智慧校園設(shè)計(jì)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)研究
摘 要:筆者分析了信息化相關(guān)理論與技術(shù),將其合理運(yùn)用到高校信息化建設(shè)之中,為智慧校園的設(shè)計(jì)研究提供科學(xué)的理論和技術(shù)基礎(chǔ),并提出了用諾蘭模型理論、BSP、體系框架法等理論基礎(chǔ)以及SOA、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技
摘 要:筆者分析了信息化相關(guān)理論與技術(shù),將其合理運(yùn)用到高校信息化建設(shè)之中,為智慧校園的設(shè)計(jì)研究提供科學(xué)的理論和技術(shù)基礎(chǔ),并提出了用諾蘭模型理論、BSP、體系框架法等理論基礎(chǔ)以及SOA、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)方法,指導(dǎo)智慧校園的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:智慧校園 教育信息化 信息技術(shù)
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,“云計(jì)算”“物聯(lián)網(wǎng)”“虛擬化”“數(shù)字地球”“智慧地球”等各種與之相關(guān)的概念不斷涌現(xiàn),利用這些技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)教學(xué)、科研、管理和服務(wù)手段現(xiàn)代化的“智慧校園”,推動(dòng)高等教育的全方位改革,已成為當(dāng)今世界各國(guó)高等教育改革的重要趨勢(shì)。
智慧校園是教育信息化的新的發(fā)展階段,是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程。目前,無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,在智慧校園領(lǐng)域都還處于探索與創(chuàng)新的階段,在實(shí)際應(yīng)用中還面臨很多問(wèn)題,而且國(guó)內(nèi)外對(duì)智慧校園的研究和總結(jié)并不多見(jiàn)。只有通過(guò)分析信息化建設(shè)的理論基礎(chǔ),研究信息化建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ),并將這些理論和技術(shù)融匯到高校智慧校園的設(shè)計(jì)之中,才能使智慧校園的設(shè)計(jì)更加的切實(shí)可行。
1 智慧校園設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)
1.1 諾蘭模型理論
諾蘭(Nolan)模型理論是信息系統(tǒng)發(fā)展的階段性理論,如圖1-1所示,它用于指導(dǎo)管理信息系統(tǒng)的建設(shè),對(duì)于校園信息化建設(shè)也同樣具有指導(dǎo)意義。
諾蘭模型階段理論的具體內(nèi)容如下:
第一階段,初裝階段。買(mǎi)第一臺(tái)計(jì)算機(jī),并初步開(kāi)發(fā)管理應(yīng)用程序。
第二階段,蔓延。信息系統(tǒng)向各部門(mén)孤立擴(kuò)展,數(shù)據(jù)處理能力得到迅速發(fā)展, 出現(xiàn)許多新問(wèn)題(如數(shù)據(jù)不一致、難以共享等),計(jì)算機(jī)使用效率不高。
第三階段,控制。此階段是計(jì)算機(jī)管理變?yōu)閿?shù)據(jù)管理的關(guān)鍵。主要對(duì)組織機(jī)構(gòu)中信息系統(tǒng)的數(shù)量與質(zhì)量進(jìn)行控制,但效益不理想,特點(diǎn)是成立了領(lǐng)導(dǎo)小組,統(tǒng)一規(guī)劃客服無(wú)序,采用了數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)技術(shù),信息系統(tǒng)呈現(xiàn)單點(diǎn)分散的特征,信息孤島問(wèn)題嚴(yán)重,影響了信息化建設(shè)的發(fā)展。
第四階段,集成。在控制的基礎(chǔ)上重新規(guī)劃信息系統(tǒng)的建設(shè),逐步改進(jìn)原有系統(tǒng),建立集中式數(shù)據(jù)庫(kù),努力整合現(xiàn)有信息系統(tǒng)。特點(diǎn)是建立集中式的DB及相應(yīng)的IS,增加大量硬件,預(yù)算費(fèi)用迅速增長(zhǎng)。
第五階段,數(shù)據(jù)管理。基本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與信息共享,信息數(shù)據(jù)成為重要共享資源。開(kāi)始設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)為整個(gè)組織提供各種信息資源的信息管理平臺(tái),以實(shí)現(xiàn)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)支持下的綜合應(yīng)用。
第六階段,成熟。形成了完善的信息系統(tǒng),能適應(yīng)任何管理和技術(shù)的新變化,信息資源的利用更加高效,真正把IT和管理結(jié)合起來(lái),為各個(gè)管理層次提供信息服務(wù)。信息系統(tǒng)與組織目標(biāo)一致,從組織的事務(wù)處理到高層的管理與決策都能給予支持,使組織機(jī)構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Φ玫教嵘?/div>
高校信息化建設(shè)的發(fā)展歷程遵循了諾蘭模型的階段性發(fā)展理念,它為智慧校園的建設(shè),特別是智慧校園的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的理論依據(jù)。
1.2 企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法
