智慧校园关键技术应用分析

冯炜

摘要：智慧校園是在传统的校园数字化建设基础上发展出来的，是信息化建设的高级阶段，是把信息技术与传统的校园教学相融合，以提高教学效果为目的。智慧校园运用物联网技术、云计算技术、大数据技术和虚拟技术等为关键技术，在已有的数字校园的基础上进行升级改造，实现对校园资源的高度融合，为全校师生提供环境全面感知、智能化、数字化与网络化的服务，并能对日常的教学与教务管理进行洞察与感知的智能学习生活环境。文章对智慧校园的关键技术应用进行了分析。

关键词：智慧校园；物联网；云计算；大数据；虚拟技术

随着信息化技术建设的不断发展，校园信息化建设的逐步展开，在原有的信息化建设的基础上，智慧校园的各种应用系统的建设取得了较大发展，为广大师生提供了大量信息资源的服务，提高了学校的办公效率，为学校节约了大量的人力物力。特别是近些年，随着物联网技术、云计算技术、大数据技术、虚拟技术和“智慧城市”等理念的提出与应用，智慧校园的发展迎来了良好契机。

1 智慧校园关键技术概述

智慧校园的主要关键技术包含有：物联网技术、云计算技术、大数据技术与虚拟技术。

1.1 物联网技术

物联网是所有的物质通过射频识别（Radio FrequencyIdentification，RFID）、无线传感、条码和视频监控等各传感设备与互联网连接起来，这现智能化的识别与管理，目的就是运用设备与感知技术，把机器、人员与物品联系在一起，实现人与人、物与物、人与物之间的定位、识别与管理，完成对校园环境的全面感知。借助物联网技术，用户可以依据自己的位置与环境，获取到相关的学科知识。在智慧校园的环境里，学生与学习的对象可以进行相互交流，进而产生互动的学习效果，提高了学生的学习效果与学习兴趣。

1.2 云计算技术

云计算技术就是将整合全校的教学资源，以数据形式存储在计算机设备（包含网络、服务器、存储、应用软件）中，使得用户可以根据自己的需要获取数据、信息服务和存储空间。为师生提供个性化的信息服务，有效地解决了信息资源分配不平衡、更新速度慢和共享难等问题。校内用户不仅可以随意的使用校内资源，基于云计算数据中心可以提供相对稳定的高性能服务器存储空间服务，给校内的部门和个人用户提供完整的虚拟化服务器，使用户可以去构建属于自己的个性化服务。

1.3 大数据技术

维基百科对大数据的定义是“所涉及的资料量规模巨大到无法通过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的资讯”[1]。

在传统的校园信息化建设中，所获取的数据量较小、数据类型比较单一多为结构化数据。然而，智慧校园平台的建设，就会带来数据量来源巨大同时数据形式也多样化，如以事务与网页为对象的结构化数据、以视频与语音为代表的非结构化等多种形式的数据。这就要求对数据的存储、数据的分析挖掘、数据的获取与对复杂数据类型的处理提出了更高的要求。智慧校园利用大数据技术可以对复杂的海量数据进行分析，处理与挖掘提炼出有效的信息呈现给学校的管理部门与个人用户。

1.4 虚拟技术

虚拟技术就是一种信息资源管理的技术，是将数据中心各实体设备包括服务器、网络、存储、内存等，经过抽象转化呈现出来，使用户可以更多地利用这些资源，打破现有数据中心的物理资源来自架设方式、地理和物理组态的限制。虚拟技术主要作用就是解决在大数据中心建设过程中，比较新与较旧的物理设备或者不同配置与不同品牌设备之间重新整合成资源池的矛盾，如有需要可以随时抓取，从而使中心的物理资源得到最大化利用，减少资源的浪费与重复建设。虚拟技术主要有网络虚拟化、服务器虚拟化、存储虚拟化、内存虚拟化和CPU虚拟化等。

2 关键技术的应用研究

2.1 物联网技术的功能

物联网的主要功能是智能识别、在线监控、智能追踪和统计决策等。物联网技术通过运用二维码、RFID等技术对具体的目标物质智能标识进行识别，并将物品的实际状态通过网络传输给大数据中心。基于云计算的大数据中心能依据传感器获得的数据进行分析与研判，并最终做出相应的决策。对所有的物品实行数字化的管理，可为人们提供一个可视化的信息服务平台。例如传感器可以监控数据中心机房的环境温度与湿度，通过摄像头可以监控实验室设备与公用机房，通过GPS可以定位车辆的位置等。

2.2 物联网技术在智慧校园中的实际应用

学校通过引入物联网技术对学校的教学环境、校园人员与物品安全、师生的日常生活进行监控与智能化的管理。

2.2.1 应用于平安校园建设

传统的校园监控系统感知手段比较单一。主要是依赖安保人员监视与巡逻，既耗费大量人力，又达不到平安校园的要求。运用物联网技术建设的智慧安防管理系统，在全校重要地点都装有摄像头和感应设备，对学校的资产物品贴有二维码，利用感应设备可以感知和跟踪物品的位移。同时，还可以对进出入学校的车辆与人员进行监测与跟踪，实现了安全定位，完成对全校的物、人、车辆的信息化管理。

