高校智能化校园系统研究.doc

高校智能化校园系统研究1 智能建筑、智能小区1.1 智能建筑 智能建筑/大厦(Intelligent Building)是指按照系统工程的观点对建筑物的结构(建筑及环境结构)、系统(智能化系统)、服务(住户、用户需求服务)和管理(物业运行管理)四个基本要素进行优化组合(即系统集成)，所构建的能提供便捷、高效、安全、舒适的工作环境且投资合理的建筑物。对管理者而言，智能建筑应具有一套可控制、管理、运行和维护的通信设施；对用户而言，智能建筑应提供有利于提高工作效率，有利于激发创造性的工作环境。 (1) 智能建筑应达到四个主要目标 智能建筑应达到的主要目标分别是：提供高度共享的数据资源；提供提高工作效率和舒适的工作环境；短期投资，长期受益(节约投资)；系统应具有可扩展性，能适应环境的变化和工作性质的多样性。 (2) 智能建筑应实现的三大服务功能l 便捷服务功能：包括办公自动化、语音及数据通信服务、商业服务(饮食业服务、酒店管理)等。l 舒适服务功能：包括空调通风、闭路电视、多媒体音响、电力供应、给排水、供热、智能卡应用管理、停车场管理、体育娱乐管理等。l 安全服务功能：包括出入口控制、电梯运控与安全、闭路电视监控、防盗报警、保安巡更管理、周界防卫、火灾报警、消防、应急照明、应急呼叫等服务。(3) 智能建筑系统组成智能建筑系统由基于计算机技术、控制技术、通信技术和图形图像技术的楼宇自动化系统(BAS：Building Automation System)、通信自动化系统(CAS：Communication Automation System)和办公自动化系统(OAS：Office Automation System)组成。国际上一般智能大楼综合管理系统分解为中央计算机管理系统、办公自动化系统、楼宇设备自控系统、保安管理系统、智能卡系统、火灾报警系统、卫星及共用电缆电视系统、车库管理系统、综合布线系统、计算机网络系统等子系统。住宅报警装置访客对讲装置周边报警装置闭路电视监控装置电子巡更装置自动抄表装置车辆出入停车管理广播与背景音乐物业管理计算机设备监控装置计算机网络校园卡网络有线电视电话网络控制网络图1 智能小区系统功能图智能小区智能化系统安全防范子系统管理与监控子系统信息网络子系统1.2 智能小区 根据国家康居示范工程智能化小区技术导则的要求，智能小区系统功能如图1所示。 其中，设备监控用于对供电设备、公共照明、电梯、供水等设备的监控。可以看到，智能小区系统由智能建筑物和园区安全防范子系统、物业管理与监控子系统、信息网络子系统三部分构成。其中，前两种子系统提供基础的支撑服务，信息网络子系统则提供综合的信息管理与应用服务。2智能化校园研究/智能化校园及其体系架构2.1 数字化校园的建设与研究(1) 数字化校园的建设发展第一阶段：校园网络基础建设阶段。此阶段着重于校园局域网基础设施的建设，其特点是数据、信息资源匮乏，应用简单且缺乏集成。第二阶段：数字化校园应用建设阶段。此阶段的网络基础设施具有一定规模和水平，基本实现管理信息化、教学信息化、科研信息化和图书资源信息化。第三阶段：集成的智能化校园建设阶段。此阶段把智能建筑和智能小区技术、集成管理的概念融入数字化校园，形成真正意义上的智能化校园。这个阶段实现各种系统和应用的全面整合和集成，使之成为一个有机的整体，是数字化校园的高级发展阶段。(2) 什么是数字化校园在信息化建设过程中，人们提出了“数字城市”、“数字校园”等概念。对“数字校园”，目前仍没有一个公认的确切定义。数字校园的含意到底是什么？有学者认为，“第一，数字化校园是利用计算机技术、网络技术、通讯技术对学校与教学、科研、管理和生活有关的所有信息资源进行全面的数字化，这是基础建设工作；第二，运用科学规范的管理，对这些信息资源进行整合和集成，使这些信息资源能够有序的运转，更好地为教学、科研、管理和生活服务；第三，把学校建设成面向校园内，也面向社会的一个超越时间、超越空间的虚拟大学，是我们要达到的目标”。