BSP (企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法,Business System Planning)方法由IBM公司提出,用于幫助制定大型信息系統(tǒng)的規(guī)劃,BSP的研究步驟如圖1-2所示。
BSP方法的基本思路是:要求所建立的信息系統(tǒng)支持企業(yè)目標(biāo);表達(dá)所有管理層次的要求;向企業(yè)提供一致性信息;對(duì)組織機(jī)構(gòu)的變革具有適應(yīng)性實(shí)質(zhì)。即把企業(yè)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為信息系統(tǒng)戰(zhàn)略的全過(guò)程。
同樣,BSP方法也可以借鑒到高校信息化建設(shè)規(guī)劃制定之中,滿(mǎn)足高校智慧校園建設(shè)的需求。通過(guò)這種方法可以做到:確定出未來(lái)信息系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),明確系統(tǒng)的子系統(tǒng)組成和開(kāi)發(fā)子系統(tǒng)的先后順序;對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、管理和控制,明確各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換關(guān)系,保證信息的一致性。
企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法是從企業(yè)目標(biāo)入手,逐步將企業(yè)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為信息系統(tǒng)的目標(biāo)和結(jié)構(gòu),從而更好地支持企業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。BSP的目標(biāo)轉(zhuǎn)化過(guò)程,如圖1-3所示:
企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法的優(yōu)點(diǎn)在于利用它能保證信息系統(tǒng)獨(dú)立于企業(yè)的組織機(jī)構(gòu),使信息系統(tǒng)具有對(duì)環(huán)境變更的適應(yīng)性。即使將來(lái)企業(yè)的組織機(jī)構(gòu)或管理體制發(fā)生變化,信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系也不會(huì)受到太大的沖擊。
1.3 體系框架法
體系框架方法是一種頂層設(shè)計(jì)方法,目前國(guó)內(nèi)外信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)普遍采用這種方法,主要包括業(yè)務(wù)框架、信息系統(tǒng)框架、技術(shù)框架等,它通過(guò)圖形的方式直觀的實(shí)現(xiàn)對(duì)信息化系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)的理解。
體系框架法,是運(yùn)用系統(tǒng)論的方法,統(tǒng)籌考慮項(xiàng)目各層次和各要素,統(tǒng)籌規(guī)劃,通過(guò)對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)的充分理解,從全局的角度梳理核心流程,設(shè)計(jì)出信息系統(tǒng)的體系框架,在最高層次上尋求問(wèn)題的解決之道。體系框架法是可實(shí)施、可操作的,是規(guī)劃的具體化,是規(guī)劃實(shí)現(xiàn)的具體手段,能有效促進(jìn)資源的共享和信息的互聯(lián)互通,集中有效資源,高效快捷地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
體系框架法可以廣泛應(yīng)用于信息化建設(shè)領(lǐng)域,是智慧校園建設(shè)的重要設(shè)計(jì)方法。智慧校園的建設(shè)是一項(xiàng)大工程,通過(guò)體系框架法可以從全局視覺(jué)出發(fā),構(gòu)建理念一致、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、功能協(xié)調(diào)、資源共享、部件標(biāo)準(zhǔn)化的信息系統(tǒng),改變信息系統(tǒng)建設(shè)各自為政的局面。
2 智慧校園設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)
智慧校園的設(shè)計(jì),要求建立信息交換與共享的跨業(yè)務(wù)、跨部門(mén)的統(tǒng)一信息平臺(tái),以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的整合,并為將來(lái)信息服務(wù)的拓展提供支撐。
這樣的系統(tǒng)運(yùn)行在復(fù)雜的軟件和硬件平臺(tái)之上,對(duì)系統(tǒng)的體系構(gòu)架有很高的要求。只有采用基于SOA的體系結(jié)構(gòu),才能夠保證各類(lèi)系統(tǒng)的完全集成,保證后續(xù)新系統(tǒng)、新功能和新應(yīng)用的拓展。
2.1 SOA的體系結(jié)構(gòu)
SOA稱(chēng)為面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu),它是一種軟件體系結(jié)構(gòu),也是一種組件模型,它將不同應(yīng)用系統(tǒng)提供的不同服務(wù),通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。它貫穿于業(yè)務(wù)服務(wù)的整個(gè)生命周期,將業(yè)務(wù)服務(wù)作為協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)需求與信息系統(tǒng)的關(guān)鍵組織原則,允許不同系統(tǒng)之間相互交換數(shù)據(jù),參與業(yè)務(wù)流程,而不需要去考慮這些系統(tǒng)所使用的編程語(yǔ)言、操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)。
