高中数字化校园和智慧校园建设方案

1.项目概述

1.1项目建设背景

上海市松江一中是上海市实验性示范性高中，是一所百年名校，学校占地8

万多平方米，有1千多名学生，其中有6个班的新疆学生。学校在“以人为本,

多元开发，和谐发展”办学理念指导下,把松江一中建设成为具有现代教育风尚、

上海名校风采和高雅校园文化风貌的市郊一流的实验性示范性高中。

松江一中校领导特别重视学校信息化系统的建设，并规划了智慧校园的建

设方向，学校信息中心针对学校现状，在有限的资金范围内设计了今年和明年的

学校信息化内容。目前学校急需建设的是中心机房、机器人创新实验室、校内即

时通讯软件、图书馆借阅查询系统、高考三加三排课系统、学业分析及英语助学

系统、教务考勤及电子门锁系统、智能水电控制系统、办公设备等。

随着学校基础设施日益完善，智慧校园应用系统蓬勃发展，学校信息资源

日益丰富，学校越来越重视智慧校园的建设，校园信息化建设呈现出“环境网络

化、资源数字化、应用智能化、表现多媒体化”等趋势，“智慧校园”成为学校

信息化建设的追求与理想。

“智慧校园”建设是一个系统工程，涉及到计算机技术、网络技术、通讯

技术与网络工程、软件工程、项目管理等多个方面，因此建设之前必须站在整个

学校的层面，做好需求分析和顶层规划设计工作，整体考虑、统一规划，确保统

一的信息标准、统一的技术路线、统一的基础架构和统一的组织管理。

校领导对“智慧校园”的最大期望就是能够实时掌握学校的运行状况，能

实时监督观看老师上课过程，并把学生综合素质评价、教师综合业绩评价作为建

设“智慧校园”的根本，信息化系统围绕着教师的评价和学生的成长进行数据的

采集和积累，通过对这些数据的分析、判断，对学校的发展轨迹进行实行的修正

和提高,对教师的职业成长和学生的成绩及行为提高起到助推作用。这些数据的

收集，是在日常的工作、学习和生活中不知不觉积累下来的，不能增加老师的负

担。

我们按照信息化科技发展的速度、方向，新型教学、办公、生活模式所带

来的种种启发和思考，我们立争使用多种全新的、成熟的技术手段，打造出松江

一中的专属“智慧校园二

1.2智慧校园

1.2.1智慧校园是数字化校园的发展方向

智慧校园是依托物联网、云计算、无线通信等新一代信息技术所打造的物

联化、智能化、感知化、泛在化的新型教育形态和教育模式。它的核心内涵是通

过信息技术来分担大量烦琐的、机械的、简单重复的教学和管理任务，满足教师、

学生、管理者、家长以及社会公众的智慧校园需求。师生将更多的心理资源（如

注意力、创造力、动力系统）投入到更为复杂的、更有价值的教学和学习任务中

来，从而保证学生批判能力、创造力、协作能力、问题解决能力得以发展，以适

应21世纪的需要。它的核心追求是教育与技术的深度融合。智慧校园具有五个

核心特征，即情境感知、无缝连接、智能交互、智能管控、可视化。它背后的核

心技术包括云计算、物联网、大数据、泛在网络和移动技术等。

通过数字化校园和智慧校园的对比，智慧校园是数字化校园的发展方向。

数字化校园智慧校园

发展目标提高教育质量和效率培养智慧型、创新型人才

技术作用技术是工具、媒体，高效传递技术变革教育，改变教育战略实施

知识的生态环境

核心技术计算机、多媒体、互联网、云计算、大数据、物联网、增强现

Web2.0实、移动通信、定位技术

建设模式建设导向，建网、建库、建队应用驱动，根据教育教学应用建设

伍配套环境、资源和队伍

学习资源静态固化、结构封闭,CAI课件、动态生成、持续进化、开放建设，

网络课程、数字图书、专题网慕课、微课、移动课件、电子教材、

站可进化的内容库

学习方式多媒体学习、网络学习泛在学习、云学习、无缝学习

教学方式以教师为中心，多媒体辅助教以学习者为中心，大规模在线开放

学、网络教学、远程教学教学（MOOCs）、深度互动教学、智

能教学（智能备课、智能批阅等）

科研方式基于有限资源的、小范围协同跨地域大规模协同科研，科研数据

科研及时分享与深度挖掘

管理方式管理信息分散，标准各异，人高度标准化，归一化管理，智能管

管、电控控

评价思想经验导向的评价数据导向的评价，基于大数据库的

科学评价

1.2.2智慧校园的主要特征

智慧校园是一个集约化的信息系统工程，其核心技术特征可以概括为：感

知采集、移动互联、全向交互、智能管控、易用可视化。

1.2.2.1感知采集

感知采集是智慧校园最基础的功能特征，依据感知采集数据自适应地为用

户提供推送式服务。常用的情境感知技术包括GPS、射频识别、二维码以及各类

传感器（如温度、湿度、二氧化碳、光照等）。感知采集的对象包括两类，分别

是外在的学习环境与人的内在学习状态，具体感知内容包括：（1）感知教与学活

动实施的物理位置信息；（2）感知教与学活动发生、进行与结束的时间信息；（3）

感知教与学活动场所的环境信息，如温度、湿度等；（4）感知教育参与者的心理

