導(dǎo)語：“大數(shù)據(jù)”的智能校園數(shù)字化管理系統(tǒng)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文分析了基于“大數(shù)據(jù)”的數(shù)字化校園系統(tǒng)的現(xiàn)狀與應(yīng)用前景，設(shè)計了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，給出了各子系統(tǒng)的功能與應(yīng)用定位。設(shè)計了系統(tǒng)表現(xiàn)層的實現(xiàn)技術(shù)，討論了系統(tǒng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)層的訪問控制技術(shù)，通過該技術(shù)的運用來論證所用技術(shù)方案的可行性與可靠性。

關(guān)鍵詞：射頻；智能；大數(shù)據(jù)；JSF

1引言

隨著高校辦學(xué)規(guī)模不斷擴大，高校的相關(guān)信息量在同步增加，學(xué)生信息、教學(xué)資源建設(shè)、在線教學(xué)等數(shù)據(jù)構(gòu)成了龐大的校園數(shù)字信息，管理難度越來越大，如何有效的進(jìn)行管理已經(jīng)成為急待解決的問題。近年來網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的推廣和普及，很多高校都在積極建設(shè)數(shù)字化校園，提高管理效率，降低辦公成本，實現(xiàn)無紙化辦公。數(shù)字化校園的建設(shè)不但使教學(xué)步入現(xiàn)代化，同時高校的教學(xué)管理,行政管理、學(xué)生管理、收費系統(tǒng)、后勤服務(wù)等都開始納入數(shù)字化管理。因此基于“大數(shù)據(jù)”的數(shù)字化校園管理系統(tǒng)應(yīng)運而生，該系統(tǒng)的建設(shè)對于全面提高高校的管理效率和教學(xué)質(zhì)量起到非常重要的作用?；诖髷?shù)據(jù)的智能校園管理系統(tǒng)的核心是校園卡（IC卡），一人一卡，卡號編號遵循一個編號規(guī)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(xué)校通常按入學(xué)年份、學(xué)院和專業(yè)代號、班級編號、班級學(xué)生數(shù)來編出學(xué)生的學(xué)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(shù)，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(xué)生收費情況等，方便學(xué)校財務(wù)管理，提高服務(wù)質(zhì)量；可以建立教師業(yè)務(wù)檔案，掌握教師任職來的教學(xué)、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(xué)生學(xué)籍檔案，方便教務(wù)安排授課，學(xué)生選課、上機、電子閱覽，教學(xué)管理得到進(jìn)一步加強，同時校園安全也得到保障；可以方便學(xué)生利用閑暇時間，參加豐富多彩的活動，上網(wǎng)、洗浴、健身、購物、圖書查詢等，體現(xiàn)出學(xué)校以人為本，構(gòu)建和諧校園的科學(xué)理念。

2數(shù)字化管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的學(xué)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(xué)校管理者對校園各信息資源的全面掌握。數(shù)字化校園管理系統(tǒng)核心是利用非接觸式智能校園卡作為載體，結(jié)合無線射頻、電子、單片機、IC卡、計算機網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫等先進(jìn)技術(shù)，將原來散列式的紙質(zhì)的信息資源整合成數(shù)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(tǒng)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(wù)。該系統(tǒng)在校園網(wǎng)絡(luò)中起著紐帶作用，它將整個校園各個管理系統(tǒng)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(shù)字化校園的特點有：（1）高速數(shù)據(jù)處理機制；（2）數(shù)據(jù)獲取權(quán)限管理高度集中；（3）系統(tǒng)高可靠性；（4）數(shù)據(jù)安全高；（5）數(shù)據(jù)的一致性與共享性高。智能數(shù)字化校園管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1IC卡管理子系統(tǒng)

IC卡管理子系統(tǒng)是數(shù)字化校園“一卡通”管理系統(tǒng)的核心模塊，主要提供IC卡的注冊、發(fā)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(tǒng)還對IC卡終端設(shè)備進(jìn)行管理，系統(tǒng)管理員通過該模塊對系統(tǒng)中用戶權(quán)限管理，對用戶的行為做必要的備份。

2.2學(xué)籍管理子系統(tǒng)

