智慧宿舍管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與分析

李洋 胡茵茵 宣宏坤 黃春健 黃澤濤 王宗彤

摘 要：信息化時代，運用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行對宿舍信息的管理是行之有效的。大部分的宿舍管理系統(tǒng)是與商家進(jìn)行購買的，在安全性的問題上存在很大的風(fēng)險。文章研究的系統(tǒng)前端是由視圖邏輯（View）和控制器邏輯（Controller）組成，視圖邏輯負(fù)責(zé)頁面的渲染和數(shù)據(jù)的顯示，控制器邏輯負(fù)責(zé)對用戶的請求和輸入的數(shù)據(jù)處理、請求相應(yīng)的路由和接口，獲取數(shù)據(jù)。進(jìn)一步加強(qiáng)了基礎(chǔ)信息的維護(hù)、宿舍樓管理和宿舍日常管理。

關(guān)鍵詞：高校宿舍;宿舍管理系統(tǒng);安全性;擴(kuò)展性;RBAC

0 ? 引言

隨著我國人口的增長，各大高校的學(xué)生也日益增多。學(xué)校宿舍信息的管理作為學(xué)校的一項日常工作，也正因為學(xué)生人數(shù)的增加使得宿舍信息的管理變得越來越繁雜。與此同時，計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得人們在管理信息方面變得更加容易、省時。因此必須要開發(fā)一個便于后期運營和足夠安全的宿舍管理系統(tǒng)，使得宿舍管理更加高效化。

為了讓宿舍成為一個愜意、安全和寧靜的休息場所宿舍管理愈來愈重要。傳統(tǒng)的宿舍管理主要是人工管理，依賴宿舍管理員在休息時間巡邏;對大聲喧嘩產(chǎn)生噪聲的宿舍和人員進(jìn)行提醒和警告，或者通過攝像頭監(jiān)控檢查休息時間是否有人隨意走動再到事發(fā)地點處理。這種管理方式的問題顯而易見，宿舍樓數(shù)層眾多，需要大量的人手;宿舍內(nèi)噪聲隨時發(fā)生隨時結(jié)束管理員難以確認(rèn)位置;靠監(jiān)控視頻查看十分消耗管理員的精力。

隨著高校后勤社會化和學(xué)分制改革的不斷深入，高校教育、管理的組織形式和主要手段已發(fā)生新的變化，為此有部分學(xué)者對高校的管理模式展開了研究。孫孝文等[2]開發(fā)了能夠在校園網(wǎng)絡(luò)上使用的學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)，這種模式適應(yīng)了當(dāng)前新的變化。楊凱明[2]提出使用二維碼識別的宿舍管理系統(tǒng)，在門禁時間之后，計時器發(fā)送時間信號激活處理器的夜間模式。二維碼是帶來了一定的便利，但是系統(tǒng)過于單一，二維碼僅用于出入宿舍。在此基礎(chǔ)上，蘇世釗等[3]公開了一種宿舍管理系統(tǒng)，包括主控制器、照明設(shè)備、窗簾設(shè)備、淋浴電器、空調(diào)設(shè)備、報警設(shè)備和遠(yuǎn)程控制設(shè)備。李昂等[4]在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一款基于Android和SpringBoot的學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)，將主控制器分別與照明設(shè)備、窗簾設(shè)備、淋浴電器、空調(diào)設(shè)備、報警設(shè)備和遠(yuǎn)程控制設(shè)備通信連接，方便宿舍管理人員隨時查看宿舍環(huán)境，并當(dāng)意外情況發(fā)生時，管理人員可以第一時間采取應(yīng)對措施。通過參考前人的研究，筆者提出了前后端分離，兼顧系統(tǒng)自由擴(kuò)展和安全性保障的宿舍管理系統(tǒng)設(shè)計方案。

在設(shè)計上，筆者充分考慮用戶更深層次的需求，為系統(tǒng)提供更多自由擴(kuò)展的空間，為系統(tǒng)的更新和升級提供了新的思路;在安全性上，研究了認(rèn)證與會話管理的方案，并設(shè)法將其落地，杜絕用戶身份的偽冒，為學(xué)生信息提供更加完善的保障。

1 ? 系統(tǒng)的功能設(shè)計

本系統(tǒng)分為三大模塊：學(xué)生模塊、系統(tǒng)管理員模塊和宿舍管理員模塊。其中，學(xué)生模塊實現(xiàn)對學(xué)生日常需求的保障和基本信息的查詢;系統(tǒng)管理員模塊實現(xiàn)對學(xué)生用戶和宿舍管理員用戶的管理，系統(tǒng)信息及用戶申請的更新和處理;宿舍管理員模塊實現(xiàn)對入住學(xué)生的情況統(tǒng)計和監(jiān)督，如圖1所示。

2.1 ?學(xué)生模塊

（1）個人信息：學(xué)生向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢請求，由系統(tǒng)管理員返回查詢結(jié)果數(shù)據(jù)。學(xué)生可以查看自己所在的宿舍樓區(qū)域、宿舍樓號、宿舍號以及床位號。

