智慧校园智慧服务和运维平台构建研究

16TheoryofEducationalTechnology理论与争鸣2015.8 中国电化教育 总第343期智慧校园智慧服务和运维平台构建研究*于长虹(洛阳师范学院 网络与电化教育中心，河南 洛阳 471022)摘要：校园信息化建设正处于数字校园向智慧校园的转型期，原有信息化资产的管理模式已无法满足当前的需求。本文分析了智慧校园建设内容，即便捷、协作、节能的校园环境，基于大数据、学习分析、资源个性推荐等技术的智慧教学系统，协同办公系统，基于大数据的教育资源分配预测及决策系统；确定了智慧校园对智慧服务和运维的需求以及智慧服务的内容和智慧运维的对象，即智慧校园所有运行设备、线路的管理和设备与软件系统的配置与优化、运行设备及运行环境全方位智能监控和故障处理、用户权限管理；实现途径包括建立数据规范、确立规范化运维流程和构建智慧服务与运维平台。通过分析平台功能、设计原则(集成服务运维管理工具、可视化、基于物联网、大数据的分析预测)和平台构成，构建了智慧服务与运维平台的模型。关键词：智慧校园；智慧服务；智慧运维中图分类号：G434文献标识码：A一、引言以教育信息化带动教育现代化成为我国教育事业发展的战略选择[1]。教育行业对信息化的重要性认识越来越深入，对教育信息化应用的重视程度越来越高，对信息化建设的投入越来越多。有感于IBM“智慧地球”理念的诞生[2]以及感知技术、物联网、云计算技术的快速发展并由于大数据时代的到来，智慧校园应运而生。智慧校园是指以促进信息技术与教育教学融合、提高教学效果为目的，以物联网、云计算、大数据分析等新技术为核心技术，提供一种环境全面感知、智慧型、数据化、网络化、协作型一体化教学、科研、管理和生活服务并能对教育教学进行洞察和预测的新型校园。同数字校园相比[3]，智慧校园在环境、管理、技术、服务提供、教学、科研等方面均有较大差别，如表1所示。表1智慧校园和数字校园的差别类项智慧校园数字校园校园环境数据化；全面感知、实时处理；安全、开放、便捷、协作、节能数字化，存在信息孤岛管理与决策统一、协同、预测；创新、科学决策分散管理，各自为政关键技术物联网、虚拟化与云计算、大数据分析互联网服务提供统一认证、统一数据库；可协作、自适应、友好的线上社区；基于定制的信息推送；泛在导航；按需提供人工加数字化服务单独提供，信息单向传递，呆板教学智慧教学平台；个性化教学、个性化学习；教育资源分配预测；培养创新型人才多媒体教学，数字化教学平台科研科研管理精细管理，用数据说话；避免重复，检索成果数据，成果评估；科学研究可用数据广泛、分析手段丰富仅进行项目申报管理信息化环境与资产运维智慧运维，故障预警和智能处理、运行环境监控，基于虚拟化和云的资源调配和管理设备、系统单独管理早期的校园信息化管理借用电信运营商的概念，亦多称运行维护。校园信息化系统运维管理即通过管理主体在管理制度要求下，形成管理方案，明确管理内容，采用相应的管理技术或管理手段，对管理对象实施系统建成交工后维护和管理，保证系统稳定运行以服务于教学、科研、服务提供。在此过程中，强调技术支撑，如人员的技术水平、工具的技术成熟度、完善程度以及用基于SNMP(简单网络管理协议)的管理软件监控网络中设备的运行情况或查看带宽等资源利用率。相对规范的运维制度多借鉴电信运营商或服务提供商，基于流程或基于对象、内容对机构或运维人员分工，各学校之间从机构、人员到流程差别较大，各校在实践中根据* 本文系全国教育信息技术研究“十二五”规划2014年度重点课题“促进教育变革的智慧学习环境研究”(课题编号：146222117)、河南省科技厅科技攻关项目“基于PON—FTTH的高校信息化建设项目研究与应用”(项目编号：132102210395)的研究成果。续表1文章编号:1006—9860(2015)08—0016—0517TheoryofEducationalTechnology理论与争鸣2015.8 中国电化教育 总第343期实际情况进行探索。