利用IC卡的身份驗證功能實現(xiàn)學(xué)生證的功能從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質(zhì)證卡。對學(xué)生學(xué)籍卡片進(jìn)行綜合的管理，其主要功能包括：學(xué)籍管理子系統(tǒng)管理、學(xué)籍管理、報表統(tǒng)計、信息查詢。能方便的對學(xué)生的自然信息、學(xué)習(xí)成績、獎懲情況、綜合評價等數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、增刪、復(fù)制等操作；同時還能按用戶需求設(shè)定條件進(jìn)行接收、導(dǎo)出、生成、打印文字和圖表等信息數(shù)據(jù)；提供多個變量的查詢、查看方式。

2.3圖書管理子系統(tǒng)

學(xué)生進(jìn)入圖書館使用IC卡進(jìn)行身份鑒別，門禁系統(tǒng)將對合法的人員準(zhǔn)入。通過IC卡身份驗證加強對圖書流動的管理，實現(xiàn)借書、還書、續(xù)借及損壞賠償?shù)裙ぷ鞯闹悄芑?，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(tǒng)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(tǒng)向圖書館建議自己所需書籍的購買。

2.4開放實驗室系統(tǒng)

學(xué)校可以將開放實驗室與計算機機房的使用情況上網(wǎng)，學(xué)生如果需要使用實驗室可以先通過該系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約，然后按系統(tǒng)設(shè)定的時間到機房做實驗，進(jìn)入實驗室時只要把校園卡放在計算機房或?qū)嶒炇业淖x卡機上讀一下，控制系統(tǒng)根據(jù)讀卡機接受的信息安排學(xué)生可操作的機器，并記錄卡號、起始時間等信息。學(xué)生實驗結(jié)束后，將卡再放在讀卡機上讀寫信息，系統(tǒng)會給出該學(xué)生一學(xué)期應(yīng)該做實驗的總時間，及已用時間。任課教師可以通過該系統(tǒng)查詢所任教班學(xué)生的實驗情況，并根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)計的結(jié)果，適時對實驗教學(xué)計劃做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.5綜合查詢子系統(tǒng)

本系統(tǒng)查詢功能是為校園卡管理方和持卡人在校園內(nèi)的活動需求所設(shè)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(zhǔn)確查詢、查看卡內(nèi)有關(guān)信息和歷史數(shù)據(jù)等情況，便于持卡人隨時與各服務(wù)方取得聯(lián)系和幫助。同時，校園卡各服務(wù)方憑IC卡的權(quán)限，能查詢持卡人的有關(guān)數(shù)據(jù)，掌握師生第一手的準(zhǔn)確信息，以便于更好地為師生提供服務(wù)，更好地有效管理。

3系統(tǒng)表現(xiàn)層實現(xiàn)

校園管理系統(tǒng)的表現(xiàn)層是系統(tǒng)與用戶發(fā)生直接交互的UI界面的邏輯。該系統(tǒng)涉及的部門和人員很多，不同的應(yīng)用部門與人員的用戶界面各不相同，因此要開發(fā)一個較好的用戶界面比較難實現(xiàn)。用戶表現(xiàn)層的核心技術(shù)是用戶接口模型，即是UI模型。在這一層的開發(fā)中，通過使用特定的組件，開發(fā)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(shè)置的等級對象來處理用戶頁面，而不必考慮具體的用戶?，F(xiàn)在在校生基本都有手機與筆記本，因此要求系統(tǒng)的表現(xiàn)形式多樣化。系統(tǒng)設(shè)計時要求表現(xiàn)層與具體的業(yè)務(wù)邏輯相獨立，系統(tǒng)中每個業(yè)務(wù)邏輯模塊都不依賴于用戶界面，使多種表現(xiàn)層形式（如多種瀏覽器支持，無線設(shè)備支持）等成為可能。在需要使用別的表現(xiàn)形式的時候，只需要修改對應(yīng)的表現(xiàn)層的部分組件，對那些與用戶界面無關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯則可以獨立地演變，不必受用戶界面變化的影響。系統(tǒng)開發(fā)時，采用的表現(xiàn)層實現(xiàn)技術(shù)是JSF（JavaServerFaces），JSF是一種用于構(gòu)建JavaWeb應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)框架。它提供了一種以組件為中心的用戶界面(UI)構(gòu)建方法，從而簡化了Java服務(wù)器端應(yīng)用程序的開發(fā)。JSF技術(shù)為開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)用戶界面的Java開發(fā)者提供了標(biāo)準(zhǔn)的編程接口API以及標(biāo)簽庫。與Struts框架一樣，JSF定義了一組JSF標(biāo)簽，便于生成和JavaBean屬性綁定在一起的HTML表單。JSF的主要優(yōu)勢是它采用JavaWeb用戶界面標(biāo)準(zhǔn)，按照模型—視圖—控制器(MVC)模式設(shè)計框架。用戶界面與應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫清晰分離，便于對JSF應(yīng)用程序的管理。為了準(zhǔn)確提供頁面對數(shù)據(jù)訪問的JSF上下文，同時也為了避免對頁面未授權(quán)、不正確或惡意的訪問，通過設(shè)計一個前端“Facesservlet”（控制器）來負(fù)責(zé)處理與用戶的所有交互。表現(xiàn)層實現(xiàn)技術(shù)如圖2所示。

