1、收 稿日期 : 2017 03 10作者简介 : 石少敏 ( 1978 ) ， 女 ， 汉 族 ， 陕西铜川人 ， 硕士 ， 讲师 ，主要研究方向为计算机应用 。基于云计算的智慧校园系统设计石 少敏( 陕西学前师范学 院 陕西西安 ， 710100)摘 要 : 针对目前教育信息化从数字校园到智慧校园的转 型需求 ， 详细阐述了教育信息化研究所存在的问题和实施现状 ，并提出了一种基于云计算技术的智慧校园系统 。该系统利用基础设施 、服务总线 、云系统和云应用 4 个支撑平台 ， 通过服务的方式将资源 、信息 、数据和业务流程整合起来 ， 构建基础设施即服务 、平台即服务和软件即服务的三层服务体系
2、 ， 实现教学 、教学管理 、实验 、图书和资源管理的在线服务 。该系统具有可扩充 、易使用和易维护的特点 ， 真正实现了智慧校园 ， 促进校园的高速智能发展 。关键词 : 云计算 ; 智慧校园 ; 支撑平台 ; 在线服务中图分类号 : TP311 文献标识码 : B DOI 编码 : 10. 14016/j cnki. 1001 9227. 2017. 08. 061Abstract: In order to meet the needs of digital campus to smart campus transformation for current education inform
3、ation construction，elaborated the existing problem and implementation status of smart campus research， and put forward a smart campus system based oncloud computing The system uses infrastructure， service bus， cloud system and cloud application platforms， integrates resources， informa-tion， data and
4、 business processes through the way of service， build the service system includes infrastructure as service， platform as serviceand software as service， achieve teaching， management， experiment， books and teaching resources online services The system has the char-acteristics of scalable， easy to use
5、 and easy to maintain， achieves the real smart campus and promote high speed intelligent developmentof campusKey words: cloud computing; smart campus; support platform; online services0 引 言互联网技术的快 速发展促进了教育信息化的巨大变革 。在 20 世纪初 ， 教育信息化围绕着数字校园的规划 、建设和应用展开 。数字校园的目的是整合信息资源和集成信息应用 ，构建具有统一标准 、充分流通和共享的数字平台 。然
6、而数字校园的建设与应用过程逐渐表现出如下问题 1 5:资 源利用率低 : 学校拥有数量众多的应用管理系统 ， 如图书管理系统 、教学管理系统和财务管理系统等 。建设这些系统需要投入大量的服务器和其他设备 ， 但实际上这些系统的使用次数及使用人数较少 。据统计 ， 校园应用管理系统的利用率不足 10%， 这极大的浪费了硬件资源 6。信息管理和共享 困难 : 学校的众多管理系统建设时间不同 、建设方式也不同 ， 导致部分信息重复多次录入到不同的系统 ， 如教务管理系统 、科研管理系统和人事管理系统中就保存着相同的教师信息 ， 使得对这些信息的维护与管理困难 。同时 ， 不同管理系统的接口也不相同
7、， 产生了信息孤岛 ， 信息难以共享 7 9。设备管理维护困难 : 学 校应用管理系统的建设单位和时间不一致 ， 导致了服务器的型号不一 ， 所配备的支撑环境 、运行的操作系统和应用系统也各不相同 ， 从而造成对设备的管理和维护困难 10 11。这 些问题使得教育信息化急需从数字校园建设向智慧校园转型升级 。在 2010 年 ， 浙江大学首先提出 “智慧型校园 ”的建设 。随后 ， 西南大学和南京邮电大学也开始筹划智慧校园建设 。智慧校园是以云计算和物联网为核心 ， 实现校园信息和资源的智能化采集与传输 、智能化显示与推送以及智能化处理与控制 。实现全校各部门和各子系统的互联互通 、信息融合
