赛恩科技智慧校园方案.pdf

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智慧校园智慧校园方案宁夏赛恩科技集团股份有限公司智慧校园1目录第一章项目建设背景分析................................................................................................................31.1建设背景..............................................................................................................................31.2发展需求..............................................................................................................................7第二章建设方案组成模块................................................................................................................92.1系统建设目标......................................................................................................................92.2系统功能设计....................................................................................................................112.3系统架构设计....................................................................................................................132.3.1云组网设计.............................................................................................................142.3.2管理平台设计.........................................................................................................152.4系统安全机制设计............................................................................................................162.4.1应用层.....................................................................................................................172.4.2系统安全.................................................................................................................172.5软件模块及功能描述........................................................................................................192.5.1校园生活.................................................................................................................192.5.2教学管理.................................................................................................................202.5.3“”智慧校园一卡通系统.........................................................................................21第三章系统功能及特点..................................................................................................................223.1系统总体功能介绍............................................................................................................223.1.1智慧校园信息平台规划.........................................................................................223.1.2智慧校园数字化学习港应用.................................................................................223.1.3智慧校园应用系统设计.........................................................................................233.2系统特点及优势介绍........................................................................................................233.2.1构建个人网络学习环境.........................................................................................233.2.2提高网络学习效率.................................................................................................243.2.3聚合教与学资源.....................................................................................................243.2.4“”创建云一地中介.............................................................................