基于數(shù)字化校園數(shù)據(jù)共享的設(shè)計與實現(xiàn)

白祎花

（陜西財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽 712000）

信息化體系的建設(shè)和完善為數(shù)據(jù)交換及資源共享的實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐，數(shù)據(jù)交換及共享在高校校園中的應(yīng)用，可提升高校的數(shù)字化和信息化管理水平，已普遍受到高校的重視，隨著校園管理引入并使用的應(yīng)用系統(tǒng)種類及數(shù)量增多，由于各系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)性較差，獨立的應(yīng)用系統(tǒng)很容易導(dǎo)致信息孤島問題，系統(tǒng)數(shù)據(jù)存取格式的不同會影響信息的共享。數(shù)字化校園建設(shè)重點在于實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)間共享，學(xué)校共享數(shù)據(jù)平臺的建立成為目前研究的熱點之一[1]。

1 需求分析

設(shè)計數(shù)字化校園的根本目的在于提高高校各部門信息資源的使用及管理的質(zhì)量和效率，能夠為師生帶來更好的教學(xué)服務(wù)，文中設(shè)計的共享系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)包括：

1）完成數(shù)據(jù)共享平臺的構(gòu)建（系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵）。由于校園中各部門之間的業(yè)務(wù)存在重疊交叉，所以很多部門都會涉及一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)中，各個模塊都是獨立運作，缺乏整體性與全局性，各模塊中存儲的數(shù)據(jù)均不相同，數(shù)據(jù)無法互通，不僅導(dǎo)致數(shù)據(jù)的冗余而且無法實現(xiàn)跨系統(tǒng)訪問，嚴(yán)重制約數(shù)字化校園的發(fā)展。該數(shù)據(jù)共享平臺的建設(shè)要具備獨立數(shù)據(jù)庫，從而使信息數(shù)據(jù)在高校各部門間實現(xiàn)有效共享，提高數(shù)字化校園系統(tǒng)的規(guī)范性和統(tǒng)一性，促進高質(zhì)量教學(xué)服務(wù)工作的順利開展。

2）在系統(tǒng)總體架構(gòu)的基礎(chǔ)上完成統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺的建立，提供高效的用戶認(rèn)證服務(wù)。用戶通過自身設(shè)定的賬戶及密碼便可以對不同的應(yīng)用系統(tǒng)進行訪問，賦予不同用戶相應(yīng)的操作權(quán)限，使系統(tǒng)能夠滿足不同用戶的需求，為各級用戶掌握信息資源提供便利，從而有效提高系統(tǒng)的安全性和實用性；

3）完成統(tǒng)一信息門戶平臺的建立。統(tǒng)一信息門戶平臺是廣大師生以及院校各級領(lǐng)導(dǎo)訪問數(shù)字化校園的重要入口，該平臺可以提供包含多個應(yīng)用系統(tǒng)的集成環(huán)境，進入數(shù)字化校園的師生能夠享受新聞瀏覽、網(wǎng)上交流、公告接收等多項服務(wù)，另外可以通過統(tǒng)一身份認(rèn)證享受到具有針對性的個性化服務(wù)。用戶可以根據(jù)實際需求對信息門戶的內(nèi)容或布局進行適當(dāng)調(diào)整，體現(xiàn)出數(shù)字化校園“以人為本”的設(shè)計理念[2]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 SOA架構(gòu)體系

作為面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，SOA 在信息共享中具有較高的應(yīng)用價值，對于異構(gòu)系統(tǒng)間的操作與信息共享，SOA 通過標(biāo)準(zhǔn)中間件的使用即可實現(xiàn)，有效解決了信息孤島問題，服務(wù)、注冊等作為SOA 的重要環(huán)節(jié)，具備較高的可移植性，通過使用Web Service即可完成對流程的分配，SOA 基本架構(gòu)如圖1 所示，服務(wù)請求者主要負(fù)責(zé)查詢服務(wù)（通過輔助注冊中心），注冊和檢索功能則在服務(wù)注冊中心內(nèi)實現(xiàn)[3]。

圖1 SOA基本架構(gòu)

2.2 數(shù)字化校園系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)設(shè)計過程中以B/S 為根本架構(gòu)，結(jié)合數(shù)字校園建設(shè)目標(biāo)對系統(tǒng)進行設(shè)計，數(shù)字化校園數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

