教育技术装备智慧管理云平台建设方案长虹.docx
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教育技术装备智慧管理云平台建设方案长虹
XX（市县）教育技术装备智慧
管理云平台建设方案
长虹教育科技
2015年7月
一、建设背景
（一）、政策背景
总理政府工作报告：
李克强总理表示，提出要提高教育经费的使用效率并强化监督
教育部、财政部文件：
《关于合理安排使用财政教育经费的指导意见》
人大政协的提案：
《关于提升教育经费使用效率和效益的提案》
目前，我国年度财政性教育经费支出总额超过20000亿元，并保持稳定增长，甚至部分区县在教育信息化项目投入达到数千万元。
正是因为教育经费投入巨大，上至国家领导人、下至地方各级政府都非常关注教育经费投入的使用效益。
（二）、行业背景
装备、教材、师资是教育的三大基石。
教育装备是发展教育事业的物质基础，是提高教育教学质量的有力武器，更是实施素质教育的物质保障和重要的教学手段。
在信息技术日新月异的今天，教育装备对教育教学改革起着越来越大的作用。
现代教育技术装备是基础教育办学条件的主要组成部分，是实现教育现代化、信息化的技术支撑，也是推进新课程改革的条件保障。
在大趋势下，各中小学建立了各种如多媒体室、电脑室、远程教育资源室、美术室、音乐室、体育室、理化生实验室等功能室，配备了相关配套的教育技术装备，可谓样样齐全，为教师的工作和学生学习提供了不可或缺的资源。
然而在实际管理和使用的过程中，却没有达到预期的效果，各种问题层出不穷。
有一些装备只好看不好用，或者实际的利用率并不高，导致有一些设备被闲置；而一些能利用的装备数量却不够。
因此，面对新形势，如何发挥教育技术装备的作用？
如何加强教育技术装备的科学管理，管好、用好现有设备，使中小学教育技术装备的建设、配备、管理和使用达到新水平？
这些问题越来越明显地摆在了我们的面前。
当前，中小学教育技术装备存在的主要问题是：
1、重装备、轻管理
我们可以看到，在各地的学校，各级领导都十分重视其发展，尤其在教育技术装备工作中，投入大量资金进行装备，谋求成为地区的一个类型学校的样板，这应该说是较为可喜的事情。
然这些学校花巨资装备的教学设施，由于忽视管理，造成管理跟不上，配备多少、损坏多少，不能发挥设备的作用，造成很大的浪费，这种现象较为普遍。
比如，电脑室有硬件投人，无软件资源或软件资源开发的量与质不足。
软件建设落后于硬件建设，资源库软件与硬件技术不匹配，造成电脑室电脑经常出现这样那样的问题，长久如此，电脑室形同虚设。
2、教育技术装备利用率不高
硬件资源利用率不高：
很多学校网络教室的利用率很低，只是应付外来参观和观摩教学，平时闲置在那里。
还有远程教育接收器，原本是为了让老师们有一个继续学习的平台，然而实际上并没有起到什么效果。
实验课开设不足：
我们的老师也逐渐掌握了应对高考实验题解答的方法与技巧，那就是要求学生掌握每个实验的原理。
而做不做实验就显得无所谓了。
更何况准备一堂实验课的时间与精力相比准备一堂理论课要多得多，还不一定会得到满意的实验结果。
即使是分组实验，全班同学同时做同一个实验，实验数据与实验结果都可以共享，学生会不会做，老师不好掌握，因而觉得没有实际意义。
如果学生要求做实验，有的老师就利用多媒体实验课件替代，因为多媒体实验课准备容易，操作方便，直观形象，成功率100％。
分组实验课不能顺利开设。
缺乏科学的评价体系：
教育装备资产是学校从事教育教学正常发展的重要物质保障，也是各类评估中的一个重要指标。
有的学校只注重资产账面的增量、存量，忽视了资产的质量和运行使用效率，有的学校重视财务上资金的筹措与管理，忽视存量资产特别是固定资产的使用。
同时，在学校之间以及学校部，资产共享程度不高，资产重复购置、闲置现象严重。
对资产的投入和使用缺乏一整套行之有效的考核评价体系。
二、系统规划
