数据为体、流程为相、服务为用，构建“智慧型”校园
来源：河南理工大学现代教育技术中心 作者：郑友益 冯文峰 发表于：2017.12.29 2958浏览
在云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能、社交网络等“互联网＋”技术风起云涌的大背景下，高校信息化已经由管理信息化发展为教学、科研、管理和生活的全面信息化，信息技术与高校教学、科研、管理和生活的关系从组合、整合演进到融合创新阶段。基于信息技术解构、优化、重组高校教学、科研、管理和生活模式的新型校园形态“智慧校园”已经呼之欲出。
一、智慧校园的内涵特征
不同专家从不同角度对智慧校园的内涵与特征进行了描述和定义，我们总结智慧校园应该具有以下四个方面的基本特征：
1、智能感知。应用智能感知技术随时随地感知、捕获、采集和传递物理校园中教学、科研、管理和生活相关的各类环境、资源与活动的实时数据，实现对校园各类设施设备的运行状态、师生学习工作生活的活动轨迹、师生与校园环境的互动情况等进行全面感知，为智慧校园的全面数据化提供感知支撑。
2、数据为体。数据是支撑智慧校园的根本，是智慧校园的核心资产。智慧校园中人事财物的基本状态、各种活动和业务以及环境交互等各类信息要全面数据化，数据要联接化、共享化、要素化、全过程化，数据联接要广泛化，通过联接产生反馈、互动，从而激发“化学反应式”的创新和融合。
3、流程为相。流程是数据得以产生、流转和使用的载体，是智慧校园中教学、科研、管理和生活等活动得以实现的方式方法和途径。智慧校园可以视为由广大师生和各类设备作为“节点”组成的大规模“实时协同分工网络”，广大师生和各类设备“节点”之间的协同分工通过构建统一的业务流程网络实现。在此过程中，数据也通过统一的业务流程网络得以产生、流转和使用。
4、服务为用（师生为本）。打破物理校园边界，为广大师生提供个性化、一站式、线上线下结合的综合服务，解决师生在教学、科研、管理和生活中的实际需求，支撑学校开展个性化人才培养、科学研究、智慧型管理决策以及智慧型生活服务，是智慧校园建设的根本目标和“落脚点”。
因此，智慧校园以提供以人为本的个性化服务为理念，综合运用各类信息技术，全面感知校园环境，智能识别人、事、财、物信息，实现从物理校园空间到“虚拟校园”空间的有机映射，掌握校园运行规律并反馈、控制物理校园空间，为广大师生构建智能开放的教学、科研、管理环境和便利舒适的生活环境，实现信息技术与学校教学、科研、管理和生活等的深度融合，为学校人才培养、科学研究、管理决策以及生活服务的改革创新提供智慧化支撑。
二、智慧校园总体架构
智慧校园的总体架构采用层次化的体系结构，自底向上由智能感知层（物联网层）、网络通信层、基础平台层（云平台层）、大数据层、业务流程层和服务门户层组成。
智能感知层将物理校园空间数字化并通过网络通信层进入智慧校园空间，基础平台层为智慧校园提供计算和存储资源，大数据层将感知的物理校园空间的人事财物信息全面数据化，业务流程层基于大数据层构建智慧校园的大规模“实时协同分工网络”，服务门户层基于大数据层和业务流程层为广大师生提供个性化、一站式、线上线下结合的综合服务。以上各层加上支撑智慧校园建设所必需的管理保障体系和安全保障体系，形成如下图所示的智慧校园总体架构模型。
图1 智慧校园总体架构模型
大数据层、业务流程层和服务门户层是智慧校园的上三层，它们之间相互关联，共同完成智慧校园数据、流程和服务的整合，面向广大师生提供智慧校园服务，直接体现智慧校园的建设水平，是智慧校园建设的重点和难点。
1、服务门户层
服务门户层打破物理校园边界、业务系统边界以及职能部门边界，为广大师生提供全媒体、全业务、单入口、个性化、一站式、线上线下结合的综合服务，是智慧校园建设的根本目标和“落脚点”。服务门户层是建立在服务集成平台之上的用户个性化服务的集合。通过服务集成平台，服务门户可以实现不同类型的服务需求，具体需求模块可以包括网上事务中心、大数据中心（包括个人、院系、职能部门数据中心和校级数据分析决策中心）、网络社区平台（包括学生学习中心、教师教学中心、科研协同中心等）、资讯中心、个人工作台和移动门户等。服务门户要采用开放性原则，提供RESTful等标准接口。
2、业务流程层
业务流程层是智慧校园平台运转的推动器，是对智慧校园中教学、科研、管理和生活等活动的虚拟化，提供数据资产的流转方向和使用对象，决定服务门户提供的服务内容和服务状态。通过业务流程层定义的业务流程网络，可以实现全校师生、管理人员的“实时协同分工网络”，推进学校工作业务向标准化、协同化、透明化方向发展。