8、， 具有环境全面感知 、海量数据支撑 、网络无缝互通 、开放学习环境和师生个性服务的特点 ， 有效解决了校园信息化过程中的资源利用率低 、信息管理和共享困难 、设备管理维护困难等问题 12。1 智慧校园与云计算概况1. 1 智慧校园的概念智能城市的思想领袖 IBM 对智慧校园的定义是 : 充 分利用教学 、研究的先发优势 ， 充分利用信息和通信技术 ， 从仪器化 、集成化 、智能化开始提高教学和研究水平 ， 从而提升学校管理的有效性和效率 ， 增强学校的影响力 ， 实现教育服务社会的功能 ， 使智慧校园成为智慧城市的有机组成部分 。智慧校园通过使用云计算和虚拟化等现代信息技术来改变学生 、教师
9、和校园资源的交互方式 ， 以提高交互式应用的准确性 ， 灵活性和响应能力 ， 从而提高校园运行的效率 ， 使学校的管理服务更智能 13。1. 2 云 计算的概念云计算是一种基于网络的计算模型 ， 利用非本地或远程服务器进行分布式计算 ， 通过集成网格计算 、并行计算 、分布式计算 、网络存储 、虚拟化和负载均衡技术 ， 为计算机系统提供超强的计算和存储能力 。使用基础设施即服务 、平台即服务 、软件即服务的模式实现其他商业运作 ， 使用户节省投资与维护成本 ， 快速 、轻松地在不同设备之间共享数据和应用程序 14 16。云计算平台为智 慧校园提供了一个高度集成 、高效和智能的网络数据平台 ，
10、虚拟服务器技术创新地将各种数据资源集成到资源池中 ， 为用户提供按需服务 。云平台智慧校园系统包括基础设施服务 、平台服务和软件服务 。其中 ， 基础设施服务使用服务器 、存储系统和网络系统等硬件平台提供服务器租用和远程虚拟硬件资源等服务 ; 平台服务主要由中间件 、数据库和开发平台等组成 ， 提供认证 、授权和数据管理等服务 ; 软件服务是智慧校园的核心 ， 提供最上层智能服务 ， 校园16自动化与仪器仪表 2017 年 第 8 期 ( 总第 214 期 )信息管理系统部 署在该层 ， 用户通过统一接口获取服务 。云计算的系统架构 ， 如图 1 所示 。图 1 云 计算架构2 基于云计算的智
11、慧校园系统构建本 文提出的基于云计算的智慧校园系统使用面向对象的迭代开发方法开发智慧校园系统 ， 系统架构如图 2 所示 。图 2 智慧校园系统架构图该系统利用基础设施 、服 务总线 、云系统和云应用 4 个支撑平台 ， 通过服务的方式将资源 、信息 、数据和业务流程整合起来 ， 构建基础设施即服务 、平台即服务和软件即服务的三层服务体系 ， 提供教学管理 、实验 、图书和学校资源管理的在线服务 。4 个支撑平台中 ， 基础设施支撑平台为系统提供服务器集群 、数据存储与监控系统 ; 服务总线是数据交换和融合的中心 ， 包括数据重组 、融合和任务调度等功能 ; 云系统通过应用服务器和系统中间件进
12、行系统支撑 ， 提供云平台层和业务功能模块的连接 ; 云应用层提供数据挖掘和分析的功能支撑 。本系统通过构建智能化教学平台 、虚拟实验室 、智能图书管理和智能资源管理平台提供教学管理 、实验 、图书和资源管理的在线服务 ， 具体介绍如下 :( 1) 智能化教学平台基于云计算建设的智能教学平台能处理大批量的教学资源 ， 满足师生对各种技能和知识的需求 ， 为师生课程学习 、作业提交和答疑提供智能化的服务 。包括教学资源系统 、电子作业系统 、学习评价和辅导答疑系统四部分 。教学资源系统是智能化教学平台的最基本建设 ， 只有保证了充足的教学资源才能实现和发挥教学平台的功能 。教学资源系统不仅包含传
13、统的资源 ， 还包括多媒体资源 ， 既要满足师生的需求 ， 又要及时更新和充实 。电子作业系统包含各个年级 、各个学科的试题库和作业库 ， 具有布置作业 、提醒完成 、批改和统计的功能 ， 还能通过智能组卷为学生提供个性化的习题 。学习评价系统是教师教学内容 、教学方式不断完善的依据 ， 收集学生的各学科学习信息以建立完整的学生评价体系 ，掌握学生的成长与学习状况 ， 同时依据学生的评价调整智能教学平台 。辅导答疑系统能建立学生与老师之间的交流 ， 以便教师充分了解学生的状况 。( 2) 数字化实验室针对某些具有专业性要求的实验构建虚拟实验室 ， 通过信息采集器采集传感器的数据 ， 使用云平台
