區域級教育健康大數據管理平臺的構建與應用

王永昌 董必成

摘要：作為區域教育行政機構，及時有效采集第一手師、生健康信息，落實班主任管理職能，實現校級及時管控，發揮區域大數據分析、預警、追溯、現場指揮等作用已成為教育安全管理的必要職能。該文通過數據中心、多端應用、大數據可視化管理，構建起區域級、校級、班級三級系統架構體系，并在本地區實施應用，有效管理了126所學校、9 332名教師、11 3399名學生的在校健康信息，在日常安全工作中發揮了重要作用。

關鍵詞：教育健康；大數據；數據中心；多端應用；教育安全

中圖分類號：TP311? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0053-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

1 背景與應用現狀

教育領域呈現出人員集中、分布度廣、健康信息多樣化等特點，如何有效采集第一手師、生健康信息，落實班主任管理職能，實現校級及時管控，發揮區域大數據分析、預警、追溯、現場指揮等作用都成了教育安全工作的重點。

筆者所在地區教育局管轄范圍涉及126所學校、9332名教師、113399名學生，作為教育安全管理部門，落實師生健康信息收集、統計、分析、處置等工作的難度巨大。文章嘗試研發教育健康大數據管理平臺，操作上，通過個體用戶信息上報，班級管理員落實晨檢、午檢，形成每天的健康數據，由系統自動對班級、校級、區級信息即時匯總，實現了地區性教育健康數據智慧收集、實時性大數據可視化分析、突發流行病動態分級預警、智慧化現場指揮、逐級數據源追溯等功能[1]。

2 技術架構與設計

教育健康大數據管理平臺技術上采用目前主流的“數據中心+多終端應用+可視化管理”模式進行架構，分為三個層面，分別為支撐保障層、技術架構層、功能應用層，三層之間既相互獨立，又互為支撐。總體技術框架如圖1所示。

2.1 支撐保障層

穩定性是體現信息平臺質量的首要標尺，支撐保障層作為本平臺底層支柱，具備設備、技術、服務多重保障的特點，本產品主要支撐點包括以下幾方面。

1）可靠的云計算機服務保障。由浙江電信“天翼云”提供高帶寬、高并發量的網絡服務環境，保證通信鏈路高可靠性；強大的云計算處理能力，大容量數據存儲，保證業務高效運作；運營商級別集群式信息安全防控，為系統高速運行護航[2]。

2）成熟的產品技術體系。產品采用J2EE、H5標準技術，具備可靠性、可移植性、可擴展性，產品研發期通過近150萬用戶量，近上億條實時健康數據的高強度壓力測試。

3）強大的技術支撐力。本產品為自主研發，技術團隊自主擁有知識產權，可根據用戶的實際情況進行個性化定制性開發，也可根據流行病的發展進行針對性的信息技術服務，支持與第三方信息化智能設備、系統作對接、融合。

2.2 技術架構層

技術架構層通過大數據存儲、分布式多終端應用、融合性技術對接等技術線路，形成科學、穩定、易擴展的技術結構體系。

1）專門為大數據存儲而優化。本產品采用MongoDB、MySQL為數據存儲。MongoDB是一個基于分布式文件存儲的數據庫，由C++語言編寫，旨在為Web應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案，在非關系型數據庫中功能最為豐富，是大數據存儲的理想選擇。MySQL作為開源類關系型數據庫系統中的佼佼者，因為其速度、可靠性和適應性而備受全球用戶關注，普遍認為是管理內容的最好選擇。本產品以MongoDB作為后端大數據集中存儲倉庫，MySQL作為大數據智能緩存庫，負責與前端應用的數據交互，這種處理方式是大數據平臺的優化解決方案[3]。

2）適應多終端應用的發展趨勢。“中心輻射，多端融合”是本產品適應當前行業應用趨勢且適當超前的有效做法，即以數據中心為核心，支持微信應用、釘釘應用、Web應用、移動應用等多種模式，并可以根據各終端的分級數據采集，實現大數據融合，通過指揮大屏幕實現數據分析、圖表呈現、應急預警等作用。

3）超融合對接提供個性化增值服務。本產品在區域標準版的基礎上，支持根據不同用戶的需求提供不同設備、系統間的技術對接以及個性化開發服務。目前已集成大華人臉識別系統、正元智慧智能卡應用系統、海康威視視頻監控系統、超星學習通線上教學平臺等技術對接功能。通過本產品核心的授權式對接、數據協議密文通訊、接口組件應用，為用戶提供智慧化、深層次的技術服務。

