基于“互联网+”背景的智慧校园移动服务平台构建分析_王新娟.pdf

SOFTWARE2023软 件第 44 卷 第 1 期2023 年Vol.44,No.1作者简介：王新娟（1983）,女,江苏兴化人,本科,助理研究员,研究方向：大学生思想政治教育与管理。基于“互联网+”背景的智慧校园移动服务平台构建分析王新娟（南京师范大学泰州学院，江苏泰州 225300）摘要：随着大数据及云计算技术、物联网技术的迅猛发展,国内院校也开始在传统财会处理软件、ERP 信息化课业管理系统的基础上,通过依托 Hadoop 分布式系统框架、HDFS 文件系统、MapReduce 并行计算技术,以及云计算平台、后台服务器、数据库等,开发与部署网络化智慧校园移动服务平台,进行校内财务教务、课程教学、学生学习、生活与社会活动信息的挖掘处理,并将其上传与存储至多个业务功能模块之中,以便于管理人员、师生群体的信息浏览与调用,以提升学校财务教务管理决策、教学科研的效率与水平。关键词：“互联网+”；智慧校园；移动服务平台；建设中图分类号：G64 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2023.01.036本文著录格式：王新娟.基于“互联网+”背景的智慧校园移动服务平台构建分析J.软件,2023,44(01):135-137Construction and Analysis of Smart Campus Mobile Service Platform Based on Internet+BackgroundWANG Xinjuan(Taizhou College of Nanjing Normal University,Taizhou Jiangsu 225300)【Abstract】：With the rapid development of big data,cloud computing technology and Internet of Things technology,domestic colleges and universities have also begun to develop and deploy networked smart campus mobile service platform on the basis of traditional accounting processing software and ERP information course management system by relying on Hadoop distributed system framework,HDFS file system,MapReduce parallel computing technology,cloud computing platform,background server,database,etc,carry out the mining and processing of the information about the schools financial and educational administration,course teaching,students learning,life and social activities,upload and store it in multiple business function modules,so as to facilitate the information browsing and calling of managers,teachers and students,and improve the efficiency and level of the schools financial and educational administration management decision-making,teaching and scientific research.【Key words】：Internet+;smart campus;mobile service platform;build设计研究与应用1 高校“互联网+智慧校园”移动服务平台建设的关键技术1.1 大数据技术大数据技术是用于海量数据挖掘、计算、统计分析的技术,主要包括 Hadoop 分布式框架结构、Spark 数据引擎、MapReduce 并行计算技术、HDFS 分布式文件技术、HBase 数据库、Hive 数据仓库等组成部分,可针对多样化的数据搜集、处理与分析需求,对现有的集群节点、功能组件作出扩展1。其中 HDFS 分布式文件系统,处于 Hadoop 分布式系统框架的最底层,往往根据 Client 客户机主节点、从节点的数据资源分布,以及 MapReduce 并行数据处理的键/值程序,提供不同类别的大规模数据集(总容量大于 1TB)。在该文件系统上存在着 HBase 数据库,这一数据库中包含 Region 表、客户端接口(Client API)、RegionServer 存储组件等组成部分,负责将不同数据的键/值(Key/Value)格式,分配至相应的 RegionServer组件内进行处理后,存储到分布式数据库中。而 MapReduce 并行计算模型,则置于 HBase 数据库之上,主要用于待运算的数据片段分解,将不同数据片段运用 Map 函数、Reduce 函数进行任务计算,并将136软 件第 44 卷 第 1 期SOFTWAREKey/Value 的键值与 Reduce 函数形成合并,建构起数据处理值的输出集合 Value。其他诸如 Spark 数据处理引擎、Hive 数据仓库属于云计算平台的组成构件,可用于数据处理的接口提供、数据资源部署与分配。