智慧校园规划剖析.docx
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智慧校园规划剖析
智慧校园规划设计
一、概述
智慧校园是通过无处不在的智能化传感器组成的物联网，实现对物理校园的全面感知随时获取信息，并通过网络技术实现物联网的整合，借助云计算、决策析优化等技术对感知信息进行智能的分析和处理，对智慧校园中的各种需求做出预测和智能的决策，提高校园教学、管理效率，创造一个高效、智能、幸福的校园环境。
从而形成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。
智慧校园建设的过程不能简单地认为是信息机器、信息技术的引入过程。
智慧校园建设的过程是教育思想、教育观念转变的过程，是以信息的观点对教育系统进行分析认识的过程。
在这样的基础上指导信息技术的教育应用，才是真正的智慧校园。
二、智慧校园的建设规划
随着信息与通讯技术的不断发展,新技术层出不穷，在教育中应用越来越普遍，产生的效果也越来越明显，越来越受到教育界的重视。
云计算、物联网、虚拟现实技术、流媒体、触控技术及网络技术使教育达到了更新的高度，构建出一体化的、适应变化和发展的学校教育组织新体系，实现以教师和学生的发展为核心价值的有机教育信息生态系统。
（1） 校园云计算
云计算（cloud computing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。
“云”其实是网络、互联网的一种比喻说法。
云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。
提供资源的网络被称为“云”。
狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。
这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。
云计算描述了一种基于互联网的新的IT服务增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展而且经常是虚拟化的资源。
云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。
云计算常与网格计算、效用计算、自主计算相混淆。
（网格计算：
分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机，常用来执行一些大型任务；效用计算：
IT资源的一种打包和计费方式，比如按照计算、存储分别计量费用，像传统的电力等公共设施一样；自主计算：
具有自我管理功能的计算机系统。
）
云计算的特点：
首先，云计算提供了最可靠．最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。
其次，云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。
此外，云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。
校园网中云计算的应用：
云计算系统可用来构建普及计算环境，用于大规模的客户机需要安装大量常用软件的场景。
非常适合用于校园网环境中构建全局计算环境，教学用计算机部署等应用，可充分利用现有设施的潜能，满足师生在教学科研中的实际需求，大大提升校园网的应用和管理水平。
1） 教学系统开发支持
在云计算环境下，需要构建支持网络学习的“云计算”服务，学生通过Ｗｅｂ浏览器或手机等移动设备，获得互动性、体存储与处理－浏览器一客户端用户服务与数据验性，移动性和存储服务。
服务和数据町以在最大范围内共享，避免了教育信息系统的重复开发。
2） 建设校园网教育信息系统
在各大高校日常办公、教学和科研方面的硬件设施投入都是一笔巨大的开支，软硬件不断的更新升级，成本不断增加困扰了很多高校的发展，由于云计算对使用的终端计算机本身的要求并不高，并且将设备更新换代的任务统统丢给服务的提供者——数据中心的建立者或者是相关服务的提供商。
教育机构数据中心、网络中心的相关任务将可以选用云计算服务来完成，通过云计算提供的ＩＴ基础架构，可以节约成本，不用再投资购买昂贵的硬件设备，负担频繁的维护与升级。
3） 构建网络学习环境，提高学习效率
云计算技术允许人们随时随地从任意终端访问信息及其它服务，增强了嘲络学习的灵活性和敏捷性，能够实现学习资源和学习工具的“按需而用、即需即用、快速聚合”，降低Ｗｅｂ学习资源与服务的成本与难度，创建灵活敏捷的学习方式，从而有助于提高学习生产力，最终提高学习效果。
