智慧校园大数据平台建设和运营整体解决方案.docx

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智慧校园大数据平台建设和运营一体化整体解决方案V6.0

智慧校园大数据云平台

建设方案

1

目录

第1章 建设思路和建设目标 20

1.1、 总体建设内容概述 20

1.2、 总体建设理念 21

1.2.1、 搭平台 21

1.2.2、 定标准 22

1.2.3、 上应用 23

1.2.4、 成体系 24

1.2.5、 集中管 26

1.2.6、 特色建 26

1.3、 总体目标 27

1.3.1、 培养人才目标 27

1.3.2、 推动教育治理体系和治理能力现代化目标 27

1.3.3、 平台建设目标 28

1.3.3.1、智慧校园平台建设标准化 28

1.3.3.2、平台云化 29

1.3.3.3、业务能力云化 29

1.3.3.4、服务集中化 29

1.3.3.5、应用移动化 29

1.3.3.6、应用扩展化 29

1.3.3.7、资源可持续化 30

1.3.3.8、管理可视化 30

1.4、 总体架构设计 30

1.4.1、 总体架构 30

1.4.2、 云平台整体架构 32

1.4.3、 系统技术路线设计 32

第2章 智慧校园大数据总体规划 34

2.1、 智慧校园大数据建设背景 34

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2.1.1、 战略机遇 34

2.1.2、 大数据产业政策支持 36

2.2、 智慧校园大数据的来源 37

2.2.1、 个体智慧校园大数据 38

2.2.2、 课程智慧校园大数据 38

2.2.3、 班级智慧校园大数据 39

2.2.4、 学校智慧校园大数据 39

2.2.5、 区域智慧校园大数据 39

2.2.6、 国家智慧校园大数据 40

2.3、 智慧校园大数据采集技术图谱 40

2.4、 智慧校园大数据建设面临问题 41

2.4.1、 产品同质化严重 41

2.4.2、 分析端是整体短板 42

2.4.3、 缺乏统一的行业标准 42

2.4.4、 大数据价值尚未体现 42

2.4.5、 数据模型的科学性不足 43

2.4.6、 数据的权利制度未明确 43

2.4.7、 数据规模日益庞大 43

2.4.8、 缺乏稳定高效的大数据环境 43

2.4.9、 数据利用不充分 44

2.4.10、 数据驱动带来的科研新挑战 44

2.5、 智慧校园大数据云平台建设原则 44

2.5.1、 要提前规划设计 45

2.5.2、 要有清晰的边界 46

2.5.3、 要保持连续性和规范性 46

2.5.4、 采集粒度要尽可能小 47

2.5.5、 智慧校园大数据数据源分析 48

2.5.5.1、数据涉及面窄 48

2.5.5.2、有效数据量少 48

2.5.5.3、数据接口不完善 49

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2.5.6、 智慧校园大数据服务用户分析 49

2.5.7、 智慧校园大数据建设责任制问题 50

2.5.7.1、校领导 51

2.5.7.2、教师 51

2.5.7.3、学生 51

2.5.7.4、家长 51

2.5.7.5、校园环境 51

2.5.7.6、教学管理与服务 51

2.5.7.7、社会 52

2.6、 建设目标 52

2.6.1、 实现数据的共享和交换 52

2.6.2、 大数据的采集和存储 52

2.6.3、 大数据分析与决策 52

2.7、 智慧校园大数据平台建设意义 53

2.7.1、 实现个性化学习 53

2.7.2、 实现教育评价体系重构 53

2.7.3、 实现科学研究范式转型 54

2.7.4、 开启“大数据创客”新模式 54

2.7.5、 实现教学模式改革 54

2.7.6、 实现科学化教育管理 54

2.8、 智慧校园大数据需求分析 55

2.8.1、 政府部门 55

2.8.1.1、资源分配 55

2.8.1.2、教育管理 56

2.8.2、 教师 56

2.8.2.1、教学资源精准投放 56

2.8.2.2、教师教学评价 57

2.8.2.3、云题库建设 57

2.8.2.4、教师综合评估 57

2.8.3、 学生 57

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2.8.4、 教学管理 58

2.8.5、 教育技术服务商 59

2.8.5.1、平台技术服务商 59

2.8.5.2、语音识别技术服务商 60

2.8.5.3、物联网技术服务商 60

2.8.6、 教育平台服务商 61

2.8.6.1、教育资源平台 61

2.8.6.2、教育管理平台 61

2.8.6.3、O2O平台 61

2.8.6.4、学习交流平台 62

