周婷 任志愿

摘? ?要：本文研究并實(shí)現(xiàn)一種“互聯(lián)網(wǎng)+”新型移動(dòng)智慧化校園信息平臺(tái)，該平臺(tái)針對學(xué)校管理、教學(xué)和生活三個(gè)方面，提供了具有移動(dòng)性、智慧性和開放性的服務(wù)，具有情境感知、可視化、全向交互、智慧管控、智慧推送等特性。該信息平臺(tái)基于互聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)牙、WiFi和手機(jī)3G/4G數(shù)據(jù)通信等多種通信方式，結(jié)合精確定位、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集成、智能分析、基于地理位置的社交網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)定位及多系統(tǒng)互通，從而提供基于位置的移動(dòng)智慧化服務(wù)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;智慧化校園;移動(dòng)智慧化;位置服務(wù)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2019）07-0082-04

一、引言

李克強(qiáng)總理提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略。根據(jù)國務(wù)院的決策部署，“十三五”教育信息化工作中，需要加快教育信息化進(jìn)程，順應(yīng)世界教育發(fā)展趨勢，不斷深化應(yīng)用、融合創(chuàng)新，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，以教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化的發(fā)展;教育部辦公廳關(guān)于印發(fā)《2016年教育信息化工作要點(diǎn)》，提到“推動(dòng)學(xué)校開展利用信息技術(shù)轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、改進(jìn)教學(xué)管理的數(shù)字校園/智慧校園應(yīng)用”、“深入推進(jìn)學(xué)校的教育管理信息化”。

一系列智慧校園的創(chuàng)新建設(shè)思路，需要通過行之有效的實(shí)踐才能得出。學(xué)校的教學(xué)管理、師生互動(dòng)、學(xué)習(xí)生活方式等，應(yīng)該借助“互聯(lián)網(wǎng)+”的戰(zhàn)略模式，融合到最前沿的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域里去，通過實(shí)踐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、反思、改進(jìn)，形成良好的解決方案，推動(dòng)一個(gè)可行性好的智慧校園建設(shè)模式。

傳統(tǒng)的教育信息化模式是每個(gè)系統(tǒng)完全獨(dú)立，比如一卡通、平安校園、教育資源共享網(wǎng)站、人事系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、信息門戶等，這種模式中的多個(gè)系統(tǒng)基本各自獨(dú)立，信息不能融合，數(shù)據(jù)冗余、信息不一致，更是缺乏智能性和移動(dòng)性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺陷導(dǎo)致傳統(tǒng)模式已經(jīng)落后于時(shí)代。

本文研究一種新型移動(dòng)智慧化校園信息平臺(tái)，設(shè)計(jì)精確定位、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)集成、智能分析引擎、基于地理位置的社交網(wǎng)絡(luò)，把“互聯(lián)網(wǎng)+教育”概念滲透到學(xué)校教學(xué)、管理、生活的每個(gè)環(huán)節(jié)。主要功能包括：

（1）互聯(lián)網(wǎng)+課堂：上課智能點(diǎn)名簽到、課堂一鍵靜音、課堂互動(dòng)、基于空間的師生答疑等功能;

（2）互聯(lián)網(wǎng)+食堂：食堂最新信息推送、食堂智能化點(diǎn)餐、食堂菜品智能化管控、智能衛(wèi)生監(jiān)控等功能;

（3）互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)習(xí)：課程智能提醒、空教室查詢、在線課程表、學(xué)習(xí)材料線上共享等功能;

（4）互聯(lián)網(wǎng)+生活：校園身邊新鮮事分享、網(wǎng)絡(luò)商城服務(wù)平臺(tái)，兼職資訊、周邊外賣服務(wù)等功能;

（5）互聯(lián)網(wǎng)+迎新：把近場通訊技術(shù)滲透到新生報(bào)到的各個(gè)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)報(bào)到的智能化便捷化;

（6）互聯(lián)網(wǎng)+師生互動(dòng)：構(gòu)建掌上師生互動(dòng)功能，學(xué)生可以實(shí)時(shí)和校內(nèi)名師進(jìn)行即時(shí)互動(dòng)溝通，還可以實(shí)現(xiàn)基于空間的信息交互;