2.2.2 应用于智慧图书馆

依托物联网技术建立的智慧型数字图书馆，图书馆每本图书都安装有RFID标签，标签上记录了图书的分类信息、所在位置、内容简介等信息。师生可以通过手机APP轻松实现对图书的查找、定位和书架导航等功能。同时，图书馆内装有自动借还系统与错架报错设备，使得借与还更加方便快捷，大大提高了工作的效率降低了人力成本。

2.2.3 应用于学生生活方面

基于物联网技术的“一卡通”校园卡，可以具有门禁、就餐、上机、校内消费、用水用电与上课签到等功能，方便老师与学生的服务与管理。除以上所讲的功能外，通过校园APP可以实现课程安排、会议、消费、图书借阅、成绩与个人信息的互动查询。还可以根据具体个人定制的信息，有通知与提醒功能。实现校内管理的信息化与智能化。

2.2.4 应用于教学中去

利用物联网建立泛在的学习环境，使学习的对象有数字化与网络化的特性[2]。可以对传统课堂学习进行拓展，增强了学生的体验，有助于加深其对学习内容的影响与兴趣。例如：在乐器知识的学习课上，学生可以通过手机扫描二维码从教学平台获取相关所有相关拓展知识，为学生提供一个开阔视野好的学习环境。

2.3 云计算技术在智慧校园中的应用

云计算技术在智慧校园的建设中，主要是应用在对数据中心数据的计算方法。云计算技术，是智慧校园建设的互联网数据平台，运用网络与虚拟技术把全校各类信息汇总成“资源池”，为全校的师生提供个性化的服务[3]。智慧校园云平台主要包括“基础设施服务”“平台服务”“软件服务”功能，基础设施是指硬件资源，主要有“服务器、储存、CPU与网络”等，为智慧校园软件提供了硬件支撑，并且运用虚拟技术实现硬件资源共享，最大化利用硬件空间，节约成本。平台服务，此系统主要有“研发平台、数据库与云中间件”组成，含有认证服务、共享服务、数据管理服务等功能。软件服务是指为用户定制各种可视化的应用软件，经过系统集成面向个人提供个性化的服务，是智慧校园的上层服务。

2.4 大数据技术在智慧校园中的应用

大数据技术在智慧校园的建设中，主要是对数据的挖掘与处理，是建设智慧校园的核心技术。由于智慧校园物联网与视频技术的运用，大大增加了数据量，同时数据形式也从原有的单一的结构化数据转换成结构化数据、半结构化数据和非结构化数据。运用大数据技术统一了数据标准，实现由原来的单一粗放式管理向客观精细化管理的转变[4]。

大数据技术可以应用在3个方面。首先，为一线的教学提供精准的数据服务，通过分析校内网上那些教育资源浏览的次数，判断分析出学生关注的重点，进而实现教学方面的调整。其次，运用大数据技术去研发一种数据平台，平台做好海量的相关科研数据处理、分析，科研人员可以借助这个这个平台实现数据共享，获取更多更及时的科研资讯。最后，大数据技术还可以把校园内网大量而杂乱的、种类繁多的信息，如留言、评论、视频、图片等的数据信息，进行科学的分析与处理，为学校的管理、教学、基础建设提供依据。

2.5 虚拟技术在智慧校园中的应用

虚拟技术的应用，主要是因为智慧校园建成后，由于要对获取的海量数据进行共享、分析与处理。而原有的服务器相对独立的工作模式已经无法满足其要求，不能实现智慧校园的建设目的，所以需要应用虚拟技术将多台服务器虚拟成一台服务器，形成一个资源池，统一使用所有的硬件与软件资源。这既实现了所有数据的共享，又提高了硬件资源的利用率，降低了硬件投入成本。

3 结语

在智慧校园建设中应用物联网技术、云计算技术、大数据技术与虚拟技术等前沿的信息技术，在现有的校园信息化建设的基础上进行升级改造，实现了校园网的全网覆盖，有效地整合了校园网内的各种信息资源，解决了传统信息化建设中的形成的信息孤岛问题。同时，采用大数据技术对海量数据进行分析处理，提供有价值的信息，对于为师生个性信息服务与学校的管理决策提供数字信息，优化教学与管理过程，提高教学效率与学生创新能力培养具有重要的意義。

[参考文献]

[1]王运武，于长虹.智慧校园实现智慧教育的必由之路[M].北京：电子工业出版社，2016.

[2]宋承继.物联网技术在智慧校园建设中的应用[J].自动化与仪器仪表，2015（3）：208-210.

[3]杨振英，张华英.云计算在智慧校园建设中的应用[J].集宁师范学院学报，2016（5）：49-52.

[4]张国梁，金成，李敏.大数据在智慧校园建设中的应用研究[J].软件导刊，2016（5）：147-149.