伴随着XX区教育均衡化、教育现代化脚步的加快，先进教育技术和教育装备日益成为教育事业快速发展的驱动力，决定着教育事业前行的速度、方向、水平，于是近年来对教育教学起保障支撑作用的教育装备工作越来越受到上级领导的重视和社会各届的关注。
XX区教育信息技术与装备中心科学规划项目，强化宏观管理，加强业务指导，将部门职责与区域教育均衡发展战略结合起来。
XX区教育均衡发展整体水平较高，装备水平也大幅提升，教育技术装备如何引领教育教学，如何促进教育教学思想的转变，促进管理模式的改变，推动素质教育的落实，使之更好地发挥效益等方面，将是教育装备部门应该关注的重点和面临的最大挑战。
为加强XX区中小学校教育技术设备的应用和管理，提升学校装备信息化管理水平，更好地掌握全区数字化校园建设与应用情况，有效整合好全区教育装备信息，为领导科学决策、有效决策提供更加翔实、准确、实时、直观的各项教育装备信息数据，建立XX区智慧教育技术装备管理系统能对全区所有的教育装备进行科学智能动态管理，系统根据学校仪器设备管理现状，通过对各仪器设备管理情况的长期研究，以灵活、通用、高效为主要设计理念，以可视化方式对全区所有教育装备进行集中监控和预警，并整合多个管理平台资源，对数据深度挖掘和多维分析。
平台充分利用网络资源，加强仪器设备管理，进一步提高教学仪器设备使用效率，提高办公效率和仪器设备可靠性，减少工作人员劳动强度，减少办公耗材，提高现代化管理水平。
三、业务畴
1、XX区教育技术装备智慧管理云平台管理对象可分为
2、从用途进行分类可包括
3、平台解决以学校为单位的教育装备全生命周期管理。
●配备情况：
采用优化的流程，简单的UI和优质的服务大大减轻学校装备管理老师的工作负担，变老师不得不用为主动愿意用。
以电子台账为中心实现装备的申购、入库、日常管理、维修、报损的动态管理。
●使用情况：
采用软件自动采集、物联网及流程监管等手段，实现教育装备的使用情况的动态实时监控。
●服务情况：
采用把供货商和服务商纳入平台的方法，对服务情况进行动态监管，既完成了教育装备全生命周期管理的闭环，又减轻了老师的工作，同时为以后的装备采购和服务招标提供了有力的依据。
四、平台使用者
1、平台使用者
●县教育局管理人员
●县其他部门用户（如财政局）
●学校使用者
●装备提供商
●装备维修维护商（保修期外装备）
用户愿意使用是平台的生命力，所有应用平台都可以分为以下三层：
●数据采集层
●应用管理层
●决策层
一般说来数据采集层工作量最大，也最难用好，但是它是平台的源头，本平台的数据采集层用户是学校、供应商和维修商，供应商包括统一采标采购的装备供应商和学校零星采购的装备供应商。
进入平台的供应商和维修商由于有管理方的考核约束，他们是会真实、及时的提供数据的，困难的是学校使用者。
学校使用者包括：
其中尤其以装备管理人员（如实验管理人员）是难点，他们的工作涵盖了装备日常管理的全部，包括购置申请、验收、处置、变动、出租出借、位置确定、清查、盘存、入库、领用、申请审批、资产年报、上报数据等等。
五、如何让装备管理员愿意使用平台
装备管理员的手工工作是很麻烦的：
●以手工方式记录台帐
●盘存只是为了应付检查
●根据标准填写采购清单是件困难的事
●须填写大量的单据、如入库单、采购申请单、报损单等
●……
正是因为手工工作麻烦，所以为采用信息化手段解决问题提供了机会，但并不是使用信息平台就一定比人工方便，如果处理不当、会让使用者觉得更麻烦，这也就是很多教育软件没有用起来的原因。
如何能做的让使用者愿意使用呢？
优化的流程：
我们以学校装备管理人员为例，在平台里他们业务流程里的很多环节是不需要采用录入的方式完成的。
他们的主要业务流程可以以一个闭环来描述：
这个流程有以下优点：
●期初数可由公司提供服务协助完成
●采购设备的规格型号,单价由供货商进入平台录入
●很多节点的数据是自动生成的
●设备管理员的工作主要是审核,比手工轻松得多
这就大大减轻了使用者的工作量。
简单的UI：
