云计算技术在智慧校园建设中的应用

来源:用户上传      作者:闫实 付佳 王晓丽

　　摘  要： 在互联飞速发展的过程中，云计算技术的使用能够在智慧校园建设中起到较大的作用，不仅能够提高学校的数字服务管理水平，还能够促进教育的进步。所谓“智能校园建设”就是将云计算技术与物联网技术相结合，为教育提供新的发展思路，为学校更好地培养人才，通过云计算，能够加强智慧校园建设。
　　关键词： 云计算;智能化;校园建设
　　中图分类号： G613.4    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.04.045
　　本文著录格式：闫实，付佳，王晓丽，等. 云计算技术在智慧校园建设中的应用[J]. 软件，2019，40（4）：207209
　　【Abstract】： During fast development process of the Internet， cloud computing technology can play an important role in construction of smart campus， which can not only improve management level of digital services of colleges， but promote progress of education. The so-called "Smart Campus Construction" is to combine cloud computing technology with Internet of Things technology， provide new development ideas for education， train better talents for colleges through cloud computing， and strengthen construction of smart campus.
　　【Key words】： Cloud computing; Intellectualization; Campus construction
　　0  引言
　　智能校园的教学理念一经提出，就受到社会各界的高度重视。其建设的实现便显得尤为重要，将云计算技术与虚拟化技术相结合应用于智能校园的建设，从而实现智能校园网络资源的共享。基于云计算的校园建设能有效地满足师生共享数据和信息的需要。随着网络技术的不断更新和发展，教学模式也发生了变化。云计算技术更是为智慧校园的建设提供了安全技术保障。
　　1  云计算校园建设基础
　　1.1  云计算
　　近年来，基于并行計算、网格计算、分布式计算和虚拟化技术的云计算技术得到了广泛的应用。云计算服务的基本形式包括：基础设施即服务（LaaS）、软件即服务（SaaS）和平台即服务（PaaS）三种服务模式。根据这三个模型，云计算可以分为三种类型：公共云、私有云和混合云[1]。公共云是第三方提供商通过互联网在更广泛的上下文中为用户提供的可用云，是向企业和个人提供的服务;私有云是为特定用户单独使用而构建的，具有良好的质量和安全性，并且适合于智能校园;混合云由两个或更多个云组成。彼此之间是独立的，但是却可以通过标准的接口紧密的捆绑在一起来共同为用户提供云服务。
　　1.2  关于智慧校园
　　在我国第十二个五年计划中，浙江大学提出了“智能校园”的新教学理念。根据有关调查，国内许多知名的大学非常重视智慧校园建设。智能校园主要是指创新网络科学研究的综合集成、形式多样的校园文化生活、高效的校园管理和服务。利用无处不在的网络环境下的校园活动，使得教师和学生在校园可以感受一个智能环境和一个基于计算的综合信息服务平台带来的便利。计算机网络智能感知环境与综合服务相关联，这使得学校与学校之外的社会沟通更容易。在智慧校园建设现状的过程中，云计算和虚拟化技术的应用，使学校的资源可以共享，使教学内容更直观的在老师和同学面前表现出来，并且可以提高教学效率。这样对促进学生、学生、教师、教师和学生都有帮助。学生与教师的相互交流使学校在一个氛围融洽良好的发展之中，整个校园都处在一个智能化、数字化的环境中。
