基于云服务的智慧校园设计方案

金京犬+唐敏

摘 要：基于云服务的智慧校园设计方案，依托运营商综合办公、平安校园、翼机通、网上大学等成熟应用，可重点打造掌上校园、在线学习等一批新产品，并可通过校园应用平移（门户网站、教务系统等）、外部资源引入（就业信息、外部教学资源等）等方式，构建开放的智慧校园云应用。

关键词：云计算；物联网；智慧校园；校园云

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）04-0084-04

0 引 言

目前，大多数高校现已具备校园网，甚至有些高校的校园网规模相当大，这就为构建智慧校园奠定了网络基础。但是，高校存在资源共享的局限性，因为不同的院系之间常常会使用不同的操作系统与不同的软件环境，从而形成“信息孤岛”，以至于信息互通成为难题。为了促进高校健康快速发展，改变现有的资源分配状况势在必行。本文利用云计算技术、虚拟化技术等构建校园云，并结合物联网技术、RFID 等技术来构建智慧校园，使高校校园智能化成为现实。

1 云计算

要了解云服务首先要了解云计算的概念。云计算（Cloud Computing） 和物联网（The Internet of Things，IoT） 是两个新兴的名词，云计算和物联网之间是平台与应用的关系。物联网的发展依赖于云计算系统的不断完善，以便为海量物联网信息的处理和整合提供可能的条件，对于云平台而言物联网是其所支持的所有应用中的一种。同时，云计算也促进了物联网和互联网的智能融合，为构建智慧校园（ Smart Campus）乃至智慧地环奠定了基础。

云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云也是网络、互联网的一种比喻说法。它有狭义与广义两种定义。广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务。这将意味着计算能力也能作为一种商品通过互联网进行流通。

云计算通常包括以下3个服务：IaaS（基础设施即服务），PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）。

2 智慧校园

自2008年IBM提出了“智慧地球”概念，世界各国纷纷响应。2009年温家宝总理的无锡之行，提出了“感知中国”；日本“I-Japan”计划；韩国“U-Korea”战略；欧洲“e-Europe”计划等。基于这种“智慧”的理念，浙江大学在2010 年信息化“十二五”规划中提出“智慧校园”（ Smart Campus）的概念，它描绘的蓝图是：无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。

安徽邮电职业技术学院构建智慧校园的整体目标是：以云服务为支撑，构建一个基础教育的智能化校园管理平台，以优质教育资源共建共享和应用、资源整合为中心，融入到教学、学习、管理等工作领域，最终实现教育公平、提高教育质量目标，推动教育教学改革的发展。

2. 1 “智慧校园”的总体架构

2.1.1 智慧校园的建设框架

智慧校园总体框架如图1所示，从下而上可分为应用基础层、应用支撑层、应用层和统一门户服务。安全维护体系和信息标准体系作为智慧校园的支撑保障体系。

2.1.2 智慧校园建设方案的核心

智慧校园建设方案核心是加快建设泛在网络：加大无线覆盖，按照校园移动用户容量和业务策略建设Wi-Fi网；实现Wi-Fi、有线宽带时长区隔；通过多SSID运行，考虑校内Wi-Fi区域免费；推进云校园的建设：学校私有云与电信公共云的结合，建立电信搭载云平台，整合学校资源，实现区域资源共享及合理利用；拓展物联网应用服务：物联网的应用与服务与智能3G手机关联，拓展信息化应用模块，扩大翼支付在社会资源的应用（公交、娱乐）。

图1 智慧校园的体系架构

2.1.3 智慧校园建设前景预期

智慧校园建设使校园的工作与生活发生彻底的变化。行政管理人员：智能化系统，助力学校高效管理；教师：提升教学水平，协助教学科研；学生：方便学生学习与生活；培训工作人员：混合式培训助力培训效果。校务管理之校园一卡通—翼机在手，走遍校园；校务管理之校园监控调度—全校实时监控、统一调度；校务管理之校务通—融合通信，创造便捷高效沟通；校务管理之综合监控系统—动力、环境实时监测；校务管理之综合办公—网上办公、手机办公融合；校务管理之会议云—高效会务管理；教学提升之掌上校园—无处不在的校园；教学提升之在线学习—改变传统的学习方式；教学提升之视频录播—重整优质的教育资源；教学提升之教学应用管理—实现一站式教学新发展；教学提升之桌面云—基于云计算的统一桌面服务。

