基于數字化校園數據共享的設計與實現

白祎花

（陜西財經職業技術學院，陜西咸陽 712000）

信息化體系的建設和完善為數據交換及資源共享的實現提供了技術支撐，數據交換及共享在高校校園中的應用，可提升高校的數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用系統種類及數量增多，由于各系統間的關聯性較差，獨立的應用系統很容易導致信息孤島問題，系統數據存取格式的不同會影響信息的共享。數字化校園建設重點在于實現數據在不同系統間共享，學校共享數據平臺的建立成為目前研究的熱點之一[1]。

1 需求分析

設計數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量和效率，能夠為師生帶來更好的教學服務，文中設計的共享系統能夠實現的目標包括：

1）完成數據共享平臺的構建（系統建設的關鍵）。由于校園中各部門之間的業務存在重疊交叉，所以很多部門都會涉及一些基礎數據，傳統的信息系統中，各個模塊都是獨立運作，缺乏整體性與全局性，各模塊中存儲的數據均不相同，數據無法互通，不僅導致數據的冗余而且無法實現跨系統訪問，嚴重制約數字化校園的發展。該數據共享平臺的建設要具備獨立數據庫，從而使信息數據在高校各部門間實現有效共享，提高數字化校園系統的規范性和統一性，促進高質量教學服務工作的順利開展。

2）在系統總體架構的基礎上完成統一身份認證平臺的建立，提供高效的用戶認證服務。用戶通過自身設定的賬戶及密碼便可以對不同的應用系統進行訪問，賦予不同用戶相應的操作權限，使系統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，從而有效提高系統的安全性和實用性；

3）完成統一信息門戶平臺的建立。統一信息門戶平臺是廣大師生以及院校各級領導訪問數字化校園的重要入口，該平臺可以提供包含多個應用系統的集成環境，進入數字化校園的師生能夠享受新聞瀏覽、網上交流、公告接收等多項服務，另外可以通過統一身份認證享受到具有針對性的個性化服務。用戶可以根據實際需求對信息門戶的內容或布局進行適當調整，體現出數字化校園“以人為本”的設計理念[2]。

2 系統設計

2.1 SOA架構體系

作為面向服務的體系結構，SOA 在信息共享中具有較高的應用價值，對于異構系統間的操作與信息共享，SOA 通過標準中間件的使用即可實現，有效解決了信息孤島問題，服務、注冊等作為SOA 的重要環節，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 基本架構如圖1 所示，服務請求者主要負責查詢服務（通過輔助注冊中心），注冊和檢索功能則在服務注冊中心內實現[3]。

圖1 SOA基本架構

2.2 數字化校園系統整體架構設計

該系統設計過程中以B/S 為根本架構，結合數字校園建設目標對系統進行設計，數字化校園數據共享系統架構如圖2 所示。

圖2 系統整體架構設計

1）基礎設施層，是實現并運行數字化校園系統的基礎，主要包括系統軟硬件及二次開發平臺；

2）數據層，檢查高校應用系統的相關數據，以確定其是否具備一致性，統一集中儲存有效數據，對檢查出的無效及缺失數據進行相應處理，實現數字化校園數據共享中心的構建；

3）應用支撐層，主要負責為系統平臺內的應用層提供各項服務功能，由數據共享、統一身份認證、統一信息門戶3 個平臺構成，為系統用戶提供接口；

4）應用層，主要由一卡通、人事管理等業務應用系統組成；

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

2.3 系統功能架構設計

建設數字化校園需涵蓋校園內的各項相關業務，文中在分析高校校園網相關業務的基礎上，對系統功能架構進行設計，通過基于SOA 的數字化校園系統實現將各相關系統（包括校園一卡通、教務管理、圖書館管理及后勤管理等）集中到統一平臺內，系統整體功能架構如圖3 所示。

圖3 系統整體功能架構

2.4 共享數據庫構建

結合當前數字化校園建設的根本需求，將數據共享平臺劃分為公共字典庫、數據標準庫、共享數據庫、業務管理庫、交換協議庫和歷史庫6 個部分，如圖4 所示。

圖4 共享數據庫構成

公共字典庫中包含信息標準庫元數據以及共享數據庫元數據，體現出二者的結構與內容。共享數據庫中包含每一個業務系統之間的共享數據，業務系統通過訂閱可以獲取共享數據。信息標準庫是共享數據庫內部數據來源之一，包含教育部以及學校發布的信息標準，確保共享數據只有一套信息編碼。各業務系統接入時所產生的權限信息、注冊信息、訂閱信息等數據會存放在業務管理庫中。交換協議庫中會存放中心數據庫與業務數據庫中數據交換需要的數據結構文件、數據交換文件等，所有文件會根據業務管理庫和公共字典庫的相關內容產生。歷史庫是共享庫的歷史記錄，是所有共享數據的來源地。

