高校人員行動軌跡數據規范化服務快速實現研究*

吳宇平，劉 佳

（哈爾濱工程大學 信息化處，黑龍江 哈爾濱150001）

2020年初新冠肺炎疫情肆虐全球，快速落實國家相關政策[1]、實現疫情精準防控不僅有利于生產生活各項活動的有序恢復，而且可避免資源的過度使用，實現人員行動軌跡跟蹤則是落實科學防疫、精準施策的重要環節。

高校作為分布全國的專門教育機構，既承擔教學任務，也是國家地方相關科研活動的核心支撐力量，往往涉及上萬名教師、學生、專職科研人員、后勤保障人員、離退休人員、教職工家屬等，具有群體聚集性和構成人員的復雜性[2]，加上遍布全國甚至全球的學生返校、教師必要的教學科研活動和學校的日常運行管理維護，快速、全面掌握學校萬余名師生及校內居民、臨時進出校等人員的行動軌跡，實現緊急情況下的人員行動軌跡快速摸排尤其困難。

高校的信息化管理系統通常是為服務師生的正常教學科研和管理活動建立，不具備突發公共衛生事件時的人員行動軌跡數據規范化服務能力[3]。論文以某校信息化處“人員行動軌跡數據”專項工作為例，探索如何充分利用學校現有的各類信息系統的人員行動軌跡相關原始數據，快速實現疫情防控緊急情況下的人員行動軌跡數據統一、規范化整合與應用，以及根據學校整體疫情防控需求的變化，快速實現對各項服務功能的完善和優化。

1 學校信息系統的特點

高校作為相對獨立的單位，由于人員數量龐大和群體長期工作生活的特殊性，通常涉及幾十個不同的部門分別管理相應的業務和為師生提供服務。相應地，各部門的業務信息系統也存在依據各自部門的工作需要建立各自獨立運行維護的情況，從疫情防控的角度看，軟硬件設施、網絡接入、人員基本信息和行動軌跡相關原始數據等方面均存在不統一、不規范等問題，無法做到行動軌跡數據的即采即用，必須利用學校的信息化資源，通過對各信息系統的行動軌跡相關原始數據進行數據治理來實現[4-5]。

2 “人員行動軌跡數據”總體方案

2.1 總體技術架構和思路

“人員行動軌跡數據”總體方案充分考慮學校各類門禁系統和設備、健康打卡系統、學生返校審核系統等軟硬件設施的陸續投入使用，以及不同疫情防控階段和重點的變化，為滿足當前和后續此類不確定的需求，結合學校各類信息系統的運行現狀，綜合研判，設計總體技術架構如圖1所示：

圖1 “人員行動軌跡數據”總體技術架構

（1）各信息系統的行動軌跡相關原始數據通過數據采集平臺分別接入數據倉庫對應的行動軌跡數據表[6]；各類人員的基本信息通過數據采集平臺接入、其他少量零散人員的基本信息通過手動維護的方式錄入數據倉庫的人員信息表中。

（2）通過行動軌跡視圖統一對外提供行動軌跡數據查詢和各類數據統計等服務，如特定人員的行動軌跡報告單、密切接觸人員報告單、其他個性化行動軌跡數據查詢與各類行動軌跡數據統計等功能。

（3）根據具體需求和大量行動軌跡數據表之間的關聯性，由技術人員利用編程手段對行動軌跡數據表的數據進行規范，提取關鍵信息，同時連接人員信息表，形成標準化、信息豐富的行動軌跡視圖數據。

2.2 “人員行動軌跡數據”所涵蓋的人員范圍

考慮到疫情傳播的廣泛性，疫情防控范圍在可行的情況下應盡量擴大，因此需將行動軌跡與校園相關的人員均納入“人員行動軌跡數據”涵蓋的范圍，主要包括教師、學生、專職科研人員、后勤保障人員、離退休人員、教職工家屬、經審批進校人員等，應建立適用于防疫需求的涉及所有人員的人員信息表。

2.3 “人員行動軌跡數據”數據源

為充分掌握人員的行動軌跡，需盡量多地利用學校各類信息系統實時產生的行動軌跡相關原始數據作為行動軌跡數據來源[7]，主要包括校門門禁系統、樓宇門禁系統、車輛門禁系統、圖書管理系統、校園卡管理系統、健康打卡系統、學生返校審核系統等。

2.4 行動軌跡數據表和行動軌跡視圖

為規范來源于各信息系統的行動軌跡相關原始數據和確保行動軌跡視圖的可用性，行動軌跡數據表和行動軌跡視圖應同時具備至少6個基本字段以及“數據來源、設備名稱”等輔助字段。

