试论智慧校园信息化支撑平台建设

试论智慧校园信息化支撑平台建设

凌书平

中国移动通信集团广东有限公司湛江分公司

摘要：智慧校园建设的核心是提供智慧应用与服务，而信息化运行支撑平台是智慧校园建设的基础。有线、无线、VPN全覆盖的网络环境，基础信息库、资源与业务数据库、数据仓库构建的数据环境，以服务总线为核心的服务支撑环境，共同构成运行支撑平台建设的内容。存储虚拟化平台能够满足弹性增长的存储需求和大规模并行计算的需求，是构建学校私有云的实践与尝试，也是智慧校园建设的重要组成。

关键词：学校；智慧校园；应用平台；资源平台

一、智慧校园的概念

随着校园信息化建设的不断推进，信息服务在学校教学、科研与管理中的作用越来越大。初期，校园信息化的目标是建立校园网以及接入Internet，并尝试将计算机应用到远程教学方面，这个时候应用系统多是单机版本或C／S架构的系统，存在着信息孤岛问题。後来，在成熟的校园网的基础上，伴随B／S架构技术的快速发展，开始构建以教学、科研、管理为主体的管理型应用系统。当前，校园信息化为了适应以信息服务为中心，实现“按需定制、随需应变”的灵活模式，在SOA框架范围内统一技术支持标准，强调流程和服务的整合，进行资源共享、数据挖掘和决策支持，深化多维交叉式一体化服务，将业务更多的扩展到教学、学习生活中。

2010年，在信息化“十二五”规划中，浙江大学提出建设一个令人激动的“智慧校园”。这幅蓝图描绘的是：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。南京邮电大学做了一个相对比较完整的“智慧校园”规划，他们认为，“智慧校园”的核心特征应当主要反映在三个层面：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用于服务领域，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。

可见，“智慧校园”的建设要以服务学校、服务教学、服务社会为方向，以深化应用、优化服务为核心，以业务协同、资源整合、信息共享为主线，以打造统一、高效、智能的管理服务平台和信息服务平台为重点，在前期数字校园的建设与发展的基础上，以物联网和云计算平台为依托，全面提升校园信息化应用与服务水平。

二、智慧校园的特点

智慧校园正在慢慢改变着校园传统的教学、学习、生活、管理和服务模式，总的来说具有以下特点。

(1)智能化的设备监控与管理。以物联网技术为支撑，每一个运转的设备成为感知器，将感知到的各项运行数据、故障情况等采集下来，并传送给监控管理终端。

(2)灵活的数据统计与辅助决策。学校管理部门经常有数据查询的需求，这些需求是随机的、多变的、不可预见的，校园各应用系统中积累了大量统计数据，在这些数据的基础上构建数据模型，进而通过数据分析的手段，获取所需的汇总数据、维度数据、切片数据和细节数据，辅助领导决策。

(3)信息服务无盲区。灵活、敏捷、开放、扁平化的网络环境，为用户提供高可靠、高稳定、高性能的网络服务。园区内的每一个角落，包括：办公室、课堂、宿舍、餐厅等都随时随地地访问互联网络，使用各种信息服务。

(4)信息推送与主动服务。传统信息化是“人找信息”，IT设备“被动服务”，智慧应用能够提供“信息找人，按需服务”，利用现代化的技术实现个性化信息的主动推送。

(5)个性化访问服务。以用户为中心组织信息与服务，从内容、方式、界面等提供“按需定制”的个性化访问服务。

(6)丰富的访问渠道与手段。除了支持传统的电脑访问网络以外，手机、PAD、电视等多种终端都可以访问互联网，访问信息门户，获取所需信息，建立联系网络。

3.面向对象的智慧校园总体架构

“以人为本”是现代学校的重要理念之一，如何在智慧校园建设过程中体现“以人为本”是建设成败的关键。这里我们以满足用户需要为中心，以支援用户工作为目的，以分析用户特点为方向，来组织相关的应用与服务，构建智慧校园的运行支撑平台。总体架构(图1)的设计，是管理者从校园信息化建设的整体角度对智慧校园的宏观认识和把握。

