智慧校園建設技術路線及其數據中心構建目標導向性探析

陶祥亞，仲兆滿

(1.江蘇海洋大學 信息化處;2.江蘇海洋大學 計算機工程學院，江蘇 連云港222005)

0 引言

“智慧校園”是指通過利用云計算、虛擬化與物聯網等技術改變學生、教師、管理服務人員與校園資源交互的方式，整合教學、科研、管理、校園資源與應用系統，以提高應用交互明確性、靈活性與響應速度，實現智慧化服務與管理的校園模式［1－2］?！督逃畔⒒臧l展規劃(2011 －2020年) 》［3］要求，以“三通兩平臺”建設為抓手，充分利用信息技術手段改革教學模式、創新學習方式、提升管理水平，大力開展智慧校園建設的探索與實踐。以江蘇為例，全省46 所本科學校中有30 余所已建成了智慧校園。

1 智慧校園特征

1.1 高集成度

通過云計算與泛在網絡，建設統一信息門戶、公共數據中心與認證平臺，將服務器、信息數據、應用系統等資源集成在統一平臺，實現資源與應用跨部門、業務共享、共用。

1.2 高協同性

依托組織機構管理功能、業務，關聯部門間協作、網絡信息發布平臺，應用云計算、OSB＆SOA 架構等技術手段，實現校園各類基礎設施聯動，形成高水平、高質量的校園協同與調控運行環境［4］。

1.3 高智能性

通過個性化定制信息門戶將相關信息按需、按角色推送，構建智慧校園體系下數字化工作、學習、生活的“一體三面”環境;利用大數據挖掘技術，將生產型數據與業務型數據按不同維度及其交叉性集中管理并展現出來，方便決策者與管理者從全局掌握校情運行狀況。

2 智慧校園建設技術路線與框架

2.1 技術路線決定智慧校園建設整體質量

高校智慧校園建設最好采用面向服務的SOA 總體技術架構，以商用ESB 企業服務總線為基礎，為校園應用提供松耦合交互通信、服務協作、數據同步等功能的平臺，為不同接口、協議、元數據標準提供統一支持，應通過ESB 實現對服務的“即插即用”，快速實現應用集成與服務集成［5］。高校智慧化校園系統開發最好采用J2EE 標準、組件技術及在數據交換上對XML 的支持，使系統功能最優化，將整體系統內部在技術上的相互依賴性減至最低。

2.2 技術框架是智慧校園建設總體路線圖

高校智慧校園建設的技術框架圖結構如圖1 所示。

(1) 基礎設施層。構建系統、完備的互聯網、物聯網、數據中心與泛在網絡，為智慧校園提供基礎支撐。

(2) 數據資源層。構建覆蓋全校所有業務與服務的多類型(如Oracle、SQL Server、Mysql、Sybase 等) 業務數據庫與基礎數據庫，能實現對結構化、非結構化學校辦學全域數據進行管理、集成、分析與挖掘。

(3) 支撐平臺層。建設統一信息門戶、統一身份認證、公共數據中心、移動服務、流程事務等中間管理平臺，實現業務系統與數據中心互聯互通。

(4) 服務層與應用層。面向師生，構建建設到邊、覆蓋到面的信息系統體系，形成信息化應用完好生態。

(5) 信息標準體系。整個校園數據信息分類編碼標準體系，應按照國家標準、教育部標準、學校標準的順序兼顧各標準間的兼容性與一致性;應在教育部《教育管理信息化標準》基礎上，結合調研校內各業務部門的業務、數據，編寫學校信息編碼集［6］。

(6) 信息安全體系。智慧校園建設必須要從“物理安全、網絡安全、系統安全、應用軟件安全、用戶安全、數據安全(包括數據備份) ”為應用系統構建信息安全體系，保障智慧校園應用生態內所有應用免受外部惡意攻擊、破壞性使用及系統內部缺陷帶來的干擾。

(7) 運維體系。以人、財、物為核心，以數據集成與業務流轉為關鍵流程，建立智慧校園運維模型，實現信息化業務工作可視化展示與自動化管理。

圖1 智慧化校園建設總體規劃框架

3 智慧校園數據中心構建目標導向性研究

3.1 數據中心重要性

“共享數據中心”整合高校多個獨立應用數據庫，有效激活數據層實現資源共享。數據中心是未來“智慧校園”綜合管理平臺系統構建的基礎工程［7］，是實現數據共享、數據挖掘、數據分析的重要基礎。

公共數據中心的公共數據庫主要由以下方面組成: 原有應用系統數據庫、新建應用系統數據庫、純數據存儲的數據庫、公共代碼庫、歷史數據庫、虛擬文件庫等，主要功能是為各業務應用主體與主要管理者提供數據查詢、綜合報表、統計分析、決策的權威數據庫等功能［8］。