　　2  基于云计算的校园建设
　　2.1  教育信息化面临的问题
　　校园的教育信息化虽然也在不断地建设中，但是相比云计算的发展速度，不可同日而语。校园的基础设施的迅速更新速度和技术应用滞后严重，虽然很多的大学已经建好了校园网络，但仍然存在很多的网络闲置状态，对网络资源并没有充分利用。基于云计算的校园建设方案中，存在如下问题：
　　（1）建设中需要很多大的数字校园应用系统（如教务管理、人事管理、办公、科研管理、财务管理、固定资产管理、实验教学管理、毕业管理、等）[2]，而这些应用系统的建设需要大量的服务器来支撑，因此必须有较大的建设资金投入。同时，有些系统如果没有大型计算机的支持，系统很难正常运行，如教务系统在学生选课和评教时系统需要能够支持大并发用户的使用。另外，为了解决硬件单点故障的风险，关键应用系统通常采用主、备服务器来   支持，这就需要更多的服务器资源，资金投入也就更多。
　　（2）系统管理难度高。大量服务器的规划、安装、部署将给系统的管理带来很大的难度，特别是当个别系统出现问题时，系统的重新部署和调整都需要较长时间。同时，由于部署的物理设备型号各异，运行的操作系统和应用系统种类繁多，技术人员通常需要针对特定的设备特定的系统制定单独的管理、维护和灾备方案。在这种模式下一个技术人员一般最多只能管理20台左右的服务器，而数据中心的众多服务器管理的工作量和工作难度常常让技术人员苦不堪言。 　　2.2  基础设施建设
　　在基于云计算的校园建设中，最基础是校园网的建设，也就是云计算的平台。通过校园网的建设，我们可以建立一个方便、智能化的校园信息高速公路，可以满足各种信息的更新和发展的需要，对校园网络的合理布局，可以很容易地覆盖范围之外的有线、无线、电脑、手机等设别，方便师生在任何时候任何地方能连接到快速的网络，云计算服校园网的特点是地毯可持续发展的。
　　云平台的物理架构。物理架构主要包括存储云和服务器云，同时物理架构根据校园内师生不同的需求划分了若干个功能区，并以此为基础构建了虚拟化业务应用集群。为了保证数据的可靠性，采用了F5硬件设备来完成业务负载分担。为了保障数据的安全，架构中使用磁带机对数据进行定时备份，同时防止恶意攻击以及病毒感染，还使用了防火墙、VPN、IDS、IPS [3]及审计设备等措施保证整个数据中心的信息安全。
　　云平台的管理中心。云计算平台设计的结构体系比较复杂，因此对管理的要求比较高。对云计算平台的管理主要表现在：对校园的网络、数据中心、计算机资源、虚拟机分配、虚拟机集群管理、虚拟主机维护、资源调度、高可用性集群管理、电源管理、存储池管理等高级特性。云计算平台功能核心管理中心同时还包括用户自主服务门户系统，完成不同用户的资源使用监控、统计、报表与云资源申请等功能，建议采用机架式服务器作为平台管理服务器[4]。
　　2.3  校园体系建设
　　智慧校园的建设就是要使师生这些校园的用户可以通过云计算的技术在网络中根据自己的所需来选择各种形式的应用，充分利用信息资源和服务。此外，高校是教育科研工作者的聚集地，通过云计算技术进行教学设计、问题讨论、科研等的整合，可以节约资源，降低成本。智能校园的建设主要将云计算的技术层与校园的主要要素相结合，主要包括如下几个方面。
　　2.3.1  信息化智能教学平台
　　智能教学平台是智慧校园最为重要的系统建设目标，基于信息技术的智能教学平台能够将各种教学资源进行大量的处理，使师生需要的各种知识或技能几乎能够全部得到满足。对智能教学平台构建的最基本要求就是信息量及信息处理能力，基于云计算的智能教学平台构建主要从以下三个方面入手进行建设。
　　2.3.1.1  网络教学资源
　　这是智能教学平台实现其功能的最基本建设，只有保证了教学资源才能使其功能得到有效实现与发挥。网络教学资源除了包括最基本的教学资源之外还应当有丰富的多媒体资源形式，既要全面涵盖师生所需要的信息类型，又要保证能够及时更新与充实信息。
　　2.3.1.2  学习评价
　　这是整个智能教学平台不断调整完善的信息依据，建立完整的学生学习评价体系，收集学生的全面学习与成长信息并以电子形式存储，能够有效掌握每一个学生的学习与发展状况，同时也能够根据整体学习评价调整智能教学平台体系。
　　2.3.1.3  家长交流