目前，大部分院校已经建立了相对完善的数字化校园基础设施，开展了部分业务应用，积累了大量的业务数据。智慧校园的建设要在扩展网络、存储等设施的基础上，拓宽数据采集的范围，构建能为监测、管理、决策使用的数据模型，提供一系列标准化基础服务，通过数据集成、业务整合，以统一的信息门户为各类用户或角色提供联动的智慧应用。

三、智慧校园支撑平台建设

3.1建设思路

智慧校园应用支撑与数据分析平台的建设，将实现从管理型信息化到服务型信息化的转变。整合资源，面向服务，决策管理，提供统一的管理服务平台。

高校智慧校园建设规划，以人为本、面向服务、信息互通、数据共享，能提供及时、准确、高效、随时随地的校园信息化服务，“提供满足跨部门的业务管理、面向全校用户便捷的信息服务”。通过“管理化+服务化”的思路帮助学校实现由传统应用系统以管理为核心，转向前端以服务为核心。实现学校各类资源的整合和配置优化，提高学校的管理水平和办学效率，使高校信息化应用达到较高水平。

3.2整体架构

结合平台的定位，按照平台建设内容的划分，从宏观上整体搭建应用支撑与数据服务平台的架构。

整体规划内容：

1）基础支撑层

基础支撑层是平台的基础核心构件的集合，提供支撑平台运行的必备的基础能力单元，包含资源总线、统一用户管理、消息总线及流程中心。

2）资源管理层

资源管理层侧重对数据资源、服务资源的管理，涵盖核心数据平台的建设，数据主题库的建设、服务生命周期管理及运维平台的搭建。

3）应用层

在提供平台服务基础上实现服务应用，建设包括校园门户、决策分析系统及数据资产治理平台等。为各类用户提供多样化服务。

另外，除去上除整体分层意外，有两个体系将贯穿平台，作为垂直支撑的体系，具体如下：

4）标准规范体系

为了保证平台建设水平和运营的可持续性发展，必须确保建设和运营遵循各项标准规范和相应领域管理办法。主要有以下方面：数据标准、数据采集规范、数据交换规范和系统接口标准规范等。

5）安全保障体系

针对本平台可能遇到的各种安全威胁和风险，加强信息安全建设，形成有效的平台安全保障体系，保证信息在产生、存储、传递和处理过程中的完整性、高可用性、高可控性，确保各项数据及平台应用能够安全、稳定、可靠地运行，需要建立完整的安全保障体系。

3.3技术构件

平台的建设遵循构件化的原则，细分多个相对独立的能力单元，形成多个技术构件，构件之间以消息的方式进行通讯。整体架构按照SOA模式进行高度解耦，前端展现与后台支撑明确分离，增强平台的扩展性和维护性。

3.4数据关系

智慧校园应用支撑与数据分析平台的数据中心整体规划是按照全业务管理的思路，数据收集涵盖教务、学工、科研、图书馆、一卡通等主要业务种类；平台数据中心为上层应用提供数据支撑，包含业务系统、服务门户及决策系统等；为领导、教职工和学生提供各类服务。

3.5平台建设

智慧校园应用支撑与数据分析平台的建设，涵盖应用支撑平台、数据分析平台及数据资产治理平台三部分，平台的建设坚持以“数据”为中心，建立数据资源体系、数据分析体系及数据治理体系。

智慧校园应用支撑平台是智慧校园建设的基础，通过校级数据仓库的建立，达到包含异构数据采集交换、主题分析、数据服务及运维管理的目的。为数据资源及服务资源提供管理平台，同时为上层应用及领导决策分析提供数据支撑。