3、大数据层
数据是智慧校园的核心资产，大数据层是数据核心资产的存储、治理、流转和分析中心，是业务流程层和服务门户层的支撑。大数据层负责治理、加工、记录、分析由各个业务部门和业务环节中抽取出来的原生数据，实现校内结构化和非结构化数据的统一存储和历史记录，促进数据在各部门间的流转，消除信息孤岛，解决数据冲突。大数据层的建设应秉持统一数据标准、统一数据治理、统一数据流转、统一数据视图、统一数据分析、统一数据报表生成接口的思路，实现业务信息互联互通、数据资产可信可用。
4、基础平台层（云平台层）
基础平台层要按照全面“云”化原则，建设学校私有云，适当采购公有云服务，探索混合云建设，实现计算、存储和网络资源的全部池化、统一管理与分配以及弹性扩容，保证业务不间断，达到基础设施即服务（PAAS）的目标。
5、网络通信层
网络通信层要逐步实现从三层架构到大二层架构的过渡，实现扁平化网络，使用软件定义网络（SDN）的集中数据流策略调度全校网络数据的传输路径，实现网络的集中管理，从而满足灵活多样的业务需求。
6、智能感知层（物联网层）
智能感知层要建设学校统一物联网，实现物理校园空间的全面感知，智能感知层的建设必须遵守统一物联网协议标准的原则，以实现教室、图书、安防、后勤和资产等不同环境和设备的互联互通和数据融合，进而逐步实现智慧课室、智慧资产、智慧节能校园、智慧平安校园等目标。
三、河南理工大学智慧校园建设实践
河南理工大学智慧校园建设基于以上建设理念和总体架构，按照学校“十三五”规划，分为三步走，逐步实现“智慧管理和服务（2017-2018年度）”“智慧教学、科研和决策（2018-2019年度）”以及“智慧感知（2019-2020年度）”三个主要目标。如图2所示：
图2 智慧校园建设实施进度计划
2017年度，我校从数据入手，搭建主数据平台和数据治理平台（如图3所示），完成了以下工作：
图3 主数据平台和数据治理平台
1、确定统一数据标准：实现业务信息互联互通的首要环节是全校各类业务系统遵守统一的数据标准和数据格式。我们按照统一管理、统一协调、统一使用的原则，确定学校信息标准建设牵头和协调部门，并参照国家和高等教育行业相关标准，结合我校现有数据资产、业务系统与平台建设的实际情况，召集相关职能部门共同制定、发布《河南理工大学数据与信息标准》（简称《数据与信息标准》）。《数据与信息标准》具有唯一性、权威性、一致性、共享性和强制性的特点，一经发布，全校业务系统必须遵照其相关内容建设和改造。
2、完成统一数据治理：为实现全校数据资产的有效整合，消除信息孤岛，解决数据冲突，提升数据质量和可信性，我们对全校既有业务系统数据进行了统一数据治理工作。
治理内容包括：（1）确认全校各类数据信息字段的责任生产和维护部门，保障数据来源的唯一性和权威性；（2）参照《数据与信息标准》映射、改造既有数据，通过数据治理平台建设解决既有系统中存在的数据冲突、数据缺失、数据非标准化、数据异常错误以及数据时效性差异等，合并不同来源信息，提升数据质量，做到数据可信可用；（3）建立数据质量管理与评估体系，保障数据的完整性、及时性、准确性及一致性，提升数据资产价值。
3、梳理统一数据流转：数据流转实现数据在全校范围内的流动，实现各业务系统的数据共享和交换。大数据平台是学校数据的唯一权威中介，是全校数据的流转中心，所有跨业务部门的数据共享和交换都必须通过大数据平台进行。为保证数据的一致性，大数据平台只进行数据的流转和采集存储工作，不会对数据进行改动。统一数据流转通过数据交换平台实现，交换数据存储在共享数据库中供其他业务系统和主数据库使用。
统一数据流转的具体内容包括：（1）根据数据治理阶段确定数据项的生产者（对数据有生成、修改、删除权限）和使用者（对数据有查询、获取、使用权限），定义数据流转规则，并在数据交换平台上实现数据共享与交换；（2）定义数据采集接口和数据推送接口，实现不同业务部门、不同业务系统的数据对接；（3）整合升级现有数据交换工具，建立数据流转监控模块，实时跟踪数据流转中心和各业务系统数据交换过程，保障数据流转顺畅。
4、建立统一数据视图：统一数据视图立足学校整体层面，打破各业务部门的数据壁垒，围绕若干相互关联的主题（如教学、科研、人事、学工、学科建设、资产、后勤、财务等），建立多层次的、网状的、全校统一的数据观测角度与定义方式。同时，为了实现对学校数据的保护，统一数据视图建立了数据分级制度，对全校共享数据、授权使用数据和私密数据进行不同范围和方式的授权使用。（本文作者郑友益系河南理工大学现代教育技术中心主任，冯文峰系现代教育技术中心副主任。）