4） 建立校园云计算安全平台
云计算给校园提供了最可靠、最安全的数据存储中心。
我们不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。
云计算严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。
同时，数据的集中存储更容易实现安全监测：
通过将信息存储在一个或者若干个数据中心，对应的管理者可以对数据进行统一管理，负责资源的分配、负载的均衡、软件的部署、安全的控制，并有效降低使用者的成本。
5） 数据共享
院系联合和应用教育信息资源共建和共享校园网现有设备的多样化和复杂化，考虑到不同设备的数据同步方法种类繁多，操作复杂。
比如要在这许多不同的设备之间保存和维护最新的一份联系人信息，需要为此付出难以计数的时间和精力。
这时，我们就可应用云计算来让一切都变得更简单。
在云计算的网络应用模式中，数据只有一份，保存在“云”的另一端，你的所有电子设备只需要连接校园网，就可以同时访问和使用同一份数据。
这样可以达到数据更深一层次的共建共享。
共同应用云计算扩展性非常强，各院系可以将现有的硬件资源共同加入到一个云中，减少单院校的资金和时间上的投入，并实现真正意义上的资源共享。
校园云计算建设有助于学校提升整个校园管理和公共服务，可以有效提高教育、科研水平和质量，创造一个更加和谐的校园环境。
其应用优势为：
①统筹共享校区系统资源 ②促进数据交换，应用协同 ③按需的基础设施服务 ④一体化的数据管理分析 ⑤加速应用服务提供 ⑥便捷化的第三方应用集成 。
（2） 校园物联网
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。
其英文名称是“The Internet of things”。
由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。
这有两层意思：
第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
从技术架构上来看，物联网可分为三层：
感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。
感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息，并且将信息传递出去。
网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
校园物联网是在传统校园信息化的基础上，以信息网络为依托，利用数字化手段借助物联网技术对校园环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）、活动（包括教学、管理、服务、办公等）等各个方面和环节进行综合管理。
在该平台里，可根据新校区的规划，设计整体架构，在硬件、网络基础上运用丰富的软件信息系统，高效便捷地实现学校的教学、科研、管理和服务等活动的全部过程，从而达到提高学校教学质量、科研水平和管理水平，促进实现学校办学宗旨的目的。
物联网在学校中的应用大概可以分成下面几个领域：
1） 信息化教学
利用物联网建立泛在学习环境。
可以利用智能标签识别需要学习的对象，并且根据学生的学习行为记录，调整学习内容。
这是对传统课堂和虚拟实验的拓展，在空间上和交互环节上，通过实地考察和实践，增强学生的体验。
例如生物课的实践性教学中需要学生识别校园内的各种植物，可以为每类植物粘贴带有二维码的标签，学生在室外寻找到这些植物后，除了可以知道植物的名字，还可以用手机识别二维码从教学平台上获得相关植物的扩展内容。
2） 教育管理
物联网在教育管理中可以用于人员考勤、图书管理、设备管理等方面。
例如带有RFID标签的学生证可以监控学生进出各个教学设施的情况，以及行动路线。
又如将RFID用于图书管理，可通过RFID标签可方便地找到图书，并且可以在借阅图书的时候方便地获取图书信息而不用把书一本一本拿出来扫描。
将物联网技术用于实验设备管理可以方便地跟踪设备的位置和使用状态，方便管理。
3） 智慧校园
智能化教学环境，控制物联网在校园内还可用于校内交通管理、车辆管理、校园安全、师生健康、智能建筑、学生生活服务等领域。
例如，在教室里安装光线传感器和控制器，根据光线强度和学生的位置，调整教室内的光照度。
控制器也可以和投影仪和窗帘导轨等设备整合，根据投影工作状态决定是否关上窗帘，降低灯光亮度。
