高校信息化建設的發(fā)展歷程遵循了諾蘭模型的階段性發(fā)展理念，它為智慧校園的建設，特別是智慧校園的設計提供了科學的理論依據(jù)。

1.2　企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法

　　BSP (企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法，Business System Planning)方法由IBM公司提出，用于幫助制定大型信息系統(tǒng)的規(guī)劃，BSP的研究步驟如圖1-2所示。

    

　　BSP方法的基本思路是：要求所建立的信息系統(tǒng)支持企業(yè)目標；表達所有管理層次的要求；向企業(yè)提供一致性信息；對組織機構的變革具有適應性實質(zhì)。即把企業(yè)目標轉(zhuǎn)化為信息系統(tǒng)戰(zhàn)略的全過程。

　　同樣，BSP方法也可以借鑒到高校信息化建設規(guī)劃制定之中，滿足高校智慧校園建設的需求。通過這種方法可以做到：確定出未來信息系統(tǒng)的總體結構，明確系統(tǒng)的子系統(tǒng)組成和開發(fā)子系統(tǒng)的先后順序；對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)劃、管理和控制，明確各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換關系，保證信息的一致性。

　　企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法是從企業(yè)目標入手，逐步將企業(yè)目標轉(zhuǎn)化為信息系統(tǒng)的目標和結構，從而更好地支持企業(yè)目標的實現(xiàn)。BSP的目標轉(zhuǎn)化過程，如圖1-3所示：

 

　　企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法的優(yōu)點在于利用它能保證信息系統(tǒng)獨立于企業(yè)的組織機構，使信息系統(tǒng)具有對環(huán)境變更的適應性。即使將來企業(yè)的組織機構或管理體制發(fā)生變化，信息系統(tǒng)的結構體系也不會受到太大的沖擊。

1.3　體系框架法

　　體系框架方法是一種頂層設計方法，目前國內(nèi)外信息化系統(tǒng)設計普遍采用這種方法，主要包括業(yè)務框架、信息系統(tǒng)框架、技術框架等，它通過圖形的方式直觀的實現(xiàn)對信息化系統(tǒng)頂層設計的理解。

　　體系框架法，是運用系統(tǒng)論的方法，統(tǒng)籌考慮項目各層次和各要素，統(tǒng)籌規(guī)劃，通過對項目目標的充分理解，從全局的角度梳理核心流程，設計出信息系統(tǒng)的體系框架，在最高層次上尋求問題的解決之道。體系框架法是可實施、可操作的，是規(guī)劃的具體化，是規(guī)劃實現(xiàn)的具體手段，能有效促進資源的共享和信息的互聯(lián)互通，集中有效資源，高效快捷地實現(xiàn)目標。

　　體系框架法可以廣泛應用于信息化建設領域，是智慧校園建設的重要設計方法。智慧校園的建設是一項大工程，通過體系框架法可以從全局視覺出發(fā)，構建理念一致、結構統(tǒng)一、功能協(xié)調(diào)、資源共享、部件標準化的信息系統(tǒng)，改變信息系統(tǒng)建設各自為政的局面。

　　

2　智慧校園設計的技術基礎

　　智慧校園的設計，要求建立信息交換與共享的跨業(yè)務、跨部門的統(tǒng)一信息平臺，以實現(xiàn)應用的整合，并為將來信息服務的拓展提供支撐。

　　這樣的系統(tǒng)運行在復雜的軟件和硬件平臺之上，對系統(tǒng)的體系構架有很高的要求。只有采用基于SOA的體系結構，才能夠保證各類系統(tǒng)的完全集成，保證后續(xù)新系統(tǒng)、新功能和新應用的拓展。

2.1　SOA的體系結構

     SOA稱為面向服務的體系結構，它是一種軟件體系結構，也是一種組件模型，它將不同應用系統(tǒng)提供的不同服務，通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。它貫穿于業(yè)務服務的整個生命周期，將業(yè)務服務作為協(xié)調(diào)業(yè)務需求與信息系統(tǒng)的關鍵組織原則，允許不同系統(tǒng)之間相互交換數(shù)據(jù)，參與業(yè)務流程，而不需要去考慮這些系統(tǒng)所使用的編程語言、操作系統(tǒng)和硬件平臺。

　　SOA結構有服務提供者、服務使用者、服務注冊中心三種角色：服務請求者，發(fā)起服務請求并在服務注冊中心查找所需的服務，然后綁定服務提供者，獲得使用該服務；服務注冊中心，為服務提供者注冊發(fā)布的服務，為服務使用者提供搜索服務并進行授權；服務提供者，向服務注冊中心注冊自己的服務，并且對使用自身服務的請求進行服務功能的響應。SOA結構如圖2-1所示。

         

