智慧校园建设技术路线及其数据中心构建目标导向性探析

陶祥亚，仲兆满

(1.江苏海洋大学 信息化处;2.江苏海洋大学 计算机工程学院，江苏 连云港222005)

0 引言

“智慧校园”是指通过利用云计算、虚拟化与物联网等技术改变学生、教师、管理服务人员与校园资源交互的方式，整合教学、科研、管理、校园资源与应用系统，以提高应用交互明确性、灵活性与响应速度，实现智慧化服务与管理的校园模式［1－2］。《教育信息化十年发展规划(2011 －2020年) 》［3］要求，以“三通两平台”建设为抓手，充分利用信息技术手段改革教学模式、创新学习方式、提升管理水平，大力开展智慧校园建设的探索与实践。以江苏为例，全省46 所本科学校中有30 余所已建成了智慧校园。

1 智慧校园特征

1.1 高集成度

通过云计算与泛在网络，建设统一信息门户、公共数据中心与认证平台，将服务器、信息数据、应用系统等资源集成在统一平台，实现资源与应用跨部门、业务共享、共用。

1.2 高协同性

依托组织机构管理功能、业务，关联部门间协作、网络信息发布平台，应用云计算、OSB＆SOA 架构等技术手段，实现校园各类基础设施联动，形成高水平、高质量的校园协同与调控运行环境［4］。

1.3 高智能性

通过个性化定制信息门户将相关信息按需、按角色推送，构建智慧校园体系下数字化工作、学习、生活的“一体三面”环境;利用大数据挖掘技术，将生产型数据与业务型数据按不同维度及其交叉性集中管理并展现出来，方便决策者与管理者从全局掌握校情运行状况。

2 智慧校园建设技术路线与框架

2.1 技术路线决定智慧校园建设整体质量

高校智慧校园建设最好采用面向服务的SOA 总体技术架构，以商用ESB 企业服务总线为基础，为校园应用提供松耦合交互通信、服务协作、数据同步等功能的平台，为不同接口、协议、元数据标准提供统一支持，应通过ESB 实现对服务的“即插即用”，快速实现应用集成与服务集成［5］。高校智慧化校园系统开发最好采用J2EE 标准、组件技术及在数据交换上对XML 的支持，使系统功能最优化，将整体系统内部在技术上的相互依赖性减至最低。

2.2 技术框架是智慧校园建设总体路线图

高校智慧校园建设的技术框架图结构如图1 所示。

(1) 基础设施层。构建系统、完备的互联网、物联网、数据中心与泛在网络，为智慧校园提供基础支撑。

(2) 数据资源层。构建覆盖全校所有业务与服务的多类型(如Oracle、SQL Server、Mysql、Sybase 等) 业务数据库与基础数据库，能实现对结构化、非结构化学校办学全域数据进行管理、集成、分析与挖掘。

(3) 支撑平台层。建设统一信息门户、统一身份认证、公共数据中心、移动服务、流程事务等中间管理平台，实现业务系统与数据中心互联互通。

(4) 服务层与应用层。面向师生，构建建设到边、覆盖到面的信息系统体系，形成信息化应用完好生态。

(5) 信息标准体系。整个校园数据信息分类编码标准体系，应按照国家标准、教育部标准、学校标准的顺序兼顾各标准间的兼容性与一致性;应在教育部《教育管理信息化标准》基础上，结合调研校内各业务部门的业务、数据，编写学校信息编码集［6］。

(6) 信息安全体系。智慧校园建设必须要从“物理安全、网络安全、系统安全、应用软件安全、用户安全、数据安全(包括数据备份) ”为应用系统构建信息安全体系，保障智慧校园应用生态内所有应用免受外部恶意攻击、破坏性使用及系统内部缺陷带来的干扰。

(7) 运维体系。以人、财、物为核心，以数据集成与业务流转为关键流程，建立智慧校园运维模型，实现信息化业务工作可视化展示与自动化管理。

图1 智慧化校园建设总体规划框架

3 智慧校园数据中心构建目标导向性研究

3.1 数据中心重要性

“共享数据中心”整合高校多个独立应用数据库，有效激活数据层实现资源共享。数据中心是未来“智慧校园”综合管理平台系统构建的基础工程［7］，是实现数据共享、数据挖掘、数据分析的重要基础。

公共数据中心的公共数据库主要由以下方面组成: 原有应用系统数据库、新建应用系统数据库、纯数据存储的数据库、公共代码库、历史数据库、虚拟文件库等，主要功能是为各业务应用主体与主要管理者提供数据查询、综合报表、统计分析、决策的权威数据库等功能［8］。