采用B/S、瘦客服端还是RIA应该和业务相关,不是一成不变的,一句话,架构为用户使用更简单方便服务。
当然，移动APP是必不可少的,但不同的用户并不是一定要用APP。
优质的流程：
企业优质的服务对本平台的应用极为重要，它不仅仅包括用户培训、解惑答疑、软件升级和应急处理，还包含企业在很多具体业务提供直接服务，比如期初盘存数据的录入就是很繁琐的事，我们可以采用以下流程进行工作：
不要让平台使用者做繁琐的事情！
六、技术线路
（一）、总技术线路
采用多层次、松耦合、高聚的分层架构，采用J2EE作为集成实现技术、采用webservice及自定义XML为平台标准接口作为系统交互、数据复用的规。
通过ETL工具及数据集成中间件建设信息共享数据仓库。
采用ETL工具完成数据的抽取、转化、集成、加载等功能，完成外网的数据同步。
通过数据清洗，转化等手段，进行数据的整合。
实现全面的数据分析和统计。
为了满足系统设计要求的性能指标，我公司立足先进技术，采用最新科技水平，使该项目的技术水平具备国乃至国际领先的地位。
1、采用面向对象的分析设计方法
面向对象的方法是当今大型软件系统开发使用的主要设计、分析、实现方法。
面向对象的方法可以很好地掌握系统的本质，使得到的系统相对稳定。
面向对象的方法可以提高开发的效率和质量。
面向对象可以有很好的层次结构，便于以后维护。
2、符合J2EE规的三层结构
作为教仪设备管理平台，系统必须具有很好的可移植性和可扩充性。
为了可移植，平台开发的技术尽可能与操作系统无关。
谈到与操作系统无关的开发技术，必然首推JAVA。
要使系统具有可扩充性就必须采用通用的组件标准。
在国际上公认的三大组件（EJB、CORBA、COM/DCOM）标准中，无论在发展前景，还是在应用的广泛性上，EJB标准都是最好的。
因此，选用J2EE规来建立系统也就是必然之举。
3、基于安全XML的接口标准
平台中大量用到数据的抽取和交换，建立一种统一的接口标准是非常必要的。
这种接口标准必须满足通用、规、安全、可扩展的要求。
结合PKI技术的安全XML技术是建立接口标准的有利武器。
4、基于物联网技术的应用
物联网技术是通过射频识别（RFID）、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，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。
平台充分利用物联网技术，迅速、准确地进行对非联网教仪设备的数据采集和管理，提高设备管理效率，方便了设备的跟踪，保证设备的安全，提升了学校的实验室设备的精细化管理水平，最终提高教学质量。
（二）、系统性能设计
1、性能优化设计概述
任何一个应用系统在高并发访问量和大数据量的真实环境（即生产环境）下运行，与在此之前的开发状态相比，很多因素都发生了变化。
“教学仪设备监控系统”要能够在多用户并发时提供较短的响应时间，因此系统必须实现负载均衡，以最大程度地提高系统的运行效率。
要求在对应用系统的访问量达到峰值时，系统的响应速度不发生明显的波动。
为达到这一目的，本方案在后台数据库、应用服务器和代码三个层面上做了性能调优设计。
在大用户访问量的压力下，位于一线的终端同时向服务器发出申请。
在后台数据库连接总数一定且应用服务器端连接池中预置连接不可能突破最大值的情况下，系统必须能有效释放空闲资源，一方面可以提高利用率，另一方面能防止“假死机”现象（即因容易导致用户访问超时，而使用户误以为系统死机）。
从终端用户发出访问请求到最终得到页面上的结果集的这段时间称为响应时间。
响应时间的最大部分往往出现在应用服务器取得后台数据库连接、访问实体表、组织结果集到关闭连接这一段。
经过分析，后台数据的访问率是不均等的。
有些数据属于高访问频率，如应用软件的控制表信息、业务信息代码等，我们称之为“公共数据”。
基于公共数据的这一特点，本方案在代码级别上专门设计了缓存机制，在满足用户请求的前提下尽量减少应用程序与后台数据库的交互操作。