应用支撑平台包含数据管理、服务管理及运维管理三大部分，各部分分别描述如下：

3.5.1数据管理

数据管理的核心是建立统一数据平台，其核心包括数据交换、数据核心区、扩展主题区及数据共享区建设，负责整个智慧校园体系内各业务系统的数据支撑。

1）数据交换

数据交换的核心功能是提供多样化数据适配接口（如：数据库、数据文件、WebService等数据源格式）对已有数据适配进行接入和统一的管理控制，同时提供安全、稳定、灵活多样的交换通道。

2）数据核心区

数据核心区存储的数据是经过缓冲区再次处理过后的数据，处理的内容包括数据的权威性、业务关系、异常数据，这边的异常包含业务异常和数据异常。存储的是学校的核心数据，比如学生、老师的基础信息、扩展信息，是一个比较全面的数据资源池。

3）扩展主题区

扩展主题区的数据来源于缓冲区和核心区，在物理上统一存储，这部分的数据是经过缓冲区和核心区挖掘的有业务主题的相关数据集合，这些数据集合可以是动态新增的，每个数据集合都分别有不同的数据库段存储，相互独立，对外提供的时候通过接口的方式。

4）数据共享区

根据业务需求驱动，会建立数据共享区，共享区的数据供需求单位使用。数据属于业务系统需要的支持数据，由业务系统的需求决定，我们不做主动推送，存储的方式和扩展区一样，在物理上统一存储，每个业务系统的数据需求相互独立。对外提供的时候是以前置库或webservice的方式提供。

3.5.2主数据库建设

平台通过数据适配器，采集前置区各个业务系统的数据到数据缓冲区，作为原始数据落地；数据缓冲区的数据经过数据格式转换、代码转换形成缓冲加工库；缓冲加工区的数据经过清洗比对形成校园主数据库，主数据库是学校的核心数据，是其他应用及分析的基础。

1）数据采集

数据采集利用专业的数据抽取工具，按照一定的频率采集学校各个业务系统的数据。

2）数据加工

数据加工通过建立学校信息化统一标准代码表，通过专业的工具经过数据的清洗转换、关联整合，形成学校核心基础数据。

3）数据质量

业务系统的数据千差万别，学校主数据库建设的同时，要保证数据的质量，才能为应用及分析决策提供最准确、最真实的数据。

4）数据质量管理的基本要点：

基于数据质量管理的要点，通过建立数据标准、设定多个数据监控点、改善优化数据采集流程及落实责任制等保障机制。

3.5.3服务管理

服务管理是应用支撑平台针对数据服务的管理功能。平台的数据对外统一通过服务接口的方式提供，数据服务模块统一管理所有的数据服务。自身封装好的数据服务在服务总线进行注册，通过审核后经由服务总线统一对外发布。

各业务系统因应数据交换需求产生的数据服务，也需要参照平台接口开发规范，进行封装并注册在数据服务总线。数据服务的注册、审核、发布、调用、查询、统计及管理、监控等功能均由数据服务总线完成。

3.5.4运维管理

运维管理通过整合数据资源和服务资源，提供对数据和服务的全方位管理和监控的统一UI展现。汇总各类资源信息（节点、适配器、流程、数据、服务）的告警信息，使用webservice方式调用接口，达到统一监控和展现的目的；综合评判各类资源形成的运维事件，实现事件流程的智能分析与事件全生命周期的管理；同时将产生的各类事件形成完整的流程及日志记录，为信息化人员提供有价值的、准确的可用性信息。相关监控日志可注册数据服务对外提供，可供信息化操作人员查看。

运维管理主要包含数据资源管理、服务资源管理、日志审计及统计分析功能。平台通过分级权限体系，达到分级授权、有权使用的目的。

1）数据资源监控

统一管理学校应用支撑平台的数据资源，管理数据的来源部门、数据来源、代码组类型及数据权威配置等等。

2）服务资源监控

统一管理学校应用支撑平台的服务资源，管理服务的DSS节点、业务枢纽、服务分类、应用系统、服务流程、服务信息等。

3）日志审计

统一管理学校应用支撑平台的日志信息，包括前置机表结构、数据采集日志、数据加工日志、服务调用日志及系统日志。

4）统计分析

提供面向日志的各种统计分析功能，如基于时间的统计、基于类型的统计、按数据源统计及其他相关统计。

5）系统设置

提供系统常用配置，包括用户管理、角色管理、权限分配及菜单管理。

3.5.5流程中心

业务流程管理机制，通过数据加工作流的方式，串联碎片化的信息；并且通过可视化的管理，达到统一的在线流程管理的目的。通过统一流程管理，可以解决原有业务系统需要升级才能解决的问题，或是没有业务系统但有业务数据的问题。