3.2 数据中心建设目标

(1) 要保证学校信息数据的统一，平台建设要严格遵循高校数据标准。在业务上对数据管理范围进行划分，在服务上进行数据关联与统一，保证数据的精简与准确。

(2) 要保证任何两个异构业务系统之间数据共享。这是智慧校园建设难点，必须构建优质、先进的技术架构; 系统要提供安全审计功能，保证对业务操作的严格监督。

(3) 要保证业务系统集成的松耦合性与数据同步及时性。单一业务系统的变动不影响其它业务系统运行，要保持与基础数据同步更新［9］。

(4) 要采用按维度集成、按维度展现的应用数据管理原则。构建数据库分析模型，保证为整个学校提供综合查询与决策支持所需的数据信息。另外，数据中心建设要为后续开发各种应用系统的通用数据库平台，保证新系统建立在公共数据库平台上时，不会产生新的分散数据。

(5) 要保证建设完善的平台管理功能，要提供存储安全、备份安全、数据回溯、数据完整性保证、垃圾数据清洗、图形化开发与管理、数据转换、数据维护等方面的工具。

3.3 数据中心功能需求

数据中心除满足多源数据的共享与应用开发，满足内部应用或管理系统的开发应用外，还必须满足如下功能:

(1) 要满足元数据库建设与元数据发布，元数据库应包含元数据管理工具，要建立业务信息、数据背景、内容、质量等档案;业务数据要能在一定标准下互操作，数据源实现逻辑集中、管理与应用; 有健全的数据存取安全机制，历史数据可回溯，数据在平台层的调用有较高优化效率。

(2) 提供数据自定义权限查询与报表功能，支持代码集、表结构目录树状管理的标准管理，支持数据在标准、数据项、更正、纠错等全类项信息维护; 提供多种交换触发机制的结构化、半结构化、非结构化等异构数据源以及包含Oracle、MS SQL Server、ODBC、OLEDB、JDBC 等数据库数据源的适配。

(3) 数据平台要能实现主数据源数据的质量检查、ETL(数据提取－转换－加载) 、数据审计等管理功能，极力保证主数据质量。

3.4 数据中心性能要求

为了减少维护管理工作及应用程序调试，数据集成与同步支持实时、定时、触发等多种数据采集与交换方式。它应该满足以下特征:

(1) 使用便利性、使用范围广。能够提供图形化与简单化的开发与管理工具，支持声明式设计，快速响应开发、生产过程中环境变化，模块是完全可扩展的，模块中代码是开放的，可以提供直观视图、灵活配置以及自定义功能，ETL安装无需安装要连接的数据库客户端; 支持在各主流厂商硬件平台、操作系统、数据库上部署。

(2) 扩展性好、管理性强。要保证随着系统硬件资源的扩展系统性能接近线性增长，要提供硬件配置文件以利于ETL 平台扩展，支持多机集群并行处理。应提供完善与易用的故障告警、质量预警、运行统计等数据平台运行监控管理功能，管理“链条”支撑数据获取整个过程。

(3) 元数据管理与ETL 功能先进成熟。元数据应为数据库存储、管理、维护与扩展能提供动态影响分析; ETL 支持多种策略的变化数据捕获(CDC) 能力与高性能数据抽取接口;能提供有效数据转换及数据变化影响分析功能; 支持流水线并行数据调度且能从最近校验点开始数据恢复。

(4) 支持ESB/OSB 基础上的SOA。采用SOA 的总体技术架构，以ESB/OSB 服务总线为基础，为校园应用提供应用对接、数据集成等功能的分布式、松耦合平台。

(5) 数据备份及容错。数据库系统具备数据多服务器联机存储与备份功能，能支持不依赖于第三方软件与存储的异地双机与多机热备; 支持对物理备用数据库进行只读访问，主数据库系统建有有效负载均衡机制;支持Web 管理页面，能直观查看主备数据库间的切换与运行状态。

4 结语

智慧校园数据中心建设是智慧校园各类应用得以顺畅运行的基础与核心。智慧校园数据中心建设必须以面向师生应用的信息系统建设为抓手，由点及面、由小到大、由轻到重，逐步构建校内数据与应用的全覆盖，并且要以提升师生用户应用体验为抓手，为师生提供高质量信息化服务。

智慧校园建设需要引入先进技术支撑平台，还应同步构建先进开发及运维管理模式，运用诸如Jenkins 自动化管理系统、Gitlab 代码数据仓库等工具，打通线上平台、系统、业务间的无缝数据转接，实现端到端的持续数据、门户与认证集成，不断提升应用治理的自动化管理水平。