2.8.7、 用户 62

2.8.8、 采集过程要符合伦理道德 63

2.9、 智慧校园大数据应用场景分析 64

2.9.1、 政府部门 64

2.9.1.1、生师比场景举例 64

2.9.1.2、农村学生寄宿生比例场景举例 65

2.9.1.3、教室、实验室的空置率/利用率场景举例 65

2.9.1.4、学生体质健康达标率场景举例 66

2.9.1.5、改革教学标准场景举例 66

2.9.2、 教育机构 67

2.9.2.1、教师场景举例 67

2.9.2.2、学生场景举例 68

2.9.2.3、教学管理场景举例 69

2.9.3、 教育服务商 70

2.9.3.1、技术服务商场景举例 70

1、 平台技术服务商 70

2、 语音识别技术服务商 71

2.9.3.2、平台服务商场景举例 71

3、 教育资源平台 71

4、 O2O平台 72

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5、 学习交流平台 72

2.9.4、 用户 73

2.10、 智慧校园大数据架构 75

2.10.1、 基础硬件层 75

2.10.2、 数据集成 76

2.10.3、 数据计算与分析挖掘 76

2.10.4、 数据安全 76

2.10.5、 服务器集群 77

2.10.6、 大数据技术标准 77

2.10.7、 大数据数据中心 77

2.10.8、 大数据业务开发平台 78

2.10.9、 大数据业务可视化分析 78

2.11、 智慧校园大数据平台标准体系 78

2.11.1、 基础标准 80

2.11.2、 数据表示标准 80

2.11.3、 数据处理标准 81

2.11.4、 数据存储标准 81

2.11.5、 大数据服务标准 81

2.11.6、 大数据安全和隐私标准 81

2.11.7、 行业大数据应用标准 82

2.11.8、 大数据产品测试标准 82

2.12、 智慧校园大数据业务开发平台 82

2.12.1、 智慧校园大数据业务开发平台架构图 83

2.12.2、 大数据数据中心 84

2.12.3、 大数据业务平台层 85

2.12.3.1、组件 85

2.12.3.2、大数据处理引擎 85

2.12.3.3、APP 86

2.12.3.4、BI引擎 86

2.13、 智慧校园大数据平台建设关键技术 86

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2.13.1、 Hadoop技术 86

2.13.2、 HDFS技术 87

2.13.3、 MapReduce技术 88

2.14、 智慧校园大数据平台建设效果 89

2.14.1、 开展大数据顶层设计，以大数据应用全面推进学校发展 89

2.14.2、 快速推进教学和管理工作的信息化，建立丰富的数据来源 90

2.14.3、 基于个性化服务需求，建立大数据分析模型 91

2.14.4、 综合应用大数据成果，推动学校全面创新 91

2.15、 智慧校园大数据常见业务系统 93

2.16、 智慧校园大数据服务用户类型 96

2.16.1、 校领导 96

2.16.2、 院领导 96

2.16.3、 校工会 96

2.16.4、 设备处 97

2.16.5、 图书馆 97

2.16.6、 校医院 97

2.16.7、 老师 98

2.16.8、 学生 98

2.16.9、 企业 98

2.17、 大数据教学创新应用 100

2.17.1、 教学质量评估 100

2.17.2、 上网行为 101

2.17.3、 学生成绩分析 101

2.18、 大数据科研创新应用 102

2.18.1、 科研成果 102

2.18.2、 科研项目 103

2.18.3、 科研经费 104

2.19、 大数据管理创新应用 104

2.19.1、 招生分析 104

2.19.2、 就业分析 105

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2.19.3、 住宿分析 106

2.19.4、 资产数据统计分析 106

2.20、 大数据创新应用 107

2.20.1、 学生轨迹分析 107

2.20.2、 学生画像 108

2.21、 智慧校园大数据建设模块 109

2.22、 学校概况模块 109

2.22.1、 全校一卡通消费情况 110

2.22.2、 学生生源分布地图 111

2.22.3、 教师职称统计图 111

2.22.4、 各学院学历分布图 112

2.22.5、 全校学历分布情况 112

2.22.6、 全校成绩统计图 113

2.22.7、 全校/各院学生综合分析 113

2.22.8、 各院逃课率占比 113

2.22.9、 全校上网信息 114

2.22.10、 学校舆情情况 114

2.22.11、 各省成绩分布图 114