3.2 數據中心建設目標

(1) 要保證學校信息數據的統一，平臺建設要嚴格遵循高校數據標準。在業務上對數據管理范圍進行劃分，在服務上進行數據關聯與統一，保證數據的精簡與準確。

(2) 要保證任何兩個異構業務系統之間數據共享。這是智慧校園建設難點，必須構建優質、先進的技術架構; 系統要提供安全審計功能，保證對業務操作的嚴格監督。

(3) 要保證業務系統集成的松耦合性與數據同步及時性。單一業務系統的變動不影響其它業務系統運行，要保持與基礎數據同步更新［9］。

(4) 要采用按維度集成、按維度展現的應用數據管理原則。構建數據庫分析模型，保證為整個學校提供綜合查詢與決策支持所需的數據信息。另外，數據中心建設要為后續開發各種應用系統的通用數據庫平臺，保證新系統建立在公共數據庫平臺上時，不會產生新的分散數據。

(5) 要保證建設完善的平臺管理功能，要提供存儲安全、備份安全、數據回溯、數據完整性保證、垃圾數據清洗、圖形化開發與管理、數據轉換、數據維護等方面的工具。

3.3 數據中心功能需求

數據中心除滿足多源數據的共享與應用開發，滿足內部應用或管理系統的開發應用外，還必須滿足如下功能:

(1) 要滿足元數據庫建設與元數據發布，元數據庫應包含元數據管理工具，要建立業務信息、數據背景、內容、質量等檔案;業務數據要能在一定標準下互操作，數據源實現邏輯集中、管理與應用; 有健全的數據存取安全機制，歷史數據可回溯，數據在平臺層的調用有較高優化效率。

(2) 提供數據自定義權限查詢與報表功能，支持代碼集、表結構目錄樹狀管理的標準管理，支持數據在標準、數據項、更正、糾錯等全類項信息維護; 提供多種交換觸發機制的結構化、半結構化、非結構化等異構數據源以及包含Oracle、MS SQL Server、ODBC、OLEDB、JDBC 等數據庫數據源的適配。

(3) 數據平臺要能實現主數據源數據的質量檢查、ETL(數據提?。D換－加載) 、數據審計等管理功能，極力保證主數據質量。

3.4 數據中心性能要求

為了減少維護管理工作及應用程序調試，數據集成與同步支持實時、定時、觸發等多種數據采集與交換方式。它應該滿足以下特征:

(1) 使用便利性、使用范圍廣。能夠提供圖形化與簡單化的開發與管理工具，支持聲明式設計，快速響應開發、生產過程中環境變化，模塊是完全可擴展的，模塊中代碼是開放的，可以提供直觀視圖、靈活配置以及自定義功能，ETL安裝無需安裝要連接的數據庫客戶端; 支持在各主流廠商硬件平臺、操作系統、數據庫上部署。

(2) 擴展性好、管理性強。要保證隨著系統硬件資源的擴展系統性能接近線性增長，要提供硬件配置文件以利于ETL 平臺擴展，支持多機集群并行處理。應提供完善與易用的故障告警、質量預警、運行統計等數據平臺運行監控管理功能，管理“鏈條”支撐數據獲取整個過程。

(3) 元數據管理與ETL 功能先進成熟。元數據應為數據庫存儲、管理、維護與擴展能提供動態影響分析; ETL 支持多種策略的變化數據捕獲(CDC) 能力與高性能數據抽取接口;能提供有效數據轉換及數據變化影響分析功能; 支持流水線并行數據調度且能從最近校驗點開始數據恢復。

(4) 支持ESB/OSB 基礎上的SOA。采用SOA 的總體技術架構，以ESB/OSB 服務總線為基礎，為校園應用提供應用對接、數據集成等功能的分布式、松耦合平臺。

(5) 數據備份及容錯。數據庫系統具備數據多服務器聯機存儲與備份功能，能支持不依賴于第三方軟件與存儲的異地雙機與多機熱備; 支持對物理備用數據庫進行只讀訪問，主數據庫系統建有有效負載均衡機制;支持Web 管理頁面，能直觀查看主備數據庫間的切換與運行狀態。

4 結語

智慧校園數據中心建設是智慧校園各類應用得以順暢運行的基礎與核心。智慧校園數據中心建設必須以面向師生應用的信息系統建設為抓手，由點及面、由小到大、由輕到重，逐步構建校內數據與應用的全覆蓋，并且要以提升師生用戶應用體驗為抓手，為師生提供高質量信息化服務。

智慧校園建設需要引入先進技術支撐平臺，還應同步構建先進開發及運維管理模式，運用諸如Jenkins 自動化管理系統、Gitlab 代碼數據倉庫等工具，打通線上平臺、系統、業務間的無縫數據轉接，實現端到端的持續數據、門戶與認證集成，不斷提升應用治理的自動化管理水平。