统一业务流程管理的流程如下所示：

流程可定制：面向职能人员和IT管理员，基于业务场景提供多种流程模板，按照使用需求来启用模板，极大提高流程设计效率。提供可视化的流程设计方式，可通过拖拽的方式轻松创建流程表单或者流程审批链。

支持时间管控，可以对每一个流程和流程中的每一个环节进行时间控制，管理启动时间、结束时间、办理时限以及相应的对策；支持流程设计中，由表单数据控制流程实例中的流程走向。

流程监控：对流程实例的实时监控管理，包括参与人信息、流转信息及表单信息。对流程实例的实时调度，可对流程的运行状态进行人为调整。对流程预定的审批时间进行监控，到点未审批的流程节点进行预告提醒。保证流程的健康运行，从而保证业务的持续高效展开。

权限控制：针对流程及表单的定制进行权限控制，可以对流程和表单的建模、发布、修改和版本信息维护进行权限管控。

支持对组织机构权限的管控，可以将组织机构整体和局部的管理权限分配给其他用户组或用户。

3.5.6消息中心

建立统一的消息通信管理核心构件，即消息中心。消息中心具备通知或消息的发送、接收、撤回、存储、查询及管理功能。对外，消息中心将面向外部应用提供发送服务，各个应用可向用户直接发送相关通知提醒；对内，消息中心将集成多种通知渠道，包括：主界面框架、短信、邮件，通知内容包括：文字、超链接，不包含图片和附件。

消息中心是个人或应用消息管理的通用构件，未来新建的其他应用系统（如：教务系统、图书馆系统、其他新建应用等）都将调用消息中心服务对外发布消息或通知。

消息中心主要分为应用消息接收并持久化、消息解析分发、历史消息管理、前台消息面板、用户消息配置及运维管理几个部分，各部分的描述如下：

1）应用通知接收并持久化

通过调用通知接受服务，各个应用发送通知，并永久保存到历史消息数据库中。原则上历史消息库的数据永久存在，不可变更。

2）消息解析分发

针对应用发送过来的消息，系统将读取用户的消息配置，对通知进行关联整合，如路由配置，存储到用户消息库。

3）历史通知管理

提供对历史消息的查询功能，对通知数据的统计分析图表功能。便于对历史消息的追溯及分析通知收发的活跃度等。

4）前台消息面板

前台面板作为消息中心提供给用户对消息的统一可视化展现，让用户及时查看消息或通知。提供刷新、删除、已读、清空、提醒等交互功能。

5）用户消息配置

用户消息配置提供对消息接受方式、消息订阅开关的配置。可以动态配置消息的接受方式，如：邮件、短信等；也可以配置是否接受应用的通知提醒。

6）运维管理

作为消息中心构件本身的运维管理，提供基础的功能，如：日志查询、服务器状态监控、接口调用记录等。

结束语：

智慧校园的建设，是一个不断演进的过程，在智慧校园的规划时，学校要根据各自的特点，顶层设计，分步实施。对现有数据进行标准化编码，并进行大数据整合，打通各个信息孤岛。通过智能物联网，云计算和大数据的支撑，才能打造真正智慧型的校园，更好地为师生服务。

参考文献：

[1]胡钦太.教育信息化的发展转型：从数字校园到智慧校园2015.3

[2]郭惠丽.李倩倩.张蕾.基于物联网的智慧校园移动服务构建2017.6