一体化智慧校园中台架构的设计与实现

王理想 廖永红

摘   要：广东轻工职业技术学院智慧校园建设采用阿里中台技术，通过顶层设计、云上重构，解决信息孤岛、重复建设的问题，打造“一入口”“两中心”“三中台”“四体系”的一体化智慧校园中台解决方案，实现业务全面贯通、数据全面融合、设施全面云化，助力实施智慧校园“大教学、大管理、大保障、强督查”的“三大一强”高校治理模式，并通过业务微服务重组、业务流重定义来适应高校业务的个性特色及快速演化。

关键词：智慧校园;业务中台;数据中台;微服务;治理模式

中图分类号：G647;TP399  文献标志码：A  文章编号：1673-8454（2022）01-0100-07

一、引言

教育部先后发布的《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》《教育信息化2.0行动计划》，以及国务院发布的《新一代人工智能发展规划》都明确提出，以教育信息化带动教育现代化是我国教育事业发展的战略选择，是落实中央决策部署的必然要求。这些政策明确了下一阶段教育信息化建设的目标是智能化，智慧校园建设迎来新的机遇[1-3]。

智慧校园是广东轻工职业技术学院（以下简称“广轻”）“十三五”规划的重点建设内容，是学校发展的重要条件和动力，是实现教育现代化的重要组成部分，是实现学校“国内一流、国际知名”发展目标的重要手段。通过建设智慧校园，为学校各类业务提供技术、平台、信息化人才的支撑，促进学校内涵发展、创新发展、特色发展，打造学校新优势、新空间，形成新气象，引领职业教育全面和创新发展。

二、智慧校园中台解决方案的必要性

高校经过前期的数字化校园建设，已经建立了涵盖教学、科研、管理、服务的信息化平台[4]，为全校师生员工提供了良好的信息化支撑与服务。高校普遍制订了学校数据标准和编码规范，建成智慧校园开放平台，实现统一身份认证、网上服务大厅、主数据管理和校园总线管理等功能，促进了各种资源的有效集成、整合和优化，提高了相关部门的工作效率和管理服务水平。但信息化应用还普遍存在一些问题：①智慧校园应用建设缺少顶层设计，存在系统分散、信息不能联动的现象。②信息化应用“重管理、轻服务”，管理和服务缺少“智慧”。③校园信息安全压力巨大，消耗大量人力、物力、财力。④数据质量不高，对数据的利用不充分，信息孤岛严重。⑤学校各种系统按照传统的“项目式”模式开发和运营，横向间缺少统一的架构规划和组件复用，造成系统间的集成、打通成本高。这样的“烟囱”式系统开发模式已经越来越不适合当前教育行业IT系统的发展需求，需要按照厚中台、薄前台的先进架构思想进行改造。⑥传统的业务系统开发模式厚重，不能快速响应内部需求和外部变化。

基于上述背景，急需创新智慧校园应用模式、完善信息化服务、整合业务系统、重构业务流程、颠覆传统应用开发模式[5]，采用“大平台+微服务+云架构”模式构建智慧校园应用平台。

2015年，阿里巴巴宣布启动“阿里巴巴2018年中台战略”，构建符合DT时代的灵活的“大中台、小前台”组织机制和业务机制[6]。阿里中台战略的成功转型成为IT企业纷纷效仿的目标，并且近两年成功地在其他行业得到复制推广。

中台是一个平台化解决方案，具有解决IT能力的复用提升、打通数据壁垒实现数据融合、提高后续开发的敏捷性、灵活响应业务变化等功能，如图1所示。

业务中台围绕“积累、标准、迭代”三步以实现核心业务能力的固化，并通过产品化的方式打造可供各业务单元调用的接口（一致的、标准的核心业务产品资源包），便于不同前台直接调用。数据中台围绕“打通、整合、共享”三步将企业海量、多维的数据资产盘点、整合、分析，为前台提供数据资产、数据定制创新、数据监测与数据分析等服务，最终实现数据资产的“活化”。

