李章勇 江 敏 吳俊峰 文 丹 王 振

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331）

智慧校園是數(shù)字化校園的發(fā)展方向，是數(shù)字園區(qū)在特定空間中的應(yīng)用。構(gòu)建數(shù)字孿生校園，打造智慧化、智能化校區(qū)，提高學(xué)校信息化水平是高等職業(yè)院校深入推進(jìn)教育現(xiàn)代化、踐行“管理體制、保障機(jī)制改革”必不可少的基礎(chǔ)支撐和重要保障，也是“雙高”建設(shè)的主要內(nèi)容之一。在工程標(biāo)準(zhǔn)方面，《中國教育現(xiàn)代化2035》提出要“加快信息化時(shí)代教育變革”。國家標(biāo)準(zhǔn)對以學(xué)校為單位的智慧校園架構(gòu)進(jìn)行了整體性的規(guī)劃，包含由基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺層、應(yīng)用平臺層、應(yīng)用終端組成的四層架構(gòu)[1]，為單校智慧校園平臺建設(shè)提供了基礎(chǔ)，還在智慧城市場景下定義了數(shù)據(jù)融合概念模型，規(guī)范了數(shù)據(jù)匯集及應(yīng)用的問題[2]?！堵殬I(yè)院校數(shù)字校園規(guī)范》從教育教學(xué)、管理服務(wù)等方面規(guī)定了支撐職業(yè)教育教學(xué)模式和管理服務(wù)體系的技術(shù)體系，為職業(yè)院校的智慧校園建設(shè)提供了標(biāo)準(zhǔn)和支撐。在學(xué)術(shù)研究方面，曹曉明[3]通過對人工智能教育應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)分析，提出了數(shù)據(jù)層、技術(shù)層、算法層、框架層、應(yīng)用層5個(gè)部分的框架模型。陳鋒[4]就平臺化學(xué)習(xí)和“端、邊、云”協(xié)同的智能化計(jì)算架構(gòu)進(jìn)行了研究。黃艷等[5]從智慧服務(wù)體系等維度設(shè)計(jì)了一套智慧校園建設(shè)評價(jià)指標(biāo)體系。現(xiàn)代職業(yè)教育數(shù)字校園平臺體系大多都是單級單校構(gòu)建，本文根據(jù)職業(yè)院校常見的業(yè)務(wù)屬性和數(shù)據(jù)流向規(guī)則，提出一種多級智慧校園平臺構(gòu)建體系。

1 平臺結(jié)構(gòu)

我國高等職業(yè)院校大多以?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）為邊界，接受所在地的省級教育主管部門管理。部分共管共治的高等職業(yè)院校，其人事聘用、招生就業(yè)等多項(xiàng)業(yè)務(wù)也劃歸到省級教育主管部門。因此在多級平臺構(gòu)建時(shí)，實(shí)質(zhì)上是校級與省級教育主管單位組成的兩級平臺。學(xué)校是絕大部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生地，校內(nèi)各部門通過角色權(quán)限管控不同的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)跨部門間的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)往來。主管部門是必要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的使用和匯集地，通過對各個(gè)學(xué)校同類數(shù)據(jù)的匯集，產(chǎn)生一些管理屬性的業(yè)務(wù)。兩級平臺構(gòu)建的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的共享，在校級平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中，教育主管單位要能實(shí)現(xiàn)對具備管理需求業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享共通，跨校數(shù)據(jù)之間的流轉(zhuǎn)也需要主管單位授權(quán)。

兩級平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 職業(yè)院校智慧校園兩級平臺結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是可以由二維表結(jié)構(gòu)來邏輯表達(dá)和實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)，也稱為行數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)嚴(yán)格地遵循數(shù)據(jù)格式與長度規(guī)范，主要通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲和管理。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指不方便用數(shù)據(jù)庫二維邏輯表達(dá)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)則或不完整，沒有進(jìn)行預(yù)定義的數(shù)據(jù)模型，如圖片、視頻以及音頻等。

視頻圖像采集系統(tǒng)（VICS）位于兩級平臺。下級平臺用作接入高清相機(jī)、抓拍機(jī)等視頻圖像采集設(shè)備，對視頻和圖像兩類非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；上級平臺用作對各下級平臺的接入設(shè)備進(jìn)行級聯(lián)管理。該系統(tǒng)可配合提供校園安防、車輛管理、人員軌跡等視頻圖像支撐的應(yīng)用。例如某省組織考試時(shí)，省級教育主管部門可通過級聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行多校統(tǒng)一視頻巡考。