教育信息化发展到智慧校园阶段，这种运维方式很难适应智慧管理的要求。对智慧校园的管理包含两层含义：其一，以智慧校园为管理工具，即智慧校园提供了智慧管理的工具和手段，基于此实现对教学、科研、日常事务的智慧管理；其二，对智慧校园环境和资产(信息化相关软硬件设备)的智慧管理和运维。后者是前者的基础和保障，只有实现了智慧校园，才能实现信息时代对校园的智慧管理；前者是对后者的必然要求——如果不能实现智慧运维，则很难体现智慧校园之“智慧”，遑论“智慧校园”。因此，智慧校园的智慧运维不可或缺。二、智慧服务和运维的内容智慧服务和运维的主体是信息化领导小组领导下的信息化专职管理人员、职能部门智慧校园各应用和服务系统的负责人。所谓智慧服务和运维管理，就是信息化专职人员采用智慧型管理和技术手段，对建成的智慧校园进行管理维护，其特征是智能化、网络化、数据化。智慧服务和运维的内容包括服务提供和资产的运行维护两个方面，前提是对智慧服务和运维内容的精确定义。(一)智慧校园的建设内容分析智慧校园的功能涵盖智慧教学、智慧管理、智慧科研和智慧生活服务等，表现为：基于学校组织机构的管理信息系统的智慧融合，包括对各业务的精确划分，统一的校园教务、学生、人事、财务、国资、后勤、科研等管理数据，基于信息技术的广泛参与；信息化环境的智慧管理；便捷的业务流程调整，不断提高教育管理业务系统的运行效率；基于大数据的教育资源分配预测及科学决策能力；智慧校园环境和便捷学习、生活服务[4]。相应的建设内容主要有以下几个方面：1.便捷、协作、节能的校园环境建设便捷、协作、节能的校园环境，是智慧校园对校园物理环境的基本要求。这个物理环境实际上融合了网络和数据，目的是给学习及其辅助要素提供最高效、最简单、最易用的空间和环境，包括基础网络、环境感知与泛在导航、门禁与号牌识别、能源监管系统等。2.基于大数据、学习分析、资源个性推荐等技术的智慧教学系统智慧校园中的智慧教学系统不同于数字校园孤立的多媒体教学和数字化教学平台，除了数字校园时代便捷性、网络化、泛在化(不受时空限制)特征，其功能和组成均有较大拓展：包括以大数据为基础、以学习分析为手段的个性化教学，可协作、自适应、友好的线上社区，基于定制的信息推送如掌上校园，对教育教学资源的管理，对教学资源的分配预测等。具体来说，应具备一些新的特性，如能涵盖教学相关的所有环节(教学计划、教师分配、教室安排、编班、排课、备课、上课、课后互动、辅导答疑、协作学习、考试、作业提交批改、评教、听课、教研活动等)、数据统计分析、个性化学习和资源按需获取、教学效果评价、教学效果预测和对资源分配的管理与预测。3.协同办公系统协同办公通过使用统一数据库技术、统一存储系统，对校内数据统一管理，避免部门间的信息封闭，实现不同职能部门对各自职责范围内的人财物业务的管理，校内校外协同办公。协同办公系统是基于学校组织机构的管理信息系统的智慧融合，统一的校园教务、学生、人事、财务、国资、后勤、科研等管理数据，极大提高管理层的运行效率。而通过掌上校园，可以为手持智能终端提供无缝办公工具，实现师生泛在学习和办公。4.基于大数据的教育资源分配预测及决策系统在大数据时代，可通过对采集到的所有实时数据和历史数据进行分析，为教育教学资源分配等提供决策支持。可预测的数据处理系统(采集、传输、存储、挖掘)基础数据不仅包括结构化数据，还包括图像等非结构化数据，通过整合搜索引擎技术、超文本全文检索技术、多媒体检索技术、人工智能技术、大数据挖掘技术，对数据进行分析，洞察和预测教育教学的发展方向、校园人财物等资源配置和决策办学方向。(二)智慧服务和运维的内容根据建设内容的分析，可以确定智慧服务和运维的内容。1.服务内容智慧校园直接提供的针对校内师生的服务包括：号码资源分配、故障响应、信息化资源使用培训等。