面向數據集成的數字化校園建設

摘要：將學校各部門的相關職能整合在一起，通過統一的入口為用戶提供服務，是一般意義上的數字化校園服務系統，然而學校各職能部門通常采用不同的技術和體系結構來建立自身的信息系統，使得跨平臺數據共享與訪問成為困難。文章結合南京審計學院的數字化校園建設現狀，探討數字化校園的建設措施和實施方法過程，重點圍繞數字化校園中的數據集成問題，設計數據交換中心，以解決不同業務系統的協同工作。

關鍵詞：數字化校園；數據集成；數據交換中心；Web Service；XML

0 引言

在教育部的“現代遠程教育工程”、“211工程”、“985工程”及“教育振興行動計劃”的有力倡導和推進下，高等教育界開始重視“數字化校園”建設。目前國內高校基本完成了校園網的建設，在信息化硬件基礎設施和軟件建設方面有了長足的發展，形成了多個業務系統。然而在數字化校園建設的推進過程中，許多高校面臨著數據集成的共性問題。接下來以南京審計學院數字化校園建設的基本現狀為例進行分析。

南京審計學院校園網是一個為教學、科研、管理、服務提供全方位服務，能夠基本滿足數字、語音、圖形圖像等多媒體信息傳輸和處理需要的綜合數字網。學校校園網始建于1998年，到2006年，新校區網絡的建成，實現了浦口新校區、浦口老校區和莫愁校區三校區核心交換機千兆雙鏈路冗余互聯，校園網分為主干網、區域網及用戶網三級網絡。目前全校各個樓宇均通過光纜互聯接入校園網，全校信息點數達21 000個，終端連接100M到桌面。

學校校園網提供了網關服務、WWW網站服務、電子郵件服務、網絡安全、FTP、BBS論壇等豐富的網絡基礎服務；“南審地帶”是網絡中心為校內用戶創建的網站，提供了開放課程、百家講壇等學習類資源以及各類軟件、影視資源等下載服務，目前日均下載量已達到5000GB。校園網還為廣大師生提供了外網訪問校園內網資源的VPN服務等。

學校信息化應用已經具有一定的規模和水平，各應用系統在校園網上運行良好。目前，在校園網上開展的主要應用有教務在線系統、畢博課程平臺、網絡教學平臺、各類專題學習網站、網絡自主學習平臺、數字圖書資源系統、學生管理系統、心理咨詢系統、財務管理系統、人事管理系統、科研管理系統、辦公自動化系統、檔案管理系統、總務服務查詢和管理系統、醫療管理系統、校園“一卡通”系統以及其他Intranet公共信息應用系統等。學校基礎數據形成一定程度的積累，為學校師生員工提供了優質豐富的信息資源。

然而，學校目前建立的部分管理信息系統，由于沒有統一規劃、沒有統一的信息標準和集中管理，不便于充分利用和有效地配置資源，致使信息不能快捷流通和共享，形成了一些“信息孤島”，不能發揮信息化的效力，對整個學校應用系統的效率和數據準確性都產生了影響。隨著校園網上的應用和資源越來越多，維護難度變得越來越大，也存在了安全隱患，這些都會導致數據的丟失，給學校造成損失。

1 建設措施及實施方法過程

數字化校園建設是一項龐大的系統工程，在各個實施環節，力求技術的先進性和實用性，更應強調整體優化、全局合理，突出發揮資源整合的整體效益。根據建設規劃，按照“共建共享、建用結合、以用促建、分步實施”的原則，開展各項建設任務，杜絕重復建設。

1）統一規劃、統一管理。

學校成立專門的數字化校園建設領導小組，按照先進的理念和明確的建設思路，履行對數字化校園進行統一規劃、組織實施、協調管理的職能。在相關管理機制完善后，學校的相關部門必須建立起明細的規章制度，明晰各部門在數字化建設中應當履行的義務及享有的權利，以此做到有章可循，切實保證數字化校園建設的順利進行并具有成效。

數字化校園建設領導小組負責審定總體規劃，根據學校建設現狀以及各部門應用需求情況，制定學校數字化校園的建設規劃和整體解決方案，以及梳理管理流程，建立數字化校園管理體系。各職能部門均應在學校整體規劃指導下，具體規劃本部門分管的信息子系統，提出詳細的應用需求和管理需求，上報數字化校園建設領導小組。