　　基于SOA構架的智慧校園設計及實現(xiàn)的核心是建立SOA技術標準，在不改變學校各種應用底層架構的基礎上，SOA可以很好地將不同廠家、不同運行環(huán)境、不同開發(fā)工具開發(fā)的不同應用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和功能包裝起來并納入到新系統(tǒng)中。當多個運行在不同平臺和技術下的系統(tǒng)需要相互通信時，SOA尤其適用，能夠?qū)崿F(xiàn)松散型、低耦合的集成，不同的信息系統(tǒng)可以相互調(diào)用功能服務。

2.2　SOA的技術標準

　　2.2.1　WEB服務

　　智慧校園系統(tǒng)的設計基于SOA的整體構架思想，采用WEB Services和XML的數(shù)據(jù)交換技術進行業(yè)務系統(tǒng)整合和集成支持。

　　WEB Services是SOA的實現(xiàn)平臺。SOA服務的主要表現(xiàn)形式是WEB services即WEB服務， Web Services采用對象/組件技術、使用標準的Internet協(xié)議，具有比任何現(xiàn)有的對象技術更好的開放性。目前，WEB服務己成為SOA的主要技術。WEB services的描述語言WSDL，發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議UDDI，簡單對象訪問協(xié)議SOAP，構成了WEB services最基本的技術規(guī)范。WEB services的運行方式與SOA的設計思想也是基本類似的，WEB Services的結構,見圖2-2。

　　服務提供者將其服務的描述信息WSDL發(fā)送到UDDI注冊中心，WSDL文檔提供了與WEB services進行交互的信息；服務使用者查詢注冊中心獲得所要使用服務的WSDL文檔；服務使用者向提供者發(fā)送請求消息SOAP，然后由服務提供者返回SOAP應答消息。

　　WEB services的技術規(guī)范WS2DL 、SOAP 和UDDI 都建立在XML（可擴展標記語言）基礎之上，正是因為使用XML數(shù)據(jù)交互引擎，才能實現(xiàn)異構系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的抽取、加載、發(fā)布和訂閱，完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，解決不同平臺、不同數(shù)據(jù)結構和模式之間的差異，使原本復雜的數(shù)據(jù)層集成變得簡單起來，使智慧校園應用集成在數(shù)據(jù)層上達成一致。

　　以Web Services技術進行互操作的可信整合與業(yè)務集的無縫集成，可以解決全局業(yè)務調(diào)用、集成，整合、個性服務等問題，實現(xiàn)業(yè)務協(xié)作與應用系統(tǒng)集成，使得所有的應用數(shù)據(jù)，可以通過Web Services技術相互進行調(diào)用，真正實現(xiàn)業(yè)務流互聯(lián)互通、各類應用業(yè)務的集成與發(fā)展。

　　2.2.2　面向?qū)ο蟮慕M件技術

　　面向?qū)ο蟮慕M件技術，基于跨平臺業(yè)界標準（Java、XML 等），開發(fā)環(huán)境完全獨立于操作系統(tǒng)和硬件。面對對象的組件化設計提供了公用組件和應用組件等多種組件服務。應用組件基于對業(yè)務功能的抽象，并且可復用；公用組件提供獨立的業(yè)務基礎服務，例如服務引擎、工作流引擎、菜單管理引擎、消息引擎、格式轉(zhuǎn)換、電子表單、個性化訂制等。

　　以面向?qū)ο蟮慕M件技術提供的組件服務構建分布式應用系統(tǒng)，能夠在異構環(huán)境下為不同設備上的應用提供互操作性，實現(xiàn)應用系統(tǒng)的無縫集成；同時，可插拔、可重用的組件使系統(tǒng)能輕易地組合或拆分其功能模塊，提供了系統(tǒng)良好的可伸縮性，能夠降低軟件開發(fā)與再開發(fā)的成本，加快軟件開發(fā)的速度。

　　面向?qū)ο蟮慕M件技術，將業(yè)務系統(tǒng)的運行模式和服務功能獨立，使用更靈活的組件方式來提升系統(tǒng)的集成能力、提升面向未來的應用整合的綜合支撐。

　　2.2.3　靈活的工作流技術

　　2.2.3.1　面向數(shù)據(jù)服務的工作流技術

　　提供在異構數(shù)據(jù)環(huán)境中的多種工作流自定義，實現(xiàn)各類業(yè)務系統(tǒng)基于業(yè)務規(guī)則，業(yè)務調(diào)度，業(yè)務處理的數(shù)據(jù)交換、管理和服務。并依據(jù)工作流的工作方式完成數(shù)據(jù)交換引擎對數(shù)據(jù)抽取和數(shù)據(jù)分發(fā)，實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)非規(guī)范數(shù)據(jù)結構與公共數(shù)據(jù)庫的標準數(shù)據(jù)結構的相互轉(zhuǎn)換，所有的設計和實施過程脫離對數(shù)據(jù)庫的深層操作，數(shù)據(jù)交換的腳本定義，為用戶在全局數(shù)據(jù)環(huán)境的管理和服務等方面提供透明的運行模式。

