智慧校園建設(shè)中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用分析

張玨

摘要：“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的發(fā)展促進(jìn)了教育現(xiàn)代化的發(fā)展。“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已受到了各行各業(yè)的廣泛關(guān)注，數(shù)據(jù)處理技術(shù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)等各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)在教育領(lǐng)域中更加深入應(yīng)用，智慧校園已然成為當(dāng)前智慧教育發(fā)展的重要項(xiàng)目。本文通過智慧校園建設(shè)中數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用情況，對(duì)相關(guān)智慧校園建設(shè)技術(shù)進(jìn)行探討，探索智慧校園建設(shè)中技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展方向，完善更加多樣的產(chǎn)品服務(wù)，為智慧校園建設(shè)發(fā)展提供參考。

Abstract： The development of the "Internet+" era has promoted the development of educational modernization. "Internet + education" has been widely concerned by all walks of life. Data processing technology， cloud computing， artificial intelligence technology and other advanced technologies are more deeply applied in the field of education. Smart campus has become an important project in the development of smart education. This paper discusses the relevant smart campus construction technology through the application of data processing technology in smart campus construction， explores the application and development direction of technology in smart campus construction， and improves more diverse product services to provide reference for the development of smart campus construction.

關(guān)鍵詞：智慧校園建設(shè);數(shù)據(jù)處理技術(shù);應(yīng)用

Key words： smart campus construction;data processing technology;application

中圖分類號(hào)：TP274 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）27-0270-03

0 ?引言

先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了智慧校園的建設(shè)與發(fā)展，其中數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用尤其起到了關(guān)鍵性的作用，把握好數(shù)據(jù)處理技術(shù)，并深入理解數(shù)據(jù)處理技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)的關(guān)系，對(duì)智慧校園建設(shè)以及功能、產(chǎn)品服務(wù)的提升，效率的提高都有很大幫助。通過對(duì)智慧校園建設(shè)中技術(shù)應(yīng)用的深入研究，尋求建設(shè)過程中更多的可能，研究智慧校園建設(shè)發(fā)展方向，對(duì)智慧校園的發(fā)展有重要意義。

1 ?智慧校園建設(shè)中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

智慧校園建設(shè)中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行共享需要遵循數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，在數(shù)據(jù)采集過程中以智能感知為主，必要時(shí)采取人工錄入的傳統(tǒng)方式。通過將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分類、處理分析，為相關(guān)智慧校園產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)服務(wù)，進(jìn)而提升產(chǎn)品服務(wù)。在數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用過程中，智慧校園頂層設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全防范體系要求。

1.1 狀態(tài)感知及數(shù)據(jù)獲取

充分利用最新物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過智能傳感設(shè)備在校園中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)校園設(shè)備、環(huán)境等狀態(tài)的全面感知，例如一卡通、門禁、簽到、WiFi定位等功能設(shè)備的應(yīng)用，能夠通過智能傳感設(shè)備對(duì)師生校園生活、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息、活動(dòng)軌跡等進(jìn)行記錄和采集，從而達(dá)到對(duì)校園教室的智慧監(jiān)管、環(huán)境狀態(tài)的檢測(cè)、師生校園活動(dòng)的記錄等。不同的狀態(tài)感知能夠產(chǎn)生具體的數(shù)據(jù)信息，在數(shù)據(jù)獲取篩選以及分析過程中，能夠反映師生活動(dòng)的不同行為。例如圖書借閱情況，體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的方式、方向及頻率;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的使用、作業(yè)的完成情況、習(xí)題完成情況，反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。

1.2 網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

在智慧校園建設(shè)中，智能設(shè)備、智能感知設(shè)備、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，都需要網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行保障，以保障數(shù)據(jù)信息的傳輸與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸主要通過BLE、ZigBee、6LoWPAN等低功率、低速率通信協(xié)議組建的無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，大范圍、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸通過3G/4G、IPv4、IPv6、WIFI等移動(dòng)、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)保障。通過網(wǎng)絡(luò)通信可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸，數(shù)據(jù)內(nèi)容需要遵循數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要保證數(shù)據(jù)信息內(nèi)容質(zhì)量，避免數(shù)據(jù)信息混亂，擾亂數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)及后續(xù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)交換過程需要建立嚴(yán)格的監(jiān)控管理平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)信息流進(jìn)行全面監(jiān)控，保證數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量。