号码资源包括IP地址、域名、身份认证账号(网络接入、Email、VPN、OA、一卡通等应用系统登录统一账号)等；故障响应即服务故障处理，主要对用户使用过程中遇到的各种问题进行响应，保障用户正常稳定使用智慧校园提供的各项应用与服务，为改进运维或服务质量和流程提供参考；信息化资源使用培训则是为了提高用户的信息素养，让用户更好地使用智慧校园，更好地在智慧校园环境中工作和生活，也是为了提高智慧校园的稳定性和利用率。18TheoryofEducationalTechnology理论与争鸣2015.8 中国电化教育 总第343期2.运维对象智慧校园运维包括智慧校园所有运行设备、线路的管理和设备与软件系统的配置与优化、运行设备及运行环境全方位智能监控和故障处理、用户权限管理等。运行设备和软件系统的配置是根据需求完成系统上线运行的前置配置及后期扩充和兼容配置，包括硬件完整性配置和软硬件参数的设定等，保证它们融入智慧校园这一大的系统，充分发挥该设备或软件的功能，实现稳定运行；运行设备及运行环境全方位智能监控和故障处理是对配置好的软硬件资产及其工作环境进行健康和利用率实时监控，及时发现运行故障，保障设备安全、稳定提供服务，对于已经出现的故障，及时响应，在最短时间内恢复运行状态；用户权限管理是对提供服务的软硬件资产，限定用户的访问权限，保证设备的安全和用户的利益。智慧运维对象可以细化为：基础网络、数据中心(进一步细化为服务器硬件、网络、安全、存储、环境、接入、认证和审计)、一卡通系统、能源监管系统、视频监控系统、统一门户与子网站开发、应用与服务子系统、数据、故障处理、应用优化等。三、智慧服务和运维的实现途径智慧服务与运维的实现主要通过建立数据规范或标准、确立规范化运维流程、构建智慧校园的智慧服务与运维平台实现。1.建立数据规范教育信息化建设取得了长足进步，但对信息化服务、系统软硬件、流程等核心要素数据的管理不够重视，各应用系统自己定义数据，存在随意性强、无统一规划、无标准可循的特点，信息系统中数据质量的问题很多。智慧校园数据特点是数据量大、结构化和非结构化数据并存，数据是智慧校园能够发挥智慧特性的基础，同基础网络一样，是智慧校园基础性资源。技术上实行统一数据交换平台负责所有数据的采集存储，调用；通过大数据分析平台对数据进行分析以及可视化，统一数据交换平台和大数据分析平台需要一致、描述精确、有标准可循的数据。教育部发布的与教育管理信息有关的7个教育信息化行业标准为智慧校园建设的数据标准建立提供了依据[5]。然而，能反映信息化建设水平和建设效果的指标有很多，而该标准存在指标即有关数据项的缺失，如智慧校园应用服务系统的分类、节能平台智能计量管控设备、射频信息设备数量、二维码使用情况、视频监控设备类型及数量、信息化安全设备数量及投资、智能手机支持使用情况等。造成这种情况的原因一方面是因为标准制定未充分征求信息化专职人员的意见，不够完善；另一方面是信息化发展速度较快，标准更新不及时。这就需要在智慧校园建设及运维过程中，根据学校实际情况，在采用这些国家标准的同时，以此标准为基础归类或新增指标数据子类，制定本校的数据标准和规范，建立数据质量管理体系，对元数据和扩充数据严格定义，保证不同部门对数据有统一的理解。2.确立规范化运维流程智慧校园的智慧服务与运维管理要通过规范化的流程进行，即在明确智慧服务和运维内容的基础上，制定服务时限、划分故障级别及响应时间。参考信息产业部发布的《电信服务规范》及智慧校园实际情况，制定智慧校园服务时限，如表2所示。表2服务时限服务类别和名称申请通过时间服务方式举例接入服务即时开通自助、人工无线接入统一号码申请即时开通自助、人工一卡通、OA等故障报修局部或全局2小时平台处理、人工权限变更即时自助、人工部门调转参考《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例(国务院令第147号)》[6]《信息安全等级保护管理办法》[7]《计算机信息系统安全保护等级划分准则》[8]《电信服务规范》[9]，考虑智慧校园的特殊性，就故障影响范围及恢复技术复杂度、时长，制定智慧校园的故障级别及相应故障内容，将智慧校园故障级别分为三级，如表3所示。表3智慧校园的故障