原创《云计算与大数据技术在智慧校园中的应用》
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一、校园信息化的建设现状
20 世纪80 年代初,各大高校开始着手信息化的建设,受限于当时的信息技术水平,建设内容主要集中在网络、服务器等基础硬件.近年来,随着数字化校园概念的提出,各大高校围绕着学校的教学、科研、管理和生活等方面展开,在原有的基础上深入建设数字化校园.此阶段以校园业务管理系统为主,仍然处于统意义上的信息化道路.虽然也在数字化校园平台上研发了多个业务系统,但是这些系统都是各自孤立的,业务数据量较少,用户体验一般.
智慧校园是高校信息化的高级形态,整合学校的教学、科研、管理和技术资源,以服务为宗旨,将大数据和云计算技术应用于校园的信息化建设之中,能更好地提升服务质量和用户体验.
二、大数据和云计算技术
2.1 大数据技术
大数据（BigData）也被称之为海量数据,数据体量通常在PB 级以上,已无法使用传统的数据处理软件进行存储和处理,或者说,需花很长的时间来完成对数据的集成、抽取处理、并进行分析决策.大数据是需使用新的处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产[1].
近年来,随着物联网、虚拟化、云计算及移动互联网技术高速发展,无处不在的移动设备、各种形态的传感器、FRID 无时无刻产生大量数据,这意味着要处理的数据十分巨大,而且这些数据还在以一种超乎想像的速度在增长.这对数据处理的有效性和实时性又提出了更高的要求,传统的数据处理手段已无法满足,大数据技术也就应运而生.
2.2 云计算技术
二十世纪八十年代,计算模式主要是以CS 模式的大型计算机为主.随着技术的发展,目前云计算模式发生了巨大转变.据美国国家标准与技术研究院（NIST）的定义,云计算是一种按使用量付费的模式,提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络,服务器,存储,应用软件,服务）,这些资源能被快速提供,只需投入很少的管理工作,或与服务供应商进行很少的交互[2].
云计算是网格计算、并行计算、分布式计算、效用计算、负载均衡、网络存储等传统技术相互融合的产物,是一种基于互联网服务的超级计算模式,它将存储在PC、移动智能终端和各种后端服务器的海量数据和资源进行集中存储和处理,最终为外部用户提供可用的、灵活的、自助式的服务.云计算的核心技术是虚拟化,通过虚拟化技术把物理服务器进行虚拟化,构建资源池,包括计算、网络和存储资源池等,数据中心可以通过按需租用的方式为用户提供灵活的、弹性的、自助的数据存储、分析以及科学的计算等服务.用户只要联上互联网,在本地计算机上发送需求消息,就可以享受到云端服务[3].
三、智慧校园
校园内存在各类信息资源,如何有效地集成整合,并实现资源的有效配置和充分利用具有重要意义.智慧校园是以提升服务为宗旨,以物联网为基础,打造一种智能化的校园学习、生活及工作一体化的环境,并且将管理、科研、教学相互融合.教育信息化“十三五”规划中再次提出了建设“智慧校园”,描绘了一个融合创新的网络科研、无处不在的网络学习、丰富多彩的校园文化、透明高效的校务治理、方便周到的校园生活[4].
智慧校园的建设离不开云计算、大数据和移动互联网技术的支持,借助于物联网络,实现对校园网中的各个物体的互联.据IDC 的最新数据预测截至到2020 年,全球将有310 亿个互联设备联网工作,在校园里,用户将会感受到无处不在的智能化服务.
建设智慧校园,主要目标是利用互联网实现数据共享,并将各种信息融合到学校的各个服务领域之中,实现线上与线下的高效合作和互联,在此基础上,为广大师生提供一个综合信息的服务平台以及一个智能化的感知环境,根据老师和学生的不同角色来为他们提供专属的个性化服务,最后是利用这个综合信息的服务平台以及智能化的感知环境,搭建起学校与外部环境的桥梁,让它们之间可以相互交流、相互感知,促进彼此的发展.
如图1 所示,智慧校园需要打造统一服务平台,设立校园数据中心,构建基础网络；并通过分层建设,达到平台服务能力及应用可扩充的目的,创造面向未来的智慧校园系统框架.