　　2.2.3.2　面向業(yè)務服務的工作流技術

　　協(xié)同工作環(huán)境需要一個直觀的，可視化的工作流設計環(huán)境，領導或決策人員對協(xié)同工作的工作流進行設計，查看和修改。針對其用戶的特點，直接讓其進行底層的控制顯然不合適，所以需要一個專門的設計環(huán)境。

　　面向業(yè)務服務的工作流主要是解決流程類業(yè)務的需求和提供支撐。一個業(yè)務流程可能包括多個任務節(jié)點，每個任務節(jié)點需要有特定的執(zhí)行人、填寫必要的數(shù)據(jù)或者是由特定的程序進行自動處理。從學校組織結構的角度，每個流程可能在部門內(nèi)部、部門之間進行流轉(zhuǎn)；從學校業(yè)務角度，流程可能在系統(tǒng)內(nèi)部流轉(zhuǎn)，也可能跨越多個系統(tǒng)進行流轉(zhuǎn)。制定合理、適用、靈活的工作流,要求在設計上，采用圖形化的方式進行流程的定制，支持串行、并行、條件路由，支持循環(huán)和自循環(huán)等復雜流程設計，以XML提供工作流引擎調(diào)用數(shù)據(jù)交換服務，支持部門之間（包括同級部門和上下級部門）進行流程的協(xié)同運轉(zhuǎn)；采用嚴格的權限控制，實現(xiàn)以業(yè)務數(shù)據(jù)表單流轉(zhuǎn)，流程的監(jiān)控以及異常情況的處理來控制業(yè)務處理的狀態(tài)，完成提醒、代辦、催辦等服務；以人性化的服務特點實現(xiàn)手寫簽名、留痕等應用。

2.3　開發(fā)與運行結構

　　2.3.1　開發(fā)平臺

　　J2EE (Java 2 Platform, Enterprise Edition)是一組技術規(guī)范與指南，是構建基礎平臺和整合應用建設的首選。J2EE所包含的各類服務架構、組件和技術層次，并遵循共同的規(guī)格和標準，被設計成專門用來解決多層式應用解決方案的開發(fā)、部署以及管理上的問題，讓遵循J2EE構建的不同平臺存在良好的兼容性，解決不同信息系統(tǒng)之間無法互通的問題。

　　J2EE使用多層的分布式應用模型，能夠為不同的服務提供獨立的層：客戶層（client tier）在客戶端機器上運行，包括Html頁面，客戶端應用程序支持HTTP協(xié)議；Web層（WEB tier）在J2EE應用服務器上運行，Web層組件主要指Jsp，Java servlet等WEB部件；業(yè)務層也稱為企業(yè)組件層，在J2EE應用服務器上由EJB容器運行，支持EJB、JMS、JTA 等服務和技術，因此也叫EJB tier；企業(yè)信息系統(tǒng)層(EIS tier)，EIS的數(shù)據(jù)層主要特點是有數(shù)據(jù)庫的支持，它在EIS服務器上運行，處理企業(yè)信息系統(tǒng)軟件。J2EE典型四層結構，如圖2-3所示:

         

　　J2EE是一種業(yè)界標準，它包含許多組件，支持XML Web Services標準，在滿足新應用需求的前提下，可以充分利用用戶的原有投資，保留用戶原有的IT資產(chǎn)；因為與平臺無關性的結構，使J2EE程序編寫相對簡單，能簡化并且規(guī)范應用系統(tǒng)的開發(fā)與部署，進而提高系統(tǒng)開發(fā)的高效性；支持異構環(huán)境，基于J2EE開發(fā)的應用系統(tǒng)不依賴特定的硬件、中間件和操作系統(tǒng)，可部署到任何平臺，極大的提高了系統(tǒng)的可移植性，以及再利用價值。

　　遵循J2EE規(guī)范的多層計算平臺，可以有效地進行資源與服務的融合；簡化應用系統(tǒng)的開發(fā)和運行維護，方便應用系統(tǒng)在框架體系上的技術延伸和服務延伸，符合智慧校園系統(tǒng)的開發(fā)要求。

　　2.3.2　運行結構

　　系統(tǒng)平臺的開發(fā)和運行結構應基于后臺數(shù)據(jù)庫的三層架構，即Web應用服務器、中間件應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器，任何應用服務器需要訪問數(shù)據(jù)庫服務都需要通過中間件應用服務器，并且根據(jù)需要可以把Web應用服務器、中間件應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器部署在不同的VLAN 里，以加強安全性。