三、智慧校园融合中台整体架构

智慧校园融合中台架构采用业界领先的“中台+微服务”架构。中台架构是整体维度、整体框架，将智慧校园看做是一个统一的资源池、数据池、业务池、能力池，实现整个智慧校园真正意义的一体化，以及“一数一源”“三大一强”院校治理模式。微服务在业务层面，是业务组织的技术架构，将智慧校园业务按照业务领域拆分为多个高内聚低耦合的微型服务。每个微服务可独立运行，通过微服务API相互调用，实现智慧校园业务的弹性伸缩、快速重构。

智慧校园融合中台架构实现高校数据治理、业务治理，推动高校智慧校园建设实现“整体化、个性化、服务化、智能化”，助力教学管理全场景数字化落地[7]。

（一）融合中台架构整体设计

智慧校园融合中台提供基础设施（IaaS）、平台（PaaS）、软件（SaaS）三个层次的服务。广轻智慧校园3.0融合中台基于阿里公司技术进行一体化设计。总体概述如下：一入口（业务统一入口）;两中心（阿里数据中心+校园数据中心）;三中台（业务中台+数据中台+云基中台）;四体系（信息标准体系+安全防护体系+项目协同体系+伴随服务体系）。融合中台架构如图2所示。

（二）一入口：业务统一入口

广轻智慧校园3.0以微服务架构一体化重构校园业务系统，实现校园业务统一入口，支持PC与移动端接入，使用前后端分离方式开发部署，实现语音交互式搜索。

通过微服务架构减少访问通道数量，将各单体应用按微服务前端方式拆分，然后按照业务需求通过微服务重组、业务流重定义[8]，组合成一个个完整的业务单元，所有业务单元整合到一个APP、Web PC中，成为覆蓋所有业务的集装箱。通过多租户、用户权限体系分配教务处、学生处、保卫处、人事处等可用的子业务系统、业务单元功能、功能数据范围;也支持组、角色方式分配可使用的业务单元功能，做到按需提供。

使用前后端分离方式，明确前后端职责分工，解耦前后台业务流程。前端专注于Web PC、移动App页面表现相关的内容，通过API网关调用专属中心的业务服务。服务可复用，提升了管理效率。前端静态内容使用CDN缓存、流量分流减少服务调用频次，并且在分离模式下，对注入式攻击有很好的规避。

使用语音交互的方式，能够更智能、更灵活、更便捷地检索出所需功能、数据，减少操作步骤及查找困难问题。

（三）两中心：阿里数据中心+校园数据中心

智慧校园3.0利用阿里三大中台技术重构校园业务系统，进行公有云部署。通过高速链路通道与原有校园私有云互通，实现数据交互，以及公有云、私有云的混合云架构，并基于阿里云混合云管理平台实现公有云、私有云统一管理。云主机在混合云中可上可下，存储空间弹性扩容，云上云下协同计算，数据协同分发。

使用阿里云的“一揽子”开箱即用基础资源与中间件技术，构建业务中台与数据中台，使整个中台具有云的优势（安全、永远在线、无限扩展），同时使用VPN与NAT网关等技术打通了云上网络与校园网的互通，构建了整个大中台的混合云网络。从信息安全、数据安全、业务稳定等方面实现智慧校园整体的安全性、高可用性。

（四）三中台：业务中台+数据中台+云基中台

1.业务中台

业务中台承载了校园所有的通用业务，将业务场景流程标准化、数据化，抽象并封装成微服务、通用组件，提供规范一致的接口，实现各业务板块之间链接和协同。业务中台基于领域驱动设计理念，构建业务服务中心、通用中心、技术组件三大模块;以微服务方式拆分各大子系统业务，依据高内聚、低耦合、服务间松耦合原则划分业务服务。服务与服务间关系使用阿里云“EDAS”进行服务管理、发布、治理。服务可弹性扩展、动态扩容，支持服务限流、服务路由、服务降级特性。

