摘要：本文研究并实现一种“互联网+”新型移动智慧化校园信息平台，该平台针对学校管理、教学和生活三个方面，提供了具有移动性、智慧性和开放性的服务，具有情境感知、可视化、全向交互、智慧管控、智慧推送等特性。该信息平台基于互联网、蓝牙、WiFi和手机3G/4G数据通信等多种通信方式，结合精确定位、数据融合、数据集成、智能分析、基于地理位置的社交网络等技术，实现定位及多系统互通，从而提供基于位置的移动智慧化服务。
一、引言
李克强总理提出的“互联网+”战略已经上升为国家战略。根据国务院的决策部署，“十三五”教育信息化工作中，需要加快教育信息化进程，顺应世界教育发展趋势，不断深化应用、融合创新，促进信息技术与教育教学深度融合，以教育信息化带动教育现代化的发展；教育部办公厅关于印发《2016年教育信息化工作要点》，提到“推动学校开展利用信息技术转变教学模式、改进教学管理的数字校园/智慧校园应用”、“深入推进学校的教育管理信息化”。
一系列智慧校园的创新建设思路，需要通过行之有效的实践才能得出。学校的教学管理、师生互动、学习生活方式等，应该借助“互联网+”的战略模式，融合到最前沿的移动互联网领域里去，通过实践进行实验、反思、改进，形成良好的解决方案，推动一个可行性好的智慧校园建设模式。
传统的教育信息化模式是每个系统完全独立，比如一卡通、平安校园、教育资源共享网站、人事系统、学工系统、教务系统、信息门户等，这种模式中的多个系统基本各自独立，信息不能融合，数据冗余、信息不一致，更是缺乏智能性和移动性，系统结构的缺陷导致传统模式已经落后于时代。
本文研究一种新型移动智慧化校园信息平台，设计精确定位、数据融合、数据集成、智能分析引擎、基于地理位置的社交网络，把“互联网+教育”概念渗透到学校教学、管理、生活的每个环节。主要功能包括：
（1）互联网+课堂：上课智能点名签到、课堂一键静音、课堂互动、基于空间的师生答疑等功能；
（2）互联网+食堂：食堂最新信息推送、食堂智能化点餐、食堂菜品智能化管控、智能卫生监控等功能；
（3）互联网+学习：课程智能提醒、空教室查询、在线课程表、学习材料线上共享等功能；
（4）互联网+生活：校园身边新鲜事分享、网络商城服务平台，兼职资讯、周边外卖服务等功能；
（5）互联网+迎新：把近场通讯技术渗透到新生报到的各个环节中实现报到的智能化便捷化；
（6）互联网+师生互动：构建掌上师生互动功能，学生可以实时和校内名师进行即时互动沟通，还可以实现基于空间的信息交互；
（7）互联网+校讯通知：利用移动的校讯综合发布平台，可以向全校师生随时发送校讯通知，也可以精准针对部分师生推送校讯通知，信息到达率达百分之百；
（8）互联网+后勤：一键智能报修、维修时间监控、后勤线上评价、后勤工作考评等功能；
（9）互联网+图书馆：与学校图书馆系统对接、实现智能借书还书、新书资讯、图书馆导航导览等功能；
（10）互联网+教务：统一教务系统入口、实时课堂互动、智能校讯通知、师生在线互动等功能。
二、总体架构设计
“互联网+”新型移动智慧化校园信息平台是一个基于“互联网+”的新型智慧信息系统，覆盖PC客户端和移动设备客户端，主要分为“移动客户端”、“后台管理系统”两大子系统。
系统架构总体设计上应使用分层设计，尽量减少各应用层之间的依赖，并采用当前主流的分布式架构和介于web-app、native-app两者之间的新型混合式移动开发技术（hybird app），使程序兼具“native-app良好的用户体验”和“web app跨平台”。系统总体架构如图1所示。
三、技术方案
1.开发平台和技术
系统以Spring Framework为核心框架，集成Apache Shiro安全框架、Quartz调度框架等，以组件的方式实现功能，且各模块之间互不干扰。采用面向对象设计与编程，严格遵循开发规范。系统层设计包含高性能的Redis数据缓存，以保证系统运行流畅。系统建立容错机制，使程序在出现错误时依然能够继续运行，不影响客户使用。系统采用混合式移动开发技术，使用户在不同客户端都能使用本系统。
主要采用技术如表1所示。
2.数据库
（1）数据库设计要求（见图2）
（2）数据库选型