................24智慧校园23.2.5促进网络教育.........................................................................................................24第四章关键技术及性能指标..........................................................................................................254.1系统采用的关键技术........................................................................................................254.1.1信令技术.................................................................................................................264.1.2编码技术.................................................................................................................264.1.3实时传输技术.........................................................................................................274.1.4分布式技术.............................................................................................................274.2平台性能指标....................................................................................................................274.2.1客户认证系统处理能力.........................................................................................274.2.2存储子系统的处理能力.........................................................................................274.2.3分发子系统转发能力.............................................................................................274.2.4录像单元最大回放数.............................................................................................284.3延时....................................................................................................................................284.3.1认证子系统处理延时.............................................................................................284.3.2控制子系统处理延时.............................................................................................284.3.3网络录像回放响应延时.........................................................................................284.4平台性能指标....................................................................................................................284.4.1客户认证系统处理能力.........................................................................................284.4.2存储子系统的处理能力.........................................................................................294.4.3分发子系统转发能力.............................................................................................294.4.4录像单元最大回放数.............................................................................................29第五章系统配置方案......................................................................................................................295.1各级中心模块硬件............................................................................................................295.2各级监控中心硬件............................................................................................................295.2.1内容优先策略.........................................................................................................305.2.2承载网络策略.........................................................................................................305.2.3设备清单.................................................................................................................31第六章公司简介..............................................................................................................................32智慧校园3第一章项目建设背景分析1.1建设背景虽然新课程改革已经全面实施,但目前大多数的数学课堂教学仍然没有摆脱传统教育思想的束缚,存在着教条化、统一化、静态化、孤立化和脱离学生的现实生活等弊端,学生在课堂教学中的主体地位尚未真正确立,缺乏应有的自由和选择,灌输式教育还有很大的市场;教育主体之间的交往和对话形式单一,教师与学生、学生与学生之间缺乏有效的交流、沟通和互动,缺乏对课堂教学丰富内涵的深刻挖掘,课堂教学在某些方面不仅没有成为学生健康成长的乐园,反而成了他们身心发展的藩篱,致使课堂教学缺乏激发学生生命活力,发展良好赛品质的力量。