基于需求導向的職業院校智慧校園建設研究

陳正盛 劉建龍＊ 劉雙娥 孟文靜 周 浩

（1.湖南工業大學城市與環境學院，湖南 株洲 412007；2.湖南工業大學包裝設計藝術學院，湖南 株洲 412007）

職業院校智慧校園建設以職業教育的業務需求和智慧校園信息化為要求，主要面向學校教師、學生、教育管理者、社會公眾等用戶，以實現“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”為目標，助力學校實現跨越式發展。職業院校智慧校園建設中涉及的內容較多，專業性較強，操作環節也較為復雜。所以，當前職業院校智慧校園在建設過程中普遍存在一些問題，主要包括：各系統和布線管道建設不合理，智慧校園推行困難；整體建設缺乏前瞻性和擴展性，各項功能和應用無法適應時代發展的步伐，需要不斷投入資源改造升級；缺乏專業性較強的信息化管理人員，在使用中會出現安全問題和故障；過分依賴硬件設備的堆積，耗費高額資金建設大型數據中心，造成資源過度浪費；各系統相對獨立，易形成信息孤島，難以實現各類基礎大數據的共享交換和集成化管理。文章基于職業院校對智慧校園建設的需求分析，對職業院校的智慧校園建設進行統一規劃、統一部署，依托先進的IT、通信、虛擬化、云計算等信息化技術，建設“資源節約、資源共享型”智慧校園。

1 職業院校智慧校園建設需求分析

隨著教育信息化的快速發展，以虛擬化云計算為核心的技術已經成為擴展職業院校服務、管理、教育和教學的創造性工具。弱電技術也不斷發展進步，積極發揮優勢和價值[1]。目前，職業院校的師生對信息化的需求高于多數學校的信息可用水平。因此，當下職業院校智慧校園的建設不再單純是硬件或軟件的采購或是僅停留在硬件基礎建設的層面，而是以實際需求為導向，控制成本投入，實現效率最大化，有效整合與資源共享。

1.1 提高教學質量，提升管理服務效益

建設能夠反映學校現代化水平的高性能校園網絡及軟件基礎設施，以承載服務管理、多媒體教學、存儲調閱、資源共享、數字圖書館、遠程教育等不同需求。新技術在教育教學等方面廣泛應用，促進信息化與教育教學的深度融合，改進傳統教學模式，提升質量和效果，提高管理與服務效率。

1.2 提供自主開放的學習環境，豐富校園生活

隨著虛擬化云平臺的搭建及各種應用系統的建設，學生可以通過PC、移動、智能設備等終端方便快捷地存儲、調閱和共享學習資源以及使用各類校內外服務功能。為了保證及時性和一致性，云計算平臺對應用終端的事件流和消息流均進行統一管控。各種數據的交換通過云計算和虛擬資源池進行無縫對接，實現了智慧校園安全便捷的虛擬化資源共享。

1.3 實現日常管理，維護集成化、智能化、便利化

智慧校園建設以提高智能管理效率為目的，對各類應用系統進行開發與集成，實現統一的用戶管理、資源管理和權限控制。建設時會產生大量的數據交換，對數據的安全性、可靠性、時效性等需求大幅度提升。因此，安全可靠的運行環境、高速網絡、虛擬化存儲和大數據計算能力將成為項目建設的核心。建設中還應做到先進、經濟、可擴展、共享性和低能耗。就各系統本身而言，應該結合實際情況，以智能理念為基礎，從設計到施工，保證過程合理性和專業性，真正實現數字化、智能化[2-3]。

2 職業院校智慧校園建設總體架構

智慧校園系統建設既要考慮未來發展的需要，也要兼顧已有的信息化建設成果。因此在整體信息化發展策略上，應按照“定基礎、搭平臺、集應用、成體系”的原則實現。基于職業教育的發展規劃和具體需求，職業院校智慧校園建設總體架構劃分為管理體系、標準體系、運維體系、安全體系等4個層次。智慧校園總體架構如圖1所示。

圖1 智慧校園總體架構

2.1 IAAS層：基礎設施服務層

IAAS層是整個智慧校園平臺運行的重要保障。通過資源共享服務中心，校園分控機房提供統一的資源集中管理及服務器、存儲、網絡等硬件資源，通過校園有線、無線網絡、安防監控建設，搭建學校互聯互通的網絡環境，為用戶提供數據、文件、圖片等多種數據類型的基礎設施服務。

2.2 PAAS層：數據支撐平臺層

PAAS層提供統一身份認證、統一用戶管理、統一消息服務、統一能源服務、數據交換共享、實時動態的數據監控和決策支持，為智慧校園提供應用服務支撐。

2.3 SAAS層：應用服務層

SAAS層整合各類應用服務資源，建立面向學生、老師、管理者的智慧應用，包括智慧教研、智慧教學、智慧教室、智能監控、電子門牌、圖書資源等，可以根據需求添加或刪除應用。

通過手機、PC、平板、電視等接入設備，面向校領導、教師、學生以及其他用戶，提供教學管理、教務管理、其他管理、信息科學決策和全面智能化信息服務。

3 職業院校智慧校園建設內容

3.1 資源共享數據中心租賃

資源共享數據中心租賃遵循職業院校數據中心部署的第二、三種模式，學校不建設大型數據中心，只建設分控中心，租賃區域云計算數據中心需要具備標準的機房以及配套設施，如消防系統、監控系統、動環系統、雙10 G光纖接入、安全設備等。同時需要具備監控運維、負載均衡、病毒防護等功能。以上租賃設備可以與其他院校共同租賃使用，以降低資源的浪費，實現資源共享。