（7）互聯(lián)網(wǎng)+校訊通知：利用移動(dòng)的校訊綜合發(fā)布平臺(tái)，可以向全校師生隨時(shí)發(fā)送校訊通知，也可以精準(zhǔn)針對部分師生推送校訊通知，信息到達(dá)率達(dá)百分之百;

（8）互聯(lián)網(wǎng)+后勤：一鍵智能報(bào)修、維修時(shí)間監(jiān)控、后勤線上評價(jià)、后勤工作考評等功能;

（9）互聯(lián)網(wǎng)+圖書館：與學(xué)校圖書館系統(tǒng)對接、實(shí)現(xiàn)智能借書還書、新書資訊、圖書館導(dǎo)航導(dǎo)覽等功能;

（10）互聯(lián)網(wǎng)+教務(wù)：統(tǒng)一教務(wù)系統(tǒng)入口、實(shí)時(shí)課堂互動(dòng)、智能校訊通知、師生在線互動(dòng)等功能。

二、總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

“互聯(lián)網(wǎng)+”新型移動(dòng)智慧化校園信息平臺(tái)是一個(gè)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的新型智慧信息系統(tǒng)，覆蓋PC客戶端和移動(dòng)設(shè)備客戶端，主要分為“移動(dòng)客戶端”、“后臺(tái)管理系統(tǒng)”兩大子系統(tǒng)。

系統(tǒng)架構(gòu)總體設(shè)計(jì)上應(yīng)使用分層設(shè)計(jì)，盡量減少各應(yīng)用層之間的依賴，并采用當(dāng)前主流的分布式架構(gòu)和介于web-app、native-app兩者之間的新型混合式移動(dòng)開發(fā)技術(shù)（hybird app），使程序兼具“native-app良好的用戶體驗(yàn)”和“web app跨平臺(tái)”。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

三、技術(shù)方案

1.開發(fā)平臺(tái)和技術(shù)

系統(tǒng)以Spring Framework為核心框架，集成Apache Shiro安全框架、Quartz調(diào)度框架等，以組件的方式實(shí)現(xiàn)功能，且各模塊之間互不干擾。采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與編程，嚴(yán)格遵循開發(fā)規(guī)范。系統(tǒng)層設(shè)計(jì)包含高性能的Redis數(shù)據(jù)緩存，以保證系統(tǒng)運(yùn)行流暢。系統(tǒng)建立容錯(cuò)機(jī)制，使程序在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)依然能夠繼續(xù)運(yùn)行，不影響客戶使用。系統(tǒng)采用混合式移動(dòng)開發(fā)技術(shù)，使用戶在不同客戶端都能使用本系統(tǒng)。

主要采用技術(shù)如表1所示。

2.數(shù)據(jù)庫

（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要求（見圖2）

（2）數(shù)據(jù)庫選型

考慮到數(shù)據(jù)庫的上手快速、簡單易用、可伸縮性和優(yōu)秀的性能。同時(shí)，為減少開發(fā)成本和學(xué)習(xí)成本，并且當(dāng)前有很多基于MySQL的深層次優(yōu)化方案可提高M(jìn)ySQL數(shù)據(jù)庫的性能，綜合考慮使用MySQL數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)庫部署方案

平臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用分庫部署，不同模塊訪問不同數(shù)據(jù)庫，減少數(shù)據(jù)庫性能消耗，提高數(shù)據(jù)訪問可用性和可靠性，單節(jié)點(diǎn)損壞不影響其他功能模塊的運(yùn)行。

3.頁面技術(shù)

平臺(tái)系統(tǒng)的頁面開發(fā)采用目前主流的前端開發(fā)技術(shù)，主要包含HTML5、DIV+CSS、Bootstrap、JavaScript、jQuery、AngularJS等，以提供友好的用戶體驗(yàn)。手機(jī)端采用混合式移動(dòng)開發(fā)平臺(tái)Cordova+Ionic2，配合使用HTML5技術(shù)?？奢p松地跨系統(tǒng)跨平臺(tái)，與各操作系統(tǒng)、瀏覽器兼容。