2.4.1 6個基本字段及要求

數據ID（主鍵）：唯一且不變；

證件號：要求是本人的學生學號、教職工工號、18位居民身份證號或其他有效身份證件號；

姓名：與有效身份證件一致；

時間：規范為“YYYY-MM-DD HH24：MM：SS”格式；

地點：根據實際情況，規范為“11號樓、14公寓、XX省XX市XX區”等學校標準地點名稱、國家標準行政區劃名稱或統一的自定義地點名稱；

行為：根據實際情況，規范為“進門、出門、餐廳消費、使用多媒體機、浴室洗浴、超市消費、健康信息填報”等統一的自定義行為名稱。

2.4.2 輔助字段基本要求

數據來源：根據實際情況，規范為“校門門禁系統、樓宇門禁系統、車輛門禁系統、圖書管理系統”等統一的自定義數據來源名稱；

設備名稱：規范為各信息系統中設備名稱相關字段的數據，如“校門門禁手持機-北門1、校園卡機-美食城2樓35號窗口”等。

基于現有信息化資源及學校疫情防控需求，論文設計的總體方案架構主要涉及人員信息表的設計和維護、人員行動軌跡原始數據如何接入數據倉庫，以及行動軌跡視圖的建立和維護三項關鍵技術。

3 人員信息表設計和維護

3.1 字段設計

為給行動軌跡視圖提供人員的基本信息，需建立行動軌跡所涉及的所有人員的信息表，包括人員的“證件號（主鍵）、姓名、性別、其他證件號、所屬單位、人員類別、聯系電話、常住樓宇、常住房間”等字段，各字段應采用統一規范的名稱。對各字段數據的要求如下：

證件號：要求唯一且不變，且必須是本人的學生學號、教職工工號、18位居民身份證號或其他有效身份證件號；

姓名：要求是本人的有效身份證件的姓名；

性別：要求是“男”或“女”；

其他證件號：要求是本人的18位居民身份證號或其他有效身份證件號，不能是學生學號或教職工工號；

所屬單位：根據實際情況，規范為“船舶工程學院”“XX公司”等學校標準單位名稱或統一的自定義單位名稱；

人員類別：根據實際情況，規范為“教職工”“本科生”“研究生”“校內居民”“經審批進校人員”等學校標準人員類別名稱或統一的自定義人員類別名稱；

聯系電話：要求是本人的常用聯系電話號碼；

常住樓宇：根據實際情況，對于常住校內的人員規范為“14公寓”“23棟”等校內標準樓宇名稱，對于常住校外的人員規范為“校外住址-XXXX”；

常住房間：根據實際情況，對于常住校內的人員規范為“1107”“5-203”等校內標準房間名稱，對于常住校外的人員規范為“校外住址房間-XXXX”。

3.2 人員信息表建立和維護

人員信息表建立應遵循三個基本要求：格式規范、人員全覆蓋且便于適時調整補充、人員信息記錄具有唯一性[8]，其中，人員全覆蓋和人員信息記錄的唯一性是該部分的關鍵。格式規范和人員全覆蓋可通過數據接口自動接入和人工手動添加相結合的方式對人員信息表進行持續維護來實現，下面就如何保證人員信息表中的人員信息記錄唯一性的方法進行闡述。

3.2.1 建立人員信息表的人員信息來源的基本原則

對于有學號的學生、有工號的教職工，人員信息分別從學生管理系統和人力資源管理系統自動接入；對于校內居民和經審批進校人員，人員信息可根據信息系統數據支撐實際情況、數據量大小、數據更新頻率等選擇數據接口自動接入或人工手動添加；對于其他零散人員，無信息系統數據方便接入的，則在人員信息表中手動添加。

3.2.2 保證人員信息表的人員信息記錄唯一性的策略

因人員信息表中的人員包括學生和教職工，他們也可以在某些行動軌跡數據來源系統（如支持18位居民身份證刷卡的校門門禁系統）中使用非學號和工號的其他有效身份證件號，簡單地將各類人員信息接入到人員信息表將會導致某些人員在信息表中有多條記錄，在行動軌跡視圖中連接人員信息表時會出現錯誤，導致行動軌跡視圖的數據不準確[9]。針對該問題，論文方案設計了一種有效的解決方法：（1）對于學生和教職工，人員信息記錄只將學生學號和教職工工號作為證件號，將其18位居民身份證號或其他有效身份證件號作為字段其他證件號下的數據；（2）對于沒有學生學號或教職工工號的人員，優先將其18位居民身份證號作為證件號，如沒有則將其他有效身份證件號作為證件號，其他證件號與證件號相同；（3）每日對人員信息表執行SQL程序自動檢查，發現問題及時處理，維護人員信息表滿足應用要求。