状态，如焦虑、烦躁、开心等；（5）感知教育的过程和实际效果；（6）感知教育参

与者的实际需求等。

1.2.2.2无缝连接

移动互联是智慧校园开展的基础，基于移动互联的无缝连接是智慧校园的

基本特征。无缝连接具体体现在如下几个方面：（1）系统集成：遵循技术标准，

跨级、跨域教育服务平台之间实现数据共享、系统集成；（2）虚实融合：通过增

强现实等技术实现物理环境与虚拟环境的无缝融合；（3）多终端访问：支持任何

常用终端设备无缝连接到各种教育信息系统，无缝获取学习资源与服务；（4）无

缝切换：学习者的多个学习终端之间实现数据同步、无缝切换，学习过程实现无

缝迁移；（5）联接社群：为特定学习情景建立学习社群，为学习者有效联接和利

用学习社群进行沟通和交流提供支持。

1.2.2.3全向交互

教与学活动的本质是交互，智慧校园系统支持全方位的交互，包括人与人

之间的交互以及人与物之间的交互。全向交互具体体现在如下几个方面：（1）自

然交互：通过语音、视频识别等更加自然的操作方式与媒体、系统进行交互；（2）

深度互动：实现教育参与者之间的随时、随地的互动交流；（3）过程记录：自动

记录教与学互动的全过程，为智慧校园管理与决策提供数据支持。

1.2.2.4智能管控

教育环境、资源、管理与服务的智能管理是智慧校园的核心特征。智能管

控具体体现在如下几个方面：（1）智能控制：基于标准协议，实现信令互通，进

而实现教育环境、教育资源、教育管理和教育服务等全过程的智能控制；（2）智

能诊断：基于智能控制数据和结果，辅助管理者快速、准确诊断问题，及时、有

效解决教育业务开展过程中、教育装备使用过程中存在的问题；（3）智能分析：

在系统内各类数据的汇聚与处理的基础上，进行挖掘分析，为智慧校园系统的数

据共享和业务流程升级改造提供科学决策依据；（4）智能调节：感知教室、会议

室、图书馆等物理场所的环境，依据教与学的实际需求，动态调节声、广、电、

温度、湿度等环境指标；（5）智能调度：基于智能诊断、智能分析的结果，科学

调度教育资源、调整管理模式等。

智

管

能

理

分

析

数

与

据

预

测

呈

现

分

智

h析

M预

测<—

决•

结

策

果

可视化是信息时代数据处理与显示的必然趋势。可视化是智慧校园观摩、

巡视、监控的必备功能，也是智慧校园系统的重要特征，具体体现在如下几个方

面：（1）可视化监控：通过视窗可以监看智慧校园应用系统的运行状态；（2）可视

化呈现：通过图形界面，清晰、直观、全面的呈现各类教育统计数据；（3）可视

化操作：提供具有良好体验的操作界面，以可视化的方式操作教育设备和应用系

统。

1.3项目建设依据

•中国教育部：《教育信息化十年发展规划2011-2020》

•上海市教育委员会：《上海教育改革十三五发展目标》

•上海市教育委员会：《上海教育信息化重点工作（2013-2015年）》

•上海市教育委员会：《促进本市城乡义务教育一体化的实施意见（暂

行）》沪教委发（2015）139号

•松江区教育局：《教育信息化工作推进三年行动计划（2015—2017）》

•教育部公安部:《关于全面推进教育行业信息安全等级保护工作的通知》

（教技（2015）2号）

•中国教育部：《教育资源建设技术规范》

1.4现状描述

1.4.1硬件基础设施现状及问题分析

综合布线：主干千兆、百兆到办公室桌面、千兆到教室桌面、无线局部覆

盖（4间会议室）

安防系统：监控摄像机只有学校大门口采用高清网络机，其他部位均为模

拟标准机，且数量较少。

一卡通：校门口采用无线RFID卡自动感应，食堂采用IC卡，图书馆采用

条形码。一张卡集成了RFID和IC,背面贴条形码。

巡考系统：采用了汉尚的模拟系统，还没有进行数字化改造。

公共广播：教室已经采用ITC的数字公共广播，兼容听力考试。操场和公

共区域还没有改造。

数据中心：没有专用机房，4台服务器已经老化。

1.4.2应用系统现状及问题分析

1.4.2.1学校的教育信息化应用和管理层次不齐

目前学校的校务管理、资源管理、教学应用系统等大多是学校自己研发或

分头采购，所涉及的平台在易用性、标准、安全等各方面的考虑各自不同，根本

无法满足数据采集、资源互换、教学交流等需求。

1.4.2.2学校基础数据管理和应用系统没有整合

学校普遍存在信息化信息孤岛问题，实现各个应用系统和平台之间缺少整

合，基本上为做到单点登录。学校信息化基础数据如学生、教师、学校等数据没

有统一数据格式，不同业务没有做到共享，形成能够反映学生、教师、学校全面

情况的数据系统，对学校的教育分析、教学评估存在困难。需要建立学校各种教

育应用系统之间的应用共享和数据交换机制，通过该机制将能够学校各软件系统

和规划建设软件系统的无缝整合，各系统能实现单点登录和数据交换。

1.4.2.3缺少有效的教学资源和教学支撑平台

