探讨数字化绿色数字化校园建设研究

论文导读：校园建设已经具备了相当大的规模，多数本科院校的数字化校园建设基本完成，本科院校依托数字化校园正在向“智慧校园”迈进。高等院校的数字化校园建设则落后本科院校较多，多数的高等院校正处在建设和完善数字化校园进程中。数字化校园各个子系统已经成为学校教学、管理、生活、科研的必需元素。另一方面实践科学发展观和全社会
摘要：通过对高校数字化校园建设的调研，发现了当前绿色数字化校园建设中存在主要问题。分析了绿色数字化校园的建设应做好评价标准、机房环境、硬件系统、管理制度等几个方面的工作，提出了“绿色”思想和要求贯穿数字化校园建设的全过程，并提出了一整套绿色数字化校园建设方案。
关键词：绿色数字化校园 高校信息化 节能环保
1007-9416（2013）09-0071-02
1 引言
当前我国高等学校的数字化校园建设已经具备了相当大的规模，多数本科院校的数字化校园建设基本完成，本科院校依托数字化校园正在向“智慧校园”迈进。高等院校的数字化校园建设则落后本科院校较多，多数的高等院校正处在建设和完善数字化校园进程中。数字化校园各个子系统已经成为学校教学、管理、生活、科研的必需元素。另一方面实践科学发展观和全社会的“绿色”理念正在向各行各业延伸。建设绿色校园是顺应时代的潮流，是高校应对全球环境恶化和资源紧缺问题的必然要求。绿色数字化校园的建设是绿色校园建设的一个不可或缺组成部分，因此建立绿色数字化校园是学校降低运营成本和对外要树立良好的环保形象的具有重要意义。
2 绿色数字化校园含义及面临的问题
绿色校园在其全寿命期内最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为学生我教师提供健康、适用和高效的学习空间，并对学生具有教育意义的和谐校园。因此可以得出绿色数字化校园是指在数字化校园在生命周期内最大限度的节约资源、保护环境、减少污染、可持续发展和有利于人才培养的数字化教学与应用环境。
各高校的绿色数字化校园建设从不同的角度看存在不同的特点：从投资上看主要有电信等企业全额投资建设、电信等企业与学校共同出资建设、学校自筹资金的模式。从建设时间看有总体规划一次建设各必需子系统和总体规划分期建设各必需子系统。从建设内容上看有硬件基础建设、数据及支持系统建设、应用软件系统建设以及制度建设。然而各校在数字化校园建设中自始至终坚持做到“绿色”需要解决以下的问题。

2.1 规划与评审的问题

目前我国尚未建立起一套完整的绿色数字化校园的资源利用监测指标体系，无法实时地对能源和资源利用进行监测和预警，因此亦很难实施对绿色数字化校园规划时既考虑需求又突出“绿色”，在数字化校园的规划评审时最终只关注功能和性能的需求。

2.2 电力能源消耗的问题摘自：本科毕业论文范文www.7ctime.com

随着应用需求的增加硬件系统建设也需要不断地增加，需要的能源开销持续攀升，另外，随着件系统能耗的不断增加硬件系统的冷却成本也相应上升。有一个比例计算公式：41%的能耗是用于IT的设备，28%的能耗是用于能源配送，31%的能耗是用于制冷设备。

2.3 资源利用率的问题[3]

资源利用率低下，各校的数字化校园软件系统多半属于管理信息系统和单纯的网站应用。这些网站和信息系统的管理和使用部门都强调自己的系统是多么的重要，都要求最好不要与其他部门的系统共享同一台主机资源，但事实上其对包括服务器CPU、内存和存储I/O等资源的要求很低，对网络带宽的要求也并不高。这些系统独立运行令资源利用率大多在1%～20%之间导致大量的资源浪费。

2.4 更新的问题

数字化校园的硬件产品即使不使用也存在有效期，一般服务器、网络设备等电子产品在使用3年后就开始出现隐形故障，在5年后其运行的稳定性出现问题，频繁的更换会增加更新成本并带来环境污染问题。