3.2 有線無線網絡系統

網絡系統采用核心、匯聚、接入三層結構進行建設。核心層要求采用冗余架構、云架構模塊化核心交換機構建核心網絡，實現網絡的三層路由和交換，分控機房核心主干鏈路均采用千兆光纖雙鏈路與匯聚層交換機互連；匯聚層要求能夠分別管理業務網絡接入層匯聚和監控網絡接入層匯聚，以減輕核心處理壓力。兩種接入方式分別為有線和無線，搭建邊界路由器或其他具有路由功能的設備實現對外連接；部署防火墻與用戶行為管理系統，實現網絡和用戶行為安全管理，保證校園網站不被注入攻擊及掛馬。

3.3 分控機房系統

創建安全、綠色、節能的機房環境，為校園的數據服務和各種應用提供良好的支撐基礎，搭建高效率、高可用性的存儲系統、數據備份和容災系統等。依據資源共建共享的原則，學校不再建設大型的數據中心。

3.4 云計算虛擬化系統

通過建設虛擬化云操作系統、交換設備、存儲設備、服務器等相關設備，構建了學校的云計算平臺，優化基礎硬件資源和算法，從而為智慧校園所承載的各種應用系統和數據提供計算、存儲、網絡等基礎支撐服務。總體架構由系統層、設施層兩層構成。設施層主要包括云服務器及網絡等硬件設備；系統層以國產自主研發的云操作系統為主，通過云操作系統高效的虛擬化技術，將計算、存儲、網絡等基礎硬件資源進行整合，形成虛擬的資源池，從而實現資源的統一管控、過程監測、合理調度、資源共享、靈活擴展。

3.5 安防監控系統

校園安防監控系統的建設是為了提高校園安全防范能力，降低校園管理工作難度。參照國家機房建設標準和《職業院校數字校園建設規范》，秉承合理利用資源的原則，采用監控和消防機房共用的方式，合理、科學布設，建設安全、節能、高效的機房環境，構建高清、實時、可回放、易操作、高可靠性的監控系統，為學校的安全防范提供保障。

3.6 車輛管理系統

采用高速道閘和車牌識別技術實現車輛智能管理模式，通過高效的車輛記錄、數據統計和便捷的繳費方式對學校的進出車輛進行車牌識別和有效管理。在監控機房設置車輛管理服務器，通過平臺對車輛資源、用戶資源、設備資源等進行統一管理和查詢。確保車輛的進出有據可查、進出可控、無人值守等，實現可視化管理和停車場智能高效管理。

3.7 公共廣播系統

基于網絡數字IP系統，實現背景音樂、上下課打鈴及音樂播放、宣傳報道、校長室遠程講話、節目實時播放、教師工作站、多媒體教學、定時廣播、多套節目同時播放、英語聽力考試、課堂點播、分區廣播、消防報警及其他緊急廣播等。

3.8 門禁系統

門禁系統主要用于規范學校的師生、員工、外來人員在學校各場所的考勤、通行等，滿足學校老師教學考勤、學生門禁考勤等需求。門禁功能還能夠擴展為消費、借閱等功能。

3.9 系統集成

系統集成是在系統工程科學方法的指導下，根據用戶的實際需求，優先選用技術及產品，將原本分離的子系統連接成為一個可靠、經濟和有效的整體，使其彼此協調工作，發揮整體效益，使整體性能發揮最佳[4]。系統集成包括設備集成、網絡集成、平臺集成、功能集成和軟件界面集成等多個方面[5]。

4 總結與分析

職業院校智慧校園項目的建設基于物聯網、大數據、云計算等，對職業院校各系統進行統一整合，逐步開展智能化校園的各項子系統的建設。

職業院校智慧校園項目采用了數據中心租賃的方式（可以同時租賃給多個學校，實現資源共享），節省前期建造大型數據中心的資金和專業技術人員的維護費。向學校提供異地備份存儲，支持更高的冗余級別，提高可靠性。可以根據用戶需求增減容量，有效利用資源，節省更多的成本。還可以將部分信息安全和加密算法等托付給專業化程度更高的大型數據中心，重要數據直接下沉到本地分控機房，能夠有效防止病毒和黑客入侵，提高安全性。通過搭建虛擬化云計算平臺將服務器、存儲等軟硬件資源池化，減少硬件成本投入，實現資源的充分利用、統一管理和靈活配置。將各類信息化應用通過云服務環境承載，學校使用部門和學生個人按照需要提供云服務器、云桌面和云存儲服務。促使應用平臺更平坦化和透明化，解決不同系統和中間件的層面問題，跨越平臺的限制，減少復雜性。可以模擬出不同場景，對軟硬件進行全面檢查，發現問題立即提醒相關人員及時處理。通過信息技術對運行設備進行監測和分析，智能調控各類資源應用的動態分配，達到降低能耗的目的。在系統管理方面，為了實現共享、集中、高效、便捷的目的，通過縱向持續深化、橫向不斷整合的方式，使獨立的系統相互關聯和統一協調，為管理者提供便利。

5 結語

職業院校對智慧校園建設的要求在不斷提高，其數據中心和網絡安全等級保護環境等的建設需求也面臨著整合、增長、提高可用性和效率的問題。文章根據大多數職業院校的主要特點，結合實際情況，以需求為導向進行優化與建設，基本滿足多數職業院校的要求，為職業教育院校智慧校園的建設提供了參考。