智慧宿舍管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

李洋 胡茵茵 宣宏坤 黃春健 黃澤濤 王宗彤

摘 要：信息化時(shí)代，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)宿舍信息的管理是行之有效的。大部分的宿舍管理系統(tǒng)是與商家進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)的，在安全性的問(wèn)題上存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。文章研究的系統(tǒng)前端是由視圖邏輯（View）和控制器邏輯（Controller）組成，視圖邏輯負(fù)責(zé)頁(yè)面的渲染和數(shù)據(jù)的顯示，控制器邏輯負(fù)責(zé)對(duì)用戶(hù)的請(qǐng)求和輸入的數(shù)據(jù)處理、請(qǐng)求相應(yīng)的路由和接口，獲取數(shù)據(jù)。進(jìn)一步加強(qiáng)了基礎(chǔ)信息的維護(hù)、宿舍樓管理和宿舍日常管理。

關(guān)鍵詞：高校宿舍;宿舍管理系統(tǒng);安全性;擴(kuò)展性;RBAC

0 ? 引言

隨著我國(guó)人口的增長(zhǎng)，各大高校的學(xué)生也日益增多。學(xué)校宿舍信息的管理作為學(xué)校的一項(xiàng)日常工作，也正因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)的增加使得宿舍信息的管理變得越來(lái)越繁雜。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得人們?cè)诠芾硇畔⒎矫孀兊酶尤菀住⑹r(shí)。因此必須要開(kāi)發(fā)一個(gè)便于后期運(yùn)營(yíng)和足夠安全的宿舍管理系統(tǒng)，使得宿舍管理更加高效化。

為了讓宿舍成為一個(gè)愜意、安全和寧?kù)o的休息場(chǎng)所宿舍管理愈來(lái)愈重要。傳統(tǒng)的宿舍管理主要是人工管理，依賴(lài)宿舍管理員在休息時(shí)間巡邏;對(duì)大聲喧嘩產(chǎn)生噪聲的宿舍和人員進(jìn)行提醒和警告，或者通過(guò)攝像頭監(jiān)控檢查休息時(shí)間是否有人隨意走動(dòng)再到事發(fā)地點(diǎn)處理。這種管理方式的問(wèn)題顯而易見(jiàn)，宿舍樓數(shù)層眾多，需要大量的人手;宿舍內(nèi)噪聲隨時(shí)發(fā)生隨時(shí)結(jié)束管理員難以確認(rèn)位置;靠監(jiān)控視頻查看十分消耗管理員的精力。

隨著高校后勤社會(huì)化和學(xué)分制改革的不斷深入，高校教育、管理的組織形式和主要手段已發(fā)生新的變化，為此有部分學(xué)者對(duì)高校的管理模式展開(kāi)了研究。孫孝文等[2]開(kāi)發(fā)了能夠在校園網(wǎng)絡(luò)上使用的學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)，這種模式適應(yīng)了當(dāng)前新的變化。楊凱明[2]提出使用二維碼識(shí)別的宿舍管理系統(tǒng)，在門(mén)禁時(shí)間之后，計(jì)時(shí)器發(fā)送時(shí)間信號(hào)激活處理器的夜間模式。二維碼是帶來(lái)了一定的便利，但是系統(tǒng)過(guò)于單一，二維碼僅用于出入宿舍。在此基礎(chǔ)上，蘇世釗等[3]公開(kāi)了一種宿舍管理系統(tǒng)，包括主控制器、照明設(shè)備、窗簾設(shè)備、淋浴電器、空調(diào)設(shè)備、報(bào)警設(shè)備和遠(yuǎn)程控制設(shè)備。李昂等[4]在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一款基于Android和SpringBoot的學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)，將主控制器分別與照明設(shè)備、窗簾設(shè)備、淋浴電器、空調(diào)設(shè)備、報(bào)警設(shè)備和遠(yuǎn)程控制設(shè)備通信連接，方便宿舍管理人員隨時(shí)查看宿舍環(huán)境，并當(dāng)意外情況發(fā)生時(shí)，管理人員可以第一時(shí)間采取應(yīng)對(duì)措施。通過(guò)參考前人的研究，筆者提出了前后端分離，兼顧系統(tǒng)自由擴(kuò)展和安全性保障的宿舍管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