1.2 云计算技术云计算服务平台是面向多种功能服务的可扩展平台,基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)等层级,不同层级内又存在着多种云平台管理技术,其中基础设施即服务层(IaaS),处于云计算平台的最底层,包括 Openstack 管理系统、存储器、后台服务器、数据库等组成部分2。在 OpenStack 云管理平台中,可以根据多种业务功能需求,扩展安装跨平台的应用程序组件,并对公有云的分布式框架作出部署与配置。而平台即服务(PaaS)位于整个系统的中间层,包括网络操作系统、MVC 框架、VMware 组件、Hypervisor软件、I/O 接口等结构,主要通过网络计算机、后台服务器、存储器、数据节点的虚拟化,并由中间件技术对分布式系统、应用程序形成连接,进行海量数据资源的合理分配、并行计算处理,保证多种业务及服务功能的正常运行。最后,软件即服务(SaaS)处于系统的最上层,主要通过利用 SOA 体系结构,以及用户管理、映像管理、虚拟资源管理、安全管理等组件,形成与外部用户的 Web 服务连接、业务数据共享、权限与请求管理,有助于教师、学生等主体对应用程序的访问、业务功能执行,实现不同网络端口间数据信息的动态分配。1.3 物联网组网技术利用物联网网关的组网技术,通常包含重叠码分多址组网、网关组网等的方式。首先重叠码分多址组网,是采用 OVCDMA 系统、分集技术,建构起 OVCDMA扩频、扩频码分配的组网方式,在校园的小范围空间内,通过重叠复用设计来提高扩频码利用率、获得编码增益3。这一重叠码分多址组网过程中,发送端利用网络分簇算法、无线网路由协议,设置数据包格式、数据包的 IP 地址。之后依托无线传感器、IP 网络协议的节点端口,与客户端节点、指令服务器间形成数据通信连接,保证无线传感器不同 IP 节点的负载均衡、数据信息正常传输。而基于网关组网的物联网技术,则针对通用网关接口 CGI、DTN 协议栈、IP 网络协议,进行整个局域网系统内的网络协议转换,其中网络防火墙处于最外部应用层,可利用基于路由的包过滤技术,对外部用户访问、数据信息查询与传输等的操作,进行代理访问控制、数据包过滤,以及各层级网络协议的转换,包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层的协议转换。而 DTN 协议栈被安置于不同局域网之间,通过控制电路对数据信令格式作出转换,可最大程度维持局域网间的数据自由传输。特别在网络中断情况下,DTN网络协议栈可通过对时延数据的处理、缓存,减少网络数据信息查询、传输的故障问题。2“互联网+智慧校园”移动服务平台的组成架构“互联网+”环境下的智慧校园综合信息服务系统建设,是以大数据技术、物联网组网技术、云计算平台等为网络载体,搭建起涵盖感知层、网络通信层、业务支撑层、智慧校园应用层、终端展示层的组成框架,不同层级内部还存在着多种用于数据挖掘、处理、分析、存储的软硬件,以及智慧校园服务的功能模块,可以实现财务、教务、教学、科研的业务功能,具体组成架构如图 1 所示。展示层统一门户过程VPNApp推送智慧校园应用层OA协同办公教务行政管理教学科研管理综合信息服务一卡通系统大数据业务支撑层数据挖掘引擎数据交换大数据分析数据管理云计算平台后台服务器网络通信层IPV4/IPV64G/5G网络无线传感网络智能感知层WSN传感器RFID射频识别ZigBee协议图 1“互联网+智慧校园”移动服务平台的组成架构Fig.1 Composition of the Internet+Smart Campus mobile service platform从图 1“互联网+智慧校园”移动服务平台的组成结构,可以得出其主要包括以下的层级：（1）智能感知层：感知层内包含着一系列的硬件设施、智能感知技术,负责用于外部数据信息的读取收集、近距离传输。其中 WSN 传感器、RFID 射频识别技术、GPS/BDS 定位等,是将教务教育人员、师生主体的校园活动信息,通过无线射频硬件设备识别、读取的方式,采集并整合校园不同部门的感应数据信息,识别与验证的安全性较高。而后依托于 WSN 无线传感网络、ZigBee 传输协议、NFC 通信技术,由无线传感器节点进行校园教务、行政、教学、科研数据信息的传输。（2）网络通信层：网络通信传输技术包含通用网关接口协议、IP 网络协议、4G/5G 网络通信技术、CMCC-web/CMCC-edu 网络通信技术,校内教务部门、行政部门、教育部门、师生人员等主体,可以在任何时间、任何地点,接入到 IPv4、IPv6 网络接口配置地址,完137王新娟：基于“互联网+”背景的智慧校园移动服务平台构建分析成稳定高速的互联网信息传输、业务服务功能实现。（3）大数据业务服务支撑层：借助于大数据技术、云计算平台等,建构完成的大数据业务服务支撑层,主要包括云平台服务器、存储器等硬件,以及 Spark 数据挖掘引擎、HDFS 分布式文件系统、Hbase 数据仓库、数据交换技术、大数据分析技术的软件。各业务功能模块分别负责对不同来源的数据信息,进行数据资源整合、处理、分析与存储。而云计算管理平台则针对海量化的校园内部数据资源,先对网络计算机、后台服务器、存储器、数据节点等的软硬件作出虚拟化。之后由虚拟化设备、任务调度节点,进行现有数据信息资源、业务项目的任务运算处理,保证校内教务教育部门、学科教师、学生等主体的数据应用与管理。（4）业务应用层：业务应用层为智慧校园移动服务平台,提供校务、教务、教育、教学、其他综合服务的管理层级。在大数据技术、云计算管理平台的基础上,先通过校内一卡通识别监测系统,对教育人员、管理人员、教师、学生等,进行多种信息整合、身份验证。而后利用教务管理、行政管理、教学科研管理、综合信息服务、OA 协同办公的业务模块,向师生提供 OA 协同办公、教学科研、日常事务处理等的功能服务支持。（5）用户终端层：校园网络客户端包括智能手机、平板电脑、PC 等设备,用户依托物联网组网技术,在接入到“互联网+”智慧校园移动服务平台后,可根据自身具有的数据访问权限,通过特定的通用网关接口协议、IP 网络协议、4G/5G 网络通信