧校園的智慧管理管理對象和管理內容相關數據呈現的必然要求。可視化可以讓運維管理人員清楚的了解數量眾多的信息化資產如交換機、路由器、服務器、管道、綜合布線、UPS、安全設備、安防設備、監控設備、環境調節設備、智能水表電表等的配置、位置、資源利用率、運行狀況、歷史記錄、檔案等一目了然。在管理過程中，可以隨時投射到大屏幕，或者通過短信預警功能，對設備健康狀況進行監控。如對地下管網的基于數據庫和GIS的管理，可以依托物聯網，可視化呈現校園地下管網布局、數量等，對線路維護和后期擴容非常有用；還可以通過可視化技術，呈現管線和設備運轉狀態監控如CPU、內存、端口帶寬利用率和流量狀況、協議比例、用戶類型流量排名等；可以通過SNMP等協議，自動繪制聯網設備的物理或者拓撲結構，可視化呈現并判斷鏈路狀態。

3.基于物聯網、大數據的智慧分析預測

管理的高境界是事前預防而不是事后的處理能力，新技術為智慧管理提供了可能。如基礎網絡智慧管理系統平臺可以實時監測線路穩定性、衰減、帶寬、丟包率等，利用大數據分析技術對線路進行流量和壓力分析，智能調整線路帶寬；通過協議利用情況數據，預測未來網絡的熱門應用；通過報修累計數據分析，對樓宇水電管道、線路健康狀況進行預測以進行針對性例行檢查等。

(三)智慧服務與運維平臺構成

智慧服務與運維平臺管理與服務內容確立的依據是智慧校園建設的內容，實現對以上建設內容的軟硬兼資產的管理和服務，因此智慧服務與運維平臺管理與服務內容包括：智慧校園相關資產(設備、環境)檔案袋(建立設備檔案袋，進行其生命周期管理即設備履歷表(詢價、購買、使用、維護、報廢，如編碼、購買日期、廠家品牌規格、主件附件可選件等詳細配置、價格、集成商、保修信息、采購合同、位置變更、配置變動、運維記錄、故障記錄、責任人等)、運行設備自動配置、服務與應用健康監控、數據中心環境監控、基礎網絡可視化管理、業務(故障、事件、問題)處理、用戶信息與權限管理、知識中心(業務處理流程與規范、故障處理經驗、用戶培訓資料、智慧環境操作模擬)、問題與故障預測(如流量高峰預警、故障高發預警、病毒預警等)、計算資源和容量規劃與預測等。

(四)模型設計

基于以上分析，設計智慧服務與運維平臺模型如圖2所示。

圖2 智慧服務與運維平臺模型

在圖2的模型中，用戶數據、資產數據、感知數據、元數據處于平臺最底層，是服務與運維系統的基礎，是各項應用的數據源。針對智慧校園建設內容的智慧服務與運維的應用(業務處理、環境監控、檔案袋、配置管理、應用提供等)以及知識中心、問題與故障預測、資源規劃與預測等是需要實現的功能模塊。所有應用均可視化呈現，作為服務提供和智慧運維平臺的管理入口。

相比于傳統的管理模型和管理工具，智慧服務與運維平臺的優點是將信息化建設和服務結合起來，以服務用戶為最終目標；將信息化專職部門和人員提供的服務和其運維結合起來，在服務過程中，修正運維、優化運維，在運維過程中，增進服務，簡化流程，提高效率。

五、結束語

校園信息化建設進入從數字校園到智慧校園的轉型期，信息化語境下的智慧教育蓬勃興起[10]，作為智慧教育主戰場的智慧校園，其智慧表現為智慧校園提供智能感知的生活環境、智慧教學與智慧科研以及可預測的管理模型。智慧的實現包括多方面的內容，智慧服務與運維平臺的構建是智慧管理的一個方面。通過智慧服務與運維平臺，實現對智慧校園信息類服務提供和信息化資產的智慧管理，是智慧校園建設的一個具體的重要內容，為下一步平臺實現打下了基礎。

[1]教育部.教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3342/201203/xxgk_133322.html,2015-03-16.

[2]IBM.智慧地球贏在中國白皮書[EB/OL].http://www-935.ibm.com/services/cn/bcs/iibv/strategy/smarter_planet.html,2015-03-16.

[3]王運武.”數字校園”向”智慧校園”的轉型發展研究——基于系統思維的分析思辯視角[J].遠程教育雜志,2013,(2):21-28.

[4][11]于長虹,王運武,馬武.智慧校園的智慧性設計研究[J].中國電化教育,2014,(9):7-12.

[5]教育部.教育部發布《教育管理信息 教育管理基礎代碼》等七個教育信息化行業標準[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s5889/201204/134097.html,2015-03-16.

[6]中華人民共和國公安部.中華人民共和國計算機信息系統安全保護條例(國務院令第147號)[EB/OL].http://www.mps.gov.cn/n16/n1282/n3493/n3778/n492863/493042.html,2015-03-16.

[7]中華人民共和國中央人民政府.公安部等通知印發《信息安全等級保護管理辦法》[EB/OL].http://www.gov.cn/gzdt/2007-07/24/content_694380.htm,2015-03-16.

[8]國家質量技術監督局.計算機信息系統安全保護等級劃分準則[M].北京:中國標準出版社,1999.

[9]中華人民共和國信息產業部.電信服務規范(中華人民共和國信息產業部令第36號)[EB/OL].http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11294912/n11296542/12154546.html,2015-03-17.

[10]楊現民.信息時代智慧教育的內涵與特征[J].中國電化教育,2014,(1):29-34.

于長虹：在讀碩士，講師，研究方向為計算機網絡及其應用(ych@lynu.edu.cn)。

2015年5月31日

責任編輯：趙興龍

Research on the Construction of Intelligence Service and Maintenance Platform of Smart Campus

Yu Changhong
(Network and Educational Technology Center,Luoyang Normal University,Luoyang Henan 471022)

The campus informatization construction is in the period of transition from digital campus to smart campus,as the original management model has been unable to meet the current demand.This article analyzed the contents of smart campus building,which namely means convenience,collaboration and energy-saving environment and intelligence tutoring system with learning analytical techniques and resource recommendation based on big data and the cooperative office system and the forecasting and decisionmaking system of distribution of educational resources based on big data.And this article determined the smart campus demands for intelligence services and operation and maintenance and the contents of intelligence services and the objects of operation and maintenance,which namely means the management of all the operating equipment and linds,the con fi guration and optimization of the equipment and software system,the full range of intelligent monitoring and fault handling of operational equipment and operating environment and the management of user rights.And also the platform model of building intelligence service and operation and maintenance is constructed based on analyzing the function of the platform and principle of design.The realization of intelligent management of informatization property by intelligence services and platform of operation and maintenance is a detailed and important key point and will lay a basis of the further realization of the platform.

Smart Campus; Intelligence Service; Intelligent Operation and Maintenance

G434

A

1006—9860(2015)08—0016—05

* 本文系全國教育信息技術研究“十二五”規劃2014年度重點課題“促進教育變革的智慧學習環境研究”(課題編號：146222117)、河南省科技廳科技攻關項目“基于PON—FTTH的高校信息化建設項目研究與應用”(項目編號：132102210395)的研究成果。