2.22.12、 综合预警平台 115

2.23、 我的大学模块 115

2.23.1、 学生成绩详情分析 116

2.23.2、 学生图书借阅分析 116

2.23.3、 学生详细当前借阅信息 117

2.23.4、 学生课程表 117

2.23.5、 我的消费 117

2.23.6、 我的网络 118

2.24、 行为画像模块 119

2.25、 综合预警模块 121

2.26、 舆情分析模块 123

2.27、 招生就业模块 124

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2.28、 数据安全模块 126

第3章 智慧校园大数据云平台及应用系统技术 128

3.1、 云平台技术介绍 128

3.1.1、 公共云技术 132

3.1.2、 区域教育云技术 134

3.1.3、 虚拟化技术 134

3.1.3.1、虚拟化的优势 135

2.降低成本，节能减排，构建绿色IT 135

3.1.3.2、虚拟化实现 136

3.1.4、 超融合设计 139

3.1.4.1、超融合概述 139

3.1.4.2、存储虚拟化 140

6、 存储整合 140

7、 持续数据保护 142

8、 同城/同机房应用高可用 144

3.1.5、 云存储 147

3.1.5.1、基于NCS分布式海量存储系统 147

3.1.5.2、聚合存储 149

3.1.5.3、线性可扩展性 150

3.1.5.4、具有弹性的存储 150

3.1.5.5、通过I/O并行提升性能 151

3.1.5.6、数据保护和恢复能力 152

3.1.5.7、磁盘IO加速 152

3.1.6、 云灾备 153

3.1.6.1、云灾备概述 153

3.1.6.2、云灾备方案 156

3.1.6.3、数据实时云备份 157

1）源端服务器异常 157

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5）数据恢复完成后，工作机继续提供服务 158

3.1.7、 软件定义网络设计 159

3.1.7.1、规划预期效果 159

3.1.7.2、软件定义网络规划 160

3.1.8、 软件定义存储设计 162

3.1.8.1、预期规划效果 162

3.1.8.2、软件定义存储规划 163

3.2、 应用系统技术介绍 170

3.2.1、 虚拟仿真实验室 170

3.2.2、 网络直播课堂 170

3.2.3、 智慧课堂 173

第4章 智慧校园大数据云平台及系统设计规划 175

4.1、 设计原则与思路 175

4.1.1、 设计原则 175

4.1.1.1、标准性原则 175

4.1.1.2、安全性原则 176

4.1.1.3、先进性原则 176

4.1.1.4、系统性和可实施性 176

4.1.1.5、可用性原则 176

4.1.1.6、可扩展原则 177

4.1.1.7、可升级原则 177

4.1.1.8、全开放性原则 177

4.1.1.9、可管理性原则 177

4.1.1.10、灵活性和兼容性原则 178

4.1.2、 设计思路 178

4.1.2.1、教育信息化的建设思想 178

4.1.2.2、教育信息化的设计方法论 179

4.1.2.3、从办教育要回答的根本问题看教育信息化内容 179

4.1.2.4、从课程和学习理论看教育信息化的着力点 180

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2、教育信息化的着力点 180

4.1.2.5、教育信息化要求教育流程再造 181

2）微观层面的教育流程再造 182

4.2、 建设目标与规模 183

4.2.1、 设计目标 183

4.2.1.1、总体目标 183

4.2.1.2、阶段目标计划 184

4.3、 教育云平台基础设施建设 185

4.3.1、 教育城域网建设 185

4.3.1.1、教育城域网建设 185

1、 概述 185

2、 规划方案 190

5.3.1.1.1.3.1.2各县区学校接入 192

5.3.1.1.1.3.1.3使用动态路由OSPF实现电路热备 192

5.3.1.1.1.3.2线路建设方案 192

3、 组网优点 193

4.3.2、 技术详解 194

4.3.2.1、OTN技术 194

（1）多种客户信号封装和透明传输 195

（2）大颗粒的带宽复用、交叉和配置 196

（3）强大的开销和维护管理能力 196

（4）增强了组网和保护能力 196

4.3.2.2、OSPF协议 197

（3）开销控制将协议自身的开销控制到最小 198

4.3.2.3、校园无线网建设 199

1、 总体规划思路 199

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2、 无线网规划总体目标 199