14、计算分析 ， 并与智能教学平台互动 ， 实现了从实验数据的采集 、分析处理和结果分析的全数字化过程 。构建数字化实验室将实验室所需硬件 、软件以云计算技术为核心展开 ， 智能控制整个实验室系统 ， 保证实验数据的精准与安全管理 ， 实验结果的科学分析 。( 3) 智能图书馆智能图书馆包含图书信息的感知系统和对读者的感知系统 ， 通过综合处理感知到的信息 ， 快速匹配读者所需的资料和书籍 ， 并将感知的信息通过网络传送给云平台存储 ， 实现学生信息的智能化管理 。( 4) 智能管理平台智能管理平台基于物联网技术和云计算技术 ， 实现学校教学设备 、人员身份 、安防和教务的智能化管理 。从而完成各
15、设备的实时监控和智能控制 。3 结 束语云计算逐渐被应 用在诸多领域中成为热点研究课题 ， 其能使用户节省投资和维护成本 ， 快速 、轻松地在不同设备之间共享数据和应用程序 ， 是构建智慧校园系统的重要技术 。本文使用基础设施 、服务总线 、云系统和云应用 4 个支撑平台 ，通过服务的方式将资源 、信息 、数据和业务流程整合起来 ， 构建基础设施即服务 、平台即服务和软件即服务的三层服务体系 ， 实现教学 、教学管理 、实验 、图书和资源管理的在线服务 ，该系统具有可扩充 、易使用和易维护的特点 ， 真正实现了智慧校园 ， 促进校园的高速智能发展 ， 为构建智慧校园系统提供了一种可行的方案 。
16、参 考 文 献 1 杨 随虎 基于云计算技术的智慧校园服务平台设计研究 J 自动化与仪器仪表 ， 2016， ( 12) : 112 113， 116 2 宋 承继 物联网技术在智慧校园建设中的应用 J 自动化与仪器仪表 ， 2015， ( 3) : 208 210 3 代 兴梅 基于云计算的智慧校园规划设计 J 电子测试 ，2016， ( 5) : 63 64 4 茅 志刚 ， 徐小良 移动智慧校园平台研究 J 电子科技 ，2014， 27( 9) : 89 92 5 王 蕊 基于云计算的智慧校园服务平台架构的设计和实现 J 无线互联科技 ， 2016， ( 12) : 71 72 6 周
17、蕾 基于云计算和物联网技术的智慧校园构建 J 广东技术师范学院学报 ， 2015， 36( 8) : 101 104( 下 转第 65 页 )26基于云计算的智慧校园系统设计 石 少敏图 8 样品装在管壳中的测试曲线由 图 9 可知 ， 实际流片结果与仿真结果相比虽然有一定的差距 ， 体现在通带上 ， 通带内的回波损耗稍有恶化在10. 9dB 以上 ， 但能满足使用要求 ， 总体而言该高通滤波器具有较高的抑制和较低的插入损耗 ， 具有良好的高通滤波器特性 ， 基本上实现了设计目标 。图 9 仿真结果与测试结果对比4 结 论采用立体布线的方式 实现了一款截止频率为 7. 6GHz 的MEMS 高
18、通滤波器 ， 并通过工艺流片制作出了实物 。实测结果表明 ， 该高通滤波器的性能良好 ， 插损小 ， 整个通带的插损在 1. 2dB 以内 ， 回波损耗在 12dB 以上 ， 5. 7GHz 处达到了58dB 以上的抑制 ， 由于跟工艺的匹配没有做到最佳 ， 实测指标跟设计值相比频段有所上漂 ， 总体性能可满足实际使用要求 ， 体积却只有同类产品的五百分之一 ， 体积上的小型化优势非常明显 ， 再次设计流片时需要进行再次的设计校正 ， 提高工艺精度 ， 使得实际流片结果与设计目标吻合 。参 考 文 献 1 甘 本祓 ， 吴万春 现代微波滤波器的结构与设计 M 北京 : 科学出版社 ， 2006
19、 2 MENZEL W， BALALEM A Quasilumped suspended strip-line filters and diplexers J IEEE Trans On Microwave Theo-ry and Tech， 2005， 53( 10) : 3230 3237 3 Beerwerth W High pass filter: U S Patent 7， 952， 451 P，2011 5 31 4 Ishida H， Araki K Design and analysis of UWB band pass fil-ter with ring filter C M
20、icrowave Symposium Digest， 2014IEEE MTT S International IEEE， 2014， 3: 1307 1310 5 Batham S， Pandey A K， Chauhan K Switchable filter be-tween high pass and low pass responses C Emerging Trendsin Communication Technologies( ETCT) ， International Confer-ence on IEEE， 2016: 1 3 6 Huijun Feng， Honglun Y
