云计算、物联网及其在智慧校园建设中的应用

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摘 要 智慧校园作为数字校园的高端形态，云计算服务平台使用户的数据存储和应用软件的运行都是在互联网的大规模服务器集群即“云”上，使智慧校园网络数据做到高集成、高效率、高智能。物联网技术为智慧校园提供了一个智能化综合信息服务平台，通过对校园所有物品的全面感知实现智慧校园的可视化管理，使师生全面感知校园资源，缩短校际距离，提高资源利用率。这同时也使智慧校园的建设中面临标准不统一以及无线通信的广泛使用带来的信息安全等问题。

关键词 云计算；物联网；智慧校园

中图分类号：TP393 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）12-0050-03

智慧校园是数字校园发展的必然产物和阶段形态，而云计算（Cloud Computing）和物联网（The Internet of Things，IOT）这两个当前学术界、技术界的热点技术是相互联系、互为支撑的，二者对构建智慧校园发挥着重要作用，推进教育信息化的跨越发展。

1 云计算

狭义的云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义的云计算是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务[1]。它是对并行计算、网格计算、分布式计算、效用计算、网络存储、虚拟化及负载均衡等技术的继承和发展。云计算的主要特征是虚拟化及对IaaS/PaaS/SaaS服务模式的创新。除此之外，云计算还有超大规模、高可靠性、通用性、可扩展性、按需服务等特征。其中提供资源的网络被称为“云”。随着云计算模式的逐渐发展和普及，学校、教育机构和个人的信息处理会逐渐迁移到云上，这将对校园网络应用带来积极的影响[2]。

2 物联网

2005年，国际电信联盟（ITU）在信息社会世界峰会上的《ITU互联网报告2005：物联网》正式提出并重新定义了“物联网”的概念，人们对物联网的认识也随着技术的发展不断完善。简而言之，“物联网”即物物相连的互联网。目前国内较为多见的定义为：物联网是指利用各种信息传感设备，如射频识别装置、红外传感器、全球定位系统、激光扫描等种种装置与互联网结合起来而形成一个巨大网络，其目的就是使所有物品都与网络连接在一起，使得识别和管理更加方便[3]。物联网通过传感技术、RFID、二维码技术、无线通信技术等信息感知技术将人与人之间的互联扩大到任何物品与物品之间的连通，成为今后“人、物、事”管理和流通的重要载体。

一般而言，物联网的体系架构包含3个层次：全面感知层、网络层、应用层。其中，感知层利用各种可用的感知手段实现物体动态的即时采集；网络层通过各种信息网络与互联网的融合将感知的信息实时、准确可靠地传递出去；应用层利用云计算等智能计算技术对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制，做出正确的决策，实现设备与人之间的交互[4]。物联网技术的核心特征是泛在的感知、互联互通与共享以及智能的服务[5]。

物联网以互联网为基础，其终端可以是任何物品。将物联网技术应用于校园的信息化建设，可以有效提高其可视化程度、管理效能及安全防卫水平等[6] ，推进智慧校园的进程。

3 云计算、物联网在智慧校园建设中的应用

3.1 智慧校园

2008年，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一理念。2009年，奥巴马对该理念进行了积极的导向，使“智慧地球”这一概念得到高度关注。许多学者积极地将智慧地球引申到智慧校园，不仅在理论研究方面多角度解读智慧校园的内涵，而且在实践方面进行了积极的探索。

1）理论层面。综合学者对智慧校园的解读，可以认为智慧校园应具有以下特征：环境全面感知、网络无缝互通、海量数据支撑、开放学习环境、师生个[7]。

2）实践层面以浙江大学和南京邮电大学为高校代表。浙江大学信息化“十二五”规划，提出建设一个“令人激动”的智慧校园，这种智慧校园支持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[8]。南京邮电大学完成了一个相对完整的智慧校园规划，认为智慧校园的核心特征主要反映在三个方面：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口[5]。

智慧校园作为数字校园发展的必然趋势和高端形态，云计算、物联网技术将智慧校园的建设落到实处，推动教育信息化的发展。

3.2 云计算、物联网在智慧校园建设中的应用

“智慧校园”的建设要以服务学校、服务教学、服务社会为方向，以深化应用、优化服务为核心，以业务协同、资源整合、信息共享为主线，以打造统一、高效、智能的管理服务平台和信息服务平台为重点，在前期数字校园的建设与发展的基础上，以物联网和云计算平台为依托，全而提升校园信息化应用与服务水平[4]。