SOA結(jié)構(gòu)有服務(wù)提供者、服務(wù)使用者、服務(wù)注冊(cè)中心三種角色:服務(wù)請(qǐng)求者,發(fā)起服務(wù)請(qǐng)求并在服務(wù)注冊(cè)中心查找所需的服務(wù),然后綁定服務(wù)提供者,獲得使用該服務(wù);服務(wù)注冊(cè)中心,為服務(wù)提供者注冊(cè)發(fā)布的服務(wù),為服務(wù)使用者提供搜索服務(wù)并進(jìn)行授權(quán);服務(wù)提供者,向服務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)自己的服務(wù),并且對(duì)使用自身服務(wù)的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)功能的響應(yīng)。SOA結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。
基于SOA構(gòu)架的智慧校園設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的核心是建立SOA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在不改變學(xué)校各種應(yīng)用底層架構(gòu)的基礎(chǔ)上,SOA可以很好地將不同廠家、不同運(yùn)行環(huán)境、不同開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)的不同應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和功能包裝起來(lái)并納入到新系統(tǒng)中。當(dāng)多個(gè)運(yùn)行在不同平臺(tái)和技術(shù)下的系統(tǒng)需要相互通信時(shí),SOA尤其適用,能夠?qū)崿F(xiàn)松散型、低耦合的集成,不同的信息系統(tǒng)可以相互調(diào)用功能服務(wù)。
2.2 SOA的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
2.2.1 WEB服務(wù)
智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于SOA的整體構(gòu)架思想,采用WEB Services和XML的數(shù)據(jù)交換技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合和集成支持。
WEB Services是SOA的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。SOA服務(wù)的主要表現(xiàn)形式是WEB services即WEB服務(wù), Web Services采用對(duì)象/組件技術(shù)、使用標(biāo)準(zhǔn)的Internet協(xié)議,具有比任何現(xiàn)有的對(duì)象技術(shù)更好的開(kāi)放性。目前,WEB服務(wù)己成為SOA的主要技術(shù)。WEB services的描述語(yǔ)言WSDL,發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議UDDI,簡(jiǎn)單對(duì)象訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議SOAP,構(gòu)成了WEB services最基本的技術(shù)規(guī)范。WEB services的運(yùn)行方式與SOA的設(shè)計(jì)思想也是基本類(lèi)似的,WEB Services的結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖2-2。
服務(wù)提供者將其服務(wù)的描述信息WSDL發(fā)送到UDDI注冊(cè)中心,WSDL文檔提供了與WEB services進(jìn)行交互的信息;服務(wù)使用者查詢(xún)注冊(cè)中心獲得所要使用服務(wù)的WSDL文檔;服務(wù)使用者向提供者發(fā)送請(qǐng)求消息SOAP,然后由服務(wù)提供者返回SOAP應(yīng)答消息。
WEB services的技術(shù)規(guī)范WS2DL 、SOAP 和UDDI 都建立在XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)基礎(chǔ)之上,正是因?yàn)槭褂肵ML數(shù)據(jù)交互引擎,才能實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的抽取、加載、發(fā)布和訂閱,完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,解決不同平臺(tái)、不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和模式之間的差異,使原本復(fù)雜的數(shù)據(jù)層集成變得簡(jiǎn)單起來(lái),使智慧校園應(yīng)用集成在數(shù)據(jù)層上達(dá)成一致。
以Web Services技術(shù)進(jìn)行互操作的可信整合與業(yè)務(wù)集的無(wú)縫集成,可以解決全局業(yè)務(wù)調(diào)用、集成,整合、個(gè)性服務(wù)等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)作與應(yīng)用系統(tǒng)集成,使得所有的應(yīng)用數(shù)據(jù),可以通過(guò)Web Services技術(shù)相互進(jìn)行調(diào)用,真正實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流互聯(lián)互通、各類(lèi)應(yīng)用業(yè)務(wù)的集成與發(fā)展。
2.2.2 面向?qū)ο蟮慕M件技術(shù)