又如对校内有安全隐患的地区安装摄像头和红外传感器，实现安全监控和自动报警等。
（3） 信息决策辅助分析
1）智能视频分析
视频分析技术就是使用计算机图像视觉分析技术，通过将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标。
用户可以根据的视频内容分析功能，通过在不同摄像机的场景中预设不同的报警规则，一旦目标在场景中出现了违反预定义规则的行为，系统会自动发出报警，监控工作站自动弹出报警信息并发出警示音,用户可以通过点击报警信息，实现报警的场景重组并采取相关措施。
2）能耗分析
通过记录校区用能情况，如用水、用电等的习惯和集中的区域，通过数据或者图形的形式表现出来，为决策提供参考依据，从而采用适合的政策措施去优化。
3）网络使用分析
通过对校区网络使用情况与使用习惯来进行网络评估分析，发现网络使用的不当之处，进而制定适合校区的网络政策，如是否需要扩展网络容量，是否需要限制端口与晚上断网等措施。
（4） 无线校园
随着教学设施的完善，越来越多的便携式计算机终端被带进了教室，越来越多的学生也开始拥有了带有无线网卡的计算机终端。
教师和学生对校园网的依赖性相当之高，“随时随地获取信息”已成为广大师生们的新需求。
但是，传统的有线校园网存在着诸多“网络盲点”，比如在图书馆、食堂等许多不宜网络布线的场馆设施如何联网？
在教室、实验室等场合如何突破网络节点限制、实现多人同时上网的问题？
这就需要我们在建设有线网络基础上充分扩展和利用无线网络来解决。
无线在学校中的发展与应用如下：
1）教学网络
通过校园无线网络覆盖机房、多媒体教室等。
为广大师生提供了一个更为有效的网络互动平台，加强了学习生活的交流，同时为学生在教室内的自习提供一个方便的查询资料的网络环境。
2）图书馆网络
通过无线校园网覆盖整个图书馆内所有的区域，教师和学生可以很方便地利用无线网络查阅网络上的相关资料和浏览数字图书。
3）行政办公网络
通过无线校园网覆盖学校的各系、院办公楼和行政办公区，通过对办公区域提供无线网络，提高了各职能部门的效率，满足了教职员工的在线查询能力，大大提高了各职能部门的服务质量。
4）教工、学生宿舍网络
在教工宿舍和学生宿舍提供了无线局域网无线覆盖，满足了教工和学生临时上网的要求。
5）无线应急网络
在出现需要突发性大规模网络服务要求的场合，提供临时性的无线网络服务，满足用户对网络的需求。
学校采用无线组建校园网，学生们不仅可以在宿舍和实验室固定的地方上网，还可以在课堂上、图书馆等许多地方很方便的接入，甚至根据自己的合理时间安排，在学校宽阔空旷的花园草坪上上网查阅学习资料。
在考试前夕更可以减少机房、学校网吧等可以有线上网园区的压力，改进学校的学习环境，提高了学生的学习效率与成绩。
所以，对于学校来说，一方面教学的互动性增强了，另一方面，教学的信息量大大增加了；在课堂上，学生不再仅仅是被动的听者，也是互动教育的参与者，学生可以用自己的资料来参与教学，同时这些数据可随时共享，在课堂上现场做演示，并允许老师和同学们共享文件。
回到宿舍，学生也不再为找网络接口而发愁，躺在宿舍的床上既可用笔记本无线上网，享受最前沿科技带来的便捷和乐趣，周末期间可在多个宿舍之间自由共享文件进行学习探讨、学术交流、音乐视频点播等自由娱乐。
（5） 节能教室
节能教室是通过实时监控室温、光线强度、空气质量等，并结合教室实际人数自动控制教室电灯、空调、风扇、报警系统等，起到自动节能、防盗效果。
系统具有三种模式：
上课模式、自习模式、夜间防盗，根据系统时间以及校园自定义进行切换。
1）上课模式
在此模式下，防盗系统、人体检测模块不工作，光照传感器、温度传感器工作，此时不对教室中的人数进行检测，在此模式下系统根据温度、空气质量控制风扇的开关，通过光照控制灯的开关。
2）自习模式
在此模式下防盗系统不工作，人体检测模块、光照传感器、温度传感器工作，此时将对教室中的人数进行检测，并根据人数、空气质量和温度来控制对应灯和风扇的开关，起到节能健康的作用。
3）防盗模式
在此模式下防盗系统工作，人体检测模块、光照传感器、温度传感器不工作，系统自动启动红外报警装置来实行对整个教室的安全状况的监控。
当有人进入教室时，警报器会自动启动报警。
三、国外智慧校园建设案例
1、宾夕法尼亚大学——校园一卡通
作为美国第一所大学，同时也是计算机的诞生地，宾夕法尼亚大学在校园一卡通方面也做出了创新。
该校推出一卡通Penny Card，宣传语是“Penny Card is the only card you’ll need!