云计算服务平台的搭建是智慧校园的重要支撑，是智慧校园“智慧”的体现。云计算平台是支撑智慧校园的高集成、高效率、高智能的网络数据平台，是结合虚拟化技术，以借助网络为载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式[9]。在智慧校园的云计算模式中，用户的数据存储和应用软件的运行都是在互联网的大规模服务器集群即“云”上，并由云计算的服务提供商负责管理和维护这些数据的安全和程序的正常运行，用户可以随时随地通过互联网访问、存储和读取数据、使用软件等。云计算作为具有革命意义的第五代计算范式，它以分布式计算与服务架构为基础，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提供按需服务。因此，利用云计算技术并综合统一标准规范搭建云计算服务平台实现数据的集成与共享，是消除“信息孤岛”并避免形成新的新的“信息孤岛”的有效形式。

物联网技术为智慧校园提供了一个开放、互动、协作的智能化综合信息服务平台，使师生全面地感知教学资源，有效地采集信息，获得智慧化的学习、教学、管理和生活服务，将学校打造成感知的、服务性的、环保节能的、安全稳定的智慧型校园[10]。将物联网应用到智慧校园的建设中，实现校园中物理对象的互联互通，使真实空间与虚拟空间有机融合，这样不仅能增强学习环境的真实性，而且拓展学习空间。这种多领域跨区域的资源整合能提供一种泛在的智慧学习服务，大大缩短空间距离，充分利用以及共享资源。并且通过传感器获得对校园环境的全面感知，实时对物体进行控制并反馈相关的信息，增加互联的深度和广度，使校园管理科学化、智能化、人性化和智慧化。当然，学校、教育机构和个人的信息处理都将迁移到云上，而云计算服务平台则通过对海量的感知数据和信息进行分析和处理，使智慧成为可能。

总之，智慧校园通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理，它通过物联网实现校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通，海量信息在物联网平台聚合而产生新的信息，从而给广大师生提供智慧化的业务和服务模式[11]。

4 对智慧校园的思考

智慧校园的建设应该是分阶段、分步骤有前瞻性地进行，既要避免盲目推进，又要规避认为技术等不成熟而停滞不前的倾向。智慧校园是数字校园发展的必然形态，要理性对待云计算、物联网在智慧校园建设中的应用。目前智慧校园的建设尚处于探索阶段，因此也面临很多问题。

1）标准规范问题，既有宏观的智慧校园建设标准规范，也有细节的标准规范，如标准不同的传感器及电子标签作为感知手段所感知的信息数据格式是不同的，这就导致兼容性的问题，给管理和控制带来难题。因此要制定统一规范的数据格式标准，实现跨平台统一管理。

2）安全性、可靠性问题，智慧校园建设涉及基础设施、系统运行及信息数据的安全性、可靠性，尤其是信息数据的安全性问题。将资源存储在云端，这些资源就涉及第三方并对第三方是完全透明的，而且在智慧校园中通过全面感知的数据的处理过程有很多环节，服务系统的成熟度以及对无线通信的广泛使用，都增大了信息泄漏的可能。因此，在智慧校园的建设中要建立完善的安全保密系统。

3）系统整合问题。智慧校园是在数字校园的基础上建立的，因此在智慧校园的建设中要考虑与原有基础设施兼容的问题，避免对数字资源的重复开发和浪费。

智慧校园作为一种“新生事物”，目前还处于摸索阶段，但它代表着未来校园的建设理念，其前景是广阔的。

参考文献

[1]赵佩华.基于云计算的“智慧校园”探析[J].常州信息职业技术学院学报，2012（4）：8-10.

[2]王鹏.云计算的关键技术与应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[3]宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2010（11）：2590-2599.

[4]陈明选，徐旸.基于物联网的智慧校园建设与发展研究[J].远程教育杂志，2012（4）：61-62.

[5]宗平，朱洪波，黄刚，等.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报，2010（4）：15-19.

[6]杜晓静，姚高峰，何秋燕.物联网在智慧校园建设中的应用研究[J].网络安全技术与应用，2011（10）：9-10.

[7]黄荣怀，张进宝，胡永斌，等.智慧校园：数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究，2012（4）：12-17.

[8]吴颖俊.浙江大学：基于“云”的智慧校园[J].中国教育网络，2010（11）.

[9]许晓冯.浅谈云计算及其应用[J].信息化研究，2010（11）：5.

[10]冀翠萍.智慧校园信息化运行支撑平台的建设[J].现代教育技术，2012（1）.

[11]严栋.基于物联网的智慧图书馆[J].图书馆学刊，2010（7）：8-10.