1）基礎(chǔ)設(shè)施層，是實現(xiàn)并運行數(shù)字化校園系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要包括系統(tǒng)軟硬件及二次開發(fā)平臺；

2）數(shù)據(jù)層，檢查高校應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，以確定其是否具備一致性，統(tǒng)一集中儲存有效數(shù)據(jù)，對檢查出的無效及缺失數(shù)據(jù)進行相應(yīng)處理，實現(xiàn)數(shù)字化校園數(shù)據(jù)共享中心的構(gòu)建；

3）應(yīng)用支撐層，主要負(fù)責(zé)為系統(tǒng)平臺內(nèi)的應(yīng)用層提供各項服務(wù)功能，由數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一信息門戶3 個平臺構(gòu)成，為系統(tǒng)用戶提供接口；

4）應(yīng)用層，主要由一卡通、人事管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)組成；

5）展現(xiàn)層，將高效便捷的信息交互服務(wù)提供給高校教師、學(xué)生及管理人員，能夠有效滿足不同用戶的功能需求，最終實現(xiàn)高校信息資源的共享[4]。

2.3 系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計

建設(shè)數(shù)字化校園需涵蓋校園內(nèi)的各項相關(guān)業(yè)務(wù)，文中在分析高校校園網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)功能架構(gòu)進行設(shè)計，通過基于SOA 的數(shù)字化校園系統(tǒng)實現(xiàn)將各相關(guān)系統(tǒng)（包括校園一卡通、教務(wù)管理、圖書館管理及后勤管理等）集中到統(tǒng)一平臺內(nèi)，系統(tǒng)整體功能架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)整體功能架構(gòu)

2.4 共享數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化校園建設(shè)的根本需求，將數(shù)據(jù)共享平臺劃分為公共字典庫、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫、共享數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)管理庫、交換協(xié)議庫和歷史庫6 個部分，如圖4 所示。

圖4 共享數(shù)據(jù)庫構(gòu)成

公共字典庫中包含信息標(biāo)準(zhǔn)庫元數(shù)據(jù)以及共享數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出二者的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。共享數(shù)據(jù)庫中包含每一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的共享數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過訂閱可以獲取共享數(shù)據(jù)。信息標(biāo)準(zhǔn)庫是共享數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)來源之一，包含教育部以及學(xué)校發(fā)布的信息標(biāo)準(zhǔn)，確保共享數(shù)據(jù)只有一套信息編碼。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入時所產(chǎn)生的權(quán)限信息、注冊信息、訂閱信息等數(shù)據(jù)會存放在業(yè)務(wù)管理庫中。交換協(xié)議庫中會存放中心數(shù)據(jù)庫與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)交換需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件、數(shù)據(jù)交換文件等，所有文件會根據(jù)業(yè)務(wù)管理庫和公共字典庫的相關(guān)內(nèi)容產(chǎn)生。歷史庫是共享庫的歷史記錄，是所有共享數(shù)據(jù)的來源地。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

在描述定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時采用中間件技術(shù)，作為面向?qū)ο蠼７绞降囊环N，中間件進一步節(jié)約了開發(fā)時間，訪問不同系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫則通過統(tǒng)一的公共接口來實現(xiàn)，不同接口之間的開發(fā)借助中間件完成[5]。

3.1 ETL數(shù)據(jù)抽取

針對數(shù)據(jù)的集成必須借助相應(yīng)的技術(shù)手段來完成異構(gòu)多數(shù)據(jù)源的集成，文中通過ETL 抽取工具的使用完成對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，以ETL 對關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的重要信息進行抽取，為后續(xù)的數(shù)據(jù)挖掘做好準(zhǔn)備，數(shù)據(jù)抽取如圖5 所示[6]。