2.3 功能應用層

功能應用層包括基礎數據應用、數據采集應用、數據系統化處理、管理端應用、大數據處理與展示，有效地根據角色分配功能，形成各司其職、集中管理的特點。

1）基礎數據應用

此功能由平臺服務人員操作，為用戶提供優質的基礎數據服務，包括系統運行前期的學校庫、班級庫、學生庫、教師庫的數據規范化處理、導入、管理；日常平臺運行所需參數的配置維護，如學校位置定位處理，晨檢、午檢系統自動提醒或上報的時間，請假類型庫、特殊情況庫、處理措施庫的維護，各類流程的優化與配置等。基礎數據應用是平臺能夠正常、穩定運行的必要性技術服務。

2）數據采集與管理應用

微信應用，集成家校互動。學生（家長）關注“教育晨安”微信公眾號進行身份綁定，便享有移動式家校互動功能。通過家校微信端進行健康信息的填報，實現系統終端采集。同時支持個性化功能對接，校園卡功能、線上教學、學生移動素質單等，皆可“一鍵搞定，一站到底”。

釘釘應用，多角色、多功能。學校教師通過釘釘應用管理師生健康信息，根據職責不同分為中心校管理員、校級管理員、班主任、普通教師、后勤人員（臨聘人員），實現多角色互換，個性化功能配置。面向班主任，實現班級健康數據一鍵式上報；校區管理員對全校師生健康情況全方位監控；中心校管理員同時管理所屬子學校的健康動態。系統集健康相關的晨檢、午檢、就餐統計于一體[4]。

3）數據系統化處理與大數據應用

目前平臺信息量已達125 000 000，日增師生健康信息250 000條以上，已是名副其實的大數據應用。通過健康情況分布圖、出勤趨勢走向圖，可視化呈現當天師生健康狀況與健康走勢的預測；對健康大數據信息進行深度挖掘，對學校師生健康情況進行實時預警；并通過實時地圖與學校信息的互融，實現管理人員現場指揮。大數據應用在區域性健康數據智慧收集、實時性大數據可視化分析、流行病動態分級預警、智慧化現場指揮、逐級數據源追溯等方面發揮了積極作用。

3 功能模塊設置

整個系統包含7大功能模塊，分別是基礎數據配置中心、學生（家長）個人中心、班主任操作中心、校級管理中心、中心校級（教育集團）管理中心、區級數據中心、多端信息服務中心。各模塊依托數據云計算中心，進行大數據存儲、處理。校級模塊、區級模塊支持產品獨立運營，即該系統可以以學校為單位運營，也支持區級為單位運營。

1）基礎數據配置中心。實現系統開放式通用信息管理，包括系統運行參數設置、健康參數設置、請假參數設置、系統節點時間設置、學校地理信息設置、健康預警閾值設置等。

2）學生（家長）個人中心。實現個人信息設置、家校信息接收、學生請假申請、個體健康信息上報等功能。

3）班主任操作中心。實現對全班學生的請假管理、到校管理、健康信息管理、家校互動管理等功能，并把全班學生的健康信息、到校情況發布至校級。

4）校級管理中心。實現對全校師生的請假管理、健康管理、到校管理、家校信息發布等功能，并把全校師生的健康信息、到校情況發布至上一級。

5）中心校級（教育集團）管理中心。實現中心校對下屬學校師生的請假管理、健康管理、到校管理、家校信息發布等功能，并把全校師生的健康信息、到校情況發布至地區級。

6）區級數據中心。實現區域性師生健康數據智慧收集、實時性大數據可視化分析、健康信息動態分級預警、智慧化現場指揮、逐級數據源追溯等功能，實現健康突發防控大數據應用，實時預警，現場指揮[5]。

7）多端信息服務中心。以數據中心為核心，實現微信應用、釘釘應用、Web應用、移動應用等多種服務端的數據匯聚，并實現大數據融合、清洗，為可視化數據分析、圖表呈現、應急指揮提供規范化數據。功能模塊設置詳見圖2。

4 優化與拓展

本系統運行三年以來，構建起基于個體健康情況的家校互動通道，各校對師生健康情況做到了清晰明了，地區教育主管部門對轄區內師生健康信息做到了快速收集、監控、分析、預警、處置，并根據實施情況進行了優化與拓展，主要增強與物聯設備的交互性、應用系統間數據的兼容性，實現“連上”“融下”“理內”的作用。