4.安全性

平臺(tái)有完善、周密的安全體系，和安全支撐平臺(tái)緊密配合，基于物理、傳輸、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用，采用多層次的安全保障措施，保證系統(tǒng)能夠抵抗內(nèi)部和外部黑客性質(zhì)的攻擊。平臺(tái)具備嚴(yán)格的等級訪問及授權(quán)機(jī)制;擁有嚴(yán)格、有效的分級管理模式，對于認(rèn)定的關(guān)鍵功能和數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過授權(quán)的合法用戶才能使用訪問及修改，并具有完備的日志及審核功能。平臺(tái)存在大量的數(shù)據(jù)，要確保用戶不能夠直接存取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，而只能通過相關(guān)的功能模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，建立完備的數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù)機(jī)制及策略。

四、功能設(shè)計(jì)

該平臺(tái)的整體架構(gòu)分成兩部分——手持終端APP（包括ios端以及Android端）和Web后臺(tái)管理系統(tǒng)，如圖3所示。

1.手持終端APP功能

手持終端APP（以下簡稱APP端）主要包含登錄/注銷、首頁、校歷、設(shè)置四個(gè)功能，如圖4所示。

（1）登錄/注銷

APP端接入學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證進(jìn)行登錄，即學(xué)生使用學(xué)號(hào)，教師使用職工號(hào)進(jìn)行登錄，無需注冊。

用戶登錄后需要填寫個(gè)人相關(guān)信息。

（2）首頁

首頁主要展示APP中當(dāng)前可用的應(yīng)用，點(diǎn)擊進(jìn)入相關(guān)應(yīng)用即可使用;可定制首頁顯示的應(yīng)用，可排序應(yīng)用、隱藏應(yīng)用、顯示應(yīng)用。

①校園地圖

點(diǎn)擊校園地圖模塊即可進(jìn)入地圖，地圖sdk使用百度地圖。進(jìn)入地圖模塊后功能包括定位至當(dāng)前終端所在位置;搜索某個(gè)建筑或教室，支持模糊搜索;搜索到某個(gè)建筑或教室后，可以使用大頭針在地圖上進(jìn)行標(biāo)注;點(diǎn)擊標(biāo)注可進(jìn)行導(dǎo)航，查看位置信息介紹（如有）、當(dāng)前時(shí)間上的課（教室）、聯(lián)系方式（某某辦公室）等。

②學(xué)校概況

點(diǎn)擊學(xué)校概況進(jìn)入學(xué)校概況應(yīng)用，學(xué)校概況應(yīng)用主要包含的功能有：學(xué)校介紹，以文字和圖片的方式介紹學(xué)校相關(guān)內(nèi)容;院系介紹，以圖片和文字的方式介紹某學(xué)院相關(guān)內(nèi)容;黃頁，以列表的方式展示學(xué)校各部門相關(guān)的聯(lián)系方式。

③在線課程

點(diǎn)擊在線課程應(yīng)用進(jìn)入在線課程，主要包含的功能有以列表形式展示當(dāng)天狀況，當(dāng)天的狀況分成以下幾種情況：一是假期。如周六、周日顯示周末放假，寒暑假、清明、國慶等按時(shí)間顯示假期。二是工作日，按列表顯示當(dāng)天所需要上的課，如上午9∶00-12∶00 組合數(shù)學(xué)，教師：XXX，上課地點(diǎn)：品學(xué)樓-B312。三是點(diǎn)擊進(jìn)入某一個(gè)課程即可進(jìn)入課程詳細(xì)內(nèi)容，包含課程介紹、上課時(shí)間。四是課程詳細(xì)內(nèi)容下方為簽到按鈕，如果用戶在正常的上課時(shí)間和正確的地點(diǎn)點(diǎn)擊簽到后，即可完成簽到。如果用戶手機(jī)未打開藍(lán)牙，則提示需要開啟藍(lán)牙，否則不能正確開啟。點(diǎn)擊上課地點(diǎn)即可跳轉(zhuǎn)至校園地圖應(yīng)用進(jìn)行導(dǎo)航;該應(yīng)用可以使用日視圖、周視圖、月視圖進(jìn)行查看，在周視圖、月視圖上僅顯示某天是否有課、是否為假期，如果要查看詳細(xì)信息則要點(diǎn)擊某一天進(jìn)入日視圖進(jìn)行查看。