在設(shè)計(jì)上，筆者充分考慮用戶(hù)更深層次的需求，為系統(tǒng)提供更多自由擴(kuò)展的空間，為系統(tǒng)的更新和升級(jí)提供了新的思路;在安全性上，研究了認(rèn)證與會(huì)話(huà)管理的方案，并設(shè)法將其落地，杜絕用戶(hù)身份的偽冒，為學(xué)生信息提供更加完善的保障。

1 ? 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)分為三大模塊：學(xué)生模塊、系統(tǒng)管理員模塊和宿舍管理員模塊。其中，學(xué)生模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生日常需求的保障和基本信息的查詢(xún);系統(tǒng)管理員模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生用戶(hù)和宿舍管理員用戶(hù)的管理，系統(tǒng)信息及用戶(hù)申請(qǐng)的更新和處理;宿舍管理員模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)入住學(xué)生的情況統(tǒng)計(jì)和監(jiān)督，如圖1所示。

2.1 ?學(xué)生模塊

（1）個(gè)人信息：學(xué)生向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求，由系統(tǒng)管理員返回查詢(xún)結(jié)果數(shù)據(jù)。學(xué)生可以查看自己所在的宿舍樓區(qū)域、宿舍樓號(hào)、宿舍號(hào)以及床位號(hào)。

（2）違紀(jì)情況：接收違紀(jì)情況通知，根據(jù)違紀(jì)情況記錄在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到學(xué)校教務(wù)處接受處罰并更新違紀(jì)情況反饋給宿舍管理員。

（3）換宿申請(qǐng)：學(xué)生向系統(tǒng)提交換宿申請(qǐng)，系統(tǒng)自動(dòng)向?qū)W校發(fā)送換宿申請(qǐng)信息并由學(xué)校進(jìn)行處理并等待處理結(jié)果通知。

（4）維修申請(qǐng)：學(xué)生根據(jù)宿舍設(shè)施設(shè)備的損壞情況填寫(xiě)維修申請(qǐng)書(shū)并發(fā)送至系統(tǒng)管理員等待處理結(jié)果。

（5）宿舍繳費(fèi)：向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求。根據(jù)繳費(fèi)清單信息，以宿舍為單位對(duì)上個(gè)月的水電費(fèi)以及其他費(fèi)用信息進(jìn)行繳費(fèi)。

2.2 ?系統(tǒng)管理員模塊

（1）學(xué)生用戶(hù)管理：系統(tǒng)管理員可以添加學(xué)生用戶(hù)存于學(xué)生用戶(hù)信息表中，并可對(duì)其進(jìn)行修改或刪除。接收并驗(yàn)證學(xué)生的查詢(xún)請(qǐng)求，返回查詢(xún)結(jié)果給學(xué)生。學(xué)生換宿申請(qǐng)審批成功后，系統(tǒng)管理員更新學(xué)生用戶(hù)信息。

（2）宿舍管理員用戶(hù)管理：系統(tǒng)管理員可以添加新的宿舍管理員用戶(hù)存于宿舍管理員用戶(hù)信息表中，并可對(duì)其進(jìn)行修改、刪除以及添加宿舍樓管理授權(quán)。接收并驗(yàn)證宿舍管理員的查詢(xún)請(qǐng)求，返回查詢(xún)結(jié)果給宿舍管理員。

（3）宿舍樓棟管理：根據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表情況，統(tǒng)計(jì)每棟宿舍樓的使用情況，更新每個(gè)宿舍每個(gè)床位的使用情況。

（4）繳費(fèi)管理：接收并驗(yàn)證學(xué)生或宿舍管理員的查詢(xún)請(qǐng)求，返回查詢(xún)結(jié)果。每月初對(duì)每個(gè)宿舍水電使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，生成繳費(fèi)清單發(fā)送給學(xué)生并存于繳費(fèi)清單表中。繳費(fèi)成功后移入已繳費(fèi)表并向?qū)W生發(fā)送繳費(fèi)成功通知。若學(xué)生宿舍3天無(wú)人繳費(fèi)，發(fā)送催促繳費(fèi)通知宿舍所在樓的宿舍管理員，若5天無(wú)人繳費(fèi)，則對(duì)該宿舍進(jìn)行斷電處理。

（5）維修管理：接收維修申請(qǐng)并存入維修清單表中發(fā)送至后勤部等待處理，由后勤部返回處理結(jié)果并向?qū)W生發(fā)送維修成功通知，維修后移入已維修表。