3 系統的實現

在描述定義數據結構時采用中間件技術，作為面向對象建模方式的一種，中間件進一步節約了開發時間，訪問不同系統和數據庫則通過統一的公共接口來實現，不同接口之間的開發借助中間件完成[5]。

3.1 ETL數據抽取

針對數據的集成必須借助相應的技術手段來完成異構多數據源的集成，文中通過ETL 抽取工具的使用完成對相關數據的采集，以ETL 對關系數據庫中的重要信息進行抽取，為后續的數據挖掘做好準備，數據抽取如圖5 所示[6]。

圖5 ETL數據抽取過程

3.2 數據共享平臺的設計與實現

由于各類數據在系統中的共享與交換過程并不能直接實現，需基于共享數據中心平臺對數字校園進行構建，文中以數據共享平臺為依據，構建并完成了對各類結構化數據的處理，從而實現了數據的標準化管理，為該系統平臺的實現提供了基礎支撐。系統數據通過數據整合中間件（位于數據共享平臺中）的使用完成共享數據中心庫的統一存儲，進而實現了數據的共享及交換過程，此外數據共享平臺還具備豐富的數據挖掘分析功能，有利于數字化校園實現規范化管理[7]。數據共享平臺架構如圖6 所示，在設計數據共享平臺過程中，各業務應用系統數據通過制定Web Service 接口標準的方式，通過共享平臺完成數據的交換，有效提升校園數據共享的準確性，實現校園信息的快速互通[8-9]。

圖6 數據共享平臺架構

3.3 統一身份認證平臺的設計與實現

系統通過身份認證功能提高校園數字化系統的安全性，該系統應用者主要是高校管理者及全體師生，文中通過統一身份認證平臺的構建完成對不同用戶身份的認證及權限的確定，按照相應的標準將各個用戶合理劃分到對應的應用系統中，在滿足不同業務需求的基礎上提高系統的穩定性和安全性，系統平臺據此完成對眾多用戶的統一管理，將校園系統的用戶信息結合認證服務及目錄服務系統完成統一存儲（存儲信息的授權需以用戶不同權限為依據），從而實現對高校系統用戶的集中認證，為簡化數字化校園系統平臺的操作規程，用戶在統一身份認證平臺即可完成身份認證，系統自動將信息資源及功能（與權限相符）提供給該用戶。統一身份認證平臺架構如圖7 所示[10-11]。

圖7 統一身份認證平臺架構

3.4 統一信息門戶平臺的設計與實現

通過構建的統一信息門戶平臺能夠為用戶提供各類信息服務，高校教學服務工作的各項信息能夠在信息門戶平臺中體現出來，便于各個子系統之間的信息交互與轉換，集中整合了較獨立的業務系統功能，各應用系統功能通過統一信息門戶平臺完成了集成及重構功能，在此基礎上按照用戶需求提供各類服務，統一信息門戶平臺整體架構如圖8所示[12-13]。

圖8 統一信息門戶平臺整體架構

4 系統測試

為檢測文中基于數字化校園數據共享系統平臺的有效性，采用黑盒法進行測試，測試結果表明各業務應用系統數據通過制定Web Service 接口標準的方式，在數據共享平臺順利完成了共享及交換過程，相應數據管理機制具備較高的自我完善功能，可根據實際情況進行機制的優化，從而提升了校園系統數據在共享過程中的準確性及一致性，在統一身份認證平臺即可完成身份認證，通過統一信息門戶入口根據自身權限可訪問工作所需的各類信息資源，能夠有效地實現高校內各系統信息的共享[14-15]。

5 結束語

隨著信息時代的來臨，數字化技術已經運用到經濟、文化、教育等多個領域，在教育領域中數字化技術為傳統的管理模式帶來巨大沖擊，數字化校園建設已經成為當前教育發展的必然趨勢。為了實現高校數據信息的整合以及實現數據共享，文中主要研究了基于數字化校園數據共享平臺的實現路徑，根據系統建設目標和指導思想，對數字化校園系統進行設計，使數字化校園系統的信息整合能力得以顯著提升，為數字化校園建設提供參考[16]。