”。
Penny Card集成了收集SIM卡和银行卡的功能，可以用手机代替Penny Card使用，直接刷手机即可，方便快捷。
另外Penny Card与PNC Bank合作，在卡上集成磁条，可以直接作为借
记卡使用，Penny Card带有Penny Cash功能，支持便捷的小额支付，此外，学生申请的贷款也直接发放到Penny Card中。
Penny Card利用RFID技术集成了如学生ID卡、楼宇门禁卡、借书卡、校车服务卡、消费储值卡、体育中心健身卡、食堂饭卡等多种功能，几乎涵盖了校内所有的服务。
最后，最为有趣的是，学生毕业后，校方将此卡作为校友卡和打折卡。
毕业后，校方可帮助学生将Penny Card变成校友卡，一方面作为纪念保存，另一方面作为打折卡，可以在运营商、餐厅、画廊、书店及校友开设的众多店铺使用。
亮点及成效：
l 通过校园卡集成校内几乎所有服务（包括学生ID卡、楼宇门禁、借书服务、校车
服务、电子消费、网络鉴权等）； l 与手机SIM卡集成，方便实用； l 集成银行卡功能； l 毕业后可保留继续使用。
2、诺丁汉大学——完善的呼叫中心服务
诺丁汉大学成立于1881年，是英国著名高校，除了其优秀的教学品质外，诺丁汉大学完善的呼叫中心服务业经常被人称道。
诺丁汉大学借助运营商的解决方案，构建校园统一的呼叫中心，24小时服务于全校36000名学生和6500名教职工。
呼叫中心的全面应用涵盖校园各项服务，包括IT支撑、校务咨询、营销调研、财务咨询等。
呼叫中心响应迅速，管理便捷，为师生提供人性化的服务，例如所有求助热线以4357为尾号，与手机键盘上的help相对应，便于输入和记忆。
另外呼叫中心还建立了先进的灾备系统和服务策略，发生故障时，能为所有呼入提供即时无缝的新路由。
亮点及成效：
l 呼叫中心的全面应用：
涵盖校园各项服务，包括IT支撑，校务咨询、营销调研、
财务咨询等；
l 人性化的服务：
呼叫中心响应迅速，管理便捷。
系统管理和升级方便，所有求
助热线以4357为尾号，与手机键盘上help相对应，便于输入和记忆； 完善的灾备系统：
呼叫中心具有先进的灾备系统和服务策略，发生故障时，能为所有呼入提供即时无缝的新路由。
3、加利福尼亚大学——科学的决策分析系统
加利福尼亚大学包括10个分校，5个医疗中心，并且还管理一些美国能源部的实验室。
由于校区分散，需要建立一个先进的决策系统，以便及时了解各方面信息，做出正确决策。
加利福尼亚大学将校园视为一个统一、集成的大生态环境，对现有数据进行整合和实时展现，对历史数据进行挖掘、分析，分析关键信息变化，预测趋势，为科学化的决策提供依据。
这套决策系统通过强大的IT网络和物联网实时感知各核心业务的运作，实现各个系统间交互传递，将有价值的信息进行分析、提炼，最终，以直观的图表形式展现在“校长仪表盘”上。
例如，通过实时感知学生信息，设定学生48小时内在校园内无状态更新则报警，实现对学生的精细化管理和服务。
所展现的数据还包括业务管理系统、教学状态信息、科研基本信息、学校财务信息、IT运维信息、安防监控信息等覆盖学校生活方方面面的整体状态信息。
通过校长仪表盘应用，可直观了解校区和医疗中心的总体情况，包括校园运转情况、校园安全、财务情况、风险分析等。
亮点及成效：
l 创新的“智慧”应用：
通过实时感知学生信息，实现对学生的精细化管理和服务。
例如，设定学生48小时内在校园内无状态更新则报警；
l 校园危机管理：
通过校长仪表盘与应急指挥平台，能有效地进行危机的预防，及时响应和妥善处置；
l 潜在收益：
通过该平台，监控校园运转情况、校园安全、财务情况、进行风险分析等。
更佳的风险评级对应着更低的贷款利率，利率预期每降低0.1%，潜在收益超过1000万美元。
4、北卡罗来纳州立大学——云计算服务平台
北卡罗来纳州立大学是一所综合性大学，有超过31000名学生和近8000名教职工，在科学技术、工程和数学方面的教学与研究居世界领先地位。