2）建立統一的數據標準。

標準是信息化建設的基礎。信息標準直接影響著各部門信息系統的開發、信息的交流與共享以及全校基本數據的收集、分析和發布等工作。

整個校園的數據表示必須按照一定的標準編碼，方便學校內和行業之間數據的流通。在規劃階段就建立各類相關的規范標準，主要包含數字校園信息標準、網絡建設和服務標準、軟件工程標準、信息安全標準、教育管理信息標準等。有些規范已經建立了相應的國際、國內、行業標準，在數字化校園的建設過程中，需要根據學校的實際情況，逐步補充建設具有學校特色的規范標準。

3）數據交換中心的建設。

數據交換中心的建立可以保障數據的權威性、唯一性、完整性和準確性，為學校全面管理提供數據信息，實現各業務系統間的數據共享，為學校的決策支持提供數據支撐。

改造網絡基礎設施，提高網絡服務質量，建成滿足發展需要的高帶寬、高性能校園計算機網絡環境；將現有及新建的系統硬件資源進行整合，建立一個易維護、易管理、易擴展、關鍵業務負載均衡的高性能應用平臺；建立一個全方位的安全體系，有效地保護網絡資源和服務；按照統一的數據標準建設校級的基礎數據庫平臺，開發接口標準，實現業務系統的對接以及數據的同步共享，完善基礎數據。

4）實現統一的身份認證及門戶中心。

信息資源應統一規劃、共建共享、集中存儲、統一出口，從而綜合體現集成的數字教學體系、深層次的信息集成、可用率高的運行平臺、現代教育教學支撐平臺、協同作業的行政管理、高效的總務服務系統、可持續發展的基礎架構、全方位的信息安全防護體系和一體化的信息服務。

采用網頁的方式，集成分散異構的信息資源，把各種應用系統、數據資源和互聯網資源統一集成到一個平臺上，并通過單點登錄、統一權限控制、站點管理、內容管理、協同作業、個性化定制等功能，較好地解決學校的“信息孤島”問題，方便訪問者獲取信息。

5）建立功能齊全的辦公自動化系統。

在現有的校園網基礎上，建立一個多任務、多功能、多角度的綜合協同辦公環境，實現內部辦公自動化、文檔一體化、部門協作化和日常工作信息化的辦公自動化系統，從而簡化辦事流程、縮短辦公周期、降低辦公成本、提高工作效率，最終實現無紙化辦公。

2 數據交換中心的設計

Web Service是近年來提出的一種新的面向服務的體系結構，它結合了面向組件方法和Web技術的優勢，利用標準網絡協議和XML數據格式進行通信，具有良好的普適性和靈活性，便于實現數據集成和數據交換。

因此，本文設計的數據交換中心采用XML作為數據交換標準，利用Web Service技術進行組件和應用系統的包裝，將應用系統的數據需求看做一種服務，通過服務的請求和調用，實現應用系統間的數據交換和共享。

2.1數據交換總體結構

采用數據交換中心和數據交換節點的結構，來簡化數字化校園應用的主體與主體之間、主體內部功能體之間所存在的復雜的相互關系，在數據交換節點上提供相應的服務來方便老應用系統的接入，并提供一致的訪問行為和接口。以數字化校園的4個應用系統為例，數據交換總體結構如圖1所示。

數據交換中心處于星型結構的中心位置，它是實現數據共享和交換的中心，通過標準化的WebService接口為每個數據交換節點提供服務。每個數據交換節點只需要與數據交換中心通過Web Service進行交互，并通過XML進行數據轉換，就可以獲取所需要的數據。整個數據共享和交換的底層實現和存儲機制對各應用節點是透明的。

數據交換代理代表業務應用系統主動參與數據交換事務。數據交換代理利用RDBMS-XML中間件來建立關系數據庫與XML數據的雙向映射，并在數據交換中心上注冊自己的數據交換Web服務；提供本地的服務調用方法和訪問接口，可供本地的應用系統和數據交換中心調用，實現與本地應用系統及數據交換中心的互操作；作為數據交換的終端節點，能主動向數據交換中心發出數據服務請求，也能自動響應數據交換中心發出的Web服務請求，并通過對服務請求的解析，實現數據的過濾和轉換。