　　智能化的教学平台应当能够满足学生、家长与教师之间的有效沟通，基于云计算技术在网络的支持下这种交流功能较易于实现。
　　2.3.2  智能图书管理系统
　　智能图书馆的要求在于能够建立起信息传递和感知的智能体系，信息感知包括两个方面。对图书信息的感知。通过对感知信息的综合性处理与传递，能够以最快的速度为读者匹配到相关图书资料，从而提高智能图书馆的使用效率。智能图书管理系统通过网络感知并传递信息，并将其以云平台进行存储，实现信息的智能化管理。對读者的感知。通过读者借阅的书籍类型，以及结合读者的专业信息，智能图书管理系统会根据学生的专业推荐和专业相关的书籍信息。
　　2.3.3  虚拟实验室
　　实验室的应用要求多具有一定的专业性，同时如果在实验室的软件运用时由于计算机技术水平不同而出现的操作问题会直接影响到实验室系统的稳定性及安全。构建虚拟实验室[5]将所有的实验室所需软件、硬件及其维护管理工作以云计算技术展开，能够实现对整个实验室系统的智能化控制，保障了实验数据的安全与精准化管理。
　　2.3.4  公共服务
　　（1）单点登录系统：作为各类应用系统的支撑服务应用，提供统一的授权机制，让用户使用单一用户名和口令就能使用校园网络上所有授权使用的信息服务，从而将各种应用系统无缝接入和集成。
　　（2）智能楼宇管理系统：对教学楼和行政楼等各类设备进行智能管理，实现智能化照明控制、水电使用情况监测、能耗额定管理、漏水监测、预付费管理等服务，实现节能校园的建设目标。
　　（3）公共服务查询平台：各类用户可通过统一查询入口查询各类服务，如教师可查询工资的发放情况，学生可查询讲座的开设情况、一卡通账户余额等。
　　（4）智能安防系统：通过射频识别、图像识别、GPS、无线传导网络、遥感等技术，结合日常视频监控系统，全面感知校园环境、人和物的变化，并通过云端对感知信息进行汇总、处理，及时进行提示或报警[6-8]。
　　3  结论
　　云计算作为一种热点研究课题在诸多领域都有着广泛的运用，它能够在计算机技术的基础上实现更加多元化的信息资源服务能力，是构建智慧校园体系的有力工具[9-10]。将云计算作为构建智慧校园体系的主要手段必然能够使其强大的信息资源能力得到有效发挥，同时也能够与智慧校园的多元化需求相吻合。总之，智能校园是数字化的体现，发展目标是利用基础数据和云平台作为支撑，将会创造和谐稳定的智能校园环境。因此，随着云计算技术的进一步发展，应用于智能校园建设的发展将是一个美好的未来！
　　参考文献
　　[1] 王涛， 邵国强. 基于云计算的大数据分析[J]. 福建电脑， 2014（7）： 26-27.
　　[2] 蔡忠兵， 郭碧乃. 高校“质量工程”项目管理信息化建设的探索与实践[J]. 中国教育信息化， 2014（21）： 62-64.
　　[3] 王皓然. 虚拟化安全完整性监控研究与实现[J]. 贵州电力技术， 2016， 19（12）： 33-36.
　　[4] 杜艳绥. 基于云计算技术的智慧校园建设研究[J]. 辽宁行政学院学报， 2016（11）： 93-96.
　　[5] 张猛. 基于云计算的大数据虚拟实验室构建与研究[J]. 当代教育实践与教学研究（电子刊）， 2017， （8）： 892-893.
　　[6] 闫实， 刘占波， 王晓丽. 云计算技术在高校计算机基础教学中的应用[J]. 软件， 2018， 39（06）： 167-169.
　　[7] 刘苗苗， 王勇， 张永生. 基于云计算的智慧校园建设方案研究[J]. 佳木斯大学社会科学学报， 2017， 35（01）： 170-172+176.
　　[8] 杜艳绥. 基于云计算技术的智慧校园建设研究[J]. 辽宁行政学院学报， 2016（11）： 93-96.
　　[9] 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， 38（05）： 49-52.
　　[10] 许利军， 闪永强. 云计算技术在数字化校园建设中的应用研究[J]. 新乡学院学报（自然科学版）， 2013， 30（05）： 346- 347+363.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15016108.htm