考虑到数据库的上手快速、简单易用、可伸缩性和优秀的性能。同时，为减少开发成本和学习成本，并且当前有很多基于MySQL的深层次优化方案可提高MySQL数据库的性能，综合考虑使用MySQL数据库。
（3）数据库部署方案
平台数据库采用分库部署，不同模块访问不同数据库，减少数据库性能消耗，提高数据访问可用性和可靠性，单节点损坏不影响其他功能模块的运行。
3.页面技术
平台系统的页面开发采用目前主流的前端开发技术，主要包含HTML5、DIV+CSS、Bootstrap、JavaScript、jQuery、AngularJS等，以提供友好的用户体验。手机端采用混合式移动开发平台Cordova+Ionic2，配合使用HTML5技术。可轻松地跨系统跨平台，与各操作系统、浏览器兼容。
4.安全性
平台有完善、周密的安全体系，和安全支撑平台紧密配合，基于物理、传输、网络、应用，采用多层次的安全保障措施，保证系统能够抵抗内部和外部黑客性质的攻击。平台具备严格的等级访问及授权机制；拥有严格、有效的分级管理模式，对于认定的关键功能和数据，只有经过授权的合法用户才能使用访问及修改，并具有完备的日志及审核功能。平台存在大量的数据，要确保用户不能够直接存取关键数据，而只能通过相关的功能模块对数据进行操作，建立完备的数据备份与灾难恢复机制及策略。
四、功能设计
该平台的整体架构分成两部分——手持终端APP（包括ios端以及Android端）和Web后台管理系统，如图3所示。
1.手持终端APP功能
手持终端APP（以下简称APP端）主要包含登录/注销、首页、校历、设置四个功能，如图4所示。
（1）登录/注销
APP端接入学校统一身份认证进行登录，即学生使用学号，教师使用职工号进行登录，无需注册。
用户登录后需要填写个人相关信息。
（2）首页
首页主要展示APP中当前可用的应用，点击进入相关应用即可使用；可定制首页显示的应用，可排序应用、隐藏应用、显示应用。
①校园地图
点击校园地图模块即可进入地图，地图sdk使用百度地图。进入地图模块后功能包括定位至当前终端所在位置；搜索某个建筑或教室，支持模糊搜索；搜索到某个建筑或教室后，可以使用大头针在地图上进行标注；点击标注可进行导航，查看位置信息介绍（如有）、当前时间上的课（教室）、联系方式（某某办公室）等。
②学校概况
点击学校概况进入学校概况应用，学校概况应用主要包含的功能有：学校介绍，以文字和图片的方式介绍学校相关内容；院系介绍，以图片和文字的方式介绍某学院相关内容；黄页，以列表的方式展示学校各部门相关的联系方式。
③在线课程
点击在线课程应用进入在线课程，主要包含的功能有以列表形式展示当天状况，当天的状况分成以下几种情况：一是假期。如周六、周日显示周末放假，寒暑假、清明、国庆等按时间显示假期。二是工作日，按列表显示当天所需要上的课，如上午9∶00-12∶00组合数学，教师：XXX，上课地点：品学楼-B312。三是点击进入某一个课程即可进入课程详细内容，包含课程介绍、上课时间。四是课程详细内容下方为签到按钮，如果用户在正常的上课时间和正确的地点点击签到后，即可完成签到。如果用户手机未打开蓝牙，则提示需要开启蓝牙，否则不能正确开启。点击上课地点即可跳转至校园地图应用进行导航；该应用可以使用日视图、周视图、月视图进行查看，在周视图、月视图上仅显示某天是否有课、是否为假期，如果要查看详细信息则要点击某一天进入日视图进行查看。
④工资查询
如果登录用户的角色是教师（即使用工资号登录的APP），那么主页可以显示工资查询模块，工资查询模块分成三个标签：一是工资。工资按照列表形式展示过去半年每个月的工资情况，主要展示应发：XXX，实发：XXX，本月税：XXX，补扣税：XXX。二是社保。社保按照列表形式展示过去半年每个月的社保情况，主要展示养老：XXX，医疗：XXX，失业：XXX，补扣保险：XXX。三是公积金。公积金按照列表形式展示过去半年每个月的公积金发放情况，主要展示公积金：XXX，补扣公积金：XXX。
⑤图书馆
点击图书馆应用进入图书借阅查询，首页显示当前登录用户的借书概况，内容如下：显示用户名称、用户借书数量、最近一本书到期归还时间。借书概况下方为登录用户所借阅每一本书的概况，使用列表形式展现书名、作者、到期时间、是否过期。点击某一本书进入详细内容查看，包含的内容有书名、作者、书号、借阅时间、到期时间、罚款金额（若过期）。
