基于SOAP協議的智慧校園大數據匯聚研究

張全友

文章編號：2095-6835（2017）04-0002-02

摘 要：探索基于SOAP（簡單對象訪問協議）的智慧校園大數據匯聚方案，提出具體采用的技術方法，進而建立Web Service分布式數據匯聚框架，開發出一套簡單易用、方便快捷的智慧校園數據匯聚平臺，擬解決教育大數據的匯聚、存儲、轉移與加工方面的問題，幫助學生、教師、管理者分析校園中產生的數據，提高工作效率和教學質量，改變教育熵值，促進教育快速發展。

關鍵詞：SOAP協議；智慧校園；大數據匯聚；Web Service

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.002

智慧校園是以網絡為基礎，利用先進的信息技術，實現從環境、資源到活動的全部數字化、智能化。它是在傳統校園的基礎上構建一個數字智能空間，以拓展現實校園的時間和空間維度，從而提升傳統校園的效率，擴展傳統校園的功能，最終實現教育過程的全面智能化，達到提高教育管理水平和效率的目的。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《全國教育信息技術研究“十二五”規劃》中都指出要推進網絡教學資源庫的建設和應用，加強基于云服務的智慧校園建設、應用與評價研究，促進系統與系統的融合，促進校園實體和信息系統的融合，促進人與校園的融合。

2015-12-11由教育部、工信部指導、中國教育學會主辦的第二屆中國國際智慧教育展覽會在北京展出。本次會展內容涉及“互聯網+”、智慧校園、智慧教室等，全方位提供教育最新最前沿的技術方案。業內人士認為智慧教育展覽會是中國教育真正引入市場機制的發端，是教育走向開放、教育市場和教育產業形成的肇始。大會吸引華為、神州數碼、長城、松下在內的380家教育信息化領域尖端企業參展。此次大會上開展數10場凝聚大數據、校園信息處理平臺等教育信息化系列活動，以終端用戶的角度展示中國校園信息化發展現狀，展示了企業最新的產品和解決方案。例如云端時代科技公司推出“自主桌面云智慧教育基礎平臺”解決方案，可以幫助用戶快速搭建一個完整的端到端的智慧教育基礎架構，解決用戶應用、管理、運維、安全等方面面臨的問題，助力智慧教育理念平穩落地。該方案已經在全國20余省市、1 000余所院校的10 000余間教室中部署，服務師生人數超過600萬。例如大連理工大學等知名學府已經通過部署云端時代的解決方案，為其校園信息化的穩定高效發展打下了堅實的基礎。還有江蘇師范大學推出智慧型課程，極力打造的智慧型學術平臺——中國知智網。這也是信息技術在智慧教育中的新應用。

智慧校園的發展將產生大量的數據。這些數據具有規模巨大、類型繁多、數據價值量高、數據時效強特點，符合大數據的4V特點，即容量大（Volume）、類型繁多（Variety）、價值高（Value）、時效強（Velocity）。如何匯聚這些數據，目前主要存在3個方面的問題：①數據過于分散，無法快速匯聚，數據基本上服務于單一系統；②數據的存儲還停留在數據庫階段，超大容量的并行處理、云存儲框架有待建立；③數據的異構性普遍存在，數據匯聚沒有統一的接口標準，無法完成數據的快速轉儲。

匯聚校園大數據、開展教育大數據分析是教育信息化發展新思路。本文將從數據的采集入手，研究數據如何匯聚、如何轉儲、如何加工等。探索基于SOAP（簡單對象訪問協議）的數據匯聚方法，建立分布式數據匯聚平臺，實現對數據的轉儲、加工。

1 國內外研究現狀和發展趨勢

智慧校園伴隨著數字校園智能化的發展而發展，是互聯網和物聯網與教育行業的融合，已經改造和影響著教育行業。智慧校園不是簡單把互聯網與傳統教育兩者相加，而是利用信息技術以及互聯網平臺，創造新的發展生態，例如南京焦點科技股份公司研發的“焦點教育”互動教學系統。該系統主要采用互聯網云平臺技術，提供智慧課堂解決方案。還有濟寧的眾文網絡科技有限公司開發的“中國智慧校園網”軟件。該軟件是創新教育教學綜合信息平臺系統，將信息技術與學校管理工作進行整合。該平臺采用的技術是基于“互聯網+綜合信息數據庫”，網站和數據庫技術是該智慧平臺的核心技術。還有百度、華為、新東方等知名公司也都有關于智慧校園的一套解決方案。這些智慧校園的應用技術路線都是基于互聯網的云服務，對教育資源進行開發整合，在網絡上提供一個快捷、高效的網絡教育與管理平臺。

智慧教育是教育發展的新趨勢，未來的教育是無處不在、無處不能的教育，是學生、校園、教師、課堂等相互互聯的教育。而智慧校園是智慧教育發展的基礎，基于智慧校園的大數據匯聚、分析、應用將對教育發展起到一定的促進作用。通過匯聚教育大數據，可以更好地挖掘出教育大數據的價值，幫助學生了解生活、學習上的變化；也幫助教師掌握教學過程中存在的問題，同時也為管理者提供方便的數據統計與數據分析，使其更好地制訂教學和日常管理策略，實現管理的智能化與決策智慧化，從而提升工作效率和教學質量。