視頻圖像分析系統(tǒng)（VIAS）位于兩級平臺，將本級VICS采集的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)解析成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可參照《公安視頻圖像分析系統(tǒng)》（GA/T 1399.1—2017）標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建。

對于下級VIAS，需要將本級VICS采集的所有視頻或圖片數(shù)據(jù)中的人、車、物等信息進(jìn)行特征提取，提供特征比對的功能。

對于上級VIAS，一般僅用作支撐本級圖片特征解析、特征比對等少量智能化應(yīng)用。VIAS提取的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)量級較大，一般需要用基于大數(shù)據(jù)和云存儲技術(shù)構(gòu)建的大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行存儲和管理。VIAS為課堂考勤、門禁管理、校園安防等下級平臺智能化功能提供能力支撐。

大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（BMS）位于兩級平臺，下級平臺管理本校所有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，是本級所有業(yè)務(wù)開展的數(shù)據(jù)來源。上級平臺管理所有級聯(lián)學(xué)校指定的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及部分上級平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，支撐高職院校和主管單位之間的業(yè)務(wù)往來以及不同高職院校之間的業(yè)務(wù)往來。BMS管理數(shù)據(jù)量極大，通常依賴大數(shù)據(jù)技術(shù)和云存儲技術(shù)使用和存儲數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)終端接入系統(tǒng)（I-TAS）位于下級平臺，接入了各校諸如火警探測器、一卡通刷卡機(jī)等所有物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。該系統(tǒng)用于采集校內(nèi)人、車、物所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)通過消息隊(duì)列推送至本級BMS。

跨網(wǎng)域邊界系統(tǒng)（CDBS）位于智慧校園系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間，將VICS和BMS中的數(shù)據(jù)發(fā)送到諸如公安視頻專網(wǎng)、智慧城市專網(wǎng)等其他網(wǎng)域的第三方平臺，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)域之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)，完成智慧校園作為智慧城市一部分的特定使命。

級聯(lián)網(wǎng)關(guān)（C-GW）位于上下級平臺之間，將下級VICS、I-TAS和BMS中的數(shù)據(jù)級聯(lián)推送到上級相應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)跨層級之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。

2 校級平臺功能架構(gòu)

在構(gòu)建的智慧校園兩級平臺中，因主要業(yè)務(wù)需求的差異，高職院校所在的下級平臺與主管單位所在的上級平臺功能差異較大。根據(jù)業(yè)務(wù)需求導(dǎo)向的應(yīng)用功能構(gòu)建也需要分開進(jìn)行，但其數(shù)據(jù)管理和智能化能力的基礎(chǔ)設(shè)施基本一致。

校級平臺的功能構(gòu)建以校內(nèi)業(yè)務(wù)開展為主，同時(shí)兼顧與上級部門和兄弟院校之間的部分業(yè)務(wù)。校級平臺的功能架構(gòu)由感知層、基礎(chǔ)資源層、平臺層和應(yīng)用層構(gòu)成。

校級平臺功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2 校級平臺功能架構(gòu)

感知層包含校內(nèi)各類采集、感知數(shù)據(jù)的專用設(shè)備及供師生、管理者等用戶使用的智能終端、設(shè)備或場所，還包含用于執(zhí)行智能決策命令的控制終端。感知層是校內(nèi)業(yè)務(wù)開展和自動(dòng)化執(zhí)行的基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)資源層包括用作數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算、存儲的實(shí)體或虛擬資源。例如服務(wù)器、計(jì)算設(shè)備、存儲設(shè)備和交換機(jī)等實(shí)體資源以及固定或移動(dòng)寬帶、虛擬機(jī)、容器等虛擬資源。

平臺層包括提供數(shù)據(jù)融合、ETL等數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺；提供算法管理、任務(wù)調(diào)度等視頻圖像解析比對的智能圖像分析平臺；提供用戶、角色權(quán)限、統(tǒng)一認(rèn)證等功能的綜合管理平臺；終端設(shè)備運(yùn)維、平臺或數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)開放共享等功能。

