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物联网技术下高校素质教育云平台设计研究

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要:物联网技术、云技术是计算机技术和网络技术快速发展而产生的新型应用技术。高校网络教育平台的搭建也由于新技术的产生从以往的信息化、数字化向智能化进行了转变。文章对高校素质教育的平台进行了设计,并在设计中使用了物联网技术和云技术。基于物联网技术的高校素质教育云平台设计有效提高了高校学生素质教育管理的工作效率。

关键词:物联网技术;高校;素质教育;云技术

随着计算机技术、信息技术的飞速发展。许多高校将最新的网络信息技术作为重要方法来构建自己教育平台。其中物联网技术、云技术就是网络科技发展的重要产物[1-2]。物联网作为新一代信息技术的重要组成部分,它是以互联网为基础,并对其进行拓展和延伸而形成的网络技术。物联网顾名思义,就是客户端拓展并延伸到物与物相连接,并且相连接的物品与物品之间具有进行数据通信和交换数据信息的功能。现代物联网包括三种重要的应用技术,分别为传感器技术、无线射频技术和嵌入式系统技术。云技术是应用技术、信息技术、整合技术、管理平台技术等技术的总称[3-4],它可以将局域网或者广域网内部的软件、硬件、网络等多种资源进行整合、统一,以此来对数据信息进行存储、共享、处理和计算的一种综合性技术[5]。本文主要应用了物联网技术和云技术对高校素质教育平台进行系统设计。

1基于物联网技术的高校素质教育云平台设计

高校素质教育云平台是一个综合性的素质教育云平台。它核心部分是高校素质教育模块和学生学习模块。高校教师可以利用该平台来实现高校的各科素质教学,大学生也可以随时地进行各个科目的学习,高校教师对学生的各科成绩进行素质评定。该平台可以实现高校素质资源的共享、高校素质检索、高校素质管理、高校素质环境和高校素质评价等操作。

1.1高校素质教育云平台体系结构

云平台总体具有三层服务模式,分别为基础设施层、中间件平台层和软件层。(1)软件层。软件层是直接面向用户的应用层。此层主对用户提供具体的基础服务和应用服务。软件层的基础服务由登录时的身份认证、教育资源管理等功能组成。学生生系统、教师系统、无线射频门禁考勤、监控系统、多媒本控制系统等组成了软件层的应用服务。软件层主要面向用户和移动终端。(2)中间件平台层。中间件平台层主要将终端的平台和开发环境设置在云平台,并将此平台开放作为服务提供给用户。中间件平台层主要提供的服务有用户可以重复利用的各种技术组件和以中间件形式所提供的服务。数据管理、资源管理、用户管理、安全管理等都包含在云技术的平台层。(3)基础设施层。基础设施层可以将终端所存储的资源设置在云平台,并提供给用户进行使用。基础设施层能够整合物理上分散的软件和硬件,并对底层应用软件与硬件的差异化特征进行屏蔽处理,以此来形成对软件和硬件进行虚拟的资源环境。此资源环境中包括各种存储资源、各种应用软件、网络资源和服务器资源等多种资源。基础设施层主要可以提供资源部署、安全管理、负载管理、资源监控等服务。基础设施层主要面向系统管理员。

1.2基于物联网技术的云平台

本文所设计的高校素质教育云平台是基于物联网技术设进行计的。此云平台可以接入基于网联网技术的无线射频考勤系统,可以实现各个科目的在线考勤的功能。在高校素质教育的实验室模块中可以接入基于物联网技术的监控摄像系统,所有科目的实验室都可以实现在线视频监控。基于物联网技术该高校素质教育平台可以接入各种智能安防系统,对各科实验室进行在线安防监控。此安防系统具有自动监测入侵、烟雾、火灾等危险信息,也可实时自动采集各科实验室的温度、湿度和室内的光照强度等。对于各科实验室的空调、灯光、窗帘、安全柜、各种实验设备、电源和门禁等都可以通过物联网技术进行在线的监控和有效管理。

1.3高校素质教育云平台接口设计

基于物联网技术的高校素质教育云平台框架是一个基于中间件技术组件的体系结构,另外还需要建立高校素质教育云平台接口框架,这样就能利用良好的通信协议和外部接口将云平台中相关又独立的基础设施层、平台层和软件层连接在一起。通过对接口进行标准化的设置,就可以将不同的应用或组件有效地集成到云平台中。

1.4高校素质教育云平台应用

服务门户管理通过本地调用的接口模式可以与云平台的平台服务模块和应用服务模块进行相互通信。系统管理人员、高校教师、学生都可以通过计算机、智能手机、IPAD等设备进入高校素质教育云平台进行操作。高校素质教育云平台通过门户管理接口和应用服务为用户提供信息查阅、云存储高性能计算等服务。