面向?qū)ο蟮慕M件技術(shù),基于跨平臺(tái)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)(Java、XML 等),開(kāi)發(fā)環(huán)境完全獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件。面對(duì)對(duì)象的組件化設(shè)計(jì)提供了公用組件和應(yīng)用組件等多種組件服務(wù)。應(yīng)用組件基于對(duì)業(yè)務(wù)功能的抽象,并且可復(fù)用;公用組件提供獨(dú)立的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)服務(wù),例如服務(wù)引擎、工作流引擎、菜單管理引擎、消息引擎、格式轉(zhuǎn)換、電子表單、個(gè)性化訂制等。
以面向?qū)ο蟮慕M件技術(shù)提供的組件服務(wù)構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng),能夠在異構(gòu)環(huán)境下為不同設(shè)備上的應(yīng)用提供互操作性,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的無(wú)縫集成;同時(shí),可插拔、可重用的組件使系統(tǒng)能輕易地組合或拆分其功能模塊,提供了系統(tǒng)良好的可伸縮性,能夠降低軟件開(kāi)發(fā)與再開(kāi)發(fā)的成本,加快軟件開(kāi)發(fā)的速度。
面向?qū)ο蟮慕M件技術(shù),將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行模式和服務(wù)功能獨(dú)立,使用更靈活的組件方式來(lái)提升系統(tǒng)的集成能力、提升面向未來(lái)的應(yīng)用整合的綜合支撐。
2.2.3 靈活的工作流技術(shù)
2.2.3.1 面向數(shù)據(jù)服務(wù)的工作流技術(shù)
提供在異構(gòu)數(shù)據(jù)環(huán)境中的多種工作流自定義,實(shí)現(xiàn)各類(lèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于業(yè)務(wù)規(guī)則,業(yè)務(wù)調(diào)度,業(yè)務(wù)處理的數(shù)據(jù)交換、管理和服務(wù)。并依據(jù)工作流的工作方式完成數(shù)據(jù)交換引擎對(duì)數(shù)據(jù)抽取和數(shù)據(jù)分發(fā),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)非規(guī)范數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與公共數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換,所有的設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程脫離對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的深層操作,數(shù)據(jù)交換的腳本定義,為用戶(hù)在全局?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境的管理和服務(wù)等方面提供透明的運(yùn)行模式。
2.2.3.2 面向業(yè)務(wù)服務(wù)的工作流技術(shù)
協(xié)同工作環(huán)境需要一個(gè)直觀的,可視化的工作流設(shè)計(jì)環(huán)境,領(lǐng)導(dǎo)或決策人員對(duì)協(xié)同工作的工作流進(jìn)行設(shè)計(jì),查看和修改。針對(duì)其用戶(hù)的特點(diǎn),直接讓其進(jìn)行底層的控制顯然不合適,所以需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)環(huán)境。
面向業(yè)務(wù)服務(wù)的工作流主要是解決流程類(lèi)業(yè)務(wù)的需求和提供支撐。一個(gè)業(yè)務(wù)流程可能包括多個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn),每個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)需要有特定的執(zhí)行人、填寫(xiě)必要的數(shù)據(jù)或者是由特定的程序進(jìn)行自動(dòng)處理。從學(xué)校組織結(jié)構(gòu)的角度,每個(gè)流程可能在部門(mén)內(nèi)部、部門(mén)之間進(jìn)行流轉(zhuǎn);從學(xué)校業(yè)務(wù)角度,流程可能在系統(tǒng)內(nèi)部流轉(zhuǎn),也可能跨越多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行流轉(zhuǎn)。制定合理、適用、靈活的工作流,要求在設(shè)計(jì)上,采用圖形化的方式進(jìn)行流程的定制,支持串行、并行、條件路由,支持循環(huán)和自循環(huán)等復(fù)雜流程設(shè)計(jì),以XML提供工作流引擎調(diào)用數(shù)據(jù)交換服務(wù),支持部門(mén)之間(包括同級(jí)部門(mén)和上下級(jí)部門(mén))進(jìn)行流程的協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn);采用嚴(yán)格的權(quán)限控制,實(shí)現(xiàn)以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表單流轉(zhuǎn),流程的監(jiān)控以及異常情況的處理來(lái)控制業(yè)務(wù)處理的狀態(tài),完成提醒、代辦、催辦等服務(wù);以人性化的服務(wù)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)手寫(xiě)簽名、留痕等應(yīng)用。
2.3 開(kāi)發(fā)與運(yùn)行結(jié)構(gòu)
2.3.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)