④工資查詢

如果登錄用戶的角色是教師（即使用工資號(hào)登錄的APP），那么主頁可以顯示工資查詢模塊，工資查詢模塊分成三個(gè)標(biāo)簽：一是工資。工資按照列表形式展示過去半年每個(gè)月的工資情況，主要展示應(yīng)發(fā)：XXX，實(shí)發(fā)：XXX，本月稅：XXX，補(bǔ)扣稅：XXX。二是社保。社保按照列表形式展示過去半年每個(gè)月的社保情況，主要展示養(yǎng)老：XXX，醫(yī)療：XXX，失業(yè)：XXX，補(bǔ)扣保險(xiǎn)：XXX。三是公積金。公積金按照列表形式展示過去半年每個(gè)月的公積金發(fā)放情況，主要展示公積金：XXX，補(bǔ)扣公積金：XXX。

⑤圖書館

點(diǎn)擊圖書館應(yīng)用進(jìn)入圖書借閱查詢，首頁顯示當(dāng)前登錄用戶的借書概況，內(nèi)容如下：顯示用戶名稱、用戶借書數(shù)量、最近一本書到期歸還時(shí)間。借書概況下方為登錄用戶所借閱每一本書的概況，使用列表形式展現(xiàn)書名、作者、到期時(shí)間、是否過期。點(diǎn)擊某一本書進(jìn)入詳細(xì)內(nèi)容查看，包含的內(nèi)容有書名、作者、書號(hào)、借閱時(shí)間、到期時(shí)間、罰款金額（若過期）。

⑥一卡通

點(diǎn)擊進(jìn)入一卡通模塊進(jìn)入一卡通記錄首頁，在首頁中可以顯示當(dāng)前一卡通的卡號(hào)以及余額;點(diǎn)擊查詢詳細(xì)記錄可以查看某一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)一卡通的詳細(xì)查詢記錄：時(shí)間范圍為XX年XX月XX日-XX年XX月XX日;記錄顯示字段為時(shí)間、消費(fèi)類型、消費(fèi)地點(diǎn)、消費(fèi)設(shè)備，金額;點(diǎn)擊充值可轉(zhuǎn)入支付寶進(jìn)行充值。

（3）校歷

點(diǎn)擊校歷模塊進(jìn)入校歷，校歷功能主要是從后臺(tái)讀取當(dāng)前學(xué)期以及下學(xué)期的校歷時(shí)間安排，包括周數(shù)、放假時(shí)間等;從后臺(tái)讀取用戶的課程信息，并在校歷上進(jìn)行展示;校歷可以分成學(xué)期視圖、月視圖、周視圖以及日視圖。

（4）設(shè)置

設(shè)置模塊的功能有：人的信息設(shè)置，包括頭像、學(xué)院、專業(yè)、生日、性別;更換皮膚，提供幾套可以更換的皮膚;消息設(shè)置，開啟關(guān)閉消息推送;注銷，點(diǎn)擊注銷退出登錄。

2.后臺(tái)管理系統(tǒng)

后臺(tái)管理系統(tǒng)的功能主要有用戶管理、信息管理、設(shè)備管理、推送管理，如圖5所示。

（1）用戶管理

用戶管理主要功能有：創(chuàng)建管理系統(tǒng)用戶，用戶包含用戶名、密碼、部門、聯(lián)系方式;修改用戶信息;系統(tǒng)管理員可以刪除用戶。

（2）信息管理

信息管理主要用于維護(hù)APP端所用數(shù)據(jù)的正確性，包含的內(nèi)容有地圖信息管理、課程信息管理、工資接口管理、圖書館接口管理、一卡通接口管理。

①地圖信息管理

地圖信息管理的內(nèi)容有創(chuàng)建、修改、刪除、查看地圖信息。地圖信息包括建筑名稱、簡介、聯(lián)系電話、經(jīng)緯度。

②課程信息管理

課程信息管理的內(nèi)容是查看課程信息。課程信息包括課程名稱、上課時(shí)間、上課教師、上課地點(diǎn)（關(guān)聯(lián)地圖信息）、課程名單。課程信息與學(xué)校教務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，且上課地點(diǎn)根據(jù)名稱與地圖信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

