开放生态下的智慧校园建设

范俊 汤其妹

摘要：智慧校园建设是高校信息化工作的发展目标，而“开放平台”“云工场”和“云守护”是智慧校园建设的三大组成部分。文章提出了智慧校园建设的体系架构和设计方法，阐述了智慧校园建设中用到的各模块的详细功能及接入流程，并对相关的实现技术做了分析说明，旨在为高校信息化建设与发展指明方向，提供理论依据，切实提升高校信息化建设水平。

关键词：智慧校园； 云计算； 服务总线； 信息服务

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0034-04

Smart Campus Construction under Open Ecology

FAN Jun， TANG Qi-mei

（Modern Educational Technology Center， Anhui Medical University， Hefei 230032， China）

Abstract： Smart campus construction is the development goal of university information work， while the "open platform"， "cloud factory" and "cloud guardian" are the three major components of the smart campus construction. This paper presents the architecture and design method of the smart campus construction， and expounds the function and access process of the modules used in the construction of smart campus， and analyzes the related implementation technology. The purpose is to provide theoretical basis for the construction and development of information in the university， and to improve the level of information construction in the university.

Key words： smart campus； cloud computing； service bus； information service

1 引言

随着高校信息化工作的不断深入，信息服务在高校行政管理、教学与科研工作的开展中的作用越来越大。现阶段各大高校数字化校园建设基本完成，建成了基于业务部门的各个应用系统，解决了面向业务的信息化管理问题。然而在高校信息化建设的大趋势下，现有的基础网络及应用系统存在一些不足，例如校园网络的基础设施的接入手段单一，网络安全问题频发，数字资源的建设投入较少，整体应用水平有待提高，不同部门间存在业务壁垒、信息共享程度低，缺乏統一的认证管理平台，师生用户使用起来不够方便，信息化建设机制建设不够健全等。[1]

为了改变这一状况，促进高校跨越式发展，智慧校园的概念被提出。最早是浙江大学提出的，将智慧校园描绘为：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。[2]利用云计算、虚拟化技术，构建校园私有云，结合物联网等技术，实现智慧校园。

目前，大部分高校已经建立了比较完善的数字化校园基础设施，开展了部分业务应用，积攒了大量的业务数据。如今，智慧校园的建设要在扩展网络、存储等设施基础上，加大数据采集的范围，构建数据模型供检测、管理、决策使用，提供标准化的基础服务，通过数据集成，业务整合，以统一的登录入口为各类用户提供不同需求的应用。[2]智慧校园的主要特点是：一、为校园网用户提供一个全面的感知环境和信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二、将基于计算机网络的信息服务引入到学校的各个应用服务领域，实现互联互通、信息共享；三、通过智能感知和信息服务，为校内和校外提供一个相互交流和感知的接口。[3]

智慧校园建设的重点之一是校园私有云的建设，在构建校园私有云之前，要对硬件资源进行梳理分类，根据不同机器特点可分为：主服务器和监控服务器，应用节点服务器、存储节点服务器和计算节点服务器。[4]校园私有云也是基于典型的云架构，可分为三个层次：基础设施层、平台层和应用层。

本文提出一个智慧校园的模型架构，与现有的数字化校园进行对比分析，重点阐述了智慧校园系统的三大模块内部的功能实现、流程以及三者之间的生态关系。即智慧校园云工场、智慧校园服务与运营开放平台以及智慧校园云守护。智慧校园云工场为智慧校园服务与运营开放平台提供应用服务，智慧校园服务与运营开放平台为智慧校园云守护沉淀运营数据，智慧校园云守护反馈信息给智慧校园云工场，三者是一个有机的统一体。

2 智慧校园的体系架构

2.1现有的数字化校园体系架构

高校的数字化校园建设已趋成熟，当然数字化校园的现状也存在很多痛点。例如从校领导角度来说感觉经费投入大，却未感知到信息化带来的变化，他们的日常决策，也缺乏数据的支撑；从学校的业务部门来说数字化校园的系统庞大、功能繁多、很多系统不会使用，此外业务需求多变、系统响应不及时等；从师生的角度来说并不愿意使用，系统不好用、用户体验差、内存需求没有支撑等；作为信息中心，数字化校园建设的牵头者，也感觉到左右为难，压力大，系统升级、更新麻烦，跨部门的业务流程整合困难、新型的业务孤岛存在，除核心业务外的边缘应用无暇顾及，响应普通师生的需求服务困难。当前的数字化校园系统模式如图1所示。