J2EE (Java 2 Platform, Enterprise Edition)是一組技術(shù)規(guī)范與指南,是構(gòu)建基礎(chǔ)平臺(tái)和整合應(yīng)用建設(shè)的首選。J2EE所包含的各類(lèi)服務(wù)架構(gòu)、組件和技術(shù)層次,并遵循共同的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn),被設(shè)計(jì)成專(zhuān)門(mén)用來(lái)解決多層式應(yīng)用解決方案的開(kāi)發(fā)、部署以及管理上的問(wèn)題,讓遵循J2EE構(gòu)建的不同平臺(tái)存在良好的兼容性,解決不同信息系統(tǒng)之間無(wú)法互通的問(wèn)題。
J2EE使用多層的分布式應(yīng)用模型,能夠?yàn)椴煌姆?wù)提供獨(dú)立的層:客戶(hù)層(client tier)在客戶(hù)端機(jī)器上運(yùn)行,包括Html頁(yè)面,客戶(hù)端應(yīng)用程序支持HTTP協(xié)議;Web層(WEB tier)在J2EE應(yīng)用服務(wù)器上運(yùn)行,Web層組件主要指Jsp,Java servlet等WEB部件;業(yè)務(wù)層也稱(chēng)為企業(yè)組件層,在J2EE應(yīng)用服務(wù)器上由EJB容器運(yùn)行,支持EJB、JMS、JTA 等服務(wù)和技術(shù),因此也叫EJB tier;企業(yè)信息系統(tǒng)層(EIS tier),EIS的數(shù)據(jù)層主要特點(diǎn)是有數(shù)據(jù)庫(kù)的支持,它在EIS服務(wù)器上運(yùn)行,處理企業(yè)信息系統(tǒng)軟件。J2EE典型四層結(jié)構(gòu),如圖2-3所示:
J2EE是一種業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),它包含許多組件,支持XML Web Services標(biāo)準(zhǔn),在滿(mǎn)足新應(yīng)用需求的前提下,可以充分利用用戶(hù)的原有投資,保留用戶(hù)原有的IT資產(chǎn);因?yàn)榕c平臺(tái)無(wú)關(guān)性的結(jié)構(gòu),使J2EE程序編寫(xiě)相對(duì)簡(jiǎn)單,能簡(jiǎn)化并且規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與部署,進(jìn)而提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的高效性;支持異構(gòu)環(huán)境,基于J2EE開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)不依賴(lài)特定的硬件、中間件和操作系統(tǒng),可部署到任何平臺(tái),極大的提高了系統(tǒng)的可移植性,以及再利用價(jià)值。
遵循J2EE規(guī)范的多層計(jì)算平臺(tái),可以有效地進(jìn)行資源與服務(wù)的融合;簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行維護(hù),方便應(yīng)用系統(tǒng)在框架體系上的技術(shù)延伸和服務(wù)延伸,符合智慧校園系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)要求。
2.3.2 運(yùn)行結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)基于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的三層架構(gòu),即Web應(yīng)用服務(wù)器、中間件應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,任何應(yīng)用服務(wù)器需要訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)都需要通過(guò)中間件應(yīng)用服務(wù)器,并且根據(jù)需要可以把Web應(yīng)用服務(wù)器、中間件應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器部署在不同的VLAN 里,以加強(qiáng)安全性。
2.4 云計(jì)算技術(shù)
20世紀(jì)的60年代,美國(guó)科學(xué)家約翰·麥卡錫提出將計(jì)算能力作為公用事業(yè),像水和電一樣提供給用戶(hù),這一理念成為云計(jì)算思想的起源。隨后信息技術(shù)領(lǐng)域又相繼提出了分布式計(jì)算、公用計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、負(fù)載均衡等一系列的面向服務(wù)的新理念和新技術(shù),這些理念和技術(shù)都成為了云計(jì)算技術(shù)的重要支撐,云計(jì)算是這些計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。因此,云計(jì)算應(yīng)具有如下核心特征:隨時(shí)隨地隨需的自助服務(wù);多人共享資源池;快速靈活的部署;服務(wù)可監(jiān)控可量測(cè);基于虛擬化技術(shù)減少用戶(hù)終端的處理負(fù)擔(dān);降低用戶(hù)對(duì)IT專(zhuān)業(yè)知識(shí)的依賴(lài)。由此可定義,云計(jì)算(cloud computing)是基于網(wǎng)絡(luò)的一種計(jì)算方式,它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需向用戶(hù)提供可動(dòng)態(tài)升級(jí)和易擴(kuò)展的虛擬化資源。
云計(jì)算有三種部署類(lèi)型:公用云(Public Cloud)、私有云(Private Cloud)、混合云(Hybrid Cloud)。云計(jì)算部署模型,如圖2-4所示。
云計(jì)算有三種服務(wù)模式:軟件即服務(wù)(SaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)、基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)(IaaS)。云計(jì)算的服務(wù)模式,見(jiàn)圖2-5所示。
