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摘 要 ：随着大数据及云计算技术、物联网技术的迅猛发展, 国内院校也开始在传统财会处理软件、ERP 信息化课业管理 系统的基础上,通过依托 Hadoop 分布式系统框架、HDFS 文件系统、MapReduce 并行计算技术,以及云计算平台、后台服 务器、数据库等,开发与部署网络化智慧校园移动服务平台,进行校内财务教务、课程教学、学生学习、生活与社会活动信息 的挖掘处理,并将其上传与存储至多个业务功能模块之中,以便于管理人员、师生群体的信息浏览与调用,以提升学校财务教 务管理决策、教学科研的效率与水平。
关键词 ：互联网 +,智慧校园,移动服务平台,建设
Construction and Analysis of Smart Campus Mobile Service Platform Based on "Internet +" Background
WANG Xinjuan
(Taizhou College of Nanjing Normal University, Taizhou Jiangsu 225300)
【Abstract】： With the rapid development of big data, cloud computing technology and Internet of Things technology, domestic colleges and universities have also begun to develop and deploy networked smart campus mobile service platform on the basis of traditional accounting processing software and ERP information course management system by relying on Hadoop distributed system framework, HDFS file system, MapReduce parallel computing technology, cloud computing platform, background server, database, etc, carry out the mining and processing of the information about the school's financial and educational administration, course teaching, students' learning, life and social activities, upload and store it in multiple business function modules, so as to facilitate the information browsing and calling of managers, teachers and students, and improve the efficiency and level ofthe school's financial and educational administration management decision-making, teaching and scientific research.
【Key words】： "Internet+";smart campus;mobile service platform;build
1 高校“互联网 + 智慧校园”移动服务平台建设的关键技术
1.1 大数据技术
大数据技术是用于海量数据挖掘、计算、统计分析 的技术,主要包括 Hadoop 分布式框架结构、Spark 数 据引擎、MapReduce 并行计算技术、HDFS 分布式文 件技术、HBase 数据库、Hive 数据仓库等组成部分, 可针对多样化的数据搜集、处理与分析需求,对现有的 集群节点、功能组件作出扩展 [1]。
其中 HDFS 分布式文件系统,处于 Hadoop 分布式 系统框架的最底层,往往根据 Client 客户机主节点、从节点的数据资源分布, 以及 MapReduce 并行数据处理 的键 / 值程序,提供不同类别的大规模数据集 ( 总容量 大于 1TB)。在该文件系统上存在着 HBase 数据库,这 一数据库中包含 Region 表、客户端接口 (Client API)、 RegionServer 存储组件等组成部分,负责将不同数据的 键 / 值 (Key/Value) 格式, 分配至相应的 RegionServer 组件内进行处理后,存储到分布式数据库中。