2.5 重硬件建设，轻软件建设的问题

多数高等学院数字化建设经费相对需求比较紧张，电子产品更新换代很快，必然导致建设时重点考虑硬件建设，而轻视软件系统和相应的制度建设。最终导致建成的绿色数字化校园既没有发挥最大效能，又没有制度作保障，更没有形成深入人心的“绿色”理念。
3 绿色数字化校园建设
绿色数字化校园的建设应在评价标准、机房环境、硬件系统、软件系统、数据和管理制度等六个层面从规划设计到建成运行的全过程开展工作。以下从评价标准、机房、硬件和制度四个方面讨论绿色数字化校园建设。

3.1 绿色数字化校园评价标准建设研究

目前，我国还没有绿色数字化校园的国家标准。由于国家标准需要涉及的面太广，需要相关部门进行大量的研究和实践，因此建设绿色数字化校园时没有标准可循。各校在进行数字化校园建论文导读：冷采用整体空调制冷，为了解决机房局部热点，提高制冷量，所造成的机房过度冷却，导致制冷能耗的增加与浪费。由于运行负载率过低，从而造成电源整体效率降低，带来了供电系统的电能损耗增加。因此，要实现绿色机房一是更换现有高能耗制冷系统，采用更为先进的高效制冷系统。二是利用现有制冷系统，针对热点进行定点冷却，降低整体冷却
设时难以兼顾“绿色”指标，建设与监理单位也无法强制承建单位做到“绿色”。但是我们依然可从以下几个方面制订绿色数字化校园建设评价指标。
首先，节能方面入手通过对学校数字化设备的能源利用状况进行定量分析，对能源利用效率、消耗水平、能源经济与环境效果进行审计、监测、诊断和评价。参照优秀的数字化校园建设成功案例，制定符合本校的节能目标，评价体系。
其次，节材与节地方面通过传输系统的整合，尽可能用个高速的“网络”承载数字化校园的各个子系统，减少接口种类、避免重复走线、减少有色金属的使用、采用合理的路由和提高空间的利用率等指标。
再次，建设成本与功能质量在满足校园基本功能基础上，兼顾实用性、先进性和功能的完备性。
最后，可持续性方面要求绿色数字化校园各子系统必须是统一规划下的整体解决方案，充分考虑应用与数据整合度，各系统生命期终结时的良好过渡与回收处理。

3.2 方案设计及实施

3.

2.1 机房环境

机房环境的绿色改进包括：建筑结构、制冷、电力和照明等几个方面。机房采用能耗的评比标准—PUE（PowerUsageEffectiveness）来衡量机房能耗效率，PUE等于机房总能耗/IT设备总能耗。据有关方面统计，我国目前运行的机房PUE值多数是在2.2～3.0之间，远超出能效逻辑所阐述的标准机房基准数值。这表明现有机房的能量约有40～60%都消耗到空调冷却设施上了。2010年Google公布其数据中心PUE均值为1.16，个别PUE值1.09；Facebook、雅虎和微软等空气冷却数据中心的PUE值可以控制在1.1以内。因此机房环境绿色改进中应当首先考虑的因素。 目前大多数高等院校机房制冷采用整体空调制冷，为了解决机房局部热点，提高制冷量，所造成的机房过度冷却，导致制冷能耗的增加与浪费。由于运行负载率过低，从而造成电源整体效率降低，带来了供电系统的电能损耗增加。因此，要实现绿色机房一是更换现有高能耗制冷系统，采用更为先进的高效制冷系统。二是利用现有制冷系统，针对热点进行定点冷却，降低整体冷却系统的能耗，使用机房制冷向智能化方向改进。
3.

2.2 网络设备与布线系统

网络设备包含核心层、汇聚层和接入层三类设备构成。核心层和汇聚层设备一般有制冷的机房内，而接入层设备随相关的信息点分布安装。要求只能从设备制造环节和设备招投标环节来解决能源消耗问题。
数字化校园布线的设计施工也需要进行整合。一方面处理好内、外网关系，既达到专网专用的要求，又可保持公用网络开放高效。实现网络校园视频监控系统、网络考试视频监控系统、CATV、网络数字寻址广播系统、程控交换网等子网的传输整合，把这些系统都放到一个布线系统中，实现一次布线多系统共享。

3.