随着学校的不断发展，师生对学术计算资源的需求也越来越大，校方希望通过云计算平台，高效管理这些相关资源。
因此学校整合校园资源，成立了虚拟计算机实验室Virtual Computing Lab（VCL），建立云计算系统平台。
该系统可以在任何时间、任何地点通过按需提供或者预约的方式为用户提供需要的资源和解决方案。
学生可以通过宽带连接接受免费的教学材料、应用软件、在线存储等。
该系统的建立使得软件许可成本降低75%，每个应用系统服务的学生数提高了150%，另外，教学、科研和管理之间的计算资源转移更加灵活，提高了学校服务器和计算机实验室的利用率，师生满意度大幅提高。
亮点及成效：
l 低成本：
软件许可成本降低75%，每个应用系统服务的学生数提高了150%； 灵活性：
教学、科研和管理之间的计算资源转移更加灵活，师生满意度大幅提高；
l 高效率：
提高了学校服务器和计算机实验室的利用率，全面满足要求。
四、国内智慧校园建设案例
1、浙江大学智慧校园
浙江大学智慧校园规划了四个部分：
智慧的应用、智慧的平台、云计算和通信网。
其中智慧的应用包括智慧的校园管理和智慧的校园设施两个层次，涵盖了学校科研、教学、生活、交通、建筑等所有领域。
浙江大学智慧校园建设以通信网和云计算为基础，搭建智慧的应用
平台，涵盖校园管理和校园设施两大块50多种应用系统，涵盖学校的方方面面。
亮点及成效：
l 以通信网和云计算为基础：
搭建智慧的应用平台，涵盖学校科研、教学、生活、
交通、建筑等领域；
l 智慧校园综合服务建设：
按照一体化服务思想，整合各项应用，统一制定面向师
生、面向管理人员以及面向领导的综合信息服务；
l 标准规范和体制机制建设：
建立感知识别终端、感知器件网络接入标准等有关标
准规范。
2、南京邮电大学智慧校园
南京邮电大学智慧校园的建设思路是以物联网为基础，以各种应用服务系统为载体而构建的教学、科研、管理和校园生活为一体的新型智慧化的工作、学习和生活环境，利用先进的信息技术手段，实现基于数字环境的应用体系，使得人们能快速、准确地获取校园中人、财、物和学、研、管业务过程中的信息，同时通过综合数据分析为管理改进和业务流程再造提供数据支持，推动学校进行制度创新、管理创新，最终实现教育信息化、决策科学化和管理规范化；通过应用服务的集成与融合来实现校园的信息获取、信息共享和信息服务，从而推进智慧化的教学、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活、以及智慧化的服务的实现进程。
亮点及成效：
l 建立“智慧校园”信息门户：
在线提供管理服务、教学服务、科学服务、生活服
务和感知服务5方面服务；
l 相关信息标准及系统平台建设完成：
包括信息标准、数据平台、身份平台、门户
平台、GIS平台等建设初步完成；
l 部分系统开始提供服务：
已经有32000多名用户注册使用了相关服务。
3、同济大学智慧校园
同济大学智慧校园的建设思路是以信息网络为基础，以服务学生、教室和行政管理为宗旨，充分融合物联网、云计算、智能控制等先进技术而搭建的智能化、充分互动、环保节能的全网络式智慧平台，提供涉及教学、科研、生活和管理等全面覆盖校园各项活动、便利快捷互动的多样化应用和服务。
智慧同济建设方案分为四大部分：
智慧教学、智慧科研、智慧生活、智慧管理。
亮点及成效：
l 提出四个智慧元素：
舒适生活、安心校园、便捷教学、领先科研； l 基于宽带网的图像远程监控、传输、存储、管理，并融合语音的智能应用；通过云计算平台，对教师评分以及学生反馈等信息和数据进行挖掘和分析，并参考课堂授课录像对授课质量进行综合评测，及时改进教学质量；
l 云计算解决方案为所有学校用户提供更多的平台和应用支持，在虚拟环境下为学
生和其他项目提供测试/开发支持，云计算资源向大学以外更广泛的单位、政府、团体开放，大幅提高整合IT资源的使用效率。
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