一、课堂教学的权威化1、在传统的数学课堂中,教师教,学生被教;教师讲,学生听;教师制订纪律,学生遵守纪律;教师做出选择并将选择强加于学生,学生惟命是从;教师选择学习内容,学生适应内容;教师是学习过程的主体,而学生只纯粹是客体。2、在现实的数学课堂教学中,教师惟教材、惟教参、惟教案至上,学生对于课本知识“”的绝对遵从和对于教师的一贯服从,把教材、教师讲授的内容视为圣经和金科玉律,当做颠扑不灭的绝对真理,他们极少怀疑知识的正确性和教师的权威性。造成了学生不知道如何去学习,缺乏批判性地分析问题和独立思考、解决问题的能力,许多教师眼中的学习佼佼者,往往并没有成为栋梁之材。3、传统的数学课堂教学无视学生的赛差异,而是以同一标准来塑造、培养学生。统一的培养目标、统一的教学大纲、统一的课程、统一的时间、统一的教学进度、统一的考试、统一的答案、统一的评价标准。这种教学严重忽视了学生在课堂教学中的主体地位,忽视了“”学生之间存在的个体差异,成了压抑学生赛、扼杀创造力的元凶,致使本应丰富多彩的课堂教学变得死气沉沉,缺乏生命活力和生机。以上三方面弊端致使数学课堂教学在整体上严重忽视了对于学生创新精神、创新能力和智慧校园4实践能力的培养。二、课堂教学的空洞化传统的数学课堂教学注重知识的传授和书本的本身,远离学生的生活世界。传统的数学课堂教学以知识的传授来统领课堂,认为科学世界是根本性的,颠倒了科学世界与生活世界的关系,致使课堂教学严重脱离学生的现实生活和社会实际,缺乏对他们的精神世界和生活世界的全面关照,使之成为被忽视的角落,难以体现课堂对现实社会的认识,对真实生活的体验,对人文精神的感悟和对未来生活的憧憬,他们的道德生活、审美生活乃至整个精神生活的需要无法得到充分的满足,课堂教学失去了应有的生活意义和生命活力。传统的数学课堂教学注重学生学习的结果(即考试的成绩),脱离现实生活。我们的课堂总是想方设法把一种预设的成人化、社会化的生活模式强加给学生,牵引着他们走向一种既定的生活模式,而没有认识到学生的未来生活是不可限定的,致使课堂教学严重脱离学生的现实生活和社会实际。在这种课堂上,学生实际上过着一种对他们来说是虚无缥缈的成人生活,缺少了自由展现他们活泼可爱的天性以及丰富的想象力的生活空间和氛围,致使他们长期处于一种压抑、枯燥、乏味的学习生活状态之中。三、课堂教学的孤立化在传统的数学教学思想影的响下,我们的数学课堂教学中教育主体之间的交往大多是以教师为中心,教师是课堂教学的启动者和主宰者,学生则处于一种消极被动的地位,学生与学生之间缺乏有效的交往、沟通和互动。这样就不可避免地导致了课堂教学中教育主体之间在交往性质上的垄断性和在交往形式上的单一性。在课堂上,教师往往以自我为中心,用自己的思想、观点、语言和行为代替了学生的,在很大程度上忽视了学生真实的内心感受和主观体验,有一种强加于人的倾向。师生交往成了教学交往的主要形式,教师提问,学生被动回答是教育主体之间课堂言语交往行为的主要类型,而学生主动向教师提问、提出异议以及其它类型的互动则较少。不仅如此,在课堂交往中,教师往往依据自己的认识选择交往对象,这种选择与学生的成绩以及在班级的地位有着密切的关系。一般说来,教师通常更多地选择学习成绩好的学生、干部学生以及人际地位高的学生作为交往对象,给予这部分学生的交往机会较多。而且在内“”容和时间分配上,学生之间也存在明显差异,教师喜欢让差生回答一些诸如对不对这样的判断性问题,而把复杂问题给自己认同的优等生。在交往态度和行为方式上也有了三六九智慧校园5等之别,这使得师生课堂交往出现严重的不均衡性,不能使每个学生充分发展自己。四、课堂教学的单一化由于中考选拔方式以及升学率的评价机制的影响,在传统的数学课堂教学中,往往是以应试教学为特点。教学手段单调、乏味,以强行灌输为特征,以教师讲解、题海战术为主要形式,力图将应试内容深深烙在学生脑中。教学就是为了中考,这似乎成了传统数学课堂教学的信条。从教学内容上看,只要是考试要考的或有可能要考的,教师就会不厌其烦地讲解,并配以大量习题以巩固,而那些有助于学生全面发展的内容则被视为无用,一带而过或者干脆不讲,并直言这些考试不考。这样一来,学生的眼中也只剩下考试这一目标,学习内容单一、僵化。教学评价上,考试似乎永远是最主要的标准,教师教的怎样,学生学的如何,全凭一纸成绩,这使得传统课堂教学更加体现出应试的特征,从而使教学方式、教学内容、教学评价单一化。综上,传统的手数学课堂教学存在着权威化、空洞化、孤立化和单一化的四大弊端,致使课堂教学不能很好地服务于我国的教育路线,在相当程度上忽视了学生的个体差异性,压抑了他们的创新精神,而且使得他们在趋于封闭,缺乏必要的协作精神和能力,难以适应新时期的教育发展要求。那么传统课堂教学如此,学生的学习方式又是如何呢?在传统教学方式的引导下,学生的学习方式呈现出被动性、封闭性、接受性和单调性的特点。一、学习方式的被动性由于传统数学课堂教学以灌输为特点,在教学中教师处于绝对权威地位,因而学生在学习方式上,就形成教师讲什么就听什么,教师让做什么就做什么的被动局面。在这里学生没有自己的主观创造可言,更不用说自己选择学习内容、学习时间,一切惟师是听,而逐渐将自己的主动学习精神和能力压抑于某一角落,直至丧失,“”成为一个听话的乖孩子。整日面对各科教师的各种纪律、学习要求,像机器一样完成着各种喜欢的、不喜欢的繁重的学习任务,枯燥、乏味、效率低下。二、学习方式的接受性由于被动性学习方式的影响,学生逐步丧失了创造、探索的能力,养成了接受现有的知识经验的学习习惯,一切等着书本,等着教师,等着别人创造新的认知经验,而不愿也不能自己去探索去创造,无法运用已有知识去解决实际问题,进行创造。教师说的就是对的,书智慧校园6上写的就是对的,接受性学习使学生丧失了质疑的能力。不管对错全盘接受;多学一些总是好的,为此目的,许多学生把各种辅导班、竞赛班当成速成的法宝。其实这正体现出其习惯于被动接受的学习特性。三、学习方式的单调性在应试教学的引导下,学生学习方式必然呈现出单调性的特征。学习上重知识积累而不重方法,重记忆而不重应用,重接受而不重实践。写不完的习题试卷,死记硬背数学公式,题海战术成了学生学习数学的最主要的方法。合作、探究等方法对于学生来说只是一个陌生的名词。这样致使学生思维僵化,缺乏必要的归纳分析、逻辑推理能力,而成了一个容量颇大的存储器。四、学习方式的封闭性在传统的数学课堂教学交往中,师生交往成了主要甚至是唯一的方式,而学生之间的交往则往往被忽视,这样就致使学生在学习上成了一个孤立的个体,缺乏合作意识,呈现出封闭性的特征。班级中只有座位,管理意义上的小组而没有学习意义的集体。