2.3 服务器

对于服务器的绿色节能要求可采以下的技术方案。 首先，在选择服务器厂家时，除了考虑应用需求外，还要考察服务器的能源要求。不同的服务器厂家之间存在一定的能耗差异，在实际考察中发现有的计算机硬件满负荷运行时用电近9000度，这样的服务器热量排放大影响环境
其次，采用“虚拟服务器”技术可以节约很大的设备采购成本和运行的能耗。事实上，一台物理的服务器只承载一个应用系统或一个网站时，它的资源利用率很少超过10%。若应用系统很多，那么服务器资源的浪费将是相当严重。因此有必要分析每一应用资源占用阈值，优化服务器的配置，进行服务器整合。利用Vmware或者OracleVM等技术，在一台物理服务器上建立多台虚拟服务器，来提升每台服务器的利用率，达到减少物理服务器的数量和节能的目的。
最后，对于进入故障高发期（服役5年以上）的服务器应有计划的淘汰。一些高等院校的服务器以塔式、机架式居多，这些服务器需要占用较多的空间，特别是塔式服务器；能源消耗也多。与之对应的是采用刀片式服务器，既可以节约能源又可切约空间。
3.2.4论文导读：建设中使用的材料种类多，用量大，材料使用最佳环境多样，因此采用环保材料可以从根本上保护数字化校园环境。这也许是构建绿色数字化校园时注重技术的人员容易忽略的部分，因为我们的目光更多的集中在功能、性能和节能降耗方面。但是对于环境保护上的"绿色"也是必不可少的，用户在选用数字化校园的产品时，应当考虑到有害物质的排
存储系统
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化校园需要存储大量的数据，因此需要建设低能耗、低成本、高利用率的绿色存储系统。实现绿色存储技术要建设的全过程综合考虑存储系统各个方面。从底层、从基础、从数据出发，从标准和技术层面去考虑，实现架构和基础应用层面上的统一，最终奠定绿色存储技术的良好基础。目前绿色存储技术也是必需的存储系统的节能考虑主要涉及以下几个方面。
首先在存储系统中采用重复数据删除技术，即只会存储新旧版本内容的不同之处，或者只将读取的数据部分写入备份设备中，或者只存储奇特的数据，以有效地减少硬件动作，节约能耗。存储厂商提供的解决方案中，如NetApp的统一存储产品中、昆腾的DXi磁盘存储产品和StorNext数据管理软件平台、飞康的VTL存储管理器，都应用了重复数据删除技术，从而解决了大量重复数据的问题。
其次采用存储虚拟化技术[4]，各高校存储系统建设时涉及的存储厂商和型号比较多。数字化过程中随着应用的增加，存储系统也会增加，如何保护以前投资也是一项重要的任务。通过存储虚拟化即在不增加人员或运营成本的情况下管理日益增加的存储容量，实现对来自不同厂商的不同存储架构的整合和管理，利用统一的虚拟化管理充分利用现有设备，减少浪费，降低管理成本，进一步提高存储设备的使用效率。
与此同时，面对不断地由厂商推出各自独特的绿色存储技术，比如包括EMC用于服务器的虚拟化技术VMware以及文件级存储虚拟化技术Rainfinity、数据块级虚拟化Invista，富士通基于MAID技术的存储系统、惠普最新发布的新EVA系统、Comm Vault Simpana管理平台、博科改变SAN孤岛的数据中心Fabric架构。我们在选择绿色节能存储设备时应综合考虑这些方面。
第三，未来可以采用软件定义存储（Software-definedstorage，SDS）技术，即所有存储相关的控制工作都放置在相对于物理存储硬件的外部软件中。这个软件不是作为存储设备中的固件，而是在一个服务器上或者作为操作系统（OS）或hypervisor的一部分。这种技术可以把软件从硬件中剥离出来，使得配置更加灵活，可以大幅降低成本并与现有的虚拟架构紧密结合。
第四，存储数据安全仍是绿色数字化校园建设的重中之重。如果不能保证数据的安全，不能很好的控制安全风险，那么再绿色的存储也毫无意义。数字化校园离不开计算机网络，开放的计算机网络应用环境带来大量已知事未知的安全风险，安全方面要求越来越复杂，弥补任何数据损失都会带来成本的急剧上升。支撑网络应用的静止数据和移动数据对存储系统提出不同的要求。当数据置于一个安全的保护策略之下，较少的数据移动和策略调整，实际上也是实现绿色存储技术的良好保证。
最后，采用存储自动化技术，毕竟人工的管理每一台设备要降低能耗，将是一件几乎不可能的任务，因为人为控制很难做到最优化。人为的调整优化、备份策略和配置往往受限于其各校管理人员的知识水平和管理经验。如果能够应用自动化技术，让业界资深专家预定方案，系统自动调整优化和自动调整策略，将能够实现实时调整，降低不必要的系统工作与能耗。