4 行動軌跡原始數據接入數據倉庫

4.1 行動軌跡數據的時間統一

為避免各信息系統的行動軌跡原始數據產生時間存在偏差，影響行動軌跡數據的準確性，在將各信息系統數據庫中的行動軌跡原始數據接入數據倉庫之前，應首先確保各信息系統的時間同步[10]。因各信息系統所屬業務單位、管理情況各不相同，存在個別信息系統無法通過時間服務器進行同步的情況，行動軌跡數據的時間精度控制在秒級即可滿足需求，可由系統管理人員負責定期對其進行手動調整與國家標準時間同步，其他信息系統均通過時間服務器與國家標準時間同步。

4.2 行動軌跡原始數據的規范化

為減少接入數據倉庫后通過行動軌跡視圖處理的復雜度，降低對行動軌跡服務器資源的占用，需初步規范各信息系統的行動軌跡原始數據。根據各信息系統行動軌跡原始數據的實際情況和信息系統建設廠商的支持情況，盡可能地在信息系統端規范好行動軌跡的“時間、地點、行為”等字段的數據[11]。

4.3 行動軌跡原始數據接入

為各信息系統分別建立數據接口，從各信息系統的數據表或專門開發的數據視圖對接行動軌跡原始數據進入數據倉庫的行動軌跡數據表中，并配置好數據采集更新機制，每天專人檢查，確保行動軌跡數據按要求正常入庫。為確保行動軌跡數據表中始終有數據，數據接口應設置為根據“數據ID”字段進行增量更新，更新頻率可根據數據量大小、服務器資源等實際情況進行設置。以樓宇門禁系統的原始數據通過ODI平臺[12]接入數據倉庫為例，數據接入流程如圖2所示。

圖2 ODI平臺數據接入流程

5 行動軌跡視圖規范化建立和維護

（1）由于各信息系統的管理和使用情況各異，為避免行動軌跡數據表的“地點、行為”字段的數據不盡統一的情況出現，需兼顧行動軌跡數據需求和數據的實際情況綜合考慮，在行動軌跡視圖中可通過程序代碼將各行動軌跡數據表規范為統一的、簡潔明了的行動軌跡數據[13]，如利用“SQL CASE…WHEN…THEN…”語句規范行動軌跡數據。

（2）利用SQL UNION操作符整合不同信息系統來源的行動軌跡數據表數據[14]。UNION操作符用于合并兩個或多個SELECT語句的結果集，UNION內部的SELECT語句必須擁有相同數量、相同順序和相似數據類型的列，因此，在行動軌跡視圖中將各行動軌跡數據表數據通過SELECT語句輸出結果時必須遵守以上規則。

（3）利用SQL LEFT JOIN操作符向以上整合后的行動軌跡數據加入更豐富的人員信息，如“性別、所屬單位、人員類別、聯系電話”等字段。需要注意的是，會有某些學生和教職工通過刷18位居民身份證進入校園的情況，如僅在行動軌跡視圖中“LEFT JOIN人員信息表ON整合后的行動軌跡數據.證件號=人員信息表.證件號”，則此時將匹配不到人員信息，因此還需“LEFT JOIN人員信息表ON整合后的行動軌跡數據.證件號=人員信息表.其他證件號”以獲取人員的性別、所屬單位、人員類別、聯系電話等信息。

（4）一般情況下，僅利用SELECT語句查詢行動軌跡視圖即可提供各種緯度的行動軌跡數據和統計數據。在面對復雜的、個性化的數據需求時，視圖數據的定制數據、合并分割數據、簡化操作、動態性等優勢[15]即顯現出來，在無需改變原始行動軌跡數據的情況下，可采取對行動軌跡視圖進行調整、加入新字段等方法來解決。

部分行動軌跡視圖規范化的程序代碼如圖3所示。

圖3 行動軌跡視圖部分程序代碼

6 結論

本論文研究了在疫情防控的緊急情況下，基于學校現有用于教學科研活動管理的信息系統、數據采集平臺、數據倉庫等信息化資源，研究如何靈活運用數據視圖、數據表、SQL程序等常用技術快速整合規范各類門禁系統、校園卡管理系統、健康打卡系統和學生返校審核系統等實時產生的行動軌跡相關原始數據，通過行動軌跡報告單、密切接觸人員報告單和其他個性化行動軌跡數據查詢與各類數據統計，為學校相關單位實施疫情精準防控提供數據支撐，實際應用效果證明該系統不僅有效地保障了學校疫情防控的效果，同時也降低了學校在疫情防控上人力物力的投入，提高了疫情防控的效率，保障了學校各項活動的正常有序開展。