⑥一卡通
点击进入一卡通模块进入一卡通记录首页，在首页中可以显示当前一卡通的卡号以及余额；点击查询详细记录可以查看某一个时间范围内一卡通的详细查询记录：时间范围为XX年XX月XX日-XX年XX月XX日；记录显示字段为时间、消费类型、消费地点、消费设备，金额；点击充值可转入支付宝进行充值。
（3）校历
点击校历模块进入校历，校历功能主要是从后台读取当前学期以及下学期的校历时间安排，包括周数、放假时间等；从后台读取用户的课程信息，并在校历上进行展示；校历可以分成学期视图、月视图、周视图以及日视图。
（4）设置
设置模块的功能有：人的信息设置，包括头像、学院、专业、生日、性别；更换皮肤，提供几套可以更换的皮肤；消息设置，开启关闭消息推送；注销，点击注销退出登录。
2.后台管理系统
后台管理系统的功能主要有用户管理、信息管理、设备管理、推送管理，如图5所示。
（1）用户管理
用户管理主要功能有：创建管理系统用户，用户包含用户名、密码、部门、联系方式；修改用户信息；系统管理员可以删除用户。
（2）信息管理
信息管理主要用于维护APP端所用数据的正确性，包含的内容有地图信息管理、课程信息管理、工资接口管理、图书馆接口管理、一卡通接口管理。
①地图信息管理
地图信息管理的内容有创建、修改、删除、查看地图信息。地图信息包括建筑名称、简介、联系电话、经纬度。
②课程信息管理
课程信息管理的内容是查看课程信息。课程信息包括课程名称、上课时间、上课教师、上课地点（关联地图信息）、课程名单。课程信息与学校教务数据进行同步，且上课地点根据名称与地图信息进行关联。
③接口管理
接口管理包含工资接口、图书馆接口和一卡通接口，主要配置工资接口、图书馆接口、一卡通接口地址。
（3）设备管理
设备管理主要用于对教室内部署的iBeacon设备信息进行管理、增删、查改，包含的内容有设备名称、设备型号、设备安装地址、安装人员、是否可用等。
（4）推送管理
推送管理主要是针对APP端进行推送消息管理，具体功能包括开启/关闭课程推送管理、推送时间设置（开课前一天、开课前半天等）；新增、修改推送规则，推送规则包含推送内容、推送人、推送时间、重复规则（每日、每周等）；查看推送日志；每设置一个推送规则在后台开启一个推送日程来进行推送。
五、结束语
新型移动智慧化校园信息平台旨在为广大高校师生提供全面的智能环境感知和综合信息服务，以教师和学生为中心，深入学校的教学、科研、管理与服务等各个应用领域，实现互联和协作，为学校师生提供一个便捷的、移动的、感知的、智能的相互交流和相互感知的开放式信息服务平台，为教育信息化和智慧校园建设提供解决方案。
1.环境的全面感知
拥有对环境的全面感知，方可提供智能的服务。全面感知包括两方面：①通过传感器感知、捕获人和资源的位置；②个体特性的感知、捕获和传递，包括人的爱好、风格、状态，以及所处时空状态。
利用近场通信技术，设计“定位服务引擎”，实现人和物的精准定位，从而提供基于地理位置的服务，包括管理服务和学习生活服务等，打造智能区域网络。
利用历史数据跟踪和大数据分析技术，设计“智能分析引擎”，高速地从PB级的大数据中主动地提取信息，形成抽象层次高的行为信息，实现个体特性的感知，从而为个性化的服务提供基础。设计“数据融合引擎”，通过融合用户的历史数据，形成用户的偏好、习惯信息。
2.网络无缝连接
结合有线、蓝牙、WiFi和手机3G/4G数据通信等多种通信手段，实现网络的物理连通；设计“数据集成引擎”，经过对各种类型数据的访问、过滤、转换等过程，实现异构数据的有机整合，从而实现各个应用系统的互联互通，彻底解决信息孤岛问题，为智慧化校园奠定基础。
3.基于地理位置的社交网络
为了满足实时、实地的区域性交流，不同于Facebook这种在网络上重构现实生活的社交网络，设计“基于地理位置的社交网络”，通过地理位置感知，自动发现附近的人，形成一个微型社交网络。师生利用智能设备和手机终端，可以在校园的任何地点、任何时间，构建区域性的社交网体系，获得其希望的学习、生活交流，比如图书馆高数学习讨论组、演播厅兴趣组，或者体育场足球比赛召集组等。