③接口管理

接口管理包含工資接口、圖書館接口和一卡通接口，主要配置工資接口、圖書館接口、一卡通接口地址。

（3）設(shè)備管理

設(shè)備管理主要用于對教室內(nèi)部署的iBeacon設(shè)備信息進(jìn)行管理、增刪、查改，包含的內(nèi)容有設(shè)備名稱、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備安裝地址、安裝人員、是否可用等。

（4）推送管理

推送管理主要是針對APP端進(jìn)行推送消息管理，具體功能包括開啟/關(guān)閉課程推送管理、推送時(shí)間設(shè)置（開課前一天、開課前半天等）;新增、修改推送規(guī)則，推送規(guī)則包含推送內(nèi)容、推送人、推送時(shí)間、重復(fù)規(guī)則（每日、每周等）;查看推送日志;每設(shè)置一個(gè)推送規(guī)則在后臺(tái)開啟一個(gè)推送日程來進(jìn)行推送。

五、結(jié)束語

新型移動(dòng)智慧化校園信息平臺(tái)旨在為廣大高校師生提供全面的智能環(huán)境感知和綜合信息服務(wù)，以教師和學(xué)生為中心，深入學(xué)校的教學(xué)、科研、管理與服務(wù)等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作，為學(xué)校師生提供一個(gè)便捷的、移動(dòng)的、感知的、智能的相互交流和相互感知的開放式信息服務(wù)平臺(tái)，為教育信息化和智慧校園建設(shè)提供解決方案。

1.環(huán)境的全面感知

擁有對環(huán)境的全面感知，方可提供智能的服務(wù)。全面感知包括兩方面：①通過傳感器感知、捕獲人和資源的位置;②個(gè)體特性的感知、捕獲和傳遞，包括人的愛好、風(fēng)格、狀態(tài)，以及所處時(shí)空狀態(tài)。

利用近場通信技術(shù)，設(shè)計(jì)“定位服務(wù)引擎”，實(shí)現(xiàn)人和物的精準(zhǔn)定位，從而提供基于地理位置的服務(wù)，包括管理服務(wù)和學(xué)習(xí)生活服務(wù)等，打造智能區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。

利用歷史數(shù)據(jù)跟蹤和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，設(shè)計(jì)“智能分析引擎”，高速地從PB級的大數(shù)據(jù)中主動(dòng)地提取信息，形成抽象層次高的行為信息，實(shí)現(xiàn)個(gè)體特性的感知，從而為個(gè)性化的服務(wù)提供基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)“數(shù)據(jù)融合引擎”，通過融合用戶的歷史數(shù)據(jù)，形成用戶的偏好、習(xí)慣信息。

2.網(wǎng)絡(luò)無縫連接

結(jié)合有線、藍(lán)牙、WiFi和手機(jī)3G/4G數(shù)據(jù)通信等多種通信手段，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理連通;設(shè)計(jì)“數(shù)據(jù)集成引擎”，經(jīng)過對各種類型數(shù)據(jù)的訪問、過濾、轉(zhuǎn)換等過程，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的有機(jī)整合，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的互聯(lián)互通，徹底解決信息孤島問題，為智慧化校園奠定基礎(chǔ)。

3.基于地理位置的社交網(wǎng)絡(luò)

為了滿足實(shí)時(shí)、實(shí)地的區(qū)域性交流，不同于Facebook這種在網(wǎng)絡(luò)上重構(gòu)現(xiàn)實(shí)生活的社交網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)“基于地理位置的社交網(wǎng)絡(luò)”，通過地理位置感知，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)附近的人，形成一個(gè)微型社交網(wǎng)絡(luò)。師生利用智能設(shè)備和手機(jī)終端，可以在校園的任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，構(gòu)建區(qū)域性的社交網(wǎng)體系，獲得其希望的學(xué)習(xí)、生活交流，比如圖書館高數(shù)學(xué)習(xí)討論組、演播廳興趣組，或者體育場足球比賽召集組等。

（編輯：王天鵬）