2.4　云計算技術

　　20世紀的60年代，美國科學家約翰·麥卡錫提出將計算能力作為公用事業(yè)，像水和電一樣提供給用戶，這一理念成為云計算思想的起源。隨后信息技術領域又相繼提出了分布式計算、公用計算、并行計算、效用計算、虛擬化、網(wǎng)絡存儲、負載均衡等一系列的面向服務的新理念和新技術，這些理念和技術都成為了云計算技術的重要支撐，云計算是這些計算機技術發(fā)展融合的產(chǎn)物。因此，云計算應具有如下核心特征：隨時隨地隨需的自助服務；多人共享資源池；快速靈活的部署；服務可監(jiān)控可量測；基于虛擬化技術減少用戶終端的處理負擔；降低用戶對IT專業(yè)知識的依賴。由此可定義，云計算（cloud computing）是基于網(wǎng)絡的一種計算方式，它通過網(wǎng)絡按需向用戶提供可動態(tài)升級和易擴展的虛擬化資源。

　　云計算有三種部署類型：公用云（Public Cloud）、私有云（Private Cloud）、混合云（Hybrid Cloud）。云計算部署模型，如圖2-4所示。

        

　　云計算有三種服務模式：軟件即服務(SaaS)、平臺即服務(PaaS)、基礎架構即服務(IaaS)。云計算的服務模式，見圖2-5所示。

                    

　　云計算是繼互聯(lián)網(wǎng)之后全社會關注的熱點，他將帶來生活、生產(chǎn)方式和商業(yè)模式的根本性改變。當前，中國云計算產(chǎn)業(yè)尚處于導入和準備階段，處于大規(guī)模爆發(fā)的前夕；同時，云計算的出現(xiàn)也為教育信息化的發(fā)展帶來了新的機遇，云計算將在我國高校得到廣泛的應用普及。通過服務器與存儲資源的有機整合，能提供安全高效、簡單靈活、可復用、可擴展的強大計算資源，形成實效化的云計算平臺，使高校師生能夠通過云計算平臺提供的IaaS、PaaS和SaaS服務，創(chuàng)建、測試和部署學習、研究計劃，不僅節(jié)省了資金的投入，而且能夠提高教學與科研的工作效率。

2.5　物聯(lián)網(wǎng)技術

　　2009年，中國物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心與CCSA“泛在網(wǎng)”工作組TC10成立，物聯(lián)網(wǎng)受到了全社會極高的關注；與此同時，在無錫建立了“感知中國”中心，成立了中科院無錫傳感網(wǎng)工程中心，并提出了“感知中國”的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念，推動了物聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展，業(yè)內(nèi)人士認為，物聯(lián)網(wǎng)將掀起全球的第三次信息產(chǎn)業(yè)革命。

　　物聯(lián)網(wǎng)（internet of things IOT）是新一代信息技術的重要組成部分。其概念在2005年國際電信聯(lián)盟發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中被正式提出。 物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，它利用射頻自動識別（RFID）等各種信息傳感設備，利用無線數(shù)據(jù)通信等技術，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，構建一個覆蓋一切事物的網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的物品能夠彼此進行“交流”，實時采集連接物體的信息，通過信息的傳遞和交換，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)概念模型，如圖2-6所示。

            

　　物聯(lián)網(wǎng)的技術架構包括應用層、網(wǎng)絡層和感知層。應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用；網(wǎng)絡層（也稱為傳輸層）由各種網(wǎng)絡和管理系統(tǒng)組成，負責傳遞和處理感知層獲取的信息；感知層由各種傳感設備和網(wǎng)關組成，包括RFID標簽和讀寫器、溫度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、濕度傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標簽等感知終端,主要作用是物體的識別、信息的采集和簡單處理。物聯(lián)網(wǎng)技術架構，如圖2-7所示。

            

　　高校是科學研究的前沿陣地，物聯(lián)網(wǎng)在高校中的研究與應用具有積極意義。高等學校通過對物聯(lián)網(wǎng)技術的運用，能夠有效降低能耗、提升效率、保障安全，物聯(lián)網(wǎng)技術將在高校教學與管理中發(fā)揮巨大的作用，促進高等教育的變革。

 

3　結語

　　教育信息化領域智慧校園的構建還處于探索與創(chuàng)新的階段，分析信息化相關理論與技術，并將其合理運用到高校信息化建設之中，為智慧校園的設計提供了科學的理論和技術基礎。智慧校園將不僅停留在理念層面，即將逐步成為現(xiàn)實。智慧校園理論的研究將為學校信息化后續(xù)的建設和發(fā)展打下堅實的基礎，提供可持續(xù)發(fā)展的保障。