1.3 云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析

云計(jì)算在的當(dāng)前的數(shù)據(jù)運(yùn)算中起到了關(guān)鍵性的作用，主要運(yùn)用的是IaaS服務(wù)（將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)）、PaaS服務(wù)（將平臺(tái)作為服務(wù)）、SaaS服務(wù)（將軟件作為服務(wù)）。云計(jì)算用虛擬化手段將資源的計(jì)算、存儲(chǔ)與應(yīng)用變得更加高效、透明、通用、可靠，并且具有規(guī)模大、存儲(chǔ)空間大、計(jì)算能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在智慧校園建設(shè)過程中，大數(shù)據(jù)處理分析及智慧校園產(chǎn)品應(yīng)用服務(wù)都需要云計(jì)算提供更加高效的虛擬計(jì)算資源環(huán)境。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析的融合，能夠使大數(shù)據(jù)分析具備超強(qiáng)的計(jì)算能力，對(duì)海量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行清理和篩選，從而對(duì)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容體現(xiàn)的問題進(jìn)行深入的研究分析，挖掘數(shù)據(jù)信息價(jià)值。具體而言，能夠?qū)W(xué)校內(nèi)師生校園生活、學(xué)習(xí)行為、教學(xué)活動(dòng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析，以對(duì)教育現(xiàn)代化發(fā)展提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并對(duì)教育政策、教學(xué)決策、方案選擇、教學(xué)管理等提供大數(shù)據(jù)支持[1]。

2 ?AR/VR技術(shù)推動(dòng)智慧校園建設(shè)

AR/VR技術(shù)的發(fā)展對(duì)智慧校園建設(shè)有積極的推動(dòng)作用，智慧校園的前端假設(shè)是物理校園與虛擬校園的融合，這需要運(yùn)用多傳感器信息融合、視頻控制的等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，這樣才能夠?qū)ν暾@環(huán)境進(jìn)行呈現(xiàn)，在虛擬校園環(huán)境下對(duì)校園進(jìn)行科學(xué)合理的管理和優(yōu)化。

智慧校園建設(shè)過程中，AR/VR技術(shù)的應(yīng)用，能夠通過傳感器及視頻控制系統(tǒng)獲取校園內(nèi)實(shí)時(shí)視頻、圖片、溫度、濕度等信息，具體應(yīng)用有：車輛識(shí)別、音視頻傳感、溫度濕度感應(yīng)、能耗監(jiān)控、行為預(yù)警、視頻監(jiān)控，通過AR/VR技術(shù)的全范圍應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多維度信息的獲取，從而進(jìn)行多層級(jí)的監(jiān)測(cè)、處理，獲取數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，對(duì)校園環(huán)境進(jìn)行合理的監(jiān)控，對(duì)不良行為預(yù)警，同時(shí)為智慧校園環(huán)境深度優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參考[2]。

3 ?人工智能技術(shù)推動(dòng)智慧校園建設(shè)

2017年7月8日，國務(wù)院出臺(tái)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系。人工智能進(jìn)學(xué)校由此上升為新時(shí)期的國家戰(zhàn)略。

目前基于人臉識(shí)別的人工智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在智慧校園中的應(yīng)用主要在以下幾個(gè)方面。

3.1 陌生人識(shí)別和安保響應(yīng)

學(xué)校的人工智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過攝像頭所攝取的人臉信息進(jìn)行識(shí)別，與本校師生資料庫信息進(jìn)行比對(duì)。如果有外來人員可以及時(shí)進(jìn)行關(guān)注和觀察，避免不良行為的發(fā)生。此外如果有條件可以將校園視頻監(jiān)控識(shí)別系統(tǒng)與公安嫌犯資料庫進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過陌生人識(shí)別對(duì)其身份進(jìn)行判定，并與預(yù)警系統(tǒng)連接，判斷其是否存在威脅，及時(shí)作出安保響應(yīng)。

3.2 人流量以及多人員聚集監(jiān)控預(yù)警

學(xué)校人口密度較大，如果在某些特定時(shí)段如放學(xué)、聚會(huì)、活動(dòng)過程中出現(xiàn)較多人員聚集情況，會(huì)存在一定的安全隱患。因此通過人工智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)人員聚集情況進(jìn)行評(píng)估，超出承載人員數(shù)量范圍時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行疏導(dǎo)。

3.3 學(xué)生在校情況管理

人工智能視頻系統(tǒng)還可以對(duì)學(xué)生出勤、曠課、活動(dòng)缺席等情況進(jìn)行識(shí)別和記錄，從而使教學(xué)管理更加智能化，及時(shí)了解學(xué)生情況，避免安全問題的發(fā)生。

4 ?智慧校園在高職院校的應(yīng)用實(shí)踐

高職院校以培養(yǎng)高技能創(chuàng)新型人才為核心任務(wù)，為地方經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，與此同時(shí)，要為社會(huì)發(fā)展提供更加全面的技術(shù)服務(wù)。所以高職院校智慧校園的建設(shè)也需遵循社會(huì)發(fā)展、校園發(fā)展的基本責(zé)任和義務(wù)，貫徹高職院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)以及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。智慧校園體系架構(gòu)如圖1所示。

在智慧校園建設(shè)中密切結(jié)合其主要職能，在應(yīng)用實(shí)踐方面主要針對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