在清楚认识上述问题的存在的基础上，结合公司多年技术积累，制订出了一整套性能优化措施。
本方案的性能优化设计是立足于效率、并发度和响应速度最优化，在信息缓存和资源就绪两方面、在应用服务器配置和信息代码两个级别上予以体现。
2、实现系统的负载均衡
快速响应时间和持续有效性将是各个终端节点向用户提供有效服务的基本要求，担负业务逻辑运算任务的应用服务器所需要的是这样一种解决方案：
在确保可靠的持续性服务前提下，对服务器的能力进行动态测试及优化，以保证能够满足用户的使用需求。
负载均衡的机制能为网络构架提供应用进程平衡负载的能力，使各应用服务器的效率达到最大化，同时保证高效应用方面的可靠性。
负载均衡意味着在应用系统的业务逻辑层上部署多台主机或虚拟主机。
当访问量达到一定程度的时候，应用服务器在多台主机间平衡工作量，使已经部署的多台主机都能够发挥最大潜能。
3、提高资源利用率
在一个整合后台数据库的应用系统中，后台数据库的运算能力及数据库连接是至关重要的资源。
当连接难以取得或获取不成功时，与当前主机相连的所有前端用户将陷入无限等待中。
而事实证明，在一个特定的时间点上，总有部分连接在连接池中处于闲置状态。
本方案在配置和程序中制订周密的资源释放计划，以确保一个用户离线或一次连接结束终止专属于此畴之的相关资源能回归原始状态。
4、减少网络负载
具体应用中，一次性检索出的数据量如果过多，检索动作执行的时间势必变长，对后台压力变大，并且导致网络上的传输量增大、应用服务器维护数据的压力加大。
因此本方案设计的解决办法，在程序中采用分批、多次的办法加快交互速度，避免因少数用户的查询操作导致数据库服务器性能明显下降。
5、快速解决出现的问题
解决问题的手段包括排除运行故障、优化运行性能；在不能立刻解决问题的情况下则应实现容错处理。
实现系统可靠运行的原理图示如下：
可靠性设计需要考虑到存储、应用、传输的各个环节，包括：
在应用服务器、应用软件两个方面实现容错处理；采用可靠的数据传输解决方案。
综合利用系统运行环境监控的成果
系统运行情况监控的成果一方面体现在监控结果展现上，一方面体现在监控报警上。
而监控模块的“发现问题”正为“解决问题”提供了前提条件。
动态诊断
建立对全局数据访问的负载管理机制，避免个别消耗大量资源的应用可能对系统全局的性能产生灾难性的影响。
在大并发用户的情况下，数据访问的负载管理是保障系统性能的关键
容错处理
容错处理是保证系统可用性的重要举措：
一方面可实现系统长时间稳定可靠地运行，另一方面如果遇上不可避免地故障，如网络中断，给用户一个友好的出错提示和指导意见。
应用级动态失效转移
在应用服务器层面的群集部署具有很好的灵活性，可以为用户提供透明的状态备份机制和快速的失效切换以及应用级动态的负载平衡，同时服务器群集的管理简单方便，由此获得部级综合信息查询应用系统必须的高性能和高可用性。
应用软件容错设计
在应用软件设计过程中应充分考虑到系统的可用性，遇上不可控的故障因素时应在应用支撑层面上进行捕获并给出友好提示，再根据异常情况和类型给出建议措施。
典型示例如下：
示例：
在程序使用过程中，某个业务数据库的登录用户名/口令被修改，应用服务器无法使用旧的帐号向数据库取得会话连接。
这时系统以统一、友好的界面风格告诉用户：
暂时无法与后台相连。
特别指出，在另一方面，系统监控服第务也发现了该业务数据库对应的数据源不可用，对系统管理员及时报警。
波动技术
如果说上面的两项措施（失效转移、应用容错）是对异常出现后的补救办法，那么“波动”技术就是防于未然的一个技巧。
所谓的“波动”是基于如下现实，由于平台和系统软件的底层原因，尽管Java语言本身具备垃圾回收机制，并且应用软件在设计和实现过程中也注意到保证资源复位，但是在系统长时间运行过程中仍然会遗留一些存碎片没有被回收，随着时间的推移势必影响运行性能和可靠性。
