“大數據”的智能校園數字化管理系統

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摘要：本文分析了基于“大數據”的數字化校園系統的現狀與應用前景，設計了系統的體系結構，給出了各子系統的功能與應用定位。設計了系統表現層的實現技術，討論了系統數據實現層的訪問控制技術，通過該技術的運用來論證所用技術方案的可行性與可靠性。

關鍵詞：射頻；智能；大數據；JSF

1引言

隨著高校辦學規模不斷擴大，高校的相關信息量在同步增加，學生信息、教學資源建設、在線教學等數據構成了龐大的校園數字信息，管理難度越來越大，如何有效的進行管理已經成為急待解決的問題。近年來網絡數字化的推廣和普及，很多高校都在積極建設數字化校園，提高管理效率，降低辦公成本，實現無紙化辦公。數字化校園的建設不但使教學步入現代化，同時高校的教學管理,行政管理、學生管理、收費系統、后勤服務等都開始納入數字化管理。因此基于“大數據”的數字化校園管理系統應運而生，該系統的建設對于全面提高高校的管理效率和教學質量起到非常重要的作用。基于大數據的智能校園管理系統的核心是校園卡（IC卡），一人一卡，卡號編號遵循一個編號規則，保證每一張校園卡都有一個按某種排序為檢索方法的身份卡號。學校通常按入學年份、學院和專業代號、班級編號、班級學生數來編出學生的學號，可以將此號作為校園卡卡號，這種編號方式使得卡號像人們擁有的身份證一樣，具有唯一性，能夠唯一確定持卡人的身份，保證校園卡的安全使用，教職員工也一樣可以參照這種編號方式。該卡采用無線射頻技術，為非接觸式智能卡，因此可以降低IC卡的使用損耗。通過校園IC卡式可以查詢個人的消費支出情況、學生收費情況等，方便學校財務管理，提高服務質量；可以建立教師業務檔案，掌握教師任職來的教學、科研情況，為職稱評定提供確定而真實的歷史記錄；可以建立學生學籍檔案，方便教務安排授課，學生選課、上機、電子閱覽，教學管理得到進一步加強，同時校園安全也得到保障；可以方便學生利用閑暇時間，參加豐富多彩的活動，上網、洗浴、健身、購物、圖書查詢等，體現出學校以人為本，構建和諧校園的科學理念。

2數字化管理系統體系結構

傳統的學生證、借書證、上機證、就餐卡、工作證等證件，功能單一，不便于學校管理者對校園各信息資源的全面掌握。數字化校園管理系統核心是利用非接觸式智能校園卡作為載體，結合無線射頻、電子、單片機、IC卡、計算機網絡及數據庫等先進技術，將原來散列式的紙質的信息資源整合成數字化、智能化的信息資源，并拓展其更多的功能，諸如交費、消費、考勤等，使得校園卡具有一卡多能的功用，解決了傳統證件無法一證多能的弊端，同時也大大地提高了管理效率，更好地為師生員工服務。該系統在校園網絡中起著紐帶作用，它將整個校園各個管理系統模塊的信息有機、高效地連接起來，使得校園各個方面的工作因IC卡的高效、簡便而更加順利。數字化校園的特點有：（1）高速數據處理機制；（2）數據獲取權限管理高度集中；（3）系統高可靠性；（4）數據安全高；（5）數據的一致性與共享性高。智能數字化校園管理系統的體系結構如圖1所示。

2.1IC卡管理子系統

IC卡管理子系統是數字化校園“一卡通”管理系統的核心模塊，主要提供IC卡的注冊、發卡、充值、掛失、退卡、換卡、回收卡等IC卡本身的管理功能，同時系統還對IC卡終端設備進行管理，系統管理員通過該模塊對系統中用戶權限管理，對用戶的行為做必要的備份。

2.2學籍管理子系統

利用IC卡的身份驗證功能實現學生證的功能從而代替傳統的紙質證卡。對學生學籍卡片進行綜合的管理，其主要功能包括：學籍管理子系統管理、學籍管理、報表統計、信息查詢。能方便的對學生的自然信息、學習成績、獎懲情況、綜合評價等數據進行修改、增刪、復制等操作；同時還能按用戶需求設定條件進行接收、導出、生成、打印文字和圖表等信息數據；提供多個變量的查詢、查看方式。

2.3圖書管理子系統

學生進入圖書館使用IC卡進行身份鑒別，門禁系統將對合法的人員準入。通過IC卡身份驗證加強對圖書流動的管理，實現借書、還書、續借及損壞賠償等工作的智能化，減少人為因素的過失，最大限度地提高了圖書流動管理的效率和水平。全校師生可以通過該系統查詢新書和自己想要借閱的圖書情況，及自己過去借圖書的情況；另外還可以通過該系統向圖書館建議自己所需書籍的購買。

2.4開放實驗室系統

學校可以將開放實驗室與計算機機房的使用情況上網，學生如果需要使用實驗室可以先通過該系統進行網上預約，然后按系統設定的時間到機房做實驗，進入實驗室時只要把校園卡放在計算機房或實驗室的讀卡機上讀一下，控制系統根據讀卡機接受的信息安排學生可操作的機器，并記錄卡號、起始時間等信息。學生實驗結束后，將卡再放在讀卡機上讀寫信息，系統會給出該學生一學期應該做實驗的總時間，及已用時間。任課教師可以通過該系統查詢所任教班學生的實驗情況，并根據系統統計的結果，適時對實驗教學計劃做適當的調整。