（2）違紀(jì)情況：接收違紀(jì)情況通知，根據(jù)違紀(jì)情況記錄在規(guī)定時間內(nèi)到學(xué)校教務(wù)處接受處罰并更新違紀(jì)情況反饋給宿舍管理員。

（3）換宿申請：學(xué)生向系統(tǒng)提交換宿申請，系統(tǒng)自動向?qū)W校發(fā)送換宿申請信息并由學(xué)校進(jìn)行處理并等待處理結(jié)果通知。

（4）維修申請：學(xué)生根據(jù)宿舍設(shè)施設(shè)備的損壞情況填寫維修申請書并發(fā)送至系統(tǒng)管理員等待處理結(jié)果。

（5）宿舍繳費：向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢請求。根據(jù)繳費清單信息，以宿舍為單位對上個月的水電費以及其他費用信息進(jìn)行繳費。

2.2 ?系統(tǒng)管理員模塊

（1）學(xué)生用戶管理：系統(tǒng)管理員可以添加學(xué)生用戶存于學(xué)生用戶信息表中，并可對其進(jìn)行修改或刪除。接收并驗證學(xué)生的查詢請求，返回查詢結(jié)果給學(xué)生。學(xué)生換宿申請審批成功后，系統(tǒng)管理員更新學(xué)生用戶信息。

（2）宿舍管理員用戶管理：系統(tǒng)管理員可以添加新的宿舍管理員用戶存于宿舍管理員用戶信息表中，并可對其進(jìn)行修改、刪除以及添加宿舍樓管理授權(quán)。接收并驗證宿舍管理員的查詢請求，返回查詢結(jié)果給宿舍管理員。

（3）宿舍樓棟管理：根據(jù)統(tǒng)計報表情況，統(tǒng)計每棟宿舍樓的使用情況，更新每個宿舍每個床位的使用情況。

（4）繳費管理：接收并驗證學(xué)生或宿舍管理員的查詢請求，返回查詢結(jié)果。每月初對每個宿舍水電使用情況進(jìn)行統(tǒng)計計算，生成繳費清單發(fā)送給學(xué)生并存于繳費清單表中。繳費成功后移入已繳費表并向?qū)W生發(fā)送繳費成功通知。若學(xué)生宿舍3天無人繳費，發(fā)送催促繳費通知宿舍所在樓的宿舍管理員，若5天無人繳費，則對該宿舍進(jìn)行斷電處理。

（5）維修管理：接收維修申請并存入維修清單表中發(fā)送至后勤部等待處理，由后勤部返回處理結(jié)果并向?qū)W生發(fā)送維修成功通知，維修后移入已維修表。

2.3 ?宿舍管理員模塊

（1）統(tǒng)計報表：宿舍管理員根據(jù)初始入住信息對每個宿舍的床位號的使用進(jìn)行核對統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果發(fā)送給系統(tǒng)管理員。

（2）繳費信息查詢：接收繳費催促通知后，向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢請求，根據(jù)返回結(jié)果進(jìn)行核實，核實后對欠費宿舍進(jìn)行警告通知。

（3）個人信息：宿舍管理員向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢請求，由系統(tǒng)管理員返回查詢結(jié)果數(shù)據(jù)。宿舍管理員可以查詢自己的注冊信息，管理的宿舍樓號以及管理權(quán)限。

（4）學(xué)生信息查詢：宿舍管理員向系統(tǒng)管理員發(fā)送查詢請求，由系統(tǒng)管理員返回查詢結(jié)果數(shù)據(jù)。宿舍管理員可以查看管理樓中每個入住學(xué)生的宿舍樓區(qū)域、宿舍樓號、宿舍號以及床位號。

（5）違紀(jì)信息處理：在宿舍管理區(qū)域內(nèi)，宿舍管理員記錄違紀(jì)學(xué)生的違紀(jì)情況并存于違紀(jì)信息表中，并將違紀(jì)情況發(fā)送通知給學(xué)生和教務(wù)處。收到學(xué)生已接受違紀(jì)處罰通知后，更新違紀(jì)情況。

3 ? 系統(tǒng)的實現(xiàn)方案

3.1 ?前后端分離

在整體上，采用前后端分離的架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。前端由視圖邏輯（View）和控制器邏輯（Controller）組成，視圖邏輯負(fù)責(zé)頁面的渲染和數(shù)據(jù)的顯示，控制器邏輯負(fù)責(zé)對用戶的請求和輸入的數(shù)據(jù)處理、請求相應(yīng)的路由和接口，獲取數(shù)據(jù)。前端無須理會后端所采用的技術(shù)。后端由模型邏輯（Model）負(fù)責(zé)，對業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行封裝，提供數(shù)據(jù)接口給前端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存放和取用，后端也無須理會前端的頁面是如何渲染的。二者之間的交互由一個中間層的平臺負(fù)責(zé)，該平臺運行在服務(wù)器上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、服務(wù)的串接、邏輯控制、路由設(shè)計、頁面渲染和體驗優(yōu)化。前后端解耦合，使前端的開發(fā)人員和后端的開發(fā)人員各司其職，需要更改頁面只需前端開發(fā)人員專門處理，需要擴(kuò)展接口只需要后端開發(fā)人員專門處理，提高工作效率，方便后期的系統(tǒng)改動和系統(tǒng)升級。