也有学者认为，数字校园是“以网络为基础，从环境、资源到活动的全部数字化校园网络及其应用系统构成整个校园的神经系统，完成校园的信息传递和服务。在数字校园里，可以通过现代化手段，方便地实现学校的教学、科研、管理、服务等活动的全部过程，从而达到提高教学质量、科研水平、管理水平的目的”。要求用层次化、整体的观点实施校园信息化建设，把校园网上的信息更好地组织和分类，让用户在网上快速发现自己需求的信息。为师生提供网上信息交流环境，让管理人员科学地、规范地管理自己的数据，并将这些信息方便地发布出去。它是在传统校园的基础上，利用先进的信息化手段和工具，将现实校园的各项资源数字化，形成的一个数字空间，使现实校园在时间和空间上延伸。可以看到，对数字校园的不同描述和定义，强调的核心在于“资源数字化、信息流转网络化、应用集成化，最终实现教学、科研、管理和生活活动现代化”。与此对应的数字化校园概念模型和体系架构如图2和图3所示。2.2 智能化校园智能化校园的概念使用得不多，很多学者认为数字化校园就是智能化校园。我们坚持数字化校园的进一步发展应该是智能化校园。当然，纯粹从概念上加以区分并没有多大的意义，真正的问题在于对校园信息化发展认识的深化，在于实践中的建设和应用。(1) 智能化校园的基本特征根据前面对智能建筑、智能小区和数字化校园的研究，我们认为，智能化校园具有下列基本特征。l 智能化校园是基于智能建筑的智能小区：智能建筑是包括楼宇自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统的一个综合性的管理、控制和通信系统。智能小区系统由智能建筑物和园区安全防范子系统、物业管理与监控子系统、信息网络子系统三部分构成。它们提供安全、舒适、便捷的工作、学习和生活环境。所以，智能化校园首先应该是一个智能小区。l 资源数字化：员工、学生、资产、财务、教务教学、图书等各种管理和教学资源信息实现数字化。资源数字化属于内容建设，是智能化校园的基础。l 信息流转网络化：通信网络系统是信息流转的平台，智能化校园应以网络为依托，实现信息流转网络化。l 电子校务应用：建立人事、资产、财务、学生、教务教学、招生、就业、图书等管理信息系统和以公文流转为核心的办公自动化系统，实现电子校务，实现教学、科研、管理和生活活动现代化。l 应用集成化：建立数据编码标准和应用开发建设规范，通过各种应用的集成和统一身份认证，实现资源共享、科学管理和信息服务，建立虚拟大学，实现教育现代化。l 基于数据挖掘的决策支持：采用数据仓库、数据挖掘技术，建立基于数据挖掘的决策支持系统，支持决策智能化、科学化。(2) 智能化校园及其体系架构 从前面对智能建筑、智能小区、数字化校园和智能化校园的研究探讨，可以看到，智能化校园是综合智能建筑、智能小区和数字化校园系统的全部功能，高度集成化新型校园。从硬件系统组成上看，它包括计算机网络系统、校园一卡通系统、语音通信(电话)系统、闭路电视系统、广播和背景音乐系统、楼宇自动化系统、物业管理系统、安全防范系统等。其提供的服务和功能是全面的、集成的。综合归纳，我们给出如图4所示的智能化校园系统体系架构。该体系架构主要包括下列五个方面的内容。图4 智能化校园系统体系架构(1) 基础设施平台：基础设施包括硬件和系统软件两个大的方面。硬件部分包括综合布线系统、网络交换设备(交换机、路由器)、防火墙、服务器计算机(Web、FTP、E-Mail、BLOG、DNS、AAA、Anti-virus)、终端设备(用户计算机、POS机等)、存储及备份系统(如SAN等)等；系统软件部分主要包括操作系统、计费系统、防病毒系统、认证系统等，这两部分有机地构成智能化校园的基础。 (2) 应用支撑(软件)平台：包括基础服务平台和公共应用支撑平台两部分。基础服务平台提供Web、E-Mail、FTP、目录服务、流媒体服务、数据仓库等基本服务；公共应用支撑平台提供一些管理工具，实现统一身份认证、数据审计、异构数据集成、消息中心等服务，根据相关逻辑向用户提供资源，是智能化校园的信息传输和管理的中间平台。 (3) 信息(应用)服务系统：提供电子校务应用操作平台，实现教学、科研、管理等方面的电子校务管理以及基于数据挖掘的决策支持。这部分是智能化校园的核心。 (4) 信息安全体系：包括物理安全、系统安全、网络安全、应用安全和安全管理的设计与实现，提供对等实体认证、数据源认证、数据完整性、访问控制、机密性、不可抵赖、可用性、流星机密性等安全服务。 (5) 标准规范体系：包括技设施术标准、安全标准、管理规范、实施规范、维护规范等，保证整个系统的标准化、可扩展性，支持互操作。3 智能化校园系统组成及建设 清楚了智能化校园及其体系架构之后，本节从工程角度说明智能化校园的组成及建设。3.1 智能化校园系统组成按照工程的系统化思想，智能化校园各子系统应进行统一的综合布线，有必要把综合布线系统独立出来。综合布线之后，各子系统的建设既有一定关联，也存在很大的区别，所以把各大子系统与布线系统并列。其次，基础设施和应用提供的一些增值服务被归类到一些大子系统，没有再单列。(1) 综合布线系统：这部分提供计算机网络系统、一卡通系统、闭路电视系统、语音通信与广播系统、智能建筑系统、安全防范系统等子系统的综合布线。(2) 计算机网络系统：完整的计算机网络系统由布线系统、机房工程(含分中心、设备间等)、IDC系统、网络信息中心主设备间、基本服务软件系统等组成。机房工程包括网络信息中心、分中心和设备间的装修、布线、暖通、安防工程(防雷、防静电、防盗等)、电源等方面。IDC包括服务器计算机、存储备份系统等。网络信息中心主设备间主要包括网络交换设备(交换机、路由器)、防火墙等设备。基本服务软件系统应包括网络操作系统、计费系统、网络管理系统、防病毒系统、AAA系统、IDS/IDP系统等。计算机网络系统向用户提供基本的网络信息服务。(2) 校园一卡通系统：一卡通系统可与网络系统共用一套布线系统。系统采用通用的校园卡支持身份管理和消费，实现各种人员(教职员工/各类学生/临时人员/家属子女)、各种业务(支付交易/身份识别/转帐充值/查询服务/对接扩展)、各种场合(集中点/零星散店，固定交易点/移动交易点)、各种应用(一个钱包/多个钱包，开环/闭环，计时/计费/计次/计量)、各种交易(联机/脱机，转账/现金/卡金，充值/消费，大额/小额)、各种结算(独立/统一，中心/分中心，出纳/会计，管理/财务/银行)、各种管理(中心/分中心，一个社区/多个社区，卡户/商户/中心/银行)、各种监控(应用软件/工作站/网络状态/终端交易，全天候/定点/定时)的全方位服务。(3) 闭路电视系统(CATV/CCTV)：支持远程卫星节目、城市电视节目和自办电视节目的传输。(4) 语音通信和广播系统：语音通信可采用传统的市话系统(PSTN)，可以采用网络电话系统(VoIP)，还要考虑移动通信基站的建设。广播系统提供校园广播、背景音乐服务。除此之外，也要考虑教学铃音系统。(5) 智能大楼系统：该子系统包括冷热源系统、空调系统、送排风系统、给排水系统、照明系统、变配电监测系统、电梯监测系统、环境监控系统以及前述的智能建筑系统涉及的相关装置和系统。(6) 安全防范系统：防盗报警系统、闭路电视监控系统、电子巡更系统、停车场管理系统、周界防范系统、无线对讲系统、紧急求助系统等。 (7) 应用软件系统：前面论述的是智能化校园的基础设施，他们能够提供一些基本的应用服务。应用软件系统是智能化校园的核心，提供全面的智能化校园服务，它包括电子校务应用和基于数据挖掘的决策支持系统两大部分。l 电子校务应用：包括人事、资产、财务、学生、教务教学、招生、就业、图书等管理信息系统和以公文流转为核心的办公自动化系统等。通过电子校务，实现教学、科研、管理和生活活动现代化。l 基于数据挖掘的决策支持：采用数据仓库、数据挖掘技术，建立基于数据挖掘的决策支持系统，支持决策智能化、科学化。(8) 网络教学系统：基于数字图书馆、多媒体教室、视频会议系统、视频点播系统(VOD)和教育教学资源库，构建网络教学系统，支持互动式、远程和移动教学。