学生学习时只从教师那里汲取,而很少与同学合作去解决问题,封闭于自我知识体系。长期下去,必将使学生丧失合作意识和能力,甚至由此而形成自私、自傲等人格缺陷,难以适应新时期对健全的人格的要求。通过以上研究可以发现,传统的数学教学存在着严重弊端,使学生缺乏创新精神、实践能力、合作意识。而新的时代需要创新,没有创新就没有发展;人的发展需要实践,脱离现实的学习只是一纸空谈;世界需要合作,人只有通过合作才能发挥最大效能。因此,这种传统的教与学必须变革,那么变革的出路在哪呢?根据新课程改革的精神,结合本人对教学实践经验总结,我认为可以从以下三个方面进行改革,从逐步改变传统数学教学过程中存在的弊端,使学生真正成学习的主体,真正成学习的主人。一、加强教师教学模式的认识数学教学模式受到教学内容、教学目标、教学思想的制约,在具体的操作过程中还受到教师本身素质和教学风格的影响。新课程强调教师是学习活动的组织者、引导者和合作者,可以说教师在数学课堂中起着十分重要的作用。教师只有在正确的教学观念指引下,才能更好地进行教学活动,在课程改革的形势下,教师由传统教学观念向现代教学观念转变的关键智慧校园7就是对教学模式的认识。在对数学教学模式的选择上,并不是说对新课程的教学根本不需要传统的教学模式,而是需要对传统的教学模式不断地改进和变迁,使它适应数学新课程的需要。同时,对新出现的教学模式,不能生搬硬套,机械地摹仿,必须正确地选择适合于自身特点和学生实际教学模式,确立与教学目标和内容相适应的教学模式。二、注重知识的运用在运用知识解决实际问题的过程中锻炼提高学生的抽象概括思维能力新课程标准重视对学生自主学习、探究学习、合作学习的培养,这就对数学教学提出了更高的要求,教师应适当加大知识运用教学的力度,增强学生运用所学知识解决实际问题的能力,合理安排适当的课题学习,以激发学生的自主性、能动性、创造性,综合培养学生的设计、操作、分析、评价能力,锻炼提高学生的合作意识和抽象概括思维能力。三、扬长避短,发挥各种成功教学模式的整体作用教学模式是在一定的理论指导下,围绕教学目的,形成相对稳定的教学程序及其实施方法的简述。它是教学理论在教学过程中的具体化,又是教学经验的总结,因此,可以说任何一种成功的教学模式都有它的优点,同时也应该辩证看到任何一种成功的教学模式必然有它的弱点和局限性,不能因为强调了某一方面而无意中忽视了另一方面,好的教学模式要用好才能发挥好模式的优点,否则会适得其反。另外,各种教学模式并不是互不相干的封闭系统,而是一个开放性的系统,在具体的教学实践中,有时可以同时对几种教学模式根据具体的教学内容进行整合。当然,数学教学模式也是要不断发展的,没有一成不变和绝对领先的教学模式,只有深入研究,扬长避短,讲究优势互补,才能发挥各种成功教学模式的整体作用。新一轮课程改革的全面发展和信息技术的深入应用,催化了数学教学模式的变革。配合教学内容,选择不同的教学模式,结合学生特点,借助多媒体快速形象、活动优越功能,设计和编制各种课件,能有效地提高课堂教学效果。但是,由于经济文化发展的不平衡,不能片面地强调信息技术的应用,更不能片面地强调某一种媒体,应该从实际情况出发,从实效平庸、单调的操作,师生之间如果缺少必要的交流,教师的主导性和学生的主体性都得不到充分的体现,而且会导致学生思维和推理的单一化,以致对学生的智力发展造成不利的影响。1.2发展需求物联网的内涵“”从字面含义看,物联网是物物相连的互联网,这句包含了二层意思:第一,物联网的智慧校园8核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层,感知层由各种传感器以及传感器网关构成,其主要功能是识别物体,采集信息,并且将信息传递出去;网络层负责传递和处理感知层获取的信息;应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。物联网运行过程:(1)标识物体属性,属性有静态和动态属性,静态属性直接存储在RFID标签中,动态属性可由传感器检测:(2)由阅读器读取物体的属性,同时将信息转换为适合网络传输的数据格式;(3)将数据通过网络传输到信息处理中心,再由处理中心完成物体通信的相关计算。2物联网的特征(1)连通性“”连通性是物联网的基础。无论是专网、无线、有线或者是感知物体,都必须体现连通状态,并且和互联网连接在一起,这样才能体现出真正意义上的物联网。国际电信联盟认为,“”物联网的连通性有四个维度:一是任意时间的连通性:二是任意地点的连通性;三是任意物体的连通性:四是任何人的连通性。(2)物物相联在互联网中,人们利用电脑实现人与人之间相互交流:物联网通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术实现物与物的交流。互联网实现人与人的远程交流,而物联网完成了人与物、物与物的即时互动,从而实现了由虚拟世界向现实世界的连接转变。(3)智能化智能化是利用计算机技术、传感技术和控制技术对系统中各个对象能够智能监控和智能控制,从这个角度看,物联网是智能化的重要环节,物联网的发展将推动智能化的进程。它使得世界中的物体不仅以传感方式也可以智能化方式关联起来。物联网具有智能化感知性,它可以感知人们所处的环境,最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出智慧校园9正确的判断。智慧校园2008年11月,IBM“”公司正式提出智慧地球理念,2009年1“”月,智慧地球成为美国国家战略的一部分。2009年8月7日,国务院总理温家宝在无锡视察时,指示要迅速在无“”“”锡建立中国的感知中国中心。基于这种智慧的理念,学校作为知识与信息服务机构的前沿,应该抓住机遇,通过物联网的系统化发展与应用,打造智慧校园。智慧校园是通过利用物联网技术来改变师生和校园资源相互交互的方式,以便提高交互的明确性、灵活性和响应速度,从而实现智慧化服务和管理的校园模式。具体的说,智慧校园是把感应器嵌入和装备到食堂、教室、图书馆、供水系统、实验室等各种物体中,并且被“”“”普遍连接,形成物联网,然后将物联网与现有的互联网整合起来,实现教学、生活与校园资源和系统的整合。第二章建设方案组成模块2.1系统建设目标综合运用各种信息技术手段获取校园运行的各维信息,通过对信息的多层次处理,对学校教学、科研、管理、生活、文化等各方面需求做出智能响应,提供智慧化服务,提高学校教学科研水平、管理效率和社会服务能力。2008年11月6日,IBM总裁SamuelPalmisano“在纽约市外交关系委员会发表演讲ASmarterPlanet:TheNextLeadershipAgenda”(智慧地球:下一代的领导议程),明确地提出“”智慧地球理念。2009年1月28日,奥巴马在与美国工商业领袖的圆桌会议上,积极回应了Palmisano的“”“”“智慧地球理念,毫无疑问,这就是美国在二十一世纪保持和夺回竞争优势的方式,智”慧地球迅速上升为美国国家战略。智慧地球,它是将感应器嵌入到电网、铁路、建筑、大坝、油气管道等各种物体中,形成物物相联,然后,通过超级云计算将其整合,实现社会与物理世界融合。