这时最好的解决办法就是建立一种机制，在应用服务器成员中间定期轮流重启某一成员服务器，以最彻底地达到资源清零的目的。
由于集群的唯一出口和失效转移的特点，在外部用户看来，整个系统仍然是可用的。
“波动”技术的实现将基于信息服务平台为管理员提供的管理工具。
七、系统的构成
1、教育装备配备情况管理系统构成图
2、教育装备使用情况监控系统构成图
3、教育装备服务情况检测系统构成图
1、应用部署
软件采用区集中部署的方式，各学校的数据都统一集中到所在区数据库中。
系统根据数据的不同权重，有针对性的用ETL自动抽取数据。
再对数据进行挖掘、统计、分析，形成预警。
硬件部署，集中部署在XX区教育局。
2、客户端部署
学校的信息设备，部署专用客户端软件，客户端软件会自动监测设备的各项软件和硬件情况。
一有异常情况，立即预警。
3、功能结构图
八、系统的应用描述
随着近几年国家对教育行业投入力度的不断加大，以及XX区教育均衡化工作的大力推进，各中小学校装备水平快速升级。
对于学校来说，无论是教育装备的集中管理，还是先进技术的科学运用，都是今后工作中的热点和难点。
在这方面，通过XX区智慧教育技术装备管理系统的应用服务学校，帮助学校尽快让技术装备的“利器”在教育教学中发挥应有的功效。
（一）提高教育技术装备的使用效率
通过对学校教育装备安装智能客户端或物联网终端，将各种应用数据（包括各种信息技术产品、设备及理、化、生等各功能实验室使用情况）上传到装备管理平台，对数据深度挖掘和多维分析，以基于地图可视化方式对学校的教育装备进行集中监控和预警。
让管理部门能实时了解学校教育装备使用状态及使用效率，促使设备真正用起来，充分发挥教育装备的效益，让国家的教育投入效益最大化。
通过教育技术装备管理与应用监测评估系统系统对教育技术装备使用过程监控，规教学行为。
对实验室、计算机室、多媒体设施等各类装备使用情况，开展“周统月报”过程管理手段，加强过程监管，规教学行为，实现装备管理手段信息化。
教育技术装备管理信息化不仅能够提高工作效率，而且可以及时准确动态的掌握教育技术装备配备情况，为各级领导决策提供依据。
同时，通过教育技术装备管理系统的信息化管理可以提升装备的使用效益，并对实验教学进行科学配置和管理。
系统以基于地图可视化方式对辖区学校的教育装备进行集中监控和预警，并整合多个管理平台资源，对数据深度挖掘和多维分析。
1、教育技术装备使用状态的实时监测
通过教育技术装备管理与应用监测评估系统系统对数字校园的各种应用系统，实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如电教教材、图书、讲义、课件等）到应用（包括教、学、管理、服务、办公等）的全方位实时数字化监测与管理。
教学设备管理与实验教学活动过程管理相结合，实现实验室管理的实时监测与分析。
通过对班班通设备、校园网等软件类设备的监测，实时监测软件的使用情况，访问量、信息更新量等几个方面。
2、教育技术装备使用情况的动态预警
用可视化的方式来对所有教学设备进行集中监控和预警，技术装备可视化监控平台实时监测学校设备，并可对重要设备进行位置标识，实现在地图上的直观动态预警，并按区域分色显示。
对主机系统资源的占用基本可以忽略不计的情况下，实现对班班通设备、实验室、设备维护等监控管理。
监控的重点是操作的关键指标，如CPU、存、进程、文件系统等，对其进行全面的监控管理，要求不仅能够在状态改变或性能指标超越极限时生成告警，同时还应该提供实时和历史的性能数据展现，并能够保存历史性能数据，以形成统计分析报表。
各种数据库（Oracle、MSSQLSERVER等）监控管理，包括数据库的重要配置参数以及运行状况的监控。
主要关注数据库的关键指标，如SGA使用率情况等。
可以添加、修改和删除教学设备，维护设备的基本信息。
维护的方式有两种，一种是手工填写服务器信息的方式，包括IP、学校、年级、班级、用途、位置等；第二种是网络扫描的方式，可选择一个IP网段进行扫描，自动将符合条件的服务器搜寻出来，然后人工再补充其它信息即可完成服务器的添加。
