物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下高校素質(zhì)教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)研究范文

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摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展而產(chǎn)生的新型應(yīng)用技術(shù)。高校網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)的搭建也由于新技術(shù)的產(chǎn)生從以往的信息化、數(shù)字化向智能化進(jìn)行了轉(zhuǎn)變。文章對(duì)高校素質(zhì)教育的平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)中使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校素質(zhì)教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)有效提高了高校學(xué)生素質(zhì)教育管理的工作效率。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；高校；素質(zhì)教育；云技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展。許多高校將最新的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)作為重要方法來構(gòu)建自己教育平臺(tái)。其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)就是網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展的重要產(chǎn)物[1-2]。物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，它是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，并對(duì)其進(jìn)行拓展和延伸而形成的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)顧名思義，就是客戶端拓展并延伸到物與物相連接，并且相連接的物品與物品之間具有進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和交換數(shù)據(jù)信息的功能。現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)包括三種重要的應(yīng)用技術(shù)，分別為傳感器技術(shù)、無線射頻技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。云技術(shù)是應(yīng)用技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)、管理平臺(tái)技術(shù)等技術(shù)的總稱[3-4]，它可以將局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)內(nèi)部的軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)等多種資源進(jìn)行整合、統(tǒng)一，以此來對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、共享、處理和計(jì)算的一種綜合性技術(shù)[5]。本文主要應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)對(duì)高校素質(zhì)教育平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校素質(zhì)教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)

高校素質(zhì)教育云平臺(tái)是一個(gè)綜合性的素質(zhì)教育云平臺(tái)。它核心部分是高校素質(zhì)教育模塊和學(xué)生學(xué)習(xí)模塊。高校教師可以利用該平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)高校的各科素質(zhì)教學(xué)，大學(xué)生也可以隨時(shí)地進(jìn)行各個(gè)科目的學(xué)習(xí)，高校教師對(duì)學(xué)生的各科成績進(jìn)行素質(zhì)評(píng)定。該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)高校素質(zhì)資源的共享、高校素質(zhì)檢索、高校素質(zhì)管理、高校素質(zhì)環(huán)境和高校素質(zhì)評(píng)價(jià)等操作。

1.1高校素質(zhì)教育云平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)

云平臺(tái)總體具有三層服務(wù)模式，分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、中間件平臺(tái)層和軟件層。（1）軟件層。軟件層是直接面向用戶的應(yīng)用層。此層主對(duì)用戶提供具體的基礎(chǔ)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)。軟件層的基礎(chǔ)服務(wù)由登錄時(shí)的身份認(rèn)證、教育資源管理等功能組成。學(xué)生生系統(tǒng)、教師系統(tǒng)、無線射頻門禁考勤、監(jiān)控系統(tǒng)、多媒本控制系統(tǒng)等組成了軟件層的應(yīng)用服務(wù)。軟件層主要面向用戶和移動(dòng)終端。（2）中間件平臺(tái)層。中間件平臺(tái)層主要將終端的平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境設(shè)置在云平臺(tái)，并將此平臺(tái)開放作為服務(wù)提供給用戶。中間件平臺(tái)層主要提供的服務(wù)有用戶可以重復(fù)利用的各種技術(shù)組件和以中間件形式所提供的服務(wù)。數(shù)據(jù)管理、資源管理、用戶管理、安全管理等都包含在云技術(shù)的平臺(tái)層。（3）基礎(chǔ)設(shè)施層。基礎(chǔ)設(shè)施層可以將終端所存儲(chǔ)的資源設(shè)置在云平臺(tái)，并提供給用戶進(jìn)行使用。基礎(chǔ)設(shè)施層能夠整合物理上分散的軟件和硬件，并對(duì)底層應(yīng)用軟件與硬件的差異化特征進(jìn)行屏蔽處理，以此來形成對(duì)軟件和硬件進(jìn)行虛擬的資源環(huán)境。此資源環(huán)境中包括各種存儲(chǔ)資源、各種應(yīng)用軟件、網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)器資源等多種資源。基礎(chǔ)設(shè)施層主要可以提供資源部署、安全管理、負(fù)載管理、資源監(jiān)控等服務(wù)。基礎(chǔ)設(shè)施層主要面向系統(tǒng)管理員。