應(yīng)用層分為業(yè)務(wù)中臺和一站式服務(wù)大廳。業(yè)務(wù)中臺基于中臺思維構(gòu)建，為一站式服務(wù)大廳中的微服務(wù)提供API或直接在其門戶網(wǎng)站中進(jìn)行功能開放。一站式服務(wù)大廳是直面用戶、最樸素便捷的智慧校園使用窗口，其中分級分類集合了整個(gè)系統(tǒng)能支撐的所有服務(wù)入口。一站式服務(wù)大廳中的每個(gè)服務(wù)均使用微服務(wù)構(gòu)建，直接調(diào)用平臺層或業(yè)務(wù)中臺的API完成局部功能的構(gòu)建。每個(gè)類別的業(yè)務(wù)通常需要根據(jù)其業(yè)務(wù)特征開放多個(gè)微服務(wù)供用戶使用，各微服務(wù)或業(yè)務(wù)中臺服務(wù)的數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)上在平臺層互通。

初期投入大量聚焦在平臺層和部分基礎(chǔ)資源層，后期可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求逐步部署相應(yīng)的感知設(shè)備和應(yīng)用。

3 上級平臺功能架構(gòu)

職業(yè)院校主管單位的上級平臺一般都是省級教育主管單位，是省級教育行政部門，其行政屬性較強(qiáng)，且大多?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）都統(tǒng)一規(guī)劃了各個(gè)行政部門的政務(wù)平臺，因此作為智慧校園上級平臺，其構(gòu)建思路主要圍繞上級與下級平臺間的業(yè)務(wù)需求以及不同下級平臺間的業(yè)務(wù)需求。上級平臺的功能架構(gòu)仍然由感知層、基礎(chǔ)資源層、平臺層和應(yīng)用層構(gòu)成，其功能架構(gòu)與校級平臺功能架構(gòu)相似。

上級平臺的感知層是輔助其完成下級平臺管理的數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行等設(shè)備的集成，基礎(chǔ)資源層是支撐上級管理平臺運(yùn)行的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備資源的集成。上級平臺不參與實(shí)際動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的感知和傳輸，因此相應(yīng)資源會被弱化。但數(shù)據(jù)匯集后對計(jì)算和存儲資源的依賴一般高于下級平臺。

上級平臺的平臺層功能分類與下級平臺基本一致，都是各自平臺數(shù)據(jù)應(yīng)用和智能化應(yīng)用的中樞。但因?yàn)槠錁I(yè)務(wù)需求的差異，上級平臺的平臺層功能也需要差異化構(gòu)建。

上級平臺的應(yīng)用層仍然包含業(yè)務(wù)中臺和一站式微服務(wù)大廳，各自的構(gòu)建方法也與下級平臺基本一致，差異在于上級平臺應(yīng)用層匯集的是上、下級之間的業(yè)務(wù)以及支撐不同下級之間業(yè)務(wù)開展的業(yè)務(wù)。例如上、下級平臺均有科研管理，如果上級平臺發(fā)布某項(xiàng)目申報(bào)通知，相應(yīng)通知會根據(jù)送達(dá)范圍自動(dòng)下發(fā)到各下級平臺，各職業(yè)院校師生在下級平臺的科研管理中進(jìn)行項(xiàng)目申報(bào)，學(xué)校組織評審后在下級平臺給出推薦結(jié)果，相關(guān)推薦項(xiàng)目將會直接流轉(zhuǎn)到上級平臺的科研管理模塊，以接受項(xiàng)目發(fā)布單位的再次評審。

4 結(jié)語

本文在分析現(xiàn)代職業(yè)院校智慧校園構(gòu)建方式的基礎(chǔ)上，提出了高等職業(yè)院校智慧校園多級平臺體系構(gòu)建的方法。針對我國職業(yè)院校管理的模式，圍繞學(xué)校所在的下級平臺和主管部門所在的上級平臺進(jìn)行兩級平臺構(gòu)建，以充分支撐院校內(nèi)部、院校與主管單位、院校與院校之間的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)。在平臺功能的構(gòu)建上，提出了校級平臺功能架構(gòu)和上級平臺功能架構(gòu)，對各架構(gòu)中的功能特征和差異點(diǎn)進(jìn)行了說明，從邏輯上對本文所述多級平臺構(gòu)建方式進(jìn)行了功能驗(yàn)證。在構(gòu)建方式上，可進(jìn)一步對智慧校園平臺與外部第三方平臺的聯(lián)系和方式進(jìn)行研究。