2. 2 “智慧校园”的关键技术

2.2.1 关键技术概述

“智慧校园”系统用到关键有计算机技术、传感器技术、RFID、计算机网络技术、通讯技术、虚拟化技术、数据融合技术等。其中“智慧校园”中用到的虚拟化技术，是将在用的硬件资源整合形成资源池，以便实现资源的动态分配、达到动态负载均衡，最终提高资源利用率；数据及服务融合技术是“智慧校园”建设的关键，可以通过统一门户服务提供统一的接入与业务界面，并根据不同的角色进行区别授权，其中统一的主题数据库建设是其最重要的基础。

另外，“智慧校园”建设中，信息标准制定及安全维护体系是其重要保障。信息标准为建立规范的应用系统数据结构提供保障，并为后期的数据融合及服务融合奠定了基础；安全维护体系为“智慧校园”正常运行建立完备的安全维护机制。

2.2.2 校园云构建

安邮在建设“智慧校园”过程中，改变原有校园应用系统部署方式，在中国电信云平台上组建智慧校园云（The Cloud of Campus）平台，实现应用快速部署、服务快速提供，并提高系统的安全性、稳定性。依托安徽电信综合办公、平安校园、翼机通、网上大学等成熟应用，重点打造掌上校园、在线学习等一批新产品，通过校园应用平移（门户网站、教务系统等）、外部资源引入（就业信息、外部教学资源等）等方式，构建开放的智慧校园云应用。以期达到改变原有校务管理方式，实现管理自动化、智能化、移动化；引入新的教学方式，实现多媒体教学、在线教学、在线备课；方便学生学习与生活，让学习更高效，让生活更便捷。

3 “智慧校园”的应用

智慧校园中的应用主要包括在校人员的校园生活和教学管理两个方面，具体如图2所示。

图2 智慧校园

3.1 校园生活

校园生活方面主要包括食堂消费管理、水控消费管理、考勤管理等。

3.1.1 食堂消费管理

食堂消费管理采用了RFID技术。整个系统分为3个部分：含有电子标签的卡：卡里面有用户的基本信息；RFID读写器：每个售饭窗口安装一台RFID读写器，读写器将读到的数据传输至后台的数据库，读取卡上金额，并扣除相应的消费金额。这种含有RFID电子标签的卡可以封装在智能手机里，这样的话在校日常消费就可以通过刷手机来完成了。

3.1.2 水控消费管理

水控消费管理主要有浴室的水控及开水房水控管理，是利用RFID技术实现的。消费是采用实时计费方式，即读卡时出水，同时根据出水量实时扣费。

3.1.3 学生考勤管理

学生考勤是学校日常教学管理过程中必不可少的一个部分。通常考勤工作都由授课教师来承担的，浪费了教师的时间与精力，而基于RFID技术的考勤管理却很方便。每次上课前，学生用含RFID电子标签的手机（或校园卡）刷卡进入教室，对应的读写器将数据通过安装在教室内的相关设备传输到服务器上，服务器接收数据并将数据存储到后台数据库中，以便相关人员通过浏览器登录到考勤查询网站上进行查询。每个学期结束时，每门课程学生的出勤情况或者某个学生该学期的出勤情况系统都可以自动统计出来，以便参考。

3.2 教学管理

教学管理工作包括日常教学管理工作、智慧图书馆、实验室管理和协同办公等

3.2.1 日常教学管理

日常教学管理工作是借助RFID技术的支持，完善日常教学组织系统、教学评价系统和教学考核系统，从而为提高教学质量提供了保障。同时，高质量的教学管理系统也有利于学生学习空间的拓展、培养学生自主学习的能力。

3.2.2 “智慧图书馆”

“智慧校园”中的“智慧图书馆”也是利用物联网技术来实现图书馆智慧化的服务和管理。目前“智慧图书馆”的实现主要是利用RFID电子标签技术，通过移动式的RFID文献归架管理设备对图书进行定位、查询、导航等功能，可以实现文献信息收藏、分拣、新文献上架等功能，大大方便与提高了图书管理人员的工作效率。

3.2.3 实验室管理

对实验室管理主要是物联网的动环监控技术，主要包括机房环境和动力电源管理，机房环境包括温湿度、烟感、水浸、门禁、空调等，动力电源包括开关电源、蓄电池、UPS等设备。

动环监控系统以用户需求为中心定制应用，用各种传感器监控机房动力环境状态，并将采集到的数据上报到集中式数据库。其以B/S模式为基本表现形式，同时为数据提供丰富的报表、图表，为业务分析提供支持。