3.2 ?訪問控制

訪問控制是按用戶身份及其所歸屬的某項定義組來限制用戶對某些信息項的訪問或限制對某些控制功能的使用的一種技術(shù)，實際上是建立用戶與權(quán)限之間的對應(yīng)關(guān)系，本文采用基于角色的訪問控制（Role-Based Access Control，RBAC）。RBAC事先會在系統(tǒng)中定義不同的角色，不同的角色擁有不同的權(quán)限，系統(tǒng)的所有用戶都會被分配到不同的角色中，一個用戶可能擁有多個角色，角色之間有高低之分。在系統(tǒng)驗證權(quán)限時，只需要驗證用戶所屬的角色，然后就可以根據(jù)該角色所擁有的權(quán)限進(jìn)行授權(quán)了。在配置權(quán)限時，使用最小權(quán)限原則和默認(rèn)拒絕的策略。

4 ? 系統(tǒng)規(guī)劃及實現(xiàn)效果

4.1 ?不同的角色分配不同的權(quán)限

在系統(tǒng)的實際運營中，不同的角色將會被分配不同的權(quán)限，不同的權(quán)限依靠會話的憑證進(jìn)行區(qū)分，高權(quán)限用戶對于低權(quán)限的用戶來說具有不可見性、不可預(yù)測性，并且在權(quán)限的劃分上采取最小權(quán)限劃分的原則，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的水平權(quán)限管理和垂直權(quán)限管理。

4.2 ?業(yè)務(wù)流程

宿舍管理員先讓學(xué)生進(jìn)行信息登記并在系統(tǒng)中錄入學(xué)生信息，宿舍管理員統(tǒng)計信息后報表。入住學(xué)生在入住之后有換宿申請的，可以在系統(tǒng)提出申請，系統(tǒng)管理員會根據(jù)情況進(jìn)行審批，審批通過后申請人就可以進(jìn)行換宿，同時系統(tǒng)也會同步更新最新的學(xué)生住宿情況。入住學(xué)生填寫相關(guān)信息后登錄，便可以在此系統(tǒng)中查詢信息、報修換宿以及相關(guān)繳費等。宿舍管理員也可以在該系統(tǒng)中查詢到學(xué)生的入住信息以便更好地管理入住學(xué)生。同時，該系統(tǒng)還有門禁設(shè)置，學(xué)生進(jìn)出宿舍區(qū)都將需要刷門禁卡，提高學(xué)生的安全性，防止外來人員自由進(jìn)出。

4.3 ?實現(xiàn)效果

本系統(tǒng)基于Python語言，MySQL數(shù)據(jù)庫，在整體上采用前后端分離的方案，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，在業(yè)務(wù)上采用單點登錄系統(tǒng)OpenID、增加session會話和token憑證，保障了系統(tǒng)的安全性，最終通過Djongo框架實現(xiàn)的效果圖如2所示。其中圖3是登錄界面，圖4是學(xué)生用戶界面，圖5是系統(tǒng)管理員界面，圖6是宿舍管理員界面。

5 ? 結(jié)語

本文首先介紹了國內(nèi)高校宿舍管理的現(xiàn)況，提出宿舍管理系統(tǒng)設(shè)計的重要性，并且在國內(nèi)宿舍管理系統(tǒng)信息化發(fā)展的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步研究智慧型的宿舍應(yīng)用，實現(xiàn)高效的智慧宿舍管理，為高校宿舍人員的流動管理和安全保障帶來一種可行性方案。

本文在前端與后端分離的情況下，對系統(tǒng)的主要功能模塊進(jìn)行深入的研究和設(shè)計實現(xiàn)，業(yè)務(wù)邏輯由前端的功能模塊負(fù)責(zé)。前端的所有請求對于后端來說則是透明的，后端負(fù)責(zé)處理前端的請求，數(shù)據(jù)在中間件中傳遞，這一過程采納基于角色的訪問控制和基于憑證與令牌的認(rèn)證和會話管理，使用OpenID技術(shù)，充分發(fā)揮SessionID和Token的優(yōu)勢，二者互為補(bǔ)充，貫穿于整個系統(tǒng)。系統(tǒng)按實際應(yīng)用劃分了學(xué)生用戶、系統(tǒng)管理員和宿舍管理員三大主要模塊，各模塊下再按照實際需求分配不同的功能模塊。

在此系統(tǒng)中，以信息技術(shù)為支撐的智慧宿舍管理替代了傳統(tǒng)的宿舍管理，并在無意識間建立學(xué)生、宿舍管理員和系統(tǒng)管理員之間層級管理關(guān)系，實現(xiàn)智慧型宿舍管理的信息化、自動化，堅持以人為本的理念，發(fā)展了宿舍服務(wù)體系和宿舍管理的體系。

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（編輯 姚 鑫）