业务中台将校园的业务规则、流程、逻辑与业务进行隔离，再整合封装成微服务、组件等前台友好的可复用共享能力，将一切业务数据化，提高整体业务的灵活性和响应速度。业务中合实现后台资源到前台敏捷复用转化的能力，使业务快速孵化上线。业务中台包含学生、教师、科研、资产、教学、管理等业务服务中心，以及统一认证、统一用户、内容、问卷、消息、项目、流程、表单等通用服务中心，并以独立应用服务产品的方式提供一套完整的服务API，前台可组合调用构建一个完整的业务模块。

2.数据中台

数据中台主要解决数据开发不能满足应用开发的速率，导致出现数据响应力跟不上的问题。学校通过数据中台技术将学校各系统数据采集到数据仓库，经过大数据计算服务、大数据研发套件等中间件，对数据进行计算、存储、加工，形成统一的数据集市和资产目录。中台通过数据API的方式提供数据服务，基于数据服务实现数据化管理，进而发现问题、分析问题、解决问题、跟踪问题。依托阿里云DataV、QuickBI数据可视化平台，通过调用数据服务，一步实现数据可视化与移动化应用，生成可视化决策数据、高基汇报数据、质量诊改数据等。可视化平台主要功能特性包括：专业的电子表格（30余种图表）、灵活的报表集成方案功能（100多种可视化图表）。

数据API技术能够将数据表快速配置生成对外服务的API，加速数据业务化的过程，实现新业务的快速上线，以及数据的多业务入口、唯一化数据归口，落实“一数一源”数据治理要求。

数字资产目录让所有人知道自己需要的资产在哪里、是什么格式。数据申请者根据目录申请所需的资产[6]，通过数据中台一键生成数据API，实现业务开发部门的数据自服务能力。

數据中台是构建数据智能的全流程平台，提供数据汇聚、规范设计、指标与标签体系构建、数据质量管控、数据资产管理、数据资产服务与共享、智能分析等核心功能，实现数据资源统一管理，挖掘潜在规律，优化业务决策，助力高校完成数字化转型。

3.云基中台

云基中台是整体体系架构的底层技术核心引擎，包括文件服务（OSS）、应用计算服务（ECS）、数据计算服务（Maxcompute）、存储服务（RDS）、直播服务（LIVE）、加速服务（CDN）、负载均衡服务（SLB）、网络服务（EIP）、专线服务（VPN）、数据集成服务（dataworks），以及分布式应用服务、分布式数据服务、混合云网络服务等，为业务中台和数据中台提供技术能力支撑，重构了基础设施的建设标准和运行逻辑[9][10]，为信息化发展及企业数字化转型提供基础的技术支撑能力。同时依托阿里云计算打造SaaS智慧校园平台，通过多租户技术，开通不同SaaS账号共享一个平台实例，免去规划、采购资源带来的一系列工作，利用阿里云的弹性伸缩特性，实现按帐号动态扩容资源。

（五）四体系：信息标准+安全防护+项目协同+伴随服务

1.信息标准体系

信息标准体系围绕数据标准、业务流程两个层面进行构建，数据标准规范体系是实现信息流融合、开放、共享、治理的重要基础保障，保证信息在采集、处理、交换、传输的过程中有统一的规范，最大限度地实现信息资源共享。业务流程规范是通过设计业务流程，对各业务流程节点进行梳理、优化，以减少不必要的环节，明确流程节点任务和目标。

2.安全防护体系

构建符合国家要求的等级保护二级系统，从网络和系统安全、应用安全、数据安全、管理安全等多个层面，采用硬件设备和系统软件相结合的方式，满足等保专项检查等级保护制度要求，提供完备的DDoS高防、Web应用防火墙、企业主机安全、漏洞扫描、SSL证书以及安全专家服务等跨云可用的安全产品。通过DDoS、Web应用防火墙对企业业务流量进行统一把控;通过站点扫描服务对网站漏洞进行全面发现。