传统的实验室管理维护不便，维护费用高、定期巡检，故障不能预知，发现不及时。而利用物联网技术进行实验室管理可以及时发现远端机房故障，保障通信主要设备的安全运行，实现远端机房无人化管理，节省大量维护成本。提高维护水平的同时，维护人员数量低增长的要求符合业界规范要求。

3.2.4 协同办公

“智慧校园”云服务可实现跨设备跨平台多人协同在线办公。不同用户可以在各种终端之间同步获取个人所需数据，并随时与他人分享。“智慧校园”云服务平台具有良好的共享性和开放性，为高校提供容量大、数据安全的存储中心，解决了高校存储资源不足的问题。同时，云服务平台提供统一的门户为师生服务，可以实现海量数据计算、处理等功能，加快了科研项目的完成速度，提高了科研水平及科研质量。

4 “智慧校园”应用展示

4.1 “智慧校园”应用系统主界面

图3所示是一个基于物联网技术的“智慧校园”应用系统的主界面图。

4.2 “智慧校园”应用系统子模块

图3 智慧校园应用系统主界面 图4 智慧校园应用系统子模块

图4所示是其“智慧校园”应用系统的一个子模块图，该子模块的相应部分代码如下：

// 连接设备初始化数据库

private void connDev（） {

hf=new HighRFID（）；

// 连接高频的RFID设备

hf.openAndConnect（2， 0， 6）；

//数据库初始化

myDatabaseUtils=new MyDatabaseUtils（this）；

myDatabaseUtils.initdatabase（）；

}

//初始化控件

……

//用户注册

buttonRegister.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 寻卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “读卡失败，请重试！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

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

Toast.makeText（Main.this， “注册成功！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

else

Toast.makeText（Main.this， “注册失败或当前学生卡已注册！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}）；

//刷卡验证

buttonSearch.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 寻卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “读卡失败，请重试！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

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

dooropen = true；

}else {

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

}

}

}）；

//数据库清空

……

//退出

……

// 销毁

……

//返回监听

……

5 结 语

“智慧校园”是通过物联网技术来实现校园的智慧化，实现了校园内任何人、任何物在任何时间、任何地点、通过任何信息载体的互联互通，做到翼机在手走遍校园，大大方便了各种人员的在校期间的各种活动。同时，基于云平台的海量信息的聚合为广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。当然，“智慧校园”建设也存在一些问题有待解决，如技术规范问题、隐私安全问题等。相信随着云计算技术、物联网技术的不断成熟，智慧校园的建设在不久的将来定会成为人们关注的一个热点。

参 考 文 献

[1]吕倩.基于云计算及物联网构建智慧校园[J].计算机科学，2011，38（10）：18-21.

[2]严大虎，陈明.选物联网在智慧校园中的应用[J].现代教育技术，2011，21（6）：123-125.

[3]王鹏. 走近云计算[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[4]王庆波，金涬，何乐，等. 虚拟化与云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.

[5]IBM 商业价值研究所. 智慧地球[M] . 北京： 东方出版社， 2009.

[6]王晓静，张晋.物联网研究综述[J].辽宁大学学报：自然科学版，2010，37（1）：37-38.

[7]严栋.基于物联网的智慧图书馆[J]. 图书馆学刊，2010（7）：8-10.

[8]何印，刘施羽.浅谈RFID技术在高校食堂管理中的应用[J].科技资讯，2009（26）：212-213.

[9]王斌. 基于RFID的水控管理系统[J].中国电子商务，2009（12）：28.

[10]浦敏，李云飞.基于物联网的无线照明控制系统[J].照明工程学报，2010，21（2）：86-87.

[11]邓赵红，桑庆兵.物联网在教育中的应用与思考[J].无锡职业技术学院学报，2010，9（4）：48-51.

[12]王瑾.基于物联网的实验室管理技术[J].电脑知识与技术，2010， 21（6）：5471-5472.