云計(jì)算是繼互聯(lián)網(wǎng)之后全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn),他將帶來(lái)生活、生產(chǎn)方式和商業(yè)模式的根本性改變。當(dāng)前,中國(guó)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)尚處于導(dǎo)入和準(zhǔn)備階段,處于大規(guī)模爆發(fā)的前夕;同時(shí),云計(jì)算的出現(xiàn)也為教育信息化的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇,云計(jì)算將在我國(guó)高校得到廣泛的應(yīng)用普及。通過(guò)服務(wù)器與存儲(chǔ)資源的有機(jī)整合,能提供安全高效、簡(jiǎn)單靈活、可復(fù)用、可擴(kuò)展的強(qiáng)大計(jì)算資源,形成實(shí)效化的云計(jì)算平臺(tái),使高校師生能夠通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)提供的IaaS、PaaS和SaaS服務(wù),創(chuàng)建、測(cè)試和部署學(xué)習(xí)、研究計(jì)劃,不僅節(jié)省了資金的投入,而且能夠提高教學(xué)與科研的工作效率。
2.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
2009年,中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心與CCSA“泛在網(wǎng)”工作組TC10成立,物聯(lián)網(wǎng)受到了全社會(huì)極高的關(guān)注;與此同時(shí),在無(wú)錫建立了“感知中國(guó)”中心,成立了中科院無(wú)錫傳感網(wǎng)工程中心,并提出了“感知中國(guó)”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念,推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)的發(fā)展,業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)將掀起全球的第三次信息產(chǎn)業(yè)革命。
物聯(lián)網(wǎng)(internet of things IOT)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。其概念在2005年國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》中被正式提出。 物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng),它利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)等各種信息傳感設(shè)備,利用無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信等技術(shù),在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建一個(gè)覆蓋一切事物的網(wǎng)絡(luò),物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的物品能夠彼此進(jìn)行“交流”,實(shí)時(shí)采集連接物體的信息,通過(guò)信息的傳遞和交換,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)概念模型,如圖2-6所示。
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(hù)的接口,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用;網(wǎng)絡(luò)層(也稱(chēng)為傳輸層)由各種網(wǎng)絡(luò)和管理系統(tǒng)組成,負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息;感知層由各種傳感設(shè)備和網(wǎng)關(guān)組成,包括RFID標(biāo)簽和讀寫(xiě)器、溫度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、濕度傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標(biāo)簽等感知終端,主要作用是物體的識(shí)別、信息的采集和簡(jiǎn)單處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu),如圖2-7所示。
高校是科學(xué)研究的前沿陣地,物聯(lián)網(wǎng)在高校中的研究與應(yīng)用具有積極意義。高等學(xué)校通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用,能夠有效降低能耗、提升效率、保障安全,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在高校教學(xué)與管理中發(fā)揮巨大的作用,促進(jìn)高等教育的變革。
3 結(jié)語(yǔ)
教育信息化領(lǐng)域智慧校園的構(gòu)建還處于探索與創(chuàng)新的階段,分析信息化相關(guān)理論與技術(shù),并將其合理運(yùn)用到高校信息化建設(shè)之中,為智慧校園的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。智慧校園將不僅停留在理念層面,即將逐步成為現(xiàn)實(shí)。智慧校園理論的研究將為學(xué)校信息化后續(xù)的建設(shè)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),提供可持續(xù)發(fā)展的保障。
責(zé)任編輯:葉雨田
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