1）“連上”是指與上級平臺進行互聯，通過動態數據接口開發技術，形成接口模型池，與政府部門相關平臺實現數據共享、應用聯動，突破數據治理的難點。

①有效對接“IRS”平臺的公共數據資源。IRS是浙江省政府統籌整合全省政務數字應用、公共數據和智能組件等數字資源的一體化智能化公共數據平臺，是全省數字化改工作核心數據平臺，其豐富的數據資源是提升學校數字化治理能力的有效載體和實現校園應用多跨協同的途徑，例如師生疫情數據對接可靈活應對校內疫情防控，信用指數對接可助力干部任前政審。

②重視數據歸集工作。推進數據歸集，作為倒逼機制，促使校園應用系統向融合、協同、開放的方向發展，以提供動態的教育大數據、校園數據為中心，由本級大數據向開放大數據升級，實現教育數據流的價值最大化。

③根據教育部對職業教育數據中臺建設要求進行對接。數據字典代碼集按教育部要求編制，主要包含學院概況、教育教學、教材選用、實習實訓、日常活動、綜合素養六方面的數據字典。根據字典規定，按相應代碼標識進行推送，并根據接口字段數據推送要求，全量推送與定時增量推送相結合。

2）“融下”是指與基層學校的智慧化系統、設備進行融合，使本平臺與學校的智慧校園建設充分融通，從而發揮本平臺更大的作用。

①兼容人臉識別、高頻感知、二維碼等技術，構建校園級即時、協同的物聯環境。根據學校級物聯環境，針對人臉道閘、人臉攝像機、訪客機、電子班牌、一卡通等，通過應用場景模型開發，提供系統間、終端設備間的聯動功能，實現設備與晨檢系統、請假系統、訪客系統、課堂考勤等教育健康場景應用實時觸發、功能聯動、數據融合。以此為基礎，學校可以在這個環境里開發更多的拓展應用。

②構建以數據中心為內核的信息共享輻射體系，無論是Web應用、釘釘應用、微信應用、移動系統應用都需共同遵守一套訪問協議，共享一個數據倉庫，保證各校數據的統一性。

③建立以多應用聯動的，深度融合性的技術架構，同一項事務可以在多個應用端進行，充分發揮不同應用端的特長。如學生請假，教師在釘釘端快捷審批，而學生家長在微信端得到實時反饋。

3）“理內”是指進一步整理、清洗現有數據，進一步深入挖掘，引入健康數字模型庫，形成基于師生個體的智慧健康分析干預功能。

①推進接口模型池建設。通過動態數據接口開發建立接口模型庫，作為統一管理平臺間的數據中間件，增強平臺數據的融合能力。

②學生健康管理數據艙建設。根據數據接口創建點對點數據通道，實現數據容錯與數據點對點交互應答，針對學生日常管理內容，以圓餅圖、直方圖、趨勢圖等多形式呈現；具備對管理對象的即時動態感知，實時數據呈現。

③即時預警與自定義提醒相結合。系統對符合預警模型的情況通過短信、微信、釘釘進行即時預警，同時對于容易遺忘的操作事項進行提醒的自定義，進行提醒信息的發送。

5 結束語

教育健康大數據管理平臺彌補了教育行政機關對師生健康管理上數據滯后、數據精準度不足等問題，為每位教師、學生提供了個體健康日志。進一步推廣應用，以更豐富的第一手數據，賦能師生健康。

參考文獻：

[1] 段旭升，王智慧.數據分析在信息技術教學中的應用探究——以“制作新冠肺炎疫情交互型可視化數據報告” 為例[J].中小學信息技術教育，2020（11）：76-79.

[2] 楊婷.創業教育健康維度與指標層構建[J].昭通學院學報，2021，43（2）：110-114.

[3] 王文良.以學校為例談場所健康促進工作及其評價問題[J].中國健康教育，2000，16（2）：108-110，95.

[4] 姚佳琦，胡衛星.智慧校園管理系統關鍵技術及應用場景分析[J].科技創業月刊，2022（10）：92-95.

[5] 楊倩.關于大數據時代高校學生管理工作信息化建設現狀分析及建議探討[J].電腦知識與技術，2021，17（34）：43-45.

【通聯編輯：代影】