String[] cardID = new String[1]；

// 寻卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “读卡失败，请重试！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

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

Toast.makeText（Main.this， “注册成功！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

else

Toast.makeText（Main.this， “注册失败或当前学生卡已注册！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}）；

//刷卡验证

buttonSearch.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 寻卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “读卡失败，请重试！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

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

dooropen = true；

}else {

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

}

}

}）；

//数据库清空

……

//退出

……

// 销毁

……

//返回监听

……

5 结 语

“智慧校园”是通过物联网技术来实现校园的智慧化，实现了校园内任何人、任何物在任何时间、任何地点、通过任何信息载体的互联互通，做到翼机在手走遍校园，大大方便了各种人员的在校期间的各种活动。同时，基于云平台的海量信息的聚合为广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。当然，“智慧校园”建设也存在一些问题有待解决，如技术规范问题、隐私安全问题等。相信随着云计算技术、物联网技术的不断成熟，智慧校园的建设在不久的将来定会成为人们关注的一个热点。

参 考 文 献

[1]吕倩.基于云计算及物联网构建智慧校园[J].计算机科学，2011，38（10）：18-21.

[2]严大虎，陈明.选物联网在智慧校园中的应用[J].现代教育技术，2011，21（6）：123-125.

[3]王鹏. 走近云计算[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[4]王庆波，金涬，何乐，等. 虚拟化与云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.

[5]IBM 商业价值研究所. 智慧地球[M] . 北京： 东方出版社， 2009.

[6]王晓静，张晋.物联网研究综述[J].辽宁大学学报：自然科学版，2010，37（1）：37-38.

[7]严栋.基于物联网的智慧图书馆[J]. 图书馆学刊，2010（7）：8-10.

[8]何印，刘施羽.浅谈RFID技术在高校食堂管理中的应用[J].科技资讯，2009（26）：212-213.

[9]王斌. 基于RFID的水控管理系统[J].中国电子商务，2009（12）：28.

[10]浦敏，李云飞.基于物联网的无线照明控制系统[J].照明工程学报，2010，21（2）：86-87.

[11]邓赵红，桑庆兵.物联网在教育中的应用与思考[J].无锡职业技术学院学报，2010，9（4）：48-51.

[12]王瑾.基于物联网的实验室管理技术[J].电脑知识与技术，2010， 21（6）：5471-5472.

String[] cardID = new String[1]；

// 寻卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “读卡失败，请重试！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

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

Toast.makeText（Main.this， “注册成功！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

else

Toast.makeText（Main.this， “注册失败或当前学生卡已注册！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

}

}）；

//刷卡验证

buttonSearch.setOnClickListener（new OnClickListener（） {

public void onClick（View v） {

String[] cardID = new String[1]；

// 寻卡

if （hf.selectCard（1， cardID） < 0） {

Toast.makeText（Main.this， “读卡失败，请重试！"， Toast.LENGTH_SHORT）.show（）；

return；

}

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

dooropen = true；

}else {

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

}

}

}）；

//数据库清空

……

//退出

……

// 销毁

……

//返回监听

……

5 结 语

“智慧校园”是通过物联网技术来实现校园的智慧化，实现了校园内任何人、任何物在任何时间、任何地点、通过任何信息载体的互联互通，做到翼机在手走遍校园，大大方便了各种人员的在校期间的各种活动。同时，基于云平台的海量信息的聚合为广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。当然，“智慧校园”建设也存在一些问题有待解决，如技术规范问题、隐私安全问题等。相信随着云计算技术、物联网技术的不断成熟，智慧校园的建设在不久的将来定会成为人们关注的一个热点。

参 考 文 献

[1]吕倩.基于云计算及物联网构建智慧校园[J].计算机科学，2011，38（10）：18-21.

[2]严大虎，陈明.选物联网在智慧校园中的应用[J].现代教育技术，2011，21（6）：123-125.

[3]王鹏. 走近云计算[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[4]王庆波，金涬，何乐，等. 虚拟化与云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.

[5]IBM 商业价值研究所. 智慧地球[M] . 北京： 东方出版社， 2009.

[6]王晓静，张晋.物联网研究综述[J].辽宁大学学报：自然科学版，2010，37（1）：37-38.

[7]严栋.基于物联网的智慧图书馆[J]. 图书馆学刊，2010（7）：8-10.

[8]何印，刘施羽.浅谈RFID技术在高校食堂管理中的应用[J].科技资讯，2009（26）：212-213.

[9]王斌. 基于RFID的水控管理系统[J].中国电子商务，2009（12）：28.

[10]浦敏，李云飞.基于物联网的无线照明控制系统[J].照明工程学报，2010，21（2）：86-87.

[11]邓赵红，桑庆兵.物联网在教育中的应用与思考[J].无锡职业技术学院学报，2010，9（4）：48-51.

[12]王瑾.基于物联网的实验室管理技术[J].电脑知识与技术，2010， 21（6）：5471-5472.