2.3 ?宿舍管理員模塊

（1）統(tǒng)計(jì)報(bào)表：宿舍管理員根據(jù)初始入住信息對(duì)每個(gè)宿舍的床位號(hào)的使用進(jìn)行核對(duì)統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)送給系統(tǒng)管理員。

（2）繳費(fèi)信息查詢(xún)：接收繳費(fèi)催促通知后，向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求，根據(jù)返回結(jié)果進(jìn)行核實(shí)，核實(shí)后對(duì)欠費(fèi)宿舍進(jìn)行警告通知。

（3）個(gè)人信息：宿舍管理員向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求，由系統(tǒng)管理員返回查詢(xún)結(jié)果數(shù)據(jù)。宿舍管理員可以查詢(xún)自己的注冊(cè)信息，管理的宿舍樓號(hào)以及管理權(quán)限。

（4）學(xué)生信息查詢(xún)：宿舍管理員向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢(xún)請(qǐng)求，由系統(tǒng)管理員返回查詢(xún)結(jié)果數(shù)據(jù)。宿舍管理員可以查看管理樓中每個(gè)入住學(xué)生的宿舍樓區(qū)域、宿舍樓號(hào)、宿舍號(hào)以及床位號(hào)。

（5）違紀(jì)信息處理：在宿舍管理區(qū)域內(nèi)，宿舍管理員記錄違紀(jì)學(xué)生的違紀(jì)情況并存于違紀(jì)信息表中，并將違紀(jì)情況發(fā)送通知給學(xué)生和教務(wù)處。收到學(xué)生已接受違紀(jì)處罰通知后，更新違紀(jì)情況。

3 ? 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

3.1 ?前后端分離

在整體上，采用前后端分離的架構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。前端由視圖邏輯（View）和控制器邏輯（Controller）組成，視圖邏輯負(fù)責(zé)頁(yè)面的渲染和數(shù)據(jù)的顯示，控制器邏輯負(fù)責(zé)對(duì)用戶(hù)的請(qǐng)求和輸入的數(shù)據(jù)處理、請(qǐng)求相應(yīng)的路由和接口，獲取數(shù)據(jù)。前端無(wú)須理會(huì)后端所采用的技術(shù)。后端由模型邏輯（Model）負(fù)責(zé)，對(duì)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行封裝，提供數(shù)據(jù)接口給前端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存放和取用，后端也無(wú)須理會(huì)前端的頁(yè)面是如何渲染的。二者之間的交互由一個(gè)中間層的平臺(tái)負(fù)責(zé)，該平臺(tái)運(yùn)行在服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、服務(wù)的串接、邏輯控制、路由設(shè)計(jì)、頁(yè)面渲染和體驗(yàn)優(yōu)化。前后端解耦合，使前端的開(kāi)發(fā)人員和后端的開(kāi)發(fā)人員各司其職，需要更改頁(yè)面只需前端開(kāi)發(fā)人員專(zhuān)門(mén)處理，需要擴(kuò)展接口只需要后端開(kāi)發(fā)人員專(zhuān)門(mén)處理，提高工作效率，方便后期的系統(tǒng)改動(dòng)和系統(tǒng)升級(jí)。

3.2 ?訪(fǎng)問(wèn)控制

訪(fǎng)問(wèn)控制是按用戶(hù)身份及其所歸屬的某項(xiàng)定義組來(lái)限制用戶(hù)對(duì)某些信息項(xiàng)的訪(fǎng)問(wèn)或限制對(duì)某些控制功能的使用的一種技術(shù)，實(shí)際上是建立用戶(hù)與權(quán)限之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本文采用基于角色的訪(fǎng)問(wèn)控制（Role-Based Access Control，RBAC）。RBAC事先會(huì)在系統(tǒng)中定義不同的角色，不同的角色擁有不同的權(quán)限，系統(tǒng)的所有用戶(hù)都會(huì)被分配到不同的角色中，一個(gè)用戶(hù)可能擁有多個(gè)角色，角色之間有高低之分。在系統(tǒng)驗(yàn)證權(quán)限時(shí)，只需要驗(yàn)證用戶(hù)所屬的角色，然后就可以根據(jù)該角色所擁有的權(quán)限進(jìn)行授權(quán)了。在配置權(quán)限時(shí)，使用最小權(quán)限原則和默認(rèn)拒絕的策略。