4.1 完善校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境

智慧校園的建設(shè)需要網(wǎng)絡(luò)的支持，采取扁平化結(jié)構(gòu)對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造和省級(jí)，部署IPv4和IPv6雙協(xié)議棧，同時(shí)應(yīng)用SDN技術(shù)，使建設(shè)部署、結(jié)構(gòu)架設(shè)、后期維護(hù)等工作能夠降低難度。校園需要進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)無縫覆蓋，采用802.11ac標(biāo)準(zhǔn)，部署IPv6/6LoWPAN、ZigBee、BLE等協(xié)議，搭建智慧校園無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。采用軟件定義數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬池化，為智慧校園平臺(tái)及應(yīng)用提供按需計(jì)算資源環(huán)境[3]。校園信息化建設(shè)需要將有線、無線、物聯(lián)網(wǎng)等通過交換機(jī)部署實(shí)現(xiàn)集中管理，以實(shí)現(xiàn)更好的信息交流和功能服務(wù)，促進(jìn)校園網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，保證基礎(chǔ)性設(shè)置的完備。與此同時(shí)要保證校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施安全，對(duì)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、應(yīng)用等多個(gè)方面進(jìn)行安全防護(hù)。

4.2 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，服務(wù)智慧校園平臺(tái)及應(yīng)用

制定智慧校園統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和安全防范體系，將校內(nèi)各部門進(jìn)行連接，將業(yè)務(wù)領(lǐng)域、業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌建設(shè)，形成校園身份識(shí)別、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、應(yīng)用開發(fā)等一系列基礎(chǔ)平臺(tái)。打破以部門為界限的傳統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用建設(shè)方式，按功能，如：教學(xué)、人事、學(xué)工、科研等劃分業(yè)務(wù)域，通過全面梳理各個(gè)業(yè)務(wù)域的業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)跨部門的、面向服務(wù)和業(yè)務(wù)的應(yīng)用建設(shè)。建設(shè)統(tǒng)一信息門戶，為教師提供從招聘、入職、晉升、薪酬、到離退休等全生命周期的一站式服務(wù)，為學(xué)生提供從迎新、注冊(cè)報(bào)到，到在校期間的獎(jiǎng)懲助學(xué)貸，到畢業(yè)、離校等全生命周期的一站式服務(wù)。

隨著智能設(shè)備的普及，智慧校園應(yīng)用服務(wù)需要與PC端、移動(dòng)終端相匹配，與此同時(shí)可以與如微信等APP進(jìn)行對(duì)接，以突破時(shí)間、空間的障礙，同時(shí)又能夠?yàn)閹熒峁└觽€(gè)性化的服務(wù)，提升師生對(duì)于智慧校園平臺(tái)及應(yīng)用的用戶體驗(yàn)，使智慧校園智能化發(fā)展得到全面提升。

4.3 推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)研管深度融合

加強(qiáng)線下教學(xué)和線上教學(xué)的互補(bǔ)和融合，推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量的發(fā)展，拓展教育的寬度和廣度，實(shí)現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置，為師生教與學(xué)提供更加優(yōu)質(zhì)的信息交流平臺(tái)。通過大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)教育教學(xué)工作和相關(guān)活動(dòng)進(jìn)行分析，對(duì)其質(zhì)量、方式、模式進(jìn)行診斷和統(tǒng)計(jì)，為智慧教育提供數(shù)據(jù)參考的同時(shí)提供更加個(gè)性化的服務(wù)。加強(qiáng)科研協(xié)作，加強(qiáng)校企合作，促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化，為社會(huì)服務(wù)的提升貢獻(xiàn)科技技術(shù)力量。通過信息化技術(shù)手段，全方位加強(qiáng)校園文化建設(shè)。

4.4 實(shí)施校園大數(shù)據(jù)集成和分析，實(shí)現(xiàn)智慧決策

將校園各業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息納入數(shù)據(jù)庫，并且構(gòu)建數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息包括：智慧教室采集數(shù)據(jù)、一卡通消費(fèi)記錄、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)登錄及學(xué)習(xí)記錄、上網(wǎng)行為記錄、校內(nèi)WIFI定位的行動(dòng)軌跡記錄等。建立數(shù)據(jù)集成分析模型，針對(duì)不同需求制定不同的分析模型，例如校園環(huán)境、教工教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、科研、就業(yè)創(chuàng)業(yè)等，通過主題化模型建設(shè)智能比對(duì)歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)分析發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)其發(fā)展規(guī)律等問題進(jìn)行研究，并以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行體現(xiàn)，對(duì)層次化決策系統(tǒng)進(jìn)行有效支持。通過大數(shù)據(jù)集成分析，對(duì)教育教學(xué)、校園管理、輿情監(jiān)控預(yù)警、計(jì)劃預(yù)測(cè)等實(shí)現(xiàn)智慧決策，為智慧校園建設(shè)提供助力[4]。

5 ?結(jié)束語

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用以及其他高新技術(shù)的發(fā)展，為智慧校園建設(shè)奠定的基礎(chǔ)。分析大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、云計(jì)算、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR技術(shù)、人工智能等，探討其之間的聯(lián)系，對(duì)大數(shù)據(jù)處理深入認(rèn)識(shí)和理解，是促進(jìn)智慧校園建設(shè)的不斷完善的重要途徑，科學(xué)合理的運(yùn)用能夠?yàn)槌掷m(xù)發(fā)展提供更多的可能。

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