现有的数字化校园模式多是通过三个平台把异构的Management Information System（MIS）系统整合起来的，其本质就是连接。其运行流程如图2所示。

数字化校园系统在运行过程中存在流程、数据、服务整合牵强，割裂事实等问题。运营数据缺失、外部增值服务的接入受阻等问题，这些问题都要逐一解决。

2.2基于云计算的智慧校园平台

用户体验的问题，信息中心的运维问题，迫使我们需要从互联网中寻求解决的方案。各业务系统的增值融合成为关键，若干应用已在向“互联网”化过渡，在各细分垂直领域开始改善或颠覆传统的教育与服务模式，互联网+教育的时代已经到来，那么如何承载？如何融合？是我们要关心的问题。开放式的能力平台建设是亟须思考的问题，主要可以从以下几个方面考虑：

建设目标：视角从管理信息化向为师生个体提供服务转变；

数据资产：静态、混乱的全校数据向活性的高质量数据转变；

数据安全：内部数据直接暴露向封装的接口数据调用转变；

应用建设：松耦合的MIS系统向以流程牵引的碎片化服务转变；

能力开放：依赖应用厂商向可控机制下的服务商选择转变；

建设效果：从一抹黑向效果可评价、可反馈、可监控转变。

智慧校园云工场、智慧校园服务与运营开放平台和智慧校园云守护构成智慧校园的基本模块，如图3所示。

基于云计算的智慧校园平台可以实现开放融合、智慧互联校园网络系统。具体业务详情如图4所示。

智慧校园服务与运营开放平台是以互联网级服务平台为高校搭建稳健的运行及运营环境，承载海量的校内外服务应用，开放共性组件，降低服务加入门槛，以达到开放共享的目的。智慧校园云工场是连接信息化应用服务供需双方的桥梁，帮助双方实现供需友好对接，以众包方式盘活学校及社会开放资源，响应校园“长尾应用需求”。智慧校园云守护主要是采集应用服务的业务流程效率数据、平台的运行状态数据，让信息化服务运营状态透明化，为管理提升提供客观的评价支撑。基于云计算的智慧校园平台将高校的信息化工作人员从日常繁重的系统运维工作中解脱出来，让他们能够在信息技术层面安枕无忧；此外，通过各类的数据分析与展示，使高校的信息化工作目标更加明确，为高校综合管理和决策提供数据支撑，让流程再造和管理效率提升有据可依。

3 高校智慧校园的模型

3.1智慧校园开放平台

智慧校园服务与运营开放平台主要分三个层次，底层Infrastructure as a Service（IaaS）是一些基础硬件设施，如服务器、存储、网络设备、虚拟机等，中间层Platform as a Service（PaaS）主要是身份认证、管理平台、服务总线、数据库等，应用层Software as a Service（SaaS）主要搭建一些应用程序。具体的系统架构如图5所示。

3.2智慧校园云工场

智慧校园云工场主要包含五个模块，EMAP快速开发平台、开发者服务中心、应用注册接入控制台、APP交易跟踪服务台和运营平台。各平台的具体功能如图6所示。

3.3智慧校园云守护

智慧校园云守护主要包括五个模块，平台与应用运行监控与分析系统、应用运营监控与分析系统、系统配置服务中心、平台与应用产品升级服务中心和基础运行环境监控。各平台的具体功能如图7所示。

3.4三者的生态关系

智慧校园云工场、智慧校园云守护和智慧校园信息服务开放平台三者是有机的统一体。智慧校园云工场负责生产、制作APP；智慧校园信息服务开放平台是校园的私有云平台，主要放应用程序；智慧校园云守护负责运营智慧校园的应用。智慧校园云工场为智慧校园信息服务开放平台提供应用服务，智慧校园信息服务开放平台为智慧校园云守护沉淀运营数据，智慧校园云守护的运营效果反过来又促进智慧校园云工场的生产。生态关系如图8所示。