3.项目统一协同体系

由学校与承建单位联合成立项目联合开发组织，协调多方组织人员，明确各方工作职责，发挥各单位在业务、数据、技术、协同、领导、管理层面的优势，整合组织资源，业务资源、数据资源，拟定组织协同机制、项目推进机制、数据治理机制、程序发布机制等工作机制，将最终目标拆解为多个小目标，逐个完成。同时又将每个小目标拆为多个子项目，每个小团队各自负责一个子项目，所有团队并行开发，协同向前推进，并使用敏捷研发协同平台，让研发效率更高效、更敏捷。

4.伴随服务体系

深入业务场景，提供完整智慧校园解决方案，打造的“伴随式”服务新体系，引入“咨询+产品+服务”业务模式，解决学校缺乏实施的技术团队和服务能力，推动信息化支撑应用与校园服务工作两结合两融和，为教育应用信息化提供优质的业务托管服务、数据托管服务，设施托管服、知识托管服务，实现高校数据整合、业务协同、服务体验升级，强化服务的有效落地。

四、智慧校园中台架构下的应用生态

（一）智慧校园数据闭环

数据中台将业务中台、财务系统、人事系统、主数据平台等数据采集到数据仓库，经过大数据计算服务、大数据研发套件等大数据中间件，对数据计算、存储、加工、形成统一的标准和口径，提供数据服务，支撑数据应用要求，应用产生的数据再次沉淀至数据中台，被再一次循环利用。中台架构的智慧校园数据闭环如图3所示。

数据中台是聚合和治理跨域数据，将数据抽象封装成服务，提供给前台业务价值的逻辑概念。其主要支撑的数据应用场景包括：支持高基报表数据生成导出，为数据平台提供各维度基础、指标数据;满足各业务归口应用系统的数据分析需求，通过数据分析及展现工具实现数据的可视化。

（二）智慧校园服务快速上线

中台架构的智慧校园以数据资产地图形式提供数据的快速定位，以数据API形式提供数据的快速获取与使用，聚合和治理跨域数据，将数据抽象封装成服务，实现快速的数据开发。业务中台建设全局共享的业务服务中心，通过共享业务中心确保基础数据的全局统一，采用微服务开发架构将业务拆分抽象为一个个单体服务，独立开发部署实现服务快速上线，独立升级迭代减少对平台影响，支撑高并发配饰。广轻现在已在全校提供14类、274项服务，且仍有大量服务准备上线，如图4所示。

（三）智慧校园建设模式复制

标准化中台一体化建设的智慧校园建设模式可快速实现复制，通过采购“云基础设施+一次性安装教育融合中台+积木式安装标准信息化应用+提供数据中心/资产治理服务”实现中台架构的智慧校园建设快速复制。

云基础设施复制：在公有云上安装，向上支撑融合中台，对环境没有特殊依赖，只需要开通阿里云账号，按应用要求采购匹配的云资源，包括：ECS、RDS、云数据库Redis、SLB、 OSS、CDN、点播、直播、NAT网关、 虚拟专线、EDAS、MQ、DRDS、Dataworks（数加分析）、DTS（同步）、Logservice（日志）、DATAV（可视化）、Quickbi（统计分析）。

数据治理模式复制：以数据中台为抓手，结合数据治理平台工具，复制广轻形成的数据治理机制、 模式、经验，基于广轻沉淀的数据信息标准共识，通过标准动作+定制化适配，复制数据标准、广轻数据治理经验及模式，成立联合治理团队，通过数据迁移、数据填报手段共通推进数据治理工作，让业务应用可用，让数据呈现价值。

教育融合中台复制：在云基础设施上安装，向上支撑业务应用建设，不依赖业务应用。在职业教育信息化数据标注、业务标准、安全标准、数据标准要求下，将共性业务、数据、流程抽象，形成“业务中台+数据中台+云基中台”融合，与上层应用通过API解耦，共享能力，具備可复制性。