2.5綜合查詢子系統

本系統查詢功能是為校園卡管理方和持卡人在校園內的活動需求所設定的。持卡人只需將IC卡在讀卡機讀一下，輸入密碼，便可有選擇地準確查詢、查看卡內有關信息和歷史數據等情況，便于持卡人隨時與各服務方取得聯系和幫助。同時，校園卡各服務方憑IC卡的權限，能查詢持卡人的有關數據，掌握師生第一手的準確信息，以便于更好地為師生提供服務，更好地有效管理。

3系統表現層實現

校園管理系統的表現層是系統與用戶發生直接交互的UI界面的邏輯。該系統涉及的部門和人員很多，不同的應用部門與人員的用戶界面各不相同，因此要開發一個較好的用戶界面比較難實現。用戶表現層的核心技術是用戶接口模型，即是UI模型。在這一層的開發中，通過使用特定的組件，開發人員不必直接寫任何WEB瀏覽器代碼如HTML或XML，就能夠通過基于組件設置的等級對象來處理用戶頁面，而不必考慮具體的用戶?，F在在校生基本都有手機與筆記本，因此要求系統的表現形式多樣化。系統設計時要求表現層與具體的業務邏輯相獨立，系統中每個業務邏輯模塊都不依賴于用戶界面，使多種表現層形式（如多種瀏覽器支持，無線設備支持）等成為可能。在需要使用別的表現形式的時候，只需要修改對應的表現層的部分組件，對那些與用戶界面無關的業務邏輯則可以獨立地演變，不必受用戶界面變化的影響。系統開發時，采用的表現層實現技術是JSF（JavaServerFaces），JSF是一種用于構建JavaWeb應用程序的標準框架。它提供了一種以組件為中心的用戶界面(UI)構建方法，從而簡化了Java服務器端應用程序的開發。JSF技術為開發基于網絡用戶界面的Java開發者提供了標準的編程接口API以及標簽庫。與Struts框架一樣，JSF定義了一組JSF標簽，便于生成和JavaBean屬性綁定在一起的HTML表單。JSF的主要優勢是它采用JavaWeb用戶界面標準，按照模型—視圖—控制器(MVC)模式設計框架。用戶界面與應用程序數據庫清晰分離，便于對JSF應用程序的管理。為了準確提供頁面對數據訪問的JSF上下文，同時也為了避免對頁面未授權、不正確或惡意的訪問，通過設計一個前端“Facesservlet”（控制器）來負責處理與用戶的所有交互。表現層實現技術如圖2所示。

4“大數據”中心數據處理

智能數字化校園管理系統運行的最大難題是如何處理在短時間內出現的大數據量，因此在服務器端設計上對數據庫的操作顯得十分重要，當要處理的數據操作十分巨大，如果頻繁創建數據庫連接，頻繁關閉數據庫連接，則會引起效率低下，甚至引發系統崩潰。為了實現對大數據的快速處理，系統開發時數據處理模塊利用一種Web環境下OLAP決策支持系統的體系結構，在此結構中將對象池技術和數據緩存技術結合起來，數據緩存用來存儲歷史查詢結果，對象池則維持一定數量的對象。對象池技術可以減少頻繁創建和關閉數據庫連接，銷毀對象所造成的系統開銷，以提高響應速度和系統的性能，系統處理流程如圖3所示。對象池在用戶、業務邏輯與數據緩存之間直到聯系紐帶，系統對用戶請求轉換成規模的需求，然后確定能夠提供服務的對象，根據用戶的需求查詢，調用OLAP對象，對對象池進行遍歷查找用戶需要的數據，最后將處理結果返回客戶端。實現方法是在WEB服務器剛運行時，把已經創建但還沒被調用的連接，以創建時間為序存放到空閑池中。每當用戶調用一個連接時，系統首先檢查空閑池內有沒有閑置的連接，如有則接著做連接是否有效判斷，無效則將該連接從空閑池中刪除，然后重新檢測空閑池是否還有連接，有效則把建立時間最長的連接分配給用戶。如果一直沒有找到匹配的連接，則檢查當前所建連接池是否達到所允許的最大連接數(maxConn),沒有達到，就新建一個連接；已經達到，就等待一定的時間(timeout)。如果在等待的時間內有連接被釋放出來，就可以把這個連接分配給等待的用戶，如果等待時間超過預定時間timeout,則返回空值(null)，直至找到匹配的連接。系統對已經分配出去正在使用的連接只做計數，當使用完后再返還給空閑池。

5結語

基于大數據的智能數字化校園管理系統的應用，必將給高校的教學和管理工作帶來更高的工作效率。文章所設計的表現層方案很好的解決了智能數字校園管理系統的體系結構與理論應用技術，系統開發運用的對象池技術，可以很好的解決大數據對系統的實時訪問需求，實現系統安全高效運行的目標方案，對系統正式實施與運行提供了技術保障。

作者:劉宇靜 單位:江蘇省連云港工貿高等職業技術學校

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