4 智慧校园的关键技术

4.1应用管理平台的功能结构及接入流程

智慧校园的应用管理平台主要包括三个部分，应用展现、基础服务平台和管理中心。应用展现包括网页展现和移动展现，基础服务平台主要是公共应用和用户服务，管理中心包括应用管理、运行数据分析和系统管理。详细的功能如图9所示。

智慧校园的应用管理平台的应用接入流程从云端和校内两部分来看，云端：开发者申请账号后注册应用再提交到云端应用中心的信息库，将应用接入到校内应用数据库，同时云端负责账号的管理以及学校的管理等。校内：对应用进行配置/授权等管理后将其上线，校园网用户通过网页门户或移动门户使用这些应用，同时应用的运行状况、采集的数据反馈到云端运行信息库。详细的应用接入流程如图10所示。

4.2服务总线

智慧校园系统的数据、界面集成通过服务总线达成服务的集成。智慧校园服务总线的功能结构如图11所示。

其中API可以分为三类，第一类是校内基础能力，包括消息服务、流程服务、支付服务、自助打印服务和监控服务，第二类是外部应用及第三方服务，包括邮件系统、一卡通、图书管理、网盘存储等，第三类是数据，包括成绩、课表、校车、体检等。

4.3统一身份认证与管理

数字校园系统中统一身份认证与管理现存的问题主要有：建设时间比较早SUN公司已经不再对内核性能、安全层面进行升级维护，服务不稳定会出现无法连接的情况，缺少完善日志机制，出现问题难以排查，缺少日志分析定位系统负载压力状况，没有针对异常账号验证次数限制，缺少系统访问数据（日志记录每天请求次数、响应时间等一些系统运行状况的数据），现有界面移动端体验效果比较差等。智慧校园系统的统一身份认证与管理是搭建在校园私有云平台基础上，是校内外应用统一认证平台。可以实现统一的用户身份信息管理，避免了在各个应用系统的基础数据库的同步，实现多个应用系统的单点登录。[5]统一身份认证与管理分为对外服务、身份管理和平台基础数据存储三个部分，详细的功能架构如图12所示。

4.4主数据管理平台

智慧校园系统的主数据管理平台的设计理念是运用八大工具达到主数据治理从信息标准、数据集成与共享、数据存储、数据质量到运行监控有条不紊。八大工具是：元数据管理工具、代码标准管理工具、数据流向规划工具、数据集成工具、数据共享接口发布工具、运行监控工具、主数据管理工具和数据质量检测工具。针对数据库使用数据备份工具将其备份到主数据仓库。主数据管理平台的业务逻辑图见图13。

5 总结

建立和发展智慧校园是优化校园管理、深化教育改革的有效途径，是高等学校未来发展的方向。本文提出了智慧校园建设模型，构建基础信息数据库，业务数据资源的整合，为智慧校园的建设做好数据基础；以服务总线为核心的服务支持平台建设，能够实现平台管理与应用的分离，并能够将数据采集、接口调用等基础服务提供给上层的应用，实现校内校外智慧互通；统一的身份认证与管理平台可实现多个应用系统的单点登录，方便师生用户的使用也方便系统管理人员的管理。同时给出各模块的详细功能架构及建设过程中的关键技术。然而，目前我们在具体的实践应用方面工作还不是很深入，在校园私有云的搭建方面还没有拓展开。今后的工作重点是结合学校信息化建设的现状，利用已有的基础设施资源，将提出的智慧校园建设方案付诸实施，真正实现智慧校园，方便师生用户，促進学校的跨越式发展。

参考文献：

[1] 蒋东兴，宓詠，郭清顺.高校信息化发展现状与政策建议[J].中国教育信息化，2009（8）：27-30.

[2] 翼翠萍.智慧校园信息化运行支撑平台的建设[J]. 现代教育技术，2012（1）：49-53.

[3] 宗平，朱洪波，黄刚，等. 智慧校园设计方法的研究[J]. 南京邮电大学学报：自然科学版，2010（8）：15-19.

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

[5] 赵广元. 一种基于统一理念的整体数字校园构建方案[J]. 西安邮电学院学报，2006（11）：131-134.