圖5 ETL數(shù)據(jù)抽取過程

3.2 數(shù)據(jù)共享平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

由于各類數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的共享與交換過程并不能直接實現(xiàn)，需基于共享數(shù)據(jù)中心平臺對數(shù)字校園進行構(gòu)建，文中以數(shù)據(jù)共享平臺為依據(jù)，構(gòu)建并完成了對各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理，為該系統(tǒng)平臺的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)支撐。系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)整合中間件（位于數(shù)據(jù)共享平臺中）的使用完成共享數(shù)據(jù)中心庫的統(tǒng)一存儲，進而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享及交換過程，此外數(shù)據(jù)共享平臺還具備豐富的數(shù)據(jù)挖掘分析功能，有利于數(shù)字化校園實現(xiàn)規(guī)范化管理[7]。數(shù)據(jù)共享平臺架構(gòu)如圖6 所示，在設(shè)計數(shù)據(jù)共享平臺過程中，各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過制定Web Service 接口標(biāo)準(zhǔn)的方式，通過共享平臺完成數(shù)據(jù)的交換，有效提升校園數(shù)據(jù)共享的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)校園信息的快速互通[8-9]。

圖6 數(shù)據(jù)共享平臺架構(gòu)

3.3 統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)通過身份認(rèn)證功能提高校園數(shù)字化系統(tǒng)的安全性，該系統(tǒng)應(yīng)用者主要是高校管理者及全體師生，文中通過統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺的構(gòu)建完成對不同用戶身份的認(rèn)證及權(quán)限的確定，按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)將各個用戶合理劃分到對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)中，在滿足不同業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，系統(tǒng)平臺據(jù)此完成對眾多用戶的統(tǒng)一管理，將校園系統(tǒng)的用戶信息結(jié)合認(rèn)證服務(wù)及目錄服務(wù)系統(tǒng)完成統(tǒng)一存儲（存儲信息的授權(quán)需以用戶不同權(quán)限為依據(jù)），從而實現(xiàn)對高校系統(tǒng)用戶的集中認(rèn)證，為簡化數(shù)字化校園系統(tǒng)平臺的操作規(guī)程，用戶在統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺即可完成身份認(rèn)證，系統(tǒng)自動將信息資源及功能（與權(quán)限相符）提供給該用戶。統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺架構(gòu)如圖7 所示[10-11]。

圖7 統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺架構(gòu)

3.4 統(tǒng)一信息門戶平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

通過構(gòu)建的統(tǒng)一信息門戶平臺能夠為用戶提供各類信息服務(wù)，高校教學(xué)服務(wù)工作的各項信息能夠在信息門戶平臺中體現(xiàn)出來，便于各個子系統(tǒng)之間的信息交互與轉(zhuǎn)換，集中整合了較獨立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能，各應(yīng)用系統(tǒng)功能通過統(tǒng)一信息門戶平臺完成了集成及重構(gòu)功能，在此基礎(chǔ)上按照用戶需求提供各類服務(wù)，統(tǒng)一信息門戶平臺整體架構(gòu)如圖8所示[12-13]。

圖8 統(tǒng)一信息門戶平臺整體架構(gòu)

4 系統(tǒng)測試

為檢測文中基于數(shù)字化校園數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)平臺的有效性，采用黑盒法進行測試，測試結(jié)果表明各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過制定Web Service 接口標(biāo)準(zhǔn)的方式，在數(shù)據(jù)共享平臺順利完成了共享及交換過程，相應(yīng)數(shù)據(jù)管理機制具備較高的自我完善功能，可根據(jù)實際情況進行機制的優(yōu)化，從而提升了校園系統(tǒng)數(shù)據(jù)在共享過程中的準(zhǔn)確性及一致性，在統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺即可完成身份認(rèn)證，通過統(tǒng)一信息門戶入口根據(jù)自身權(quán)限可訪問工作所需的各類信息資源，能夠有效地實現(xiàn)高校內(nèi)各系統(tǒng)信息的共享[14-15]。

5 結(jié)束語

隨著信息時代的來臨，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)運用到經(jīng)濟、文化、教育等多個領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域中數(shù)字化技術(shù)為傳統(tǒng)的管理模式帶來巨大沖擊，數(shù)字化校園建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前教育發(fā)展的必然趨勢。為了實現(xiàn)高校數(shù)據(jù)信息的整合以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，文中主要研究了基于數(shù)字化校園數(shù)據(jù)共享平臺的實現(xiàn)路徑，根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和指導(dǎo)思想，對數(shù)字化校園系統(tǒng)進行設(shè)計，使數(shù)字化校園系統(tǒng)的信息整合能力得以顯著提升，為數(shù)字化校園建設(shè)提供參考[16]。