经调研反馈，学校教学资源库和教学平台的应用还是比较传统。学校教师

对教学资源的有很大的需求，目前的资源库和网上特别是针对教学过程中相关的

知识单元的资源，如微视频和教学设计、背景材料等比较缺少，需要从区域层面

创建资源共享和资源再生成的平台。

同学科教师之间如何在线交流、讨论教学问题，没有共享的平台支撑，不

能发挥学科教师群体的优势，如何从区域层面创建一个学科教师交流，协作的网

络空间，有效针对教学过程各环节的通过交流、协作，达到互相促进互相提高效

果。

1.4.2.4缺少支撑学生自主学习的资源和平台

通过调研，目前学校基本上没有建设针对学生自主的学习平台。学校开发

了网络选修课程平台，在功能上上不具备沟通、交互、跟踪、评价、引导功能。

高中学生的自主学习能力和欲望都很高，学习方式也很个性化，如何在学校课堂

学习之外，帮助和指导学生自主学习，需要配套智能导学的平台。

远程网络视频交互支撑不足

学校目前没有专业视频会议系统和校外进行交互。由于浦东地域广，学校

多，教育局业务部门和学校沟通联系，学校之间，教师之间都对实时视频交流有

需求。在目前教育网内带宽已足够支撑多方视频交互的情况下，学校有必要配

置专业视频会议系统，支持教育系统个单位间的进行远程视频会议，能够同时进

行多个专题会议，不受时间和地域束缚，可以大大节约成本，提升效率。

1.4.2.6家校沟通缺乏渠道

家校沟通的主要渠道是每学期一到两次的家长会，教师与家长之间的沟通

和交流大多是通过短信通知和家长签字。家长非常期待能够深入地了解孩子的学

业水平、在校表现、个性发展、心理发展等情况，希望和学校形成良性的互动，

但由于缺乏有效的沟通平台和手段，使得他们对孩子的成长过程了解得不够广泛、

深入。

1.5项目的建设目标

松江一中的智慧校园项目是一个集网络、计算机、多媒体、虚拟化云计算

以及应用开发部署的综合性信息化工程。通过本项目实施，为松江一中提供：

1）网络无缝互通。

通过学校网络设施的建设,基于网络和通信技术，特别是移动网络技术，

支持所有软件系统和硬件设备的连接，让学校老师和学生随时随地可以

获得即时、迅速、安全、稳定的信息化网络环境。让学校老师和学生

可以根据教学需要和学习需要，自由地应用台式电脑、笔记本、上网本、

手机、平台电脑等多种终端设备开展各类教学活动。

2）开放学习环境。教育的核心理念是创新能力的培养，校园面临要从“封

闭”走向“开放”的诉求。因此，学校信息化建设支持拓展资源环境，

让学生突破课堂与教科书的限制，支持拓展时间环境，让学习从课上拓

展到课下，支持拓展空间环境。

3）师生个性服务。以个性服务为理念，各种关键技术的应用均以有效解决

教师与学生在校园生活、学习、工作中的诸多实际需求为目的，并成为

现实中不可或缺的组成部分。

让学校、老师、学生能够享受到专业的教育信息化服务，帮助他们解决信

息化管理、信息化教学、信息化学习等各方面的问题，形成全面的教育信息化服

务体系。具体表现在以下几个方面：

1）以学生学习为中心，基于智能移动终端，融合校内外学习，支持个性化

与开放式学习，推动家校互动助学，给学生开创便捷、健康的网络学习

与交流的空间。通过信息化手段输入和跟踪和分析日常学习中的教育记

录和行为记录数据，依据个人能力开展以学生为中心的个性化学习，学

生根据自己的学习计划开展学习，教师据此更好的指导每个学生，调整

每个学生学习活动中的课程内容。

2）以教师应用为中心，构建教师备课、上课、教研为一体的数字化平台，

培育创新信息技术支持下的新型课堂教学环境、教学方法和教师专业发

展的方法，并提供创新信息技术工具给教育者，用来探索、实施和管理

教学变革与创新。

3）以学校教学与管理为中心，统一管理学校基础信息与数据，梳理与优化

学校管理流程，构建学校数字化管理平台，利用有效的信息技术工具与

手段提升管理效率与品质。让学校主动探索新型的教育信息化应用模式,

为未来其他学校教育信息化建设提供示范。

4）以家长和社会需求为中心，构建信息发布平台，开创畅通的校内外交流

空间，推进智慧校园的开放性,展现学校的校园文化内涵和核心竞争力，

打造家校互动，获取外界资源，促进教育共同体发展。

1.6项目的建设内容

1.6.1硬件建设内容整体一览

1.6.1.1校园网络系统

1）计算机中心机房

2）综合布线改造

3）网络交换机设备更新

4）服务器设备更新

5）存储设备更新

6）UPS不间断电源配置

1.6.1.2校园无线网络

1）无线覆盖

1.6.1.3一卡通

1）教务考勤及电子门锁系统

2）消费

3）图书借阅

1.6.1.4平安校园

1）数字安防监控

2）公共广播

3）网络安全

1.6.1.5智慧教室

1）互动多媒体教室

智能同步笔、投票器、高拍仪

2）录播教室

3）未来教室

数字化实验室、创客中心

1.6.1.6创新实验室

1）地理实验室