3.2 智能化校园系统的建设采用科学、系统的方法，建立完整的智能化校园基础设施，以资源建设、应用开发和系统集成为核心，构建虚拟大学，实现教育现代化。(1) 建立和完善智能化校园基础设施：建设包括计算机网络系统、校园一卡通系统、CATV/CCTV系统、语音通信和广播系统、智能大楼系统和安全防范系统的智能化校园基础设施。(2) 建设网络教学/实验系统：基于数字图书馆、多媒体教室、视频会议系统、视频点播系统(VOD)和教育教学资源库，构建网络教学系统，支持互动式、远程和移动教学。(3) 建立包括学科资源、基本素材和课件的丰富的教育、教学资源库。(4) 有计划地建设电子校务系统：建立包括人事、资产、财务、学生、教务教学、招生、就业、图书等管理信息系统和以公文流转为核心的办公自动化系统等。采用数据仓库、数据挖掘技术，建立基于数据挖掘的决策支持系统。(5) 实现基础设施子系统和电子校务应用系统的全面集成。(6) 提供强大的科学计算能力。配置高性能计算机系统或计算机集群，提供强大的科学计算能力，满足科学研究和工程计算的需要。(7) 建立设备和系统技术标准、数据编码标准、应用开发建设规范和安全防范体系。(8) 建立与智能化校园相适应的管理机构，建立智能化校园系统建设、运行、维护和管理的管理机制，建立并完善规范智能化校园系统建设、运行、维护和管理的规章制度。(9) 地理信息系统等其他应用系统建设。建立和完善包括校园地理信息系统(可以查询地下铺设的电、气、水、暖和电讯通讯线路等资源信息)的其他应用系统建设，不断充实和完善智能化校园系统及其功能。4 智能化校园建设目标、指导思想及原则4.1 智能化校园建设目标 智能化校园建设的总体目标应该是：建设一流的数字化网络环境和智能化校园，实现教育教学的网络化、数字化和智能化，实现教育教学、科研、管理等校务管理和校园生活的数字化，最终实现教育现代化，建成创新型、开放式的现代化高等学校。 (1) 教育教学现代化：变革教学手段和教学方式，构建基于网络、多媒体、数字图书馆的主动型、协作型、研究型学习平台，形成开放、高效、互动的教学模式，实现教育教学现代化，培养具有良好的信息素养，具有解决实际问题能力和创新能力的高素质人才。 (2) 科研活动信息化、资源共享化：基于数字图书、期刊、文献、科技成果等信息和技术设备的资源共享，加快科技、科研信息传播，促进国内外学术交流，开展网上合作研究，促进科研成果向现实生产力的转化，加速科研成果的产业化，不断提高学校科技实力。 (3) 管理科学化、决策智能化：基于教务教学、人事、财务、资产、科研、学生、后勤和公文流转等管理信息系统和办公自动化系统，构建电子校务应用平台，建立新型管理体制和机制，实现校务管理的科学化和现代化；通过基于数据挖掘的决策支持系统，提高决策的科学性和民主性。 (4) 建立校园社区服务体系：构建智能校园，以电子商务、电子医疗、电子后勤、电子保安等系统为支撑，为师生员工提供便捷、高效、集成、健康的生活和休闲娱乐服务。4.2 智能化校园建设指导思想 智能化校园建设的指导思想是：以应用需求为导向，按照统一领导、统一规划、统一标准、分步实施和设备集群、数据集中、应用集成的原则，实现计算机网络、一卡通系统、闭路电视系统、语音通信和广播系统、安全监控系统、智能建筑和信息应用系统的全面集成和资源共享，建立先进的智能化校园系统，改善教学、科研和管理手段，促进办学理念转变，提高教学、科研、管理水平和效率，实现教育现代化。4.3 智能化校园建设原则 智能化校园建设是一项复杂的系统工程，应按照系统工程的思想、方法和技术组织实施。(1) 基础设施建设：统一领导、统一规划、统一标准、分步实施原则 智能化校园系统由各种不同的子系统组成，涉及计算机技术、通信技术、控制技术、图形图象技术和学校内部各种不同的业务部门，既有技术问题，也有管理问题。在基础设施建设过程中，必须贯彻统一领导、统一规划、统一标准、分步实施的原则。也就是坚持统一领导，规划一步到位，按照规划分步实施；必须制订和遵守国家和国际标准，保证系统的可扩展性。(2