3.3 环保材料

数字化校园建设中使用的材料种类多，用量大，材料使用最佳环境多样，因此采用环保材料可以从根本上保护数字化校园环境。这也许是构建绿色数字化校园时注重技术的人员容易忽略的部分，因为我们的目光更多的集中在功能、性能和节能降耗方面。但是对于环境保护上的"绿色"也是必不可少的，用户在选用数字化校园的产品时，应当考虑到有害物质的排放，是否使用了含有害物质的材料，使用的材料是否是无毒、可分解，可回收材料，焊接材料是否是无铅的？材料的在极端的环境中是否分解现有害物质，材料抗老化如何？等等这些都是要考虑的问题。

3.4 监测和分析手段

建立涉及数字化校园的综合能源监测平台系统[4]，将能源消耗统一地进行动态监控、实时地采集个机房和楼宇的能源消耗值，并进行统计与分析能源的每瓦特效率，合理地安排能源供给，根据具体情况进行节能改造，比如空调系统制冷与自然风冷合理分配分析。

3.5 “绿色”管理制度

绿色数字化校园的最大问题还是管理，可以说没有好的管理，就没有绿色的数字化校园。就算有了“绿色数字化校园”的监控系统，若没有建立完整的绿色监控与管理制度，论文导读：管理有章可循。最后，建立数字化校园循环利用办法规定信息化产品转变用途、淘汰、报废、回收等各环节准则。最终形成绿色数字化校园的人文环境。4结语“十二五”国家发展规划要求信息化持续、健康发展以及国家建设“两型社会”——环境友好型和资源节约型的时代背景下，如何利用各种技术手段更有成效地节能降耗、
那么难以落到实处只是“绿色”空中楼阁而已。
首先，绿色数字化校园建设管理制度应该贯穿项目建设的始终，从设计、采购、安装、运维、培训等方面进行管理，从整体上把握绿色数字化校园的建设。其次，建立绿色数字化校园日常管理制度，提高师生认识，从日常应用出发，充分利用信息化技术实现“无纸化”、节能和循环应用，规定节能减排的目标、行为准则、监督检查和奖惩办法，使学校的管理有章可循。最后，建立数字化校园循环利用办法规定信息化产品转变用途、淘汰、报废、回收等各环节准则。
最终形成绿色数字化校园的人文环境。
4 结语
“十二五”国家发展规划要求信息化持续、健康发展以及国家建设“两型社会”——环境友好型和资源节约型的时代背景下，如何利用各种技术手段更有成效地节能降耗、改善环境是急需解决的重大课题。绿色数字化校园的建设是顺应时代潮流、是高校数字化校园可持续发展和人才培养的重要支撑。
参考文献
中国绿色建筑与节能专业委员会.《绿色校园评价标准》，2012，8.
IT影响环境超过航空业无烟工业还需绿色.http：//server.51cto.com/Greenit-13638

6.htm.

[3]孟坛魁，苗林，梁艺军.数字校园中的绿色计算环境构建探讨[J].计算机科学，2012，10.
[4]王永海.2009存储技术热点之IP存储和存储虚拟化[J].科技浪潮，2009，2（72）.