4 ? 系統(tǒng)規(guī)劃及實(shí)現(xiàn)效果

4.1 ?不同的角色分配不同的權(quán)限

在系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，不同的角色將會(huì)被分配不同的權(quán)限，不同的權(quán)限依靠會(huì)話(huà)的憑證進(jìn)行區(qū)分，高權(quán)限用戶(hù)對(duì)于低權(quán)限的用戶(hù)來(lái)說(shuō)具有不可見(jiàn)性、不可預(yù)測(cè)性，并且在權(quán)限的劃分上采取最小權(quán)限劃分的原則，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的水平權(quán)限管理和垂直權(quán)限管理。

4.2 ?業(yè)務(wù)流程

宿舍管理員先讓學(xué)生進(jìn)行信息登記并在系統(tǒng)中錄入學(xué)生信息，宿舍管理員統(tǒng)計(jì)信息后報(bào)表。入住學(xué)生在入住之后有換宿申請(qǐng)的，可以在系統(tǒng)提出申請(qǐng)，系統(tǒng)管理員會(huì)根據(jù)情況進(jìn)行審批，審批通過(guò)后申請(qǐng)人就可以進(jìn)行換宿，同時(shí)系統(tǒng)也會(huì)同步更新最新的學(xué)生住宿情況。入住學(xué)生填寫(xiě)相關(guān)信息后登錄，便可以在此系統(tǒng)中查詢(xún)信息、報(bào)修換宿以及相關(guān)繳費(fèi)等。宿舍管理員也可以在該系統(tǒng)中查詢(xún)到學(xué)生的入住信息以便更好地管理入住學(xué)生。同時(shí)，該系統(tǒng)還有門(mén)禁設(shè)置，學(xué)生進(jìn)出宿舍區(qū)都將需要刷門(mén)禁卡，提高學(xué)生的安全性，防止外來(lái)人員自由進(jìn)出。

4.3 ?實(shí)現(xiàn)效果

本系統(tǒng)基于Python語(yǔ)言，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，在整體上采用前后端分離的方案，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，在業(yè)務(wù)上采用單點(diǎn)登錄系統(tǒng)OpenID、增加session會(huì)話(huà)和token憑證，保障了系統(tǒng)的安全性，最終通過(guò)Djongo框架實(shí)現(xiàn)的效果圖如2所示。其中圖3是登錄界面，圖4是學(xué)生用戶(hù)界面，圖5是系統(tǒng)管理員界面，圖6是宿舍管理員界面。

5 ? 結(jié)語(yǔ)

本文首先介紹了國(guó)內(nèi)高校宿舍管理的現(xiàn)況，提出宿舍管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性，并且在國(guó)內(nèi)宿舍管理系統(tǒng)信息化發(fā)展的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步研究智慧型的宿舍應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效的智慧宿舍管理，為高校宿舍人員的流動(dòng)管理和安全保障帶來(lái)一種可行性方案。

本文在前端與后端分離的情況下，對(duì)系統(tǒng)的主要功能模塊進(jìn)行深入的研究和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)邏輯由前端的功能模塊負(fù)責(zé)。前端的所有請(qǐng)求對(duì)于后端來(lái)說(shuō)則是透明的，后端負(fù)責(zé)處理前端的請(qǐng)求，數(shù)據(jù)在中間件中傳遞，這一過(guò)程采納基于角色的訪(fǎng)問(wèn)控制和基于憑證與令牌的認(rèn)證和會(huì)話(huà)管理，使用OpenID技術(shù)，充分發(fā)揮SessionID和Token的優(yōu)勢(shì)，二者互為補(bǔ)充，貫穿于整個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)按實(shí)際應(yīng)用劃分了學(xué)生用戶(hù)、系統(tǒng)管理員和宿舍管理員三大主要模塊，各模塊下再按照實(shí)際需求分配不同的功能模塊。

在此系統(tǒng)中，以信息技術(shù)為支撐的智慧宿舍管理替代了傳統(tǒng)的宿舍管理，并在無(wú)意識(shí)間建立學(xué)生、宿舍管理員和系統(tǒng)管理員之間層級(jí)管理關(guān)系，實(shí)現(xiàn)智慧型宿舍管理的信息化、自動(dòng)化，堅(jiān)持以人為本的理念，發(fā)展了宿舍服務(wù)體系和宿舍管理的體系。

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（編輯 姚 鑫）