2 存在的問題

智慧校園的發展將產生大量的數據，教育大數據意味著不可能按照傳統的模式去匯聚數據，否則不僅浪費資金，還浪費人力。根據目前全國校園數字化情況分析，個別校園已經由數字化校園過渡到智慧校園。在數據采集與處理方面有一定的智能性，但是仍存在一定的問題，具體如下。

2.1 數字校園產生的數據過于分散

數字校園產生的數據過于分散，無法快速匯聚，數據基本上服務于單一系統，基于校園數據的應用也無法快速、高效地獲取有價值的信息。目前，數字化校園產生的數據基本上服務于單一的數字化校園軟件，數據共享與數據加工能力比較低，即使過渡到智慧校園階段，教育數據存儲依然過于分散，不能在短時間內快速地匯聚各類原始數據。這樣勢必會影響大數據分析應用的開展。即便采用網頁搜索形式，也很難全面、高效地掌握智慧校園中產生的各個方面數據。因此，需要建立智慧校園中原始數據的匯聚框架，在該框架上實現校園中各類數據的互通、互聯、共享，使教師信息、學生信息、校園信息、課堂信息、生活信息等處于一個匯聚的狀態，為大數據分析應用提供快速、高效的數據支撐。

2.2 數據的存儲還停留在數據庫階段

數據的存儲還停留在數據庫階段，超大容量的并行處理、云存儲框架有待建立。數據庫是信息系統存儲數據的必要工具，隨著智慧校園的建設，教育大數據的出現，這對數據存儲無疑是一個挑戰，單一的數據庫無法再滿足數據存儲的需求，也無法滿足數據之間的共享與關聯。大數據的存儲在數量上可能是上萬、十幾萬甚至數億的條記錄，而沒有足夠大的空間就會導致信息滿倉，新消息收集不進來。而基于Hadoop的集群存儲框架，不但數據存儲容量大，而且具有并行處理能力，比較穩定，高度集成，能夠更好地管理數據。而且在大數據分析和應用當中，可以支撐數據的快速處理，幫助應用軟件更好地挖掘出教育大數據資源價值，更好地制訂教學和日常管理策略，從而提升工作效率和教學質量。

3 解決方案

在解決數據匯聚問題時，主要采用的方法是建立Web Service分布式處理平臺，實現智慧校園內數字化信息系統與該平臺相聯，讓原始數據通過端到端的傳輸方式，匯聚到Hadoop存儲集群上。對于物聯網產生的數據，主要采用獲取讀取權限，建立位圖索引，臨時查詢臨時轉儲的方法實現數據匯聚到Hadoop存儲集群上。在建立索引時，主要采用Bloom filter位圖索引技術，提供快速查詢數據功能。

在解決數據存儲問題時，主要采用的方法是構建Hadoop集群存儲框架，配置Hadoop數據處理模式，跟蹤每個數據處理節點過程，優化服務器節點的負載平衡，最終搭建成一個存儲容量大、并行處理能力強、工作穩定、數據高度集成的Hadoop集群存儲平臺。

在解決數據異構性時，主要采用的方法是基于SOAP的數據傳輸方法，按照SOAP編碼規則，編寫相對應程序，實現數據傳輸的請求和響應。在數據轉移時，不需要具體的對象綁定到一個給定的終端，只需要具體實現程序來決定把對象終端標識符映像到目標服務器端的對象。

4 采用的技術

本文研究基于SOAP協議智慧校園大數據匯聚，從數據的匯聚、存儲、轉移與加工角度研究智慧校園中的大數據。探索基于SOAP的數據匯聚方法，建立Web Service分布式數據匯聚框架，最終要建立一個簡單易用、方便快捷的校園數據匯聚平臺。主要采用的技術有以下2種：①在原始數據采集方面采用Web Service描述語言（WSDL）編寫Web Service分布式應用程序，建立并行的數據匯聚框架。對智慧校園中的大數據匯聚采用智能化的數據采集方法，實現各類數據的匯聚。依靠內網、專用網在智慧校園中各類應用系統上，通過調用SOAP（Simple Object Access Protocol），執行遠程過程調用建立Web Service分布式數據匯聚平臺。獲取原始數據的管理權限后，利用XML轉儲程序，把數據備份到Hadoop集群上等。②在數據存儲與處理方面采用Hadoop集群方式，在每個服務器上先部署節點信息，搭建集群環境。然后在其中一臺服務器上安裝Hadoop軟件，配置并調試運行Hadoop，試驗成功后再復制到其他節點，最終形成Hadoop集群數據存儲與處理方式。這能為校園大數據分析應用程序提供可靠、高效的數據源。

5 結論

分析教育大數據將帶來科學的決策，有助于教學開展，能夠及時發現教學問題，具有一定的預見作用，進而促進教育健康發展。本文從智慧校園中的數據的采集開始，研究智慧校園的數據匯聚，提出基于SOAP的數據匯聚方法，建立Web Service分布式數據匯聚平臺，實現數據的快速傳輸。該方案主要將對智慧校園中的原始數據匯聚，加工處理后形成分析數據源，根據數據源的不同形式和特點，采用Hadoop集群方式分布式存儲，建立并行操作數據平臺，為開發校園大數據分析應用程提供可靠的數據源，有助于開展智慧校園大數據分析研究，從而有助于教學開展，管理能力提升，帶動校園商業發展，促進教育改革和教育發展。

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〔編輯：劉曉芳〕