2.2數據交換中心的組成及體系架構

數據交換中心采用模塊化的設計模式作為松散耦合分布式應用架構的基礎，由數據交換引擎、管理中心、Web Service接口、中心數據庫、數據倉庫五部分組成。數據交換中心的體系架構如圖2所示。

1）數據交換引擎。

數據交換引擎實現數據交換的核心功能，它主要包括數據格式映射、數據轉換、路由規則管理、報文管理、元數據管理等模塊。

數據格式映射和數據轉換這兩個模塊基于統一的數據標準規范，以XML為標準對數據進行映射，同時完成數據清洗、對比、整理、校驗與轉換工作，實現數據的分布式共享。

路由規則管理模塊實現數據在不同的數據交換節點之間和不同數據隊列之間的路由。

報文管理模塊是以報文為數據交換的單位，報文攜帶有目標地址、源地址等信息。

元數據管理模塊完成元數據的注冊、更新和規則修改等工作，并以元數據為標準完成數據的標準轉換，同時保證各種格式的數據均能夠按學校的數據標準規范存入中心數據庫。

2）管理中心。

管理中心包括Web服務管理、系統管理、安全管理等模塊。

Web服務管理模塊提供對Web服務的注冊管理和發布功能。對于新的應用系統，以及已有的采用中間件的應用系統，通過Web服務管理模塊，由所在的交換節點代理向數據交換中心注冊Web服務，來展示自己所能提供的數據。在接到數據服務請求時，數據交換中心根據注冊的信息進行Web服務的路由，主動調用Web服務，向數據交換節點傳送數據或從數據交換節點獲取數據。

系統管理模塊實現對系統的配置管理和狀態監控。通過系統管理模塊配置數據交換中心各部分的運行參數，完成服務的啟停控制，為所有數據交換應用提供監控服務，提供日志和錯誤提示服務。

安全管理模塊借助于數字化校園的安全和信任服務平臺，實現用戶管理、身份認證和授權管理等服務，安全管理模塊的安全中間層還提供安全的Web Service服務，管理Web服務會話，實現安全的數據交換。

3）Web Service接口。

Web Service接口向外部應用系統和數據交換節點展示數據交換的相關Web服務，數據交換客戶端利用該接口實現與平臺之間的數據交換，應用系統利用該接口實現在業務流程中集成數據交換服務。Web Service接口通過管理中心的安全管理模塊來實現跨平臺、跨語言、可信的Web服務調用。

4）中心數據庫。

采集和交換過程中的數據可以轉存到中心數據庫，并在轉存過程中進行數據的正確性和一致性校驗，保證了數據權威性；中心數據庫還提供了一個全局的關系數據共享視圖，統一應用平臺的普通用戶可進行復雜關系數據的日常查詢和數據管理。

另外，對于網絡狀況不好的一些應用，或者基于C/S結構的應用，改造成Web Service的成本會比較高，此時也可以通過中心數據庫來實現數據共享。相關應用把可以在校園網范圍內公開的數據更新到中心數據庫，其他應用通過數據交換代理提出數據請求，然后從中心數據庫中獲取需要的數據。

5）數據倉庫。

對中心數據庫中的數據進行抽取、清理和有效集成，并按照主題進行重新組織，最終形成數據倉庫。統一應用平臺的高級用戶通過數據倉庫進行聯機分析和數據挖掘，使決策者、管理者、執行者能夠從多種角度對數據進行快速、一致、交互的分析，從海量的數據中提取出隱含在其中的有用知識，并以直觀易懂的形式展現出來，從而有利于作出有效的決策。

3 結語

當前，許多高校面臨著數據集成模式下的數字化校園建設問題，本文為此探討了數字化校園的建設措施和實施方法過程，并設計了數字化校園建設中的中樞環節——數據交換中心，來解決業務流程中的數據集成問題。使用本文提出的數據交換中心設計方案，可以節省集成成本和集成所需要的時間，實現數據的無縫交換和共享訪問，保證各業務系統的有效協同。該方案不需要對原有業務系統進行改造，不需要對已有的業務流程重新開發，從而最大限度地保護了過去多年來學校在數字化校園建設中的投資。

（見習編輯：劉麗麗；編輯：郭田珍）