2）机器人创新实验室

1.6.1.7绿色校园

1）智能水电控制系统

2）光伏发电

1.6.1.8信息化服务

1）基于电子保修卡及物联网云处理的校园运维服务

1.6.2软件建设内容整体一览

基础服务平台

1）校内即时通讯软件

2）统一认证平台

1.6.2.2校园办公系统

1）智慧校园平台基本架构

2）智慧校园平台移动端

3）高考三加三自动排课系统

4）图书馆借阅查询管理系统

5）学生成长系统：对学生进行综合性评价，包括学生健康信息、

教师评语、学生成绩等。

6）教师定量化评价系统

7）学生评价教师系统

8）校园一卡通考勤管理系统

9）招生系统

10）学生绩点统计系统

11）校园日常信息管理平台

12）个人信息查询系统

13）师训科研管理系统

14）考务管理系统

15）课程、走班管理系统

16）团体管理系统

17）教学互动平台（听课评课）

18）校园网站系统

19）学籍管理系统

20）视频库管理系统

21）平面（照片）资源管理

22）学校财务管理：负责学生报刊订阅、保险缴纳的统计工作

23）宿舍、餐饮管理

24）心理咨询平台

25）物资采购系统

26）来访管理系统

27）公共教室管理

28）设备报修系统

29）学校校产管理

30）数字档案管理

31）和谐校图（文明单位）

1.6.2.3教学应用系统

1）基础课在线学习平台（微课）

2）拓展慕课学习平台

3）学业分析及英语助学系统

4）网上阅卷

5）心理辅导生态系统

2.方案总体设计

2.1智慧校园体系结构图

1）智能感知层

采用各种感应技术，实时采集各种数据，实现对师生的活动状态、仪器设备

的运行状态、学习与生活环境的互动状态等全面感知，为智慧校园提供采集海量

数据的物质基础。

2）网络通信层

综合采用有线和无线网络技术，及时传输各种数据，实现随时随地的接入、

高速全面的互联、随需随意的应用，为智慧校园提供宽带泛在的网络基础。

3）大数据层

大数据层是智慧校园的核心，包括数据的存储与计算的物理平台、信息收集

与数据管理平台、以及数据分析处理的应用支撑平台，是连接智慧校园各部分、

汇聚智慧校园各种信息的枢纽，为智慧校园提供坚实的数据基础。

4）智慧校园应用层

包括各种智慧型的校园信息化业务应用，如教学、科研、管理、服务等各类

应用，是智慧校园发挥作用的关键，也是智慧校园建设的重点。

5）自适应交互平台

支持各种智能终端，为各类用户提供与其所处环境、所用终端相适应的多屏

交互模式，为用户提供贴心的服务，提升智慧校园的用户体验。

6）支撑保障体系

包括信息安全保障体系、系统运维服务体系等，为智慧校园安全、稳定、高

效的运行提供切实的保障。

2.2系统架构

•WebserverWebserverWebserver

।

i

I____________

TrackerStorageStorage

2.2.1应用平台的开发架构

系统开发语言为java,封装非常好，而且java都是经过编译的class类，

规范性很强安全性高并可多平台移植。

开发框架选择基于Web应用程序开源框架SSH(struts+spring+hibernate)o

系统从职责上分为四层：表示层、业务逻辑层、数据持久层和域模块层，架构结

构清晰、可复用性好、维护方便。其中使用Struts作为系统的整体基础架构，

负责MVC的分离，在Struts框架的模型部分，利用Hibernate框架对持久层提

供支持，业务层用Spring支持，完成业务逻辑。不仅实现了视图、控制器与模

型的彻底分离，而且还实现了业务逻辑层与持久层的分离。以下为ssh架构图：

ActionSupport

POJO

2.2.2应用平台兼容方案

系统在设计上采用html5+css3技术实现，并支持客户端自适应响应式布局,

以提高用户体验。流媒体播放模块支持各平台各浏览器兼容。即实现现代浏览器

使用html5内置自带属性进行播放，非现代浏览器采用flash模块进行优雅降级

播放，更好地解决了用户差异性体验。真正做到系统的高弹性响应能力，让不同

设备的访问控制于一套编码，大大提高了代码的高维护性。

另外布局的灵活性，更符合了多业务多场景的需求，在原生app端可进行

hybird式混合开发，并且代码可得到重用，降低了研发成本。

2.2.3数据库策略

Mysql开源数据库集群部署，当业务数据过大时，可采用分表分库实现分散

数据的水平扩展。数据库集群部署采用私有局域网式通信，并必须通过vpn拨号

内网进入，所以防止了外部连接。服务器端也配置sql注入式过滤配置，另外在

程序上也做了xss和csrf攻击。另外在数据层，将业务拆分封装为webservice接

口标准化输出，为各子系统和各终端的通信提供了统一保障。

2.2.4流媒体服务

为微课、教学视频等流媒体搭建流媒体服务器，以流式协议(RTP/RTSP.