1.5高校素质教育云平台终端管理器系统

利用远程调用接口方式来进行与高校素质教育云平台的设备管理服务模块进行通信。主要有信息报警、信息广播和信息交互三种通信方式。云平台终端管理器的作用是和各种终端设备进行互相连接、利用协议进行通信和对信息进行控制处理。利用云平台终端管理器进行管理的终端包括教室视频监控设备、物联终端、教室视频监控设备和一卡通设备。

1.6高校素质教育云平台接口服务器系统

通过使用远程对象过程调用接口方式来和云平台的接口控制器模块进行通信。本文所设计的云平台可以进行方便快捷的扩展与耦合。例如可以接入第三方的系统、服务或者平台。平台的扩展与接入可以利用WebService等技术进行服务注册和服务调用。本系统平台可以对接入接口进行定制,此操作需要对服务接入通用模板进行定义。

2高校素质教育云平台设计关键技术

2.1云平台的虚拟化技术

云平台虚拟化技术的作用是:把此系统的上层操作系统、软件与底层物理设备进行分离,把网络、存储和服务器等各基础资源进行整合,经过这些技术处理之后就产生了一个具有虚拟性质的资源共享环境,并根据各个应用的实际需求来进行给予。可以通过虚拟机软件VMware将计算机中的应用系统转移至具有虚拟性质的云平台上。当前主要有两种虚拟化技术,分别为网络虚拟化、存储虚拟化和服务器虚拟化。第一种,云平台网络虚拟化技术。网络虚拟化技术是由虚拟网络交换机技术来实现的。第二种,云平台存储虚拟化技术。此虚拟化技术是通过存储云方案或者是交换虚拟电路对云平台的物理存储进行虚拟化处理,转换成云平台的逻辑存储。云平台中各存储设备可以通过存储区域网络、开放系统的直连式存储或网络附属存储三种存储技术进行连接,并把云平台中各存储设备的物理差异对用户进行屏蔽。

2.2云平台的云存储技术

由存储虚拟化技术来实现云存储技术。互联网将分布在不同地域的有关联的存储设备连接在一起。存储设备的逻辑虚拟化管理是由对存储设备进行统一管理的存储设备管理系统来完成。相关存储设备的核心层是基础管理层。云存储技术中的多个存储设备间的共同工作是由分布式文件系统、集群通信系统、网格计算等多种技术实现。不同的应用服务是由不同的云存储运营单位在应用服务接口的基础上按照不同的业务类型来提供的,包括云存储中的远程数据备份服务、网络硬盘服务和视频点播平台等服务。

2.3云平台的数据管理和动态调度技术

云平台的虚拟机和云平台的数据资源的统一管理、监控、调度是由云平台的数据管理和动态调度技术来实现的。数据管理和动态调度技术还要进行虚拟机资源和数据资源进行分配,此分配是按照实时云状态来实现的。通过以上的操作,动态负载均衡就可以在多集群通信系统间实现。云平台中的数据管理通过三种技术来实现,分别为任务调度算法技术、副本管理技术、任务容错机制技术。谷歌的设计的分布式数据存储系统和面向列的开源数据库是当前比较流行的云计算数据管理系统。动态资源调度、虚拟化资源调配、调度策略配置和调度自动部署等技术组成了云平台的动态调度技术。云平台中的平台服务层处理海量数据的性能可以通过动态调度技术和有效的数据管理来提高。

2.4云平台的云安全技术

相比传统应用系统,云平台的数据信息安全风险要高出许多,这是由于云平台的云数据中心的数据信息非常集中。云平台安全漏洞、资源访问控制风险、网络攻击或入侵、账户或服务被劫持是云平台所要面对的主要的安全风险。本文所设计的高校素质教育云平台是通过云安全技术中的一系列安全解决方案来构建的,因此安全系统较高。本文所采用的安全方案包括,身份安全策略、内容安全策略、网络安全策略、动态安全防护策略、数据安全策略和监控及报警策略等。

3结语

基于物联网技术的高校素质教育云平台设计可以实现定量定性的分析高校学生的综合素质,使高校学生素质教育管理的工作效率得到了有效的提高。

参考文献:

[1]余攀,邹承俊.基于物联网技术的成都地区智能温室云服务平台设计[J].农业网络信息,2014(7):49-53.

[2]黄媛,郭利朋,杨英茹,等.一种基于物联网技术的智能温室云服务平台设计方案[J].安徽农业科学,2015(31):359-361.

[3]周忠育,张仁贡.基于物联网技术的高校素质水电云监管平台的设计与应用[J].浙江水利水电学院学报,2016,28(3):69-76.

[4]李光雷,潘庆阳,徐坚,等.基于物联网技术的高职院校实验室智能管理平台设计[J].实验室研究与探索,2016,35(5):249-252.

[5]党海燕,麻小娟,朱维娜.基于物联网技术的高校实验室信息管理平台设计[J].机械设计与制造工程,2016,45(10):97-99.

作者:宁智敏 单位:内蒙古化工职业学院

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