3、 设计原则 200

4、 开放学习环境 201

5、 师生个性服务 201

6、 集中云管控 203

7、 全市教育无线城域网建设规划 203

4.3.2.4、统一监管平台建设规划 204

4.3.2.5、统一认证平台建设规划 205

4.3.2.6、城域网有线网络建设规划 205

4.3.2.7、城域网无线网络建设规划 206

4.3.2.8、整体网络扩展及兼容 206

4.3.2.9、全市教育无线城域网建设标准 207

4.3.2.10、统一监管平台建设标准 207

4.3.2.11、统一认证平台建设标准 210

4.4、 智慧校园系统总体技术方案 211

4.4.1、智慧校园平台系统功能框架 212

4.4.2、系统开发设计模式 215

（1）具有成熟的设计开发方法和工具。

经过多年的研究和积累，基于C/S模式的系统设计开发方法已被用户所掌握，并且，众多的数据库和软件生产厂商提供了各种可视化工具和编程语言来扶持它的开发，而目前B/S模式的应用及其开发方法仍处于发展过程，特别是还不具备特别完善的开发工具。

215

4.4.3、智慧校园系统整体架构 218

4.4.3.1、系统模块架构 218

4.4.3.2、物理架构 221

4.4.3.3、存储管理逻辑架构 223

4.4.3.4、实施架构 224

SCCM服务器（或增加虚拟机构建集群）； 225

SCVMM服务器（或增加虚拟机构建集群）； 225

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4.5、 平台软件设计方案 227

4.5.1、 指挥平台软件应用扩展和开发的必要性 228

4.5.2、 智慧校园平台梯度扩展和开发解决方案 228

4.6、 智慧校园平台技术实现方法和路线 230

4.6.1、 计算模式技术选择——云计算 230

4.6.2、 应用架构技术选择——SOA/WOA 232

4.6.3、 设计模式技术选择——基于SOA/WOA架构的MVC 234

MVC设计模式图 235

4.6.4、 应用接口技术选择——REST和SOAP服务 237

4.7、 教育云主要子系统 238

4.8、 基于HADOOP的云计算应用 240

4.8.1、 个人虚拟门户 240

4.8.2、 云教学系统 241

4.8.3、 云文件系统 243

4.8.4、 云储存系统 244

4.8.5、 云资源系统 246

4.8.6、 云办公系统 250

OA办公自动化的作用 250

4.8.7、 云统计系统 253

4.9、 教育云平台应用系统建设 254

4.9.1、 教育资源公共服务平台 254

4.9.1.1、实验教学现状 256

4.9.1.2、用户需求 257

（二）实验的安全性与便捷性 257

（三）实验资源建设，如何服务于所有师生 257

（五）实验教学模式固定，教学模式需要创新 258

4.9.1.3、建设目标 259

4.9.1.4、建设原则 260

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4.9.1.5、仿真实验室系统总体解决方案 261

1、 虚拟仿真试验云平台（物理） 263

2、 虚拟仿真试验云平台（生物） 266

3、 虚拟仿真试验云平台（化学） 267

4、 虚拟仿真试验云平台（小学科学） 268

5、 管理中心 268

6、 用户列表 268

7、 系统授权访问 269

8、 仿真实验室系统优势 269

1.高效率性 270

2.实践操作和3D交互模型 270

3.内置独特引擎，高自由度 270

4.危险度为零 270

5.理想实验环境 270

6.情景交互性 271

7.多终端跨平台 271

8.器材零损耗 271

4.9.1.6、在线直播课堂 271

4.9.1.7、智慧课堂 271

1、 智慧课堂建设理念 271

2、 智慧课堂建设目标 272

3、 智慧课堂建设的意义 273

1）平等 273

2）交流 273

3）参与 274

第5章 智慧校园大数据应用系统 275

智慧校园大数据云平台建设和运营整体解决方案

5.1、 智慧校园云服务平台应用平台建设方案一览表 275

5.2、 基础平台 279

5.2.1、 认证中心 279

5.2.2、 用户中心 281

用户身份数据同步 281

5.2.3、 即时通讯 282

5.2.4、 搜索引擎 282

5.2.5、 应用管理 282

5.2.6、 数据服务 283

5.3、 学生综合素质评价管理系统 283

5.3.1、 建设目标 283

5.3.2、 符合教育部的五大评价维度 284

5.3.3、 软件特点 286

5.3.4、 功能简介 287

5.3.5、 应用场景 287

5.3.6、 产品首页 290

5.3.7、 系统特色功能 290

5.4、 教师发展评价管理系统 301