对应于智慧地球,智慧的产生过程,具体如下:智慧校园101、物理世界将仪表化(instrumented),传感器将植入到整个物理世界中(ecosystem),包括供应链、卫生保健网络体系、城市、甚至自然界的河流山川;2、在互联网即将把20亿人连接起来的同时,万亿数量级的物理系统或物品将实现互联,包括车辆、设备、道路、管道,甚至药品和牲畜,物物交互将产生前所未有的巨量数据;3、新的计算技术(如云计算)支撑的后端系统,将巨量终端设备、传感器、控制器连接起来,其超级计算能力将把海量的数据转化成智能,注入我们的各种系统、过程和基础设施中,使之更加高效(efficient)、更富有成效(productive)、反应敏捷(responsive),也就是更有智慧(smarter)。2009年6月23日,Palmisano“在柏林的智慧城市启动会议上提出,智慧的地球从城市”“”产生,倡导城市是智慧地球理念落地的主要载体。IBM“”给出智慧城市的定义是运用信息和通信技术手段(ICT)感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。校园是城市的特殊区域,智慧城市理念在校园中的应用就是智慧校园。智慧校园是:综合运用各种信息技术手段获取校园运行的各维信息,通过对信息的多层次处理,对学校教学、科研、管理、生活、文化等各方面需求做出智能响应,提供智慧化服务,提高学校教学科研水平、管理效率和社会服务能力。智慧校园不是校园信息化的局部深化:局部的深化代替不了整体的提升智慧校园不仅仅是网络带宽的扩大与无线网络的完善:基础设施完善之后,需要着力于上层建筑智慧校园不仅仅是物联网的部署:物联网仅仅扩大了校园数据的生产能力,数据的二次加工才能产生智慧智慧校园不仅仅是物联感知:校园客观对象(人&物)感知之外,还要对虚拟世界的事件充分感知智慧校园不仅仅是云计算:云计算平台仍然只是计算平台智慧校园112.2系统功能设计用户范围教育主管部门领导,教师,家长,学生,校友,职工,访客。智慧化服务教务管理服务,财务管理服务,设备管理服务,办公自动化服务,智慧卡服务,巡更服务,健康检测服务,手机版数字校园系统,定岗实习系统,智能监控,教学资源共享。智慧校园12智慧校园132.3系统架构设计本系统全面整合了市教委的内网教学资源及外网学习资料,可在全市范围内实现教务管理服务,财务管理服务,设备管理服务,办公自动化服务,教学资源共享,健康检测服务,提升各级教育部门的办公效率及学生学习效率。系统架构图如下:如上图,本系统由监控资源、管理平台和信息系统组成。监控资源包括图像采集设备、声音采集设备、报警设备等,主要完成对校园的音视频资源的采集和报警信息的采集;信息系统包括教育信息系统;管理平台完成对监控资源和信息系统的接入和融合,同时实现全校监控资源和信息系统的统一调度、统一管理。智慧校园142.3.1云组网设计智慧校园项目的建设是为教育主管部门领导,教师,家长,学生,校友,职工,访客相互互动,资源共享,提高办公及学习效率所用。满足日常监管、安全运行和应急管理等多种需求的综合管理系统。系统由各级管理平台、音视频采集点、网络系统和用户终端构成。音视频采集点对前端音视频信息进行采集及编码压缩,并上传给网络系统,网络系统将这些监控资源及其相关信息传送给各级管理平台,管理平台汇聚所有监控资源及音视频、报警等各种信息资源,同时对这些信息进行调用、操控、存储、转发以实现各部门的业务应用。亮点技术项目总体构架融合校园以及各校教学资源在统一的网络构架和综合应用共享平台上实现各种业务功能,实现校园资源的整体性,共享度。主要亮点技术如下:分布式管理是建立在网络之上的软件系统。网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件(特别是操作平台)。每一个数据库分布节点高度自治,有本地的数据库管理系统。每一个数据库分布节点对用户的应用来说看不出是本地还是远程。在分布式数据库管理系统中,根据操作平台即可完成用户对该系统进行统一管理。云存储使用目前人们公认的最具有发展潜力的SAN存储技术方案对所有前端采集数据进行云存储,用户可在任意具备互联网的地方了解前端信息,下载或上传信息。负载均衡根据现有网络的各个核心部分随着业务量的提高,访问量和数据流量的快速增长,其处理能力和计算强度也相应地增大,使得单一的服务器设备根本无法承担。在此情况下,如果扔掉现有设备去做大量的硬件升级,这样将造成现有资源的浪费,而且如果再面临下一次业务量的提升时,这又将导致再一次硬件升级的高额成本投入,甚至性能再卓越的设备也不能满足当前业务量增长的需求。我们采用负载均衡技术,就是将负载(工作任务)进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行。系统组网建设示意图如下:智慧校园152.3.2管理平台设计以教学资源为中心,以校园网络为基础,实现校园综合信息平台的可视化、数字化,网络化,智能化;统一教学平台。统一管理平台。统一数据平台。统一身份论证。管理平台由数据库管理单元、中心管理单元、接入管理单元、存储管理单元、适配接入单元、手机转码单元等组成,集中管理系统的所有设备及用户,具有状态管理、告警管理、时钟管理、控制管理、调度管理、登录管理、认证管理等功能。作为整个系统的最高级管理者,校中心主要负责对教学资源整合、管理、共享及教学交换,以及平台内的机构管理、用户管理、设备管理、存储管理等功能。并可对所有用户进行权限划、视频浏览的用户认证。同时预留与其它信息系统对接的接口,将来根据需求可对分平台功能进行扩展。管理平台建设示意图如下:智慧校园16如上图,智慧校园管理平台由教学公共服务平台,学生学习公共服务平台,教师专业成长系统平台,教育公共管理服务平台组成,考虑到整个平台的安全性和稳定性,以及社会面及公安网监控系统的安全接入,每台服务器应配置双网卡并采用双路由的方式,以保证系统的长久稳定可靠工作。同时配置双网卡的服务器可以同时具有公网访问能力与私网访问能力,即可同时与互联网接入的视频监控系统和私网(VPN、专线)接入的视频监控系统互联。各服务平台能描述如下:教学公共服务平台学生学习公共服务平台教师专业成长系统平台教育公共管理服务平台2.4系统安全机制设计平台的安全问题包括两方面,一是系统自身如何能给用户提供长期、稳定、不间断的服务;二是在受到人为攻击破坏时,系统能继续保持正常服务。所以针对智慧校园系统的运行、管理、使用等各个方面,都需充分考虑安全问题。包括平台应用程序的设计规划、网络安全智慧校园17策略,或因服务器自身硬件等原因,影响正常用户的使用,我们采取了以下一些措施保证平台的正常安全运行:2.4.1应用层2.4.1.1安全认证平台安全性除了基本的防攻击、防非法侵入、防病毒等要求之外,还需要保证只有合法用户可以访问和使用网络视频监控系统提供的服务,保证用户只能管理自己设置的监控点的前端子系统设备,查看有权限使用的监控点的视频监控图像;保证用户保存在系统中的视频文件的安全,不会被其它用户甚至是系统管理员私自查看。为实现上述要求,系统中设计完善的安全性机制,从多方面保证系统的安全性。2.4.1.2认证机制用户访问系统时都将进行身份认证,用户输入用户名和密码后,认证信息采用64位的DES加密处理,由中心管理服务器的AAA认证模块对其进行验证,以判断用户是否有权使用此系统。认证系统对用户进行安全认证,身份验证的资料来源于集中规划的中心数据库服务器,数据库服务器管理着系统中所有用户的身份资料。用户使用用户名和密码正确登录平台后,平台将会维护该用户的会话信息,用户由此使用系统提供的网络视频监控服务。高效的认证机制使非法用户无权使用网络视频监控系统。对于有特殊需要的客户可以提供利用USB-KEY电子钥匙的方法进行认证,只有持有该电子钥匙的用户才能正常启动客户端软件,再配合加密的用户名密码,双重保证用户访问的安全性。