而 MapReduce 并行计算模型,则置于 HBase 数据 库之上,主要用于待运算的数据片段分解,将不同数据 片段运用 Map 函数、Reduce 函数进行任务计算,并将Key/Value 的键值与 Reduce 函数形成合并,建构起数 据处理值的输出集合 Value。其他诸如 Spark 数据处理 引擎、Hive 数据仓库属于云计算平台的组成构件,可 用于数据处理的接口提供、数据资源部署与分配。
1.2 云计算技术
云计算服务平台是面向多种功能服务的可扩展平台, 基础设施即服务 (IaaS)、平台即服务 (PaaS)、软件即服 务 (SaaS) 等层级,不同层级内又存在着多种云平台管 理技术, 其中基础设施即服务层 (IaaS), 处于云计算平 台的最底层,包括 Openstack 管理系统、存储器、后台 服务器、数据库等组成部分 [2]。在 OpenStack 云管理平 台中,可以根据多种业务功能需求,扩展安装跨平台的应 用程序组件,并对公有云的分布式框架作出部署与配置。
而平台即服务 (PaaS) 位于整个系统的中间层, 包括 网络操作系统、MVC 框架、VMware 组件、Hypervisor 软件、I/O 接口等结构,主要通过网络计算机、后台服 务器、存储器、数据节点的虚拟化,并由中间件技术对 分布式系统、应用程序形成连接,进行海量数据资源的 合理分配、并行计算处理,保证多种业务及服务功能的 正常运行。最后,软件即服务 (SaaS) 处于系统的最上 层,主要通过利用 SOA 体系结构,以及用户管理、映 像管理、虚拟资源管理、安全管理等组件,形成与外部 用户的 Web 服务连接、业务数据共享、权限与请求管 理,有助于教师、学生等主体对应用程序的访问、业务 功能执行,实现不同网络端口间数据信息的动态分配。
1.3 物联网组网技术
利用物联网网关的组网技术,通常包含重叠码分多 址组网、网关组网等的方式。首先重叠码分多址组网, 是采用 OVCDMA 系统、分集技术,建构起 OVCDMA 扩频、扩频码分配的组网方式,在校园的小范围空间 内,通过重叠复用设计来提高扩频码利用率、获得编码 增益 [3]。这一重叠码分多址组网过程中,发送端利用网 络分簇算法、无线网路由协议,设置数据包格式、数据 包的 IP 地址。之后依托无线传感器、IP 网络协议的节 点端口,与客户端节点、指令服务器间形成数据通信连 接,保证无线传感器不同 IP 节点的负载均衡、数据信 息正常传输。
而基于网关组网的物联网技术,则针对通用网关接 口 CGI、DTN 协议栈、IP 网络协议,进行整个局域网 系统内的网络协议转换,其中网络防火墙处于最外部 应用层,可利用基于路由的包过滤技术,对外部用户访 问、数据信息查询与传输等的操作,进行代理访问控 制、数据包过滤,以及各层级网络协议的转换,包括物 理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层的协议转换。而 DTN 协议栈被安置于不同局域网之间,通过控 制电路对数据信令格式作出转换,可最大程度维持局域 网间的数据自由传输。特别在网络中断情况下, DTN 网络协议栈可通过对时延数据的处理、缓存,减少网络 数据信息查询、传输的故障问题。
2“互联网 + 智慧校园”移动服务平台的组成架构
“互联网 +”环境下的智慧校园综合信息服务系统 建设,是以大数据技术、物联网组网技术、云计算平台 等为网络载体,搭建起涵盖感知层、网络通信层、业务 支撑层、智慧校园应用层、终端展示层的组成框架,不 同层级内部还存在着多种用于数据挖掘、处理、分析、 存储的软硬件,以及智慧校园服务的功能模块,可以实 现财务、教务、教学、科研的业务功能,具体组成架构如图 1 所示。
从图 1“互联网 + 智慧校园”移动服务平台的组成 结构,可以得出其主要包括以下的层级 ：
(1)智能感知层 ：感知层内包含着一系列的硬件设 施、智能感知技术,负责用于外部数据信息的读取收 集、近距离传输。其中 WSN 传感器、RFID 射频识别 技术、GPS/BDS 定位等,是将教务教育人员、师生主 体的校园活动信息,通过无线射频硬件设备识别、读取 的方式,采集并整合校园不同部门的感应数据信息,识 别与验证的安全性较高。而后依托于 WSN 无线传感网 络、ZigBee 传输协议、NFC 通信技术,由无线传感器 节点进行校园教务、行政、教学、科研数据信息的传输。
(2) 网络通信层 ：网络通信传输技术包含通用网关 接口协议、IP 网络协议、4G/5G 网络通信技术、CMCC- web/CMCC-edu 网络通信技术, 校内教务部门、行政 部门、教育部门、师生人员等主体,可以在任何时间、 任何地点,接入到 IPv4、IPv6 网络接口配置地址,完成稳定高速的互联网信息传输、业务服务功能实现。