标准业务应用复制：将广轻的教育信息化需求进行系统分析、梳理，按使用部门、业务边界划分为25个以上标准版信息化应用，以适应职业教育教、学、管、评、研信息化建设要求， 在微服务开发框架支撑下，融合低代码开发技术，通过表单、流程调整、个性化定制开发快速适应校园特定需求，体现学校特色应用。

（四）智慧校园治理模式

在新一代信息技术的支撑下，广轻智慧校园3.0建设采用中台技术架构，践行“互联网+教育”，重构高职院校的结构与业务，全面提升院校治理水平，发展成为现代职业教育的特色模式——新一代信息技术支撑下的“三大一强”高职院校治理模式，如图5所示。

在应用层面，建设标准化、中台化、微服务化、总线化、新兴技术化的高校教育信息化业务平台。采用新兴技术，云上重构，提出不同于传统的垂直IT系统需求，重新定义系统边界，实现业务扁平化，建设了独具广轻特色的“大教学、大管理、大保障、强督察”院校治理模式。

在数据层面，将不同系统中的数据进行全面汇集和管理。通过数据提炼分析、集中化管理，形成校园数据资产和洞察，服务于业务，解决校园内系统间的数据孤岛问题，解决数据“汇管用”的问题。

在业务层面，对各业务线的模块去重和沉淀。共享通用模块，让前台业务更加敏捷地面向市场，实现校园新业务的快速上线与迭代更新，服务更多场景，提升业务响应力。

在技术层面，避免重复开发。技术迭代升级更高效，可按需扩展服务，让整个技术架构更开放。融合中台最终的应用价值是在充分市场竞争下，保持并提升校园的运营效率和创新能力。

五、结语

中台技术作为一种新的创新架构，可以帮助高校快速构建创新校园应用生态，按照“服务全局、融合创新、深化应用、完善机制”的原则，基于“大平台、微服务、云架构”的思路进行智慧校园应用开发。本文以“互联网+职业教育”为理念，通过新一代信息技术与职业教育的深度融合，构建“三大一强”的智慧校园系统，推进全校数据、业务、服务三个打通。中台技术架构下的智慧校园建设体现了整体化、个性化、服务化、智能化四个特色，为学校教育事业提供全方位、一体化、智慧型的信息化服务，充分发挥教育信息化在学校教育事业发展中的“推手、帮手、抓手、助手、旗手”作用，有效提升学校人才培养质量和教育治理能力。

参考文献：

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[2]教技[2018]6号.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[Z].

[3]国发[2017]35号.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[Z].

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[6]阿里云.袋鼠云数据中台专栏V2.0[EB/OL].[2020-05- 18].https：//developer.aliyun.com/article/704530.

[7]徐世波，李志德，赵伟峰.基于国产基础软硬件的数字校园建设研究[J].计算机应用与软件，2018，35（11）：168-172.

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[10]段芳，颜根英，肖贻滨.校园网平台的建设与发展[J].中国高校科技与产业化，2008（12）：45-46.

作者简介：

王理想，广东轻工职业技术学院助理研究员，邮箱：2017033001@gdip.edu.cn;

廖永红，广东轻工职业技术学院教授。

Design and Realization of Data Platform Architecture in Integrated Smart Campus

Lixiang WANG， Yonghong LIAO

（Guangdong Industry Polytechnic， Guangzhou Guangdong 510000）

Abstract： The smart campus construction of Guangdong Industry Polytechnic adopts Ali middle platform technology， which creates a smart campus solution for “one entrance”， “two centers”， “three middle platform”， “four systems” through top-layer design and reconstruction by Cloud Computing to solve the problems of the isolated information and repeated construction. Its aim is to realize the perforation of the business， to reconcile the data， and to enable the cloud-based facilities. Finally， it can help universities implement the governance model of “three bigs and one strong”， thereof to adapt to the individualization and rapid evolution of university business through the restructure of micro-service business and the flow redefinition of business.

Keywords： Smart campus; Business platform; Data platform; Micro-services; Governance mode

編辑：王晓明   校对：李晓萍