MMS、RTMP等)将视频文件传输到客户端，供用户在线边下载边观看，而不必

等待整个文件下载完毕。也可从视频采集、压缩软件接收实时视频流，再以流式

协议直播给客户端。也可将连续的音频和视频信息压缩后放到网络服务器上。

使用nginx或是nginx集群组搭建流媒体存储介质，利用FlvStream模块实

现flv流媒体的功能，支持flv视频进度条拖拽，将nignx作为方向代理服务器代

理后端基于FlashMediaServer或者Red5的RTMP/RTMP流媒体服务器

2.2.5用户统一认证

为更好的解决用户在各子系统中的用户体验和大数据元数据的积累，本系

统采用单点登录整合所有平台业务。单点登录(SingleSignOn),简称为SSO,

是目前比较流行的企业业务整合的解决方案之一。SSO的定义是在多个应用系统

中，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统。

2.3先进的互联网技术的应用

2.3.1基于SOA的技术路线

整个智慧校园规划是基于SOA整合业务数据、规整业务流程、梳理业务规

范、开放业务服务等方面进行整体框架设计、开发、部署、拓展服务的。而面向

服务的体系结构（service-orientedarchitecture,SOA）是一个组件模型，它将应

用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联

系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、

操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和

通用的方式进行交互。

SOA结构中，中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征称

为服务之间的松耦合。松耦合系统的好处有两点，一点是它的灵活性，另一点是，

当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继

续存在。而另一方面，紧耦合意味着应用程序的不同组件之间的接口与其功能和

结构是紧密相连的，因而当需要对部分或整个应用程序进行某种形式的更改时，

它们就显得非常脆弱。

对松耦合系统的需要来源于业务应用程序需要根据业务的需要变得更加灵

活，以适应不断变化的环境，比如经常改变的政策、业务级别、业务重点、合作

伙伴关系、行业地位以及其他与业务有关的因素，这些因素甚至会影响业务的性

质。

在智慧校园系统设计整体化的同时，系统采用SOA理念，尽量减少各子系

统在技术上的相互依赖性（软件对平台、软件对数据、软件对软件、平台对平台

等），使任一子系统未来的减少、增加和变更，不影响到其它子系统和总系统，

从而最大限度地保护既有的投资，减少对系统的维护和未来开发的投入。在应用

系统整体化、功能化和规模化的同时，保证系统在技术上、经济上的可持续发展。

平台开发应基于“跨平台”的Java语言和独立于开发环境的面向对象的组

件技术日Bs（EnterpriseJavaBeans）,系统的主要“应用逻辑”由组件构成。以组

件技术为导向的组织架构提供系统良好的可伸缩性，使系统能轻易地组合与拆分

其功能模块。

应用软件平台的开发及运行架构采用三层结构(Web服务器、应用服务器

和数据库服务器)，从而在不影响系统其它部分情况下，保证应用服务器与其它

应用可进行有效和无缝的整合，同时支持大规模并发用户的访问。

因此，本次系统建设是利用对于面向服务的基础架构(SOA)的来提供一个

灵活的集成基础设施。将已有的应用和数据统一集成，完成不同数据格式、不同

数据类型、不同业务流程处理和信息交换的支撑平台。

2.3.2基于J2EE的框架技术

在智慧校园基础平台和应用整合的建设中，规划和设计了横跨各职能管理

部门、业务部门的统一的管理、服务的支撑平台，实现大集中模式的信息共享和

交换、教学教务服务、科研项目服务、协同服务、管理集约化、多机构的联动服

务以及未来知识整合和资源服务的拓展支撑。由于这样的系统横跨各个部门，横

跨各种复杂的应用环境、平台和数据库，并对复杂的逻辑运算、分布式部署、分

阶段分部门实施有很高的要求，势必需要采用先进的分布式计算技术来构建统一

的运行平台支撑框架。这样，才能既可以保证本次建设和后续各类系统的完全集

成，又可以保证不断拓展新功能时技术支出成本最低，J2EE计算平台是构建基础

平台和整合智慧校园应用建设的首选。

Java2Platform,EnterpriseEdition(J2EE)被设计成专门用来解决多层式应用解

决方案的开发、部署以及管理上的问题。J2EE已经成为一种业界标准。更被扩充

成可支持XMLWebServices的标准。满足和其他用J2EE或非J2EE标准所开发的

WebServices沟通。在大型规模的J2EE应用程序中，商业逻辑是利用

EnterpriseJavaBeans(EJB)组件技术所建置。专门用来负责商业程序以及资料逻辑

的处理。

它可以透过JavaDatabaseConnectivity(JDBC)、SQL/J来连接数据库，或是透

过JavaConnectorArchitecture(JCA)技术来连接既有系统。它更可以利用Java用来

处理XML的API(JAXP,JavaAPIforXMLProcessing),并透过WebServices技术(包

括：SOAP、UDDI、WSDL以及XML)来连接应用程序。

本次基础平台和应用整合设计和开发遵循J2EE规范和XML技术的多层计算

平台，符合这一计算模式的发展潮流。将应用计算平台与信任和授权服务技术、

资源管理和资源服务等方面进行有机融合、简化用户应用系统的开发和运行维护、

方便办公应用在框架体系上的业务延伸、技术延伸和服务延伸。

2.3.3ESB数据交换技术

通过建立企业服务总线(ESB),定义服务之间良好的接口和契约实现，通

过流程定义把系统内的软件功能组件和资源联系起来，保证学校关键、多变的业

务流程可以正常运行，提供跨组织、跨平台的人员协作、信息数据、业务流程等

层面的集成和整合，配合各种核心的业务应用，形成学校完整的信息化系统。

2.3.4BPM流程重构技术

业务流程重构技术具有良好的扩充性、复用性和适应性，从它诞生时起就

以其思想的先进性和变革的突破性吸引了众多企业及职校的关注。国内外许多职

校开始尝试在管理中引进业务流程重构的思想，精简机构设置，简化业务流程,

以降低经营运行成本，提高经济效益及办事效率。业务流程重构包括的关键技术

主要有：面向业务流程重构的需求分析、业务流程的描述和业务流程的配置。

业务流程重构需求分析是信息系统开发的出发点，它与职校内管理模式密

切相关。学校打破原先根据分工理论按职能进行管理的方式，转变为"以业务流

程为中心"来重新组合流程.通过对学校的运作方式做根本性的重新思考和再设

计，使得学校在成本、质最、服务、时间等方面取得竞争优势。因此，智慧校园

建设的开发必须考虑新的管理模式，相应地也要求需求分析向业务流程重构的环

境下进行。

面向业务流程重构的需求分析除了像传统系统那样对学校现有业务状况进

行分析外，还包括需求发掘、需求预测与需求规划。面向业务流程重构的需求分

析在很大程度上不同于传统的系统需求分析，应采用一些新的手段和方法，如信

息系统需求分析的面向对象层次分析方法、面向数据对象实体类的需求分析方法

等。

业务流程的描述，进行面向业务流程重构的信息系统建设与开发以需求分

析为基础.同时还应描述清楚业务流程。以下从描述规范和描述实现两个方面对

业务流程进行描述.如下图所示。

数字校园中的业务流程描述

流程描述规范

业务流程架构业务流程建模

与参考体系

2.3.5面向对象的组件技术

采用面向对象组件化设计，并基于跨平台业界标准，包括Java、XML等，

完全独立于硬件和操作系统的开发环境。在设计和开发上提供了多种组件服务:

公用组件和应用组件。基础服务提供独立于业务的公用组件，如工作流引擎、服

务引擎、消息引擎、菜单管理引擎、电子表单、格式转换、个性化订制等；基于

对业务功能的抽象，建立可重复使用的应用程序"业务对象"（应用组件），利用

这些组件，构建分布式应用系统，智慧校园应用框架如下图所示。面向对象的组

件技术在异构分布环境下为不同机器上的应用提供了互操作性，并无缝地集成了

多种对象系统；另一方面，组件的可重用性和可插拔性，可以大大加快软件开发

的速度，降低了软件开发和再开发的成本，提供了系统良好的可伸缩性，使系统

轻易地组合与拆分其功能模块。因此，基于面向对象的组件技术将系统的服务功

能和业务模式独立开来，选用更灵活的组件方式来提升系统的功能支持，全面提

升本系统和面向未来应用整合的综合支撑。

2.3.6基于WebServices数据接口

智慧校园的建设需要采用XML的数据交换技术，基于WebServices进行业

务系统整合和集成。以XML数据交互引擎，提供异构系统间XML数据的传输、

迁移等服务，完成数据抽取、加载、发布和订阅模板以及数据格式的转换.以

Services技术进行业务集无缝集成和互操作的可信整合。

采用的标准化接口、标准化服务描述、发布、发现等，解决了业务调用、

集成和最终用户界面显示、个性化设置等方面的问题。实现基于应用的业务协作,

同时为应用系统集成需要提供全新的应用集成手段，使得所有的业务应用系统,

通过WebServices技术进行相互调用，并通过流程重组以及流程整合提供多种新

型的、跨业务系统的应用，实现业务流互联互通、解决各类应用业务集成的问题。

构筑WebServices的关键技术有：XML、SOAP、WSDL、UDDI。其中，简单

对象访问协议(SOAP)提供了标准的RPC方法来调用WebServices；WebServices

描述语言(WSDL)用于描述WebServices(该web服务的元数据信息:服务的名字、

提供者、服务的具体访问地址等)及其函数、参数和返回值；统一描述、发现与

集成(UDDI)规范定义了这样的注册中心：WebServices的提供者可以在其中发布

相应的WSDL文档，WebServices的消费者则可以在其中找到自己需要的服务，

并通过WSDL文档获得如何调用相应WebServices的方法。SOAP、WSDL、UDDI

都是基于XML的协议，正是因为使用XML,使企业应用集成在数据层上达成了

一致，解决了不同平台或系统、不同数据结构或模式之间的差异，使得原本复杂的

数据层的集成变得简单起来。

2.3.7面向MVC的实现路线

模型-视图-控制器(Model-View-Controller,MVC)体系结构模式将一个交

互式应用程序分为三个组件。模型包含应用问题的核心数据、逻辑关系和计算功

能，它封装了所需的数据，提供完成问题处理的操作过程，还为视图获取显示数

据提供访问其数据的操作；视图向用户显示信息；控制器以事件触发方式处理用

户输入，并为每个输入事件提供了相应的操作服务。视图和控制器共同构成了用

户接口。

MVC模式是J2EE应用程序开发中被广泛使用的一种体系结构，它将传统的

输入、处理和输出模型转化为图形显示的用户交互模型。J2EE平台上，模型层负

责表达和访问商业数据，执行商业逻辑和操作，同时控制层也可以访问其功能函

数以完成相关的任务。视图层负责显示模型层的内容，它从该层取得数据并指定

这些数据如何被显示出来，它也会将用户的输入传送给控制器。控制层负责定义

应用程序的行为，它可以分派用户的请求并选择恰当的视图用于显示，也可以解

释用户的输入并将它们映射为模型层可执行的操作。

J2EE平台上，模型层负责表达和访问商业数据，执行商业逻辑和操作，同

时控制层也可以访问其功能函数以完成相关的任务。视图层负责显示模型层的内

容，它从该层取得数据并指定这些数据如何被显示出来，它也会将用户的输入传

送给控制器。控制层负责定义应用程序的行为，它可以分派用户的请求并选择恰

当的视图用于显示，也可以解释用户的输入并将它们映射为模型层可执行的操作。

本项目基础和各应用的架构和设计完全遵循MVC模式，其实现部署模型如

下图所示：

JavaBean/EJB

W应共享和交换数据库

客户端

G防

W用

学生科

务

业

火

Wq服

理

墙

w处

务

/服x

组

件ESB

器

网

务

关

器

能的"客户端G

教务科ORACLE数据交换客户端

图15系统部署模型图

在实际开发中大量采用JAVA技术。如：

SERVLET,JSPJAVABEAN,JDBC,JAVAMAIL,XML,STRUTS,SPRING,HQL等成熟稳定的前沿

技术。

2.3.8基于云计算的动态架构技术

遵循简化、共享、动态的原则，建设智慧校园基础架构。建立动态基础架

构，如图14所示，整合计算资源，提高设备利用率；降低复杂性，减少信息孤

岛，实现I/。和存储资源的共享；通过虚拟化提高IT生产力，如节约能耗和制

冷开支，更简单、更全面地管理，提高系统可靠性和可用性，实现零宕机。

这种动态架构应具有如下几个特点：

虚拟化一一打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备

障碍，使学校降低动态基础架构的总体拥有成本，提高弹性和灵活性。