1.2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的云平臺(tái)

本文所設(shè)計(jì)的高校素質(zhì)教育云平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)進(jìn)行計(jì)的。此云平臺(tái)可以接入基于網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線射頻考勤系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)科目的在線考勤的功能。在高校素質(zhì)教育的實(shí)驗(yàn)室模塊中可以接入基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)，所有科目的實(shí)驗(yàn)室都可以實(shí)現(xiàn)在線視頻監(jiān)控。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)該高校素質(zhì)教育平臺(tái)可以接入各種智能安防系統(tǒng)，對(duì)各科實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行在線安防監(jiān)控。此安防系統(tǒng)具有自動(dòng)監(jiān)測入侵、煙霧、火災(zāi)等危險(xiǎn)信息，也可實(shí)時(shí)自動(dòng)采集各科實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度和室內(nèi)的光照強(qiáng)度等。對(duì)于各科實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)、燈光、窗簾、安全柜、各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、電源和門禁等都可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行在線的監(jiān)控和有效管理。

1.3高校素質(zhì)教育云平臺(tái)接口設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校素質(zhì)教育云平臺(tái)框架是一個(gè)基于中間件技術(shù)組件的體系結(jié)構(gòu)，另外還需要建立高校素質(zhì)教育云平臺(tái)接口框架，這樣就能利用良好的通信協(xié)議和外部接口將云平臺(tái)中相關(guān)又獨(dú)立的基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺(tái)層和軟件層連接在一起。通過對(duì)接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)置，就可以將不同的應(yīng)用或組件有效地集成到云平臺(tái)中。

1.4高校素質(zhì)教育云平臺(tái)應(yīng)用

服務(wù)門戶管理通過本地調(diào)用的接口模式可以與云平臺(tái)的平臺(tái)服務(wù)模塊和應(yīng)用服務(wù)模塊進(jìn)行相互通信。系統(tǒng)管理人員、高校教師、學(xué)生都可以通過計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、IPAD等設(shè)備進(jìn)入高校素質(zhì)教育云平臺(tái)進(jìn)行操作。高校素質(zhì)教育云平臺(tái)通過門戶管理接口和應(yīng)用服務(wù)為用戶提供信息查閱、云存儲(chǔ)高性能計(jì)算等服務(wù)。

1.5高校素質(zhì)教育云平臺(tái)終端管理器系統(tǒng)

利用遠(yuǎn)程調(diào)用接口方式來進(jìn)行與高校素質(zhì)教育云平臺(tái)的設(shè)備管理服務(wù)模塊進(jìn)行通信。主要有信息報(bào)警、信息廣播和信息交互三種通信方式。云平臺(tái)終端管理器的作用是和各種終端設(shè)備進(jìn)行互相連接、利用協(xié)議進(jìn)行通信和對(duì)信息進(jìn)行控制處理。利用云平臺(tái)終端管理器進(jìn)行管理的終端包括教室視頻監(jiān)控設(shè)備、物聯(lián)終端、教室視頻監(jiān)控設(shè)備和一卡通設(shè)備。

1.6高校素質(zhì)教育云平臺(tái)接口服務(wù)器系統(tǒng)

通過使用遠(yuǎn)程對(duì)象過程調(diào)用接口方式來和云平臺(tái)的接口控制器模塊進(jìn)行通信。本文所設(shè)計(jì)的云平臺(tái)可以進(jìn)行方便快捷的擴(kuò)展與耦合。例如可以接入第三方的系統(tǒng)、服務(wù)或者平臺(tái)。平臺(tái)的擴(kuò)展與接入可以利用WebService等技術(shù)進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)和服務(wù)調(diào)用。本系統(tǒng)平臺(tái)可以對(duì)接入接口進(jìn)行定制，此操作需要對(duì)服務(wù)接入通用模板進(jìn)行定義。

2高校素質(zhì)教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

2.1云平臺(tái)的虛擬化技術(shù)