四、应用研究
随着在云计算、物联网、互联网和智能移动终端等技术的发展,智能信息化也在校园里得到广泛的应用,智慧校园是具备智能化管理与分析功能于一体化的综合信息化平台,能对信息进行共享及对各种类型的数据进行深度的分析挖掘[5].
在校园里各种各样的场所,包括教室、实训和实验室、图书馆、食堂、宿舍、办公楼、体育馆、后勤中心和各种移动终端等,只要把智能的传感器安装到这些场所,借助于校园网、通讯网和互联网,借助云计算平台,实现数据的互联互通和分析挖掘,最终实现智慧的教育和管理模式.
4.1 校园云
校园云能满足校园应用和用户规模增长、动态伸缩的需求.利用虚拟化技术将各种资源集合到一个资源池中,进行动态伸缩调整, 便可显著提高资源的利用率,通过对数据进行多重备份、计算节点同构可互换等措施来保障数据的高可靠性.
基于高校已有的资源,利用云计算及虚拟化技术,整合现有资源,在不投入大型设备的前提下,实现复杂的科学计算、实验研究、海量数据挖掘、大规模分布式存储,使资源动态伸缩调整,实现超级计算机的性能.
云计算技术是计算能力与网络技术相融合的产物,从云计算技术出发,建设校园云数据中心,提高计算服务的安全性、灵活性和可靠性,打造校园云服务管理平台,为教学、管理、后勤提供高质量服务.
4.2 数字化智能图书馆
结合云计算、大数据等技术,智慧校园应用主要体现在以物联网为基础,建设数字化智能图书馆,开发一套智能导航系统来实现馆内图书的定位、自动借阅、自动盘点、自助归还等,打造智能的图书馆综合管理平台.
4.3 智慧教室
智慧教室集中体现了校园教学精细化的管理.通过收集和分析人和物两方面的相关信息,通过云计算和大数据技术实现对教室内环境的监控,并进行自动调节,有效辅助教学；另外,基于对教室环境大数据的研究分析,构建智能感知系统,可以对教室内师生情绪进行感知.
4.4 校园社交网络平台
在智慧校园中,通过虚拟网络和大数据的有效结合,构建起校园社交网络平台.借助该平台,无论任何地点、任何时间,老师可以和学生通过网络平台进行学习交流,增强教学过程中的师生互动,学生之间也能够跨专业进行学习、选课等.
4.5 教学分享平台
借助云计算技术和大数据技术,打造教学分析云平台,在此平台上老师和学生可以分享教育教学内容,有助于智能系统对教学信息的整合和管理；同时建立教学数据分析展示平台,利用该平台,学生可以了解自己的学习情况,巩固已掌握知识点,加强薄弱知识点；老师也可以因材施教,提供教学效果.
4.6 校园智能一卡通
校园智能一卡通在很多学校得到了推广使用,正式因为它的便捷性和实用性,使得校园智能一卡通在校园内应用得非常广泛.领用大数据技术,对一卡通后台数据的挖掘分析,也能提取非常有价值的数据,供校园管理层进行决策.
4.7 平安校园
在数字化校园的建设过程中,校内基本都已经安装上了视频监控系统,通过云计算、物联网和大数据技术,逐步把现有的监控系统整合到一体化的智能安保平台中,打造智慧型平安校园.平安校园支持灵活的,分布式的集散安保监控模式,支持移动、互联网、智能终端等多种监控模式,通过对监控图像的智能分析、预警等功能,并对监控图像进行分析等实现校园的安全管理.
5.8 绿色校园
利用智能传感技术和信息化技术,对学校的各种耗能设备进行实时监控,智能分析,优化调度,管理控制,达到节能减排、低碳环保、降低学校运行成本的目的,实现绿色校园的建设,智慧校园的重要的特点就是绿色、环保、节能.
五、结束语
校园信息化建设离不开云计算和大数据等新技术的应用.在智能化时代,对于海量数据的处理离不开大数据技术；同时我们处于一个互联网时代,面对高强度的处理需求,云计算技术也是必不可少的,它也是大数据技术的底层支持,能为海量数据、多种异构数据的存储、转换、处理、分析挖掘提供可以高效利用的计算力.因此,智慧校园的建设离不开对数据的分析和处理,只有高效快速的进行数据处理,才能更好的完成智慧校园的建设.
大数据技术论文参考资料：
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