对于添加到系统里的服务器，可以订制需要监控的对象：
资源（譬如：
CPU、物理存、磁盘空间）、服务、进程、文件。
一旦定制好了服务器的监控对象，相关对象监控数据将实时的显示在系统监控页面中。
计算机类设备监控包括学校所有能接入网络的笔记本电脑、台式机、服务器等，实现设备运行状态监控、设备违规操作监控（如下班时间忘记关机）、设备故障报警、应急控制功能，有效地提高了计算机的稳定和安全。
3、班班通设备监测预警子系统
班班通设备主要监控CPU的使用率、存的使用率等，对使用状态长期超过阀值的电脑进行预警，便于管理员检查电脑是否需要对电脑进行清理或者优化。
监控班班通设备何时打开并使用过，并且在什么时间结束该操作。
并且根据需求，自动生成各式报表，包括敏感分析、学校每台设备各时段使用情况、学校各时段总体使用情况、学校每台设备软件使用情况、学校设备软件总体使用情况。
敏感分析报表：
报表信息包括学校、站点访问次数、工作访问次数、敏感访问次数、总访问量。
学校每台设备各时段使用情况报表：
报表信息包括学校名称、班级、总使用时间（分）、总使用率（%），上午（8:
00-12:
00）使用时间和使用率，下午（14:
00-18:
00）使用时间和使用率，晚自习（19:
00-21:
00）使用时间和使用率。
学校各时段总体使用情况报表：
报表信息包括学校名称、设备数量（台）、总使用时间（分）、总使用率（%），上午（8:
00-12:
00）使用时间和使用率，下午（14:
00-18:
00）使用时间和使用率，晚自习（19:
00-21:
00）使用时间和使用率。
学校每台设备软件使用情况报表：
报表信息包括学校名称、班级、总体情况（基数、使用时长、使用率）、Word文档的使用时长和使用率、IE浏览器的使用时长和使用率、PPT幻灯片的使用时长和使用率。
学校设备软件总体使用情况报表：
报表信息包括学校名称、总体情况（基数、使用时长、使用率）、Word文档的使用时长和使用率、IE浏览器的使用时长和使用率、PPT幻灯片的使用时长和使用率。
班班通设备动态预警：
班班通设备使用率不达标时，系统自动按预警。
在地图上直观动态预警，并按区域分色显示。
班班通设备使用率查询：
可以查询不同时间段（年/月/日）不同围（校/年级/班级）的设备使用率。
（设备使用率=设备进入使用状态时长/设备最大使用时长*100%）。
班班通设备远程关闭：
班班通设备未关闭时，可以通过系统进行远程操作关闭设备。
网络教室监测：
系统能够统计区域网络教室分布情况，每间网络教室的学生、老师电脑数量。
上级部门和学校可以对电脑的使用情况进行管理和使用效率进行分析。
通过对班班通设备的动态监测管理，促使班班通设备在学校得到广泛教学运用，充分利用网络资源及多媒体设施进行教学。
实现中小学教师做到“六会”，即会熟练运用计算机，会正确使用视频展台，会精确操作投影仪等多媒体设备，会制作上传电子教案，会自制教学课件，会高效运用网络资源。
如：
实现教室多媒体设施使用率不得低于每周课时的60%，专任教师应用层面不得低于80%。
让网络触手可及地为教学服务；形象，生动的动画，妙趣横生的插图，好听的音乐，让课堂不再单调；让抽象的知识消化于形象的教学之中；让孩子们在轻松，愉快的过程中掌握知识。
不仅省去了老师很多说教的时间，有时甚至节省了板书，挂图及音响播放消耗的时间，保持了学生学习思维的连贯性。
孩子们有兴趣了，老师轻松了，何乐而不为？
（二）把采购过程纳入管理
教育装备的招标采购作为教育工作中必不可少的一个环节，社会及其关注，所以招标采购管理工作的分开透明化是很有必要的。
出于对学校装备的台账管理，将招标采购环节纳入其中也是很有必要的，也可减少各个部门在采购过程中的大量
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