4“大數(shù)據(jù)”中心數(shù)據(jù)處理

智能數(shù)字化校園管理系統(tǒng)運行的最大難題是如何處理在短時間內(nèi)出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)量，因此在服務(wù)器端設(shè)計上對數(shù)據(jù)庫的操作顯得十分重要，當(dāng)要處理的數(shù)據(jù)操作十分巨大，如果頻繁創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接，頻繁關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，則會引起效率低下，甚至引發(fā)系統(tǒng)崩潰。為了實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)的快速處理，系統(tǒng)開發(fā)時數(shù)據(jù)處理模塊利用一種Web環(huán)境下OLAP決策支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中將對象池技術(shù)和數(shù)據(jù)緩存技術(shù)結(jié)合起來，數(shù)據(jù)緩存用來存儲歷史查詢結(jié)果，對象池則維持一定數(shù)量的對象。對象池技術(shù)可以減少頻繁創(chuàng)建和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，銷毀對象所造成的系統(tǒng)開銷，以提高響應(yīng)速度和系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)處理流程如圖3所示。對象池在用戶、業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)緩存之間直到聯(lián)系紐帶，系統(tǒng)對用戶請求轉(zhuǎn)換成規(guī)模的需求，然后確定能夠提供服務(wù)的對象，根據(jù)用戶的需求查詢，調(diào)用OLAP對象，對對象池進(jìn)行遍歷查找用戶需要的數(shù)據(jù)，最后將處理結(jié)果返回客戶端。實現(xiàn)方法是在WEB服務(wù)器剛運行時，把已經(jīng)創(chuàng)建但還沒被調(diào)用的連接，以創(chuàng)建時間為序存放到空閑池中。每當(dāng)用戶調(diào)用一個連接時，系統(tǒng)首先檢查空閑池內(nèi)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(dāng)前所建連接池是否達(dá)到所允許的最大連接數(shù)(maxConn),沒有達(dá)到，就新建一個連接；已經(jīng)達(dá)到，就等待一定的時間(timeout)。如果在等待的時間內(nèi)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(yù)定時間timeout,則返回空值(null)，直至找到匹配的連接。系統(tǒng)對已經(jīng)分配出去正在使用的連接只做計數(shù)，當(dāng)使用完后再返還給空閑池。

5結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)的智能數(shù)字化校園管理系統(tǒng)的應(yīng)用，必將給高校的教學(xué)和管理工作帶來更高的工作效率。文章所設(shè)計的表現(xiàn)層方案很好的解決了智能數(shù)字校園管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與理論應(yīng)用技術(shù)，系統(tǒng)開發(fā)運用的對象池技術(shù)，可以很好的解決大數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的實時訪問需求，實現(xiàn)系統(tǒng)安全高效運行的目標(biāo)方案，對系統(tǒng)正式實施與運行提供了技術(shù)保障。

作者:劉宇靜 單位:江蘇省連云港工貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

參考文獻(xiàn)

[1]徐麗.遠(yuǎn)程教學(xué)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器端的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].天津理工大學(xué)學(xué)報,2009,25(4):82-84

[2]蔡昭權(quán).快速數(shù)據(jù)讀取技術(shù)的實現(xiàn)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2007,35(2):19-21

[3]何玉云.校園一卡通智能管理系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J].計算機工程與應(yīng)用,2004,05:170-171

[4]喬揚.基于OCI連接池的TCP/IP輕量級中間件服務(wù)器的實現(xiàn)[J].信息化研究,2009,35(5):18-22