2.4.2系统安全中心管理模块涉及到非常重要客户信息以及设备配置信息、路由信息、网络管理信息,因此,系统采取措施保证其安全性。智慧校园18a.系统设备层从安全性角度考虑采用LINUX、SOLARIS或者AIX操作系统,并严格选择安装组件,精简系统服务b.采用一定的冗余备份方案,对于客户资料、费用资料等重要数据要有可靠的存储方案;c.整个新建平台放置防火墙之内,以保证系统的安全性;d.访问控制策略在本次系统中,设备控制权限划分到对每个摄像头、报警探头、电视墙的控制。对于每“”“”“”“”个摄像头分为实时视频查看、历史资料检索、远程云镜控制、参数设置、“”音频控制等不同控制权限能力。“”“”“”“”系统对使用者的权限管理,是基于机构、角色和用户三个层次。机构“”“”是使用者的行政组织;角色是一个权限的逻辑组合;用户是具体的使用者。首先,在系统建立一系列垂直管理的组织机构,然后在每级机构中建立与工作权限相应“”的不同角色,对每个不同的角色赋予不同的设备控制权限,如角色x“”叫处警人员,对其赋予对摄像头编号1、2,,、编号10“”“”的实时视频查看和远程云镜控制两种权“”限,但不赋予包括历史资料检索在内的其它权限。“”“”“最后,在每级机构中建立一系列使用者的用户帐号。并将用户赋予不同的角”色权限。2.4.2.1物理层所有服务器采用双电源供电,两个电源模块互相热备份,并支持热插拔。电源倒换时不影响系统运行。平台主要模块采用双机热备或多机集群方式,保证服务的高可用性。采用双网卡(适配器),可以采用主备容错或负载平衡模式,实现在因NIC、电缆、交换机或端口出故障而导致链接故障时,通过在后备适配器重新发布通信负载来提供自动恢复。服务器硬盘采用RAID0+1的方式实现系统盘数据容错。大容量的存储介质采用RAID5的方式实现数据容错和灾难恢复。有特殊安全等级要求的账号可考虑采用对应的硬件加密狗才能正常运行。整个平台设备放置在移动专业机房,并配置专业人员进行管理维护,享受电信级的专业服务。智慧校园192.4.2.2网络方面及时变更平台服务器的各类帐号密码,删除无用系统帐号。停止不安全的网络服务,如禁止TELNET登录:关闭与网络视频监控管理不相干的服务端口,修改所要使用的网络服务默认端口,如ssh的登录端口。核心模块服务器采用硬件防火墙进行安全防护。2.5软件模块及功能描述2.5.1校园生活包括食堂管理、浴室水控管理、考勤管理、智能照明控制等。(1)食堂管理食堂管理是智慧校园重要组成部分,基于RFID技术的食堂管理系统主要分成三部分:含RFID电子标签的饭卡:师生每人拥有一张这样的饭卡,卡里面包含了用户信息。RFID阅读器:在每个食堂售饭窗口安置一个RFID阅读器,将读到的信息传至后台数据库查询,读取卡上金额,并扣除消费金额。后台数据库管理系统:将用户的注册信息存储在数据库中,可以方便管理员对食堂消费业务的查询。(2)浴室水控管理基于RFID技术的浴室水控管理,可以实现用水自动化管理,主要功能以信息数据实时显示:当RFID卡位于阅读器感应区时,阅读器就显示卡上余额,然后可立即进入用水计费状态。消费模式:消费模式采用实时计费模式,即读卡就出水,并根据用水量实时进行扣费;计费方式:按使用的流量计费,即外接脉冲流量表,可根据计算产生的流量进行计费。(3)考勤管理学生考勤是学校日常教学过程中必不可少的一个组成部分。常规考勤工作主要都由教师承担,花费教师额外的时间与精力。基于RFID技术的考勤管理工作流程:每次上课前,学生用含RFID标签的校园卡(或手机智慧校园20卡)刷卡进教室,教室内的设备在接收到读卡器发送来的学生刷卡记录数据后,将数据发送到远程服务器;远程服务器接收到数据后,将数据存储到数据库中;然后,教务人员或者教师通过浏览器登录到考勤查询网站,可以实时地远程查询某一节课或某一位学生或某个教室在某一段时间内的考勤情况;学期结束时,每门课程学生的出勤情况或者某个学生在一个学期的出勤情况可以自动统计出来。(4)智能照明智能照明是利用物联网技术,使校园内的灯能够无线自主组网,使每一盏灯都能遥测和遥控,教室和道路的灯接受控制中心的命令,反馈灯的各种状态,根据光强度和时段自动调节照明亮度。例如对教室照明智能控制,当教室光照比较暗,灯自动亮;当光照比较强时,灯自动关,如果发现教室里没人,可以远程控制灯的开关。2.5.2教学管理包括日常教学、智慧图书馆和实验室管理等。(1)日常教学利用物联网技术有利于建立全面和主动的教学管理体系,利用RFID技术的支持,可以完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系;有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力,物联网能为学生的自主学习、合作学习等提供支“”撑环境。例如,无锡市感知生长校园数字化农植园系统,就是让学生通过感知动植物生长情况,利用计算机及网络收集、处理和发布观测信息,交流种植经验,展示研究成果,从而提升学生的科学素养。(2)智慧图书馆智慧图书馆通过物联网来实现智慧化的服务和管理。它的理想模式就是无需人工服务。目前物联网在图书馆中的应用,主要是RFID电子标签的应用,以智能书车为例来说明。智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备,具有查询、定位、书架智能导航等功能,可实现文献架位信息收藏、文献分拣、新文献上架等功能。具体流程:书籍拣到书车上,通过阅读器识别书籍的RFID中存储的信息,记录并显示文献在书车上的位置,同时根据获取的书籍存储架位信息,将需要进行上架工作的位置和书车上对应的书的存放档位对应起来,并在书车的显示屏幕上按照书库的位置将该车书的具体上架位置显示和指引出来,方便工作人智慧校园21员进行高效率归架。(3)实验室管理物联网应用到实验室中主要包括设备管理、实验过程管理和智能插座等。设备管理:RFID存储实验设备的基本属性等信息,利用阅读器方便地获取相关信息,然后再利用网络进行统一管理。实验过程管理:首先,RFID可以帮助学生方便地获取实验步骤、操作要点、使用帮助等信息。其次,在实验过程中,使用不当时能自动警告并中断实验过程,避免不必要的损失。另外,实验数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者,实现实验教学的数字化、网络化与智能化。智能插座除了拥有传统电源插座功能外,它能够将各个实验设备的耗电量信息实时反馈给实验室管理员,管理员能随时开关插座,实现插座与人的对话,起到高效节能的作用。2.5.3“”智慧校园一卡通系统“”智慧校园一卡通管理应用系统(ICMS.net),是目前智慧校园智能物业管理和提供校园行政管理的重要方法和手段。对智慧校园的发展起作重要的推动作用。智慧校园“”一卡通管理“”应用系统,可以实现一卡通系统内部各分系统之间的信息交换、共享和统一管理,同时也“”可以通过一卡通实现与校园智能物业管理系统、校园电子商务应用系统,以及校园学籍管理系统集成,增强了校园物业与行政管理的能力和扩展校园增值服务的功能。智慧校园“一卡”通管理应用系统,目前已经覆盖了整个智慧校园的住户身份识别、学籍管理、消费管理、校园电子商务财务结算及物流配送、物业管理费结算、门禁、保安巡更管理、电梯控制、出入口控制、车辆进出管理、房产及住户管理、校园图书资料卡和保健卡管理、电话收费管理等。“”智慧校园一卡通的应用已经渗透到了智慧校园物业管理和校园增值服务的各个环节,使得各项管理和服务工作更加高效、科学,为人们日常的工作和生活带来便捷和安全。