(3)大数据业务服务支撑层 ：借助于大数据技术、 云计算平台等,建构完成的大数据业务服务支撑层,主 要包括云平台服务器、存储器等硬件,以及 Spark 数据 挖掘引擎、HDFS 分布式文件系统、Hbase 数据仓库、 数据交换技术、大数据分析技术的软件。各业务功能 模块分别负责对不同来源的数据信息,进行数据资源整 合、处理、分析与存储。
而云计算管理平台则针对海量化的校园内部数据资 源,先对网络计算机、后台服务器、存储器、数据节点 等的软硬件作出虚拟化。之后由虚拟化设备、任务调度 节点,进行现有数据信息资源、业务项目的任务运算处 理,保证校内教务教育部门、学科教师、学生等主体的 数据应用与管理。
(4)业务应用层 ：业务应用层为智慧校园移动服务 平台,提供校务、教务、教育、教学、其他综合服务的 管理层级。在大数据技术、云计算管理平台的基础上, 先通过校内一卡通识别监测系统,对教育人员、管理人 员、教师、学生等,进行多种信息整合、身份验证。而 后利用教务管理、行政管理、教学科研管理、综合信息 服务、OA 协同办公的业务模块,向师生提供 OA 协同 办公、教学科研、日常事务处理等的功能服务支持。
(5)用户终端层 ：校园网络客户端包括智能手机、 平板电脑、PC 等设备, 用户依托物联网组网技术,在 接入到“互联网 +”智慧校园移动服务平台后,可根据 自身具有的数据访问权限,通过特定的通用网关接口协 议、IP 网络协议、4G/5G 网络通信技术、服务查找接口, 发送相关业务请求、数据处理请求,并接收教务管理、 行政管理、课堂教学与移动化办公的响应数据,提高智 慧网络化移动平台的综合服务水平。
3“互联网 + 智慧校园”移动服务平台的管理与服务功 能实现
3.1 教务行政管理
在“互联网 + 智慧校园”移动服务平台,开发或增 设 ERP 信息化管理组件,对不同院系的教务规划信息、 行政事务信息,上传至网络云服务平台中。由校内行政 部门、管理部门主体,使用轻流的一体化移动办公服务 系统,进行“智慧校园”教务数据、行政管理数据的整 合,并通过移动端、PC 端的网络应用程序组件, 响应 教师、学生等群体的业务执行请求,通过一键审批记 录、分类登记、公文流转的功能运行,使整个教务管理 更加科学高效化。
3.2 财务及其他事务管理
智慧校园财务管理、其他日常生活及活动事务管
理,通常采取 WSN 传感器、RFID 射频识别技术、校 园一卡通等的软硬件,对校内不同部门财政资金运作、 财务收支的数据作出管理。如依托于云计算管理平台、 后台服务器、数据库的支撑层,建构校园一卡通管理系 统,将校内的学费缴纳、水电费缴纳、食堂就餐、机房 上机、商户交易等账户记录,纳入到数字化电子结算、网 络系统管理之中,保证高校财务及其他事务的管理质量。
3.3 教学科研管理
依托武汉中智讯科技有限公司,建立的 ZDroid- s210xA80 智云物联网功能实验室、服务管理平台, 开 发出“互联网 + 智慧校园”网络化管理系统的移动智云 App, 由外部用户在 IP 网络协议、ZigBee 无线通信技 术、4G/5G 网络通信技术支持下,通过使用智能手机、 平板电脑、PC 等终端设备,访问云计算管理平台、后 台服务器、数据库,设置智能化分组单元进行重组教学, 完成海量化教学资源调用、科研业务与功能一体化管理。 3.4 OA 协同办公服务高校“互联网 + 智慧校园”OA 协同办公系统的建 立, 主要在 HBase 数据库、Hive 数据仓库、Spark 数 据处理引擎等软件,以及通用网关接口协议、IP 网络协 议、4G/5G 网络通信技术的支持下,用于发文拟稿、收 文登记、收文办理、会议规划、会议纪要与归档、办公 物品采购与出入库的管理,进行不同部门业务的数据资 源搜集、筛选与提取,提取出重要的数据文件、数据表 及数据字段,以便于管理人员的数据浏览与调用。
4 结语
面对各院校内不同部门存在的海量化数据信息,高 校应充分利用多种“互联网 +”技术,对多个教育管理 层级的数据资源、公共服务项目进行整合,向广大师生 群体提供更加系统化、快捷化的服务。因而在这一“互 联网 +”信息交互发展的形势下,利用“互联网 +”大 数据技术、云计算平台及网络服务器,构建起智慧校园 网络化信息传输、功能服务系统,为校内不同部门之间 的教育教学协同、数据资源共享提供支持,提高高校智 慧校园移动平台的人性化、智能化服务水平。
参考文献
[1] 周春娜.大数据环境下高校档案信息化建设研究[J].信息记 录材料,2021(1):136-137.
[2] 王芳.基于大数据环境下高校智慧移动学习平台的构建分析 [J].现代职业教育,2021(10):58-59.
[3] 黄海铿.大数据环境下高校档案用户行为分析[J].兰台世界, 2017(10):58-59.
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