21、ang A Novel Design of UWB Micros-trip High pass Filter C， 2015 16th International Confer-ence on Electronic Packaging Technology 7 白 银超 ， 要志宏 ， 李宏军 ， 等 悬置带线超宽带高通滤波器的设计 J 半导体技术 ， 2010， 35( 10) : 1035 1038 8 Yin X， Feng H， Xu J Design of UWB high pass filter usingthe suspended stripline C Communicatio
22、n Problem Sol-ving( ICCP) ， 2015 IEEE International Conference on IEEE，2015: 377 379 9 聂 江峰 ， 张效民 ， 彭文标 一种新型射频高通滤波器的设计研究 J 电 声技术 ， 2012， 36( 7) : 22 24 10 寇 阳 一种低损耗波导高通滤波器的设计方法 J 电子科技 ， 2015， ( 06) : 123 125 11 聂 江峰 ， 张效民 ， 彭文标 一种新型射频高通滤波器的设计研究 J 电声技术 ， 2012， 36( 7) : 22 24 12 Feng H， Yang H， Chen W
23、 A novel dsign of UWB microstriphigh pass filter C Electronic Packaging Technology( ICEPT) ， 2015 16th International Conference on IEEE，2015: 1456 1458 13 Yang L， Seo S D， Cho H ， et al Analysis of unit cells forhigh pass filter using left handed transmission line C Communications， 2012 18th Asia Pa
24、cific Conference( APCC) on IEEE， 2012: 29 33 14 Yasuzumi T， Uwano T， Hashimoto O Microstrip high passfilter with attenuation poles using cross coupling C Micro-wave Conference Proceedings( APMC) ， 2010 Asia PacificIEEE， 2010: 107 110 15 武 惠杰 ， 郭天兴 高通滤波器性能研究 J 电力电容器与无功补偿 ， 2014， 35( 02) :5 8( 上 接第 62
25、 页 ) 7 季新文 基于云计算的昆一中智慧校园分期建设方案设计 、分析与研究 D 昆明 : 云南大学 ， 2015 8 王晓光 ， 杜暖男 ， 张少龙 ， 等 大数据及云计算技术在智慧校园中的应用研究 J 计算机光盘软件与应用 ， 2014，( 15) : 235 237 9 赵 振营 试论高校智慧校园建设的保障机制 J 中国管理信息化 ， 2016， 19( 20) : 254 10 胡 智锋 智慧校园设计的理论与技术基础研究 J 信息技术与信息化 ， 2014， ( 5) : 190 195 11 许 小华 云计算和物联网在智慧校园构建中的应用研究 J 信息通信 ， 2016， ( 5)
26、 : 165 166 13 胡 钦太 ， 郑凯 ， 林南晖 教育信息化的发展转型 : 从 “数字校园 ”到 “智慧校园 ” J 中国电化教育 ， 2014， ( 1) : 3539 14 陈 开梅 ， 刘志清 物联网技术在智慧校园建设中的应用探讨 J 通讯世界 ， 2016， ( 12) : 62 63 15 游 娟 “互联网 +”校园 : 高校智慧校园建设探析 J 电子技术与软件工程 ， 2016， ( 8) : 223 224 16 赵 思佳 ， 尹婷 大数据时代高职院校智慧校园建设研究 J 信息系统工程 ， 2016， ( 7) : 147 14856自动化与仪器仪表 2017 年 第 8 期 ( 总第 214 期 )