高效节能--采用优化IT基础设施的能源效率的产品和服务，以降低成本,

消除空间、电能和冷却资源的限制，并实现绿色战略目标。

服务管理-一支持区别化服务交付和快速业务增长的所有业务和IT基础设施

组件实现整合的洞察力、控制和自动化。

资产管理--根据业务优先级，提高用于改进服务交付质量的资产管理可靠

性、可用性和运行时间，同时最大限度提高整个生命周期内的资产投资回报率,

并实现库存优化，提高劳动力效率，控制危害环境、人员健康和设备安全故障及

风险。

安全--随着IT和业务基础设施互连程度不断提高，利用新的风险管理方法,

为组织、流程和信息提供全面的安全保障。

业务弹性--能够快速适应并应对风险和机遇，从而保证持续的业务运作,

降低运行成本，实现业务增长，并且成为更可信的合作伙伴。

智慧校园的基础架构模型如下图所示。

虚拟基础架构

用户及

管理员

容量管理;管理

蓝云基础服务

存储虚拟化/网络虚拟化/服务器虚拟化

物理资源管理

物理资源池

软件

1）物理资源池

按照类型组织成不同的资源池，用以提供不同配置的虚拟资源。资源包括

PC服务器、Power■服务器、存储服务器、软件授权。资源池的组织最好按照硬

件的类型和配置来进行。同一个池中的设备最好采用完全一样的硬件配置，其作

用是保证资源的有效分配和利用。另外，一些功能也需要同样硬件的支持。例如，

虚拟服务器的动态迁移可能要求同样的CPU类型。物理服务器可以使用内置硬

盘来存放虚拟服务器镜像，也可以通过HBA卡连接存储，从而把虚拟服务器镜

像存放在中央存储上，两者各有好处。

2）云基础服务

云实现了一组基础服务用以支撑上层的自服务门户及外部应用。这些服务

可以以web服务的形式和外部应用进行集成，比如数据中心已有的计费应用或

者门户。这些基础服务包括以下部分：用户管理、备份管理、软件管理、存储管

理、使用计量、报表管理、部署管理、环境监控、安全管理、可用性管理、容量

管理等。其中用户管理又包括平台管理员、平台操作员、用户等。例如平台管理

员能够对云平台上所有资源分配请求进行审批，增加或减少资源数目，变更项目

时间，终止或删除项目。

3）基础架构生命周期管理

用来维护虚拟基础架构（项目）的整个生命周期。一个项目的生命周期包

括以下几个阶段：提交请求、管理员批准、开始部署、运行中、资源回收、结束。

4）管理界面及用户自助服务界面

提供统一的管理界面供企业信息系统管理人员和云数据中心管理员使用。

3.校园网络系统建设

3.1计算机中心机房

3.1.1机房装饰系统

数据中心装修系统的设计，主要是为计算机、网络通信等设备以及工作人

员创造一个良好的基础工作环境，并结合其它配套工程的设计,提供安全、可靠、

可持续发展的空间。

数据中心设备的稳定、可靠运行与机房环境条件密切相关。因此，机房的

设计是保障整个数据中心稳定、可靠运行的关键因素。

数据中心应合理规划，各功能区域要综合协调，相对独立。无人机房主区

域应相对独立，布局设计应结合IT工作流程，便于管理，保障数据中心的安全

性。

本次机房装修设计按新一代A级机房建设标准设计及参考美国《数据中心

电信基础设施标准》的标准，考虑本项目数据中心未来5~10年业务发展需要。

数据机房功能区域应妥善划分。合理分区可以使后期的安装相互之间干扰减

至最低。在功能分区和通道设计方面，作为数据中心，充分考虑到数据中心的

IT运营管理流程。同时考虑到与防火设施、空调、配电等设备的统筹安排。

机房装饰注重于创建特定的环境条件以满足房间功能要求而不是刻意追求

表面效果，要崇尚科学，讲究技术和艺术的结合。做到：

令机房的防火及防水

令机房的防尘

令机房防静电及屏蔽防辐射

令机房的噪声

令机房的环保节能

3.1.2机房电气系统

本工程供配电系统的可靠性要求较高,保证供配电系统的安全性、可靠性、

可维护性和在线扩展性是本次项目的重点。计算机系统配电必须经过UPS电源。

配电线缆、配电柜及相应的电路，都应满足用电峰值为其设计负荷。

本次施工内容主要有：UPS系统，动力配电系统，照明配电系统，防雷接地

系统。

负荷等级：本次数据机房负荷等级为一级负荷，其中数据中心机房IT设备

负荷为一级负荷中特别重要负荷，供电电源技术指标按GB50174-2008《电子信

息系统机房设计规范》中的A级机房执行。

本此电气工程施工范围：包括机房内各UPS设备、UPS电池组、电池智能在

线监测系统、UPS输入配电、UPS输出配电、精密配电柜、精密空调、精密空调

动力配电等。照明插座、新风、排风等设备的电源由市电动力配电柜引来。系统

配电均采用三相五线制供电。

按负荷性质分，数据机房负荷可分为：计算机设备负荷和辅助设备负荷；计

算机设备和辅助设备相互独立供电。计算机设备由专用UPS精密列头柜配电。

3.1.2.1UPS供配电系统

80kVAUPS模块化2+1电源主机，三进三出，构成1套“2N”双母线全冗余

系统。每台UPS均有自动旁路功能,后备电池的备用时间为单机满负荷30分钟。

UPS配电系统末端满足双回路电源同时向计算机设备供电的要求，优先选用

低谐波含量的设备，同时注意考虑谐波抑止措施。

UPS电源及电缆敷设，需提供足够强度及保护，并有效地分散环境风险。为

减少干扰，强电线路均沿封闭式金属线槽及镀锌钢管静电地板下敷设，弱电线路

从天花引入机柜内，完全防止干扰。