智慧校园22第三章系统功能及特点智慧校园规划基于《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》,并在城市级智慧教育建设的基础上,结合已经实施的“”“”“”校讯通、校园一卡通、数字校园等一系列数字化教育工程。智慧校园规划的要点是以物联网、云计算、海量数据存储与交换为技术支撑。打造一体化的智慧校园信息平台,应用于城市学习港、智慧校园,将智慧校园延伸到智慧社区和智慧家庭。3.1系统总体功能介绍3.1.1智慧校园信息平台规划智慧校园信息平台采用云计算模式构建区域性教育信息化应用解决方案,可以实行按教育局和集中式管理学校共同使用的SAAS应用软件服务的分布式三层架构B/S软件系统。智慧校园信息平台向智慧教育各类教育机构提供教育重点业务的普及性教育软件应用的咨询、教学、科研、实操、培训等综合服务内容;智慧校园信息平台提供包括教育基础信息库、普及课程课件库、专业课程课件库、办公自动化和公文流转、学籍和教务管理、人事档案管理、校产管理、学生选课、学业水平考试评价、综合素质评价、学分管理与学分认定、课堂教学研究(资源和视频公开课)、教育图片库、教育门户站群等多项功能服务,每一项应用功能对应一个独立的应用系统,各个应用系统可以独立运行,也可以协同运行,为各类教育机构和用户提供菜单式的选择。3.1.2智慧校园数字化学习港应用“”“”数字化学习港遵循教育部关于构筑全国远程教育公共服务体系的精神,以智慧“校园信息平台为基础,采用信息技术和数字化手段进行学习的一种新型学习方式。数字化学”习港即是针对现代社会人们对数字化学习的需求,以云计算技术为支撑,面向各类社会成员提供普及性、公平性、开放式和低成本的学习内容、学习支持服务和学习环境。为了顺应智慧校园23经济社会发展的整体趋势,满足社会成员多样化、赛化和网络化的学习要求,通过智慧校园信息平台面向智慧城市各级各类教育受众提供现代远程教育和公共支持服务的数字化与智“”能化的教育大平台。智慧校园城市学习港以高起点、高水平、高效率开展继续教育与远程教育,构建新疆规模较大、功能较强、应用覆盖较广的现代远程教育公共信息平台,在创建学习型城市领跑全国。3.1.3智慧校园应用系统设计智慧校园就是实现无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、“丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。简而言之,要做一个安全、稳定、环保、节能”的校园。“”智慧校园与数字校园的区别是什么?这几乎是每个接触到智慧校园概念的人共同的“”问题。一些人认为,智慧校园是数字校园升级到一定阶段的表现,是数字校园发展的一个“”阶段。由此,可以看到的是,智慧校园的基石是前期数字校园的建设与发展。也就意味着,“”智慧校园首先要有一个统一的基础设施平台,要拥有有线与无线双网覆盖的网络环境;其次,要有统一的数据共享平台和综合信息服务。智慧校园的三个核心的特征:一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息信息平台,提供基于角色的赛化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用于服务领域,实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息信息平台,为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。“”如同智慧城市一样,智慧校园与时下“”物联网技术密不可分。而智慧校园的首要目标,也正是通过物联网技术,连接校园网中的各个物件。从技术上来说,智慧的地球涉及用RFID、二维码、视频监控等感知技术和设备。“”智慧校园作为一个崭新的概念,这现象类似于云计算。3.2系统特点及优势介绍3.2.1构建个人网络学习环境在Web20环境下,个人使用更多的是网络学习和非止式学习,构建个入网络学习环境就智慧校园24显得尤为重要。通过云计算技术,学习者可以根据云计算的类型,自由地选择学习内容和学习方式。网络中有人量的WebZ.0工具,我们就可以轻松、白如地创设人性化的网络学习环境。3.2.2提高网络学习效率云计算以用户为中心,让数据和服务围绕着个人,通过云计算平台强人的计算能力。我们可以轻松地获取所需的数据,不必再为面对大量的数据而不知所措,快捷的数据检索、智能的数据处理技术、人性化的服务,将会有效地提高学生的学习效率。3.2.3聚合教与学资源应用资源利存储资源。通过云计算技术,将本地的教育资源上传到云计算平台,转化为云计算,使这些资源比自己所能提供和管理的资源更多更全更廉价。云计算除了降低成本外,还有更大的灵活性和可伸缩性。云计算提供者可以轻松地扩展虚拟环境,提供更大的带宽或计算资源。这样可以轻松的获取别人的教育资源。也可以将自己的资源与别人分享,实现教育资源的l放和共享。3.2.4“”创建云一地中介“”促进人一云的交互。在云时代,教育机构如何有效地利用云计算服务于教育信息化,“”“”一个有效的方法就是构建云一地中介,为各级教育管理机构提供云计算。通过云一地“”中介,人家共同分享,共同学习,构建云时代的学习共同体,促进了人一云交互。3.2.5促进网络教育促进教育信息化的多元化发展。随着教育信息化的不断发展,教育信息资源要不断增长,服务要向多元化发展。云计算平台满足了这种多元化的需求,从微软到谷歌都推出了自己的云计算平台,我们可以使用他们的云计算平台,例如现在很多的学校都在利用Google地球社区来开展地理课的教学,就是一个很好的利用Google云服务的例子。智慧校园25第四章关键技术及性能指标平台关键技术包括业务流技术、信令技术,编码技术,实时传输技术,分布式技术。4.1系统采用的关键技术1.业务媒体信息流向该监控系统的视频交换平台承载在VPN网络上,采用全网状结构,实现各区域的监控视频流等数据最短路径的交换和分发,而不必经过上级平台层层转发,最大程度提高视频传送速度和响应速度。业务媒体信息流经过本市网络分布传送,减轻对骨干网络压力,最大限度提高承载网络带宽利用效率。2.业务控制信令流向系统采用集中式信令控制方式,为信令消息分配专用信道和路由,最大程度提高信令消息的准确性和响应速度。信令消息的数据量较小,采用集中控制方式不会对网络产生压力.采用控制信令流和视频数据流相分离的设计思路,整个视频监控系统业务流向如图所示:视频监控网络公众用户网络(将来应用拓展)视频服务器:DVS硬盘录像机:DVRIPCAMERA传感器报警主机存储服务器调度服务器告警联动服务器接入服务器分发服务器视频流图例信令流点播服务器AAA服务器WEB服务器存储服务器数据库服务器调度服务器接入服务器分发服务器计费服务器网管服务器点播服务器用户监控端公众用户业务流向示意图市监控中心区域监控中心基层采集点智慧校园26图3.1-1业务流流向示意图业用户业务流说明:视频流:前端设备视频服务器分发服务器客户端中心存储服务器分发服务器客户端信令流:用户AAA认证调度服务器接入服务器告警服务器告警联动服务器管理终端、手机公众用户业务流说明(未来业务):视频流:前端设备视频服务器分发服务器公众用户前端设备视频服务器CDN网络公众用户信令流:用户AAA认证接入服务器告警服务器告警联动服务器管理终端、手机4.1.1信令技术平台采用了SIP信令,消息是基于文本的,因而易于读取和调试。