云平臺(tái)虛擬化技術(shù)的作用是：把此系統(tǒng)的上層操作系統(tǒng)、軟件與底層物理設(shè)備進(jìn)行分離，把網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和服務(wù)器等各基礎(chǔ)資源進(jìn)行整合，經(jīng)過這些技術(shù)處理之后就產(chǎn)生了一個(gè)具有虛擬性質(zhì)的資源共享環(huán)境，并根據(jù)各個(gè)應(yīng)用的實(shí)際需求來進(jìn)行給予。可以通過虛擬機(jī)軟件VMware將計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至具有虛擬性質(zhì)的云平臺(tái)上。當(dāng)前主要有兩種虛擬化技術(shù)，分別為網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和服務(wù)器虛擬化。第一種，云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)是由虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。第二種，云平臺(tái)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)。此虛擬化技術(shù)是通過存儲(chǔ)云方案或者是交換虛擬電路對(duì)云平臺(tái)的物理存儲(chǔ)進(jìn)行虛擬化處理，轉(zhuǎn)換成云平臺(tái)的邏輯存儲(chǔ)。云平臺(tái)中各存儲(chǔ)設(shè)備可以通過存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、開放系統(tǒng)的直連式存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)三種存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行連接，并把云平臺(tái)中各存儲(chǔ)設(shè)備的物理差異對(duì)用戶進(jìn)行屏蔽。

2.2云平臺(tái)的云存儲(chǔ)技術(shù)

由存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)技術(shù)。互聯(lián)網(wǎng)將分布在不同地域的有關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)設(shè)備連接在一起。存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯虛擬化管理是由對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理的存儲(chǔ)設(shè)備管理系統(tǒng)來完成。相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備的核心層是基礎(chǔ)管理層。云存儲(chǔ)技術(shù)中的多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備間的共同工作是由分布式文件系統(tǒng)、集群通信系統(tǒng)、網(wǎng)格計(jì)算等多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)。不同的應(yīng)用服務(wù)是由不同的云存儲(chǔ)運(yùn)營單位在應(yīng)用服務(wù)接口的基礎(chǔ)上按照不同的業(yè)務(wù)類型來提供的，包括云存儲(chǔ)中的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)硬盤服務(wù)和視頻點(diǎn)播平臺(tái)等服務(wù)。

2.3云平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理和動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)

云平臺(tái)的虛擬機(jī)和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理、監(jiān)控、調(diào)度是由云平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理和動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)管理和動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)還要進(jìn)行虛擬機(jī)資源和數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分配，此分配是按照實(shí)時(shí)云狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。通過以上的操作，動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡就可以在多集群通信系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)。云平臺(tái)中的數(shù)據(jù)管理通過三種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，分別為任務(wù)調(diào)度算法技術(shù)、副本管理技術(shù)、任務(wù)容錯(cuò)機(jī)制技術(shù)。谷歌的設(shè)計(jì)的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和面向列的開源數(shù)據(jù)庫是當(dāng)前比較流行的云計(jì)算數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)資源調(diào)度、虛擬化資源調(diào)配、調(diào)度策略配置和調(diào)度自動(dòng)部署等技術(shù)組成了云平臺(tái)的動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)。云平臺(tái)中的平臺(tái)服務(wù)層處理海量數(shù)據(jù)的性能可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)和有效的數(shù)據(jù)管理來提高。

2.4云平臺(tái)的云安全技術(shù)

相比傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)，云平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息安全風(fēng)險(xiǎn)要高出許多，這是由于云平臺(tái)的云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)信息非常集中。云平臺(tái)安全漏洞、資源訪問控制風(fēng)險(xiǎn)、網(wǎng)絡(luò)攻擊或入侵、賬戶或服務(wù)被劫持是云平臺(tái)所要面對(duì)的主要的安全風(fēng)險(xiǎn)。本文所設(shè)計(jì)的高校素質(zhì)教育云平臺(tái)是通過云安全技術(shù)中的一系列安全解決方案來構(gòu)建的，因此安全系統(tǒng)較高。本文所采用的安全方案包括，身份安全策略、內(nèi)容安全策略、網(wǎng)絡(luò)安全策略、動(dòng)態(tài)安全防護(hù)策略、數(shù)據(jù)安全策略和監(jiān)控及報(bào)警策略等。

3結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校素質(zhì)教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)定量定性的分析高校學(xué)生的綜合素質(zhì)，使高校學(xué)生素質(zhì)教育管理的工作效率得到了有效的提高。

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作者：寧智敏 單位：內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院