机房内IT设备通过精密配电列头柜集中供电，精密配电列头柜位于机房内

部，UPS末端配电电缆均为沿线槽地板下走线，为每个机柜配置双路防水工业连

接器。

3.1.2.2动力配电系统

动力配电系统包括：精密空调、新排风机、照明插座等负载的配电。

机房内精密空调、照明插座、新风、排风等设备电源来市电动力配电柜引来，

保证精密空调等重要负载的供电可靠性。动力配电系统配置消防脱扣，火灾发生

时，自动切除精密空调，新风机、普通照明及插座等负载供电，并通过消防信号

强制启动排烟风机等与生命安全有关的设备。

3.1.2.3照明及辅助系统

机房主要依靠人工采光，计算机房照明质量的好坏不仅会影响计算机操作人

员和软硬件维修人员的工作效率和身心健康，而且会影响计算机的可靠运行。工

作位置排列与工作人员的方位要求同灯具排列联系尽量避免直接反射光，避免灯

光从作业面至眼睛的直接反射，损坏对比度，降低能见度。

机房照明系统应考虑应急照明系统。应急故障照明一般采取两种方案，一种

是将照明电路中的一路由UPS拱电，在停电时，由UPS提拱照明。另一种方案是

采用带后备蓄电池的应急日光灯，在距离地面0.8米处平均照明度不低于100LX。

照明供电一般由市电供电，当市电停止时才转入应急供电系统。在本方案中，建

议采用UPS供电部分格栅灯，配合应急照明灯使用。

3.1.2.4前端供电及低压配电设计的可靠性保障

数据中心低压配电间因计算机设备和计算机辅助设备对供电电源有不同的

要求，所以采用两种不同的电源供电：即一种为普通电源，一种为不间断电源。

普通电源给计算机辅助设备供电，如：空调、照明、维修插座、辅助插座等等。

不间断电源给计算机设备供电，如：服务器、路由器、交换机、终端等设备。

两种电源引入不同的配电箱：普通电源配电箱和UPS电源配电箱，再由配电

箱分别送给计算机设备和计算机辅助设备。

1)UPS输入输出配电

UPS的输入输出配电主要用途是实现：UPS电源接入，UPS电源维修旁路，

UPS电源至精密输出的电源分配。UPS输入输出配电柜采用高可靠性模数化开关

柜，结合高精度抽出式/插入式断路器，保证了UPS电源分配的可靠性和可扩展

性。在未来数据中心扩容及改扩建过程中，此类型开关柜有更高的灵活性，符合

本数据中心未来的发展趋势。

UPS主机输入输出电缆

要求UPS的输入输出电缆采用的是2x(WDZA-YJY-4X120+50)o

UPS主机至电池开关的电池连接线

UPS主机与电池开关之间采用直流电缆连接。电池及UPS均分A/B路因此UPS

主机与电池开关之间的直流电缆也采用双路由敷设，做到2N冗余。

2）空调配电

动力分配开关要用途是实现精密空调及其他辅助动照设备电源分配。空调配

电柜采用高可靠性模数化开关柜，结合高精度抽出式/插入式断路器，保证了动

力电源分配的可靠性和可扩展性。在未来数据中心扩容及改扩建过程中，此类型

开关柜有更高的灵活性，符合本数据中心未来的发展趋势。

3）精密配电

精密配电主要功能是：将从UPS输出开关柜分配得来的UPS电源准确的分配

到每台机柜，并监测电源的品质及使用情况。精密配电采用双路主供方式为IT

机柜提供优质电源，双路电源同时在线，对于双电源设备当其中一路发生断电事

故时，另外一路可以完全负担IT设备负载且不存在切换问题；

本期机房内服务器机柜柜共采购8台，根据计算负荷值有如下建议：

服务器机柜带的负载用电负荷约为1.5-20kW/RACK,末端开关按照32A/1P

配置，电缆按照ZR-RVV3*6mm2配置；

3.1.3防雷接地系统

接地系统在本次数据中心起到的作用及功能：

1）接地系统的调控功能

当用电设备因故发生“短路”/漏电故障时，确保人身和设备的安全运行；

增强电源设备、用电设备的电磁屏蔽效果，确保I"电信/测试等关键设备

获得尽可能高的电磁兼容性（EMC）；

为IT/电信/测试等关键设备内的电子线路提供统一的、具有“低阻抗运行

特性”的参考电平（实现“等电位连接"）；

2）接地系统中各关键的部件的调控功能

为各种干扰源/“地电流”提供低阻抗型“泄放通道”，以确保在各信息运行

设备之间实现”等电位连接”。

接地系统由大地、接地体、接地引入线、接地总干线、接地线、辅助“等电

位”连接体（“等电位”连接网/连接带）组成。其中大地作为“容电量”无限大

的“参考电位体”来使用。

3）机房内下列金属部件需采用接地或接零保护措施

IT设备、通信设备、测试仪器等关键设备的接地端；

UPS、空调、电机、变压器、电力电缆的金属护套、接头盒、电缆终端头、

电缆桥架、密封汇流母排的外壳、电缆套管、电池架、电热设备等的金属外壳/

底座；

气管、钢筋混凝土结构中的钢筋、配电柜（箱）、控制屏、操作台等的金属框

架或底座；

4）机房内采用联合接地系统的设计：

数据中心内采用接零保护制（TN-S）系统，三相五线制，PE线与N线严格

分开；所有插座回路均应有专用接地线（PE）；所有设备的金属外壳、各类金属

管道、金属线槽等必须进行等电位联结并接地；

联合接地系统包括：主机房直流接地、UPS输出端中性点工作接地、电气设

备保护接地、等电位接地、弱电系统直流接地及其它电子设备的直流接地合用同

一接地体，要求接地电阻不大于其中最小值要求。机房防静电地板下设置30mm

义3mm接地紫铜排作为等电位联结母带，并接入机房等电位端子箱，等电位端子

箱