新服务的编程更加简单,对于设计人员而言更加直观支持多设备功能调整和协商。如果服务或会话启动了视频和语音,则仍然可以将语音传输到不支持视频的设备,也可以使用其他设备功能,SIP重用几个现有的比较成熟的Internet服务和协议,如DNS、RTP、RTSP等。不必再引入新服务对SIP基础设施提供支持,因为该基础设施很多部分已经到位或现成可用。对SIP的扩充易于定义,可由服务提供商在新的应用中添加,不会损坏网络。4.1.2编码技术对视频编码采用H264编码,避免各个前端厂家使用自己的编码方式,统一了解码方式。智慧校园274.1.3实时传输技术实时传输技术主要是采用实时传输协议RTP。RTP是提供端到端的包括音频在内的实时数据传送的协议。RTP包括数据和控制两部分,后者叫RTCP。RTP提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制,可以让接收端重组发送端的数据包,可以提供接收端到多点发送组的服务质量包馈。4.1.4分布式技术可以将分布在各处的资源综合利用。而这种利用对用户而言是透明的。可以将负载由单个节点转移到多个,从而提高效率可以避免由于单个节点失效而使整个系统崩溃的危险。4.2平台性能指标4.2.1客户认证系统处理能力数据库、核心服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,认证子系统可稳定运行,目前在网络允许的情况下,最大用户在线数可达到〉1000户,并发处理能力〉100路。4.2.2存储子系统的处理能力存储服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,存储子系统可稳定运行的基础下,可达到并发处理500路左右的能力。4.2.3分发子系统转发能力分发服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,并且监看的视频正常的情况下,分发子系统可稳定运行的基础下,可达到转发处理〉智慧校园281000路的能力。4.2.4录像单元最大回放数存储服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,录像子系统可稳定运行的基础下,可达到并发处理〉500路的能力。4.3延时4.3.1认证子系统处理延时数据库、核心服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,认证子系统稳定运行,单用户登录事务响应时间<1S。4.3.2控制子系统处理延时在客户端进行云台转动等控制操作,控制信令从发出到收到确认的时间段<1S。4.3.3网络录像回放响应延时在客户端进行录像点播操作,控制信令从发出到收到确认的时间段<2S。4.4平台性能指标4.4.1客户认证系统处理能力数据库、核心服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,认证子系统可稳定运行,目前在网络允许的情况下,最大用户在线数可达到〉1000户,并发处理能力〉100路。智慧校园294.4.2存储子系统的处理能力存储服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,存储子系统可稳定运行的基础下,可达到并发处理500路左右的能力。4.4.3分发子系统转发能力分发服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,并且监看的视频正常的情况下,分发子系统可稳定运行的基础下,可达到转发处理〉1000路的能力。4.4.4录像单元最大回放数存储服务器CPU不超过50%,内存利用率正常状态不超过70%(峰值不超过90%)的情况下,录像子系统可稳定运行的基础下,可达到并发处理〉500路的能力。第五章系统配置方案5.1各级中心模块硬件硬件主要包括前端摄像机、光端机、视频服务器、中心服务器、屏幕墙等设备。具体采用什么设备可根据项目实际需要选配。5.2各级监控中心硬件主要的硬件包括各类服务器、大屏幕液晶显示器、管理电脑、操作台等,因为采用不同的建设架构,会对各级中心服务器配置数量和网络带宽有影响,所以我们制定内容优先结构策略。智慧校园305.2.1内容优先策略为了保证视频内容不丢失,采用了多级备份策略。这样在存储过程中某个环节出现故障都不会影响内容的存储。由于信号路数较多,而且视频带宽占用高,对带宽和存储设备要求高。我们建议使用前端设备存储。每路使用2Mbps的D1精度编码H.264视频。5.2.2承载网络策略如上图所示,本系统可通过光纤连接各学校——区县教育局市教委,也可借助各区县地区的现有网络资源连接。智慧校园315.2.3设备清单一级监控中心(每个)序号服务器配置注释1流媒体采集服务器一类服务器视频流的采集控制,直播服务2流媒体集群服务器一类服务器统一管理流媒体3录像回放服务器一类服务器观看录像服务4管理服务器二类服务器统一管理区域视频显示5存储磁盘阵列一类服务器存储400T6视频矩阵服务器一类服务器屏幕上墙7屏幕墙(4×6、2×4)60寸DLP、21寸显示8转发服务器二类服务器中转流媒体9AAA服务器一类服务器帐号权限管理10WEB服务器一类服务器系统的WEB管理11数据库服务器一类服务器WEB数据存储二级监控中心(每个)1流媒体接入服务器一类服务器视频流采集控制与直播服务2流媒体集群服务器一类服务器管理流媒体3录像回放服务器一类服务器观看录像服务4存储磁盘阵列一类服务器数据存储(总容量400T)5管理服务器二类服务器统一管理本区域视频显示6转发服务器一类服务器中转流媒体7屏幕墙21寸显示8视频矩阵服务器二类服务器屏幕上墙9告警与设备控制服务器一类服务器负责告警联动及与设备相关控制三级监控中心(每个)1硬盘录像机16路视频流采集存储智慧校园322存储硬盘1T观看录像3管理服务器二类服务器统一管理本区域视频显示4屏幕墙21寸显示5光端机选配传输模拟图像6摄像机选配采集图像7矩阵模拟屏幕上墙第六章公司简介宁夏赛恩科技集团股份有限公司成立于2012年11月,是一家集物联网技术、云计算技术、大数据技术、智能移动通讯产品研发、新能源技术及电动汽车运营为一体的科技创新型企业。公司注册资金5051万元人民币。赛恩集团下辖四家全资子公司,即宁夏赛恩物联网技术有限公司、宁夏赛恩能源技术有限公司、宁夏赛恩通信工程有限公司及宁夏赛恩消防技术有限公司。赛恩集团现有员工234人,其中管理人员28人,高级工程师6人,工程技术人员168人,具有硕士、博士学位87人,技术力量雄厚,研发及实验设备先进,在行业建设方面具有丰富的实践经验。赛恩集团作为宁夏物联网行业协会会长单位,致力于物联网核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善,在重大应用示范与推广等方面取得显著成效,形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网技术应用格局,有效推动了宁夏物联网产业链的完善与发展。智慧校园332014年5月28日,宁夏赛恩科技集团股份有限公司在天津股权交易所成功挂牌,公司以这次挂牌为契机,在新的起点上推动科技创新,不断增强企业综合实力,以优异的成绩回报社会和投资者,为自治区的发展与建设做出了一份贡献。
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