校園數據共享平臺的軟件工程設計與實現

本人認為校園數據共享平臺的建立，在管理層面上確定了全校的數據標

準，使用統一規范的標準去建立核心業務系統，逐步以服務代替了管理;

在數據層面上實現了數據的共享，消除了業務系統間的〃數據孤島〃，

逐步迭代掉了老化和功能低下的業務系統；在業務層面上改變了原本數

據導入導出的數據維護模式，打破了業務系統之間的壁壘，逐步淡化了

業務部門邊界。

第1章緒論

1.1數字化校園建設背景

隨著計算機技術的日益普及，各行各業的信息化發展突飛猛進。其中，

教育行業作為社會的重要組成部分，教育信息化與企業信息化、政府信

息化一起組成了國家信息化發展的三個核心。并且，教育作為教書育人

的重要行業，應當在教與學的過程中更好地運用先進技術，發揮前沿優

勢。因此，教育信息化應當是信息化發展的重中之重，對于教育行業而

言，引入信息化手段，可以更加有效地促進教育的發展，有效的提高學

校的管理手段。

早在20世紀60年代，國外信息化的理念便開始產生，主要以日本學

者梅田忠夫在《信息產業論》中率先提出〃信息化〃概念為標志，〃教

育信息化〃的概念直到在20世紀90年代才開始被關注。在1990年,

美國的克萊蒙特大學教授凱尼斯?格林發起的〃信息化校園計劃〃被普遍

認為是〃高校信息化〃的第一步，也是〃數字化校園〃理念的最早雛形。

直到1998年美國前總統戈爾發表關于〃數字地球：二十一世紀認識地

球的方式，演講之后，相繼出現〃數字城市〃、〃數字校園〃的思想和

概念。因此，從廣義上講，教育信息化的發展略早于數字化校園的建設，

并且范圍更廣，涵蓋了數字化校園建設的相關內容。

教育信息化的發展主要經歷了基礎物理線路搭建、業務系統集成、信息

的整合與服務的集成三個階段，對于基礎物理線路的建設，由于長期基

礎工作的積累，一邊進行校園建設一邊修正過去的網絡建設方案，使得

基礎網絡建設日漸成熟，逐步轉為向軟件服務的技術支撐。然而，對于

業務系統的部署，則大多是由各個業務部門主導，自主建立的分散的、

標準不一的系統。這些業務系統上線時間不一、標準規范不同，廠家對

系統的維護程度也不同，因此，各個業務系統皆存在〃各自為政〃情況.

1.2國內外研究現狀

現階段國內外各大高校的信息化進程大部分都集中在數字化校園建設

階段,即〃信息的整合與服務的集成〃階段。作為全球信息化發展較為

領先的美國，更加注重數字化校園建設的效率，2000年前后便成立了

ITS信息技術服務部門，針對校級的信息化建設統一規劃和部署實施，

對業務系統使用統一標準的數據庫作為底層數據支撐，同時配置統一的

中間件、標準的數據和系統開發接口，從而為校園內數據的整合和數據

的標準規范提供技術支撐。同時期的英國、日本等發達國家的高校與美

國教育信息化發展水平相當，逐步探討和研究出新的教育信息化的格局。

統一規劃、整合資源后的數據平臺與統一身份認證平臺一起服務于教學、

考試、在線答疑等，真正做到以師生需求為導向、應用為核心、數據流

轉為驅動的應用場景。

我國高校的教育信息化發展，整體起步稍晚于美英日等發達國家。隨著

2002年5月高校數字化校園建設工作研討會在中山大學的召開，標志

著我國高校教育信息化發展進入了一個嶄新階段一一數字化校園建設

階段，逐漸從硬件網絡設施建設轉變到以應用為核心的資源整合上來。

這一階段主要面對的是基于現有業務系統的數據的整合和應用的集成，

需要將零散的業務系統從數據層面逐漸整合到一起，結合現在較為流行

的大數據及云存儲，把數據統一抽取到數據中心，并進行梳理和整合，

去除數據中的冗余，實現數據的共享、數據倉庫及數據分析等功能，逐

步實現教育信息化到數字化校園的過渡。作為國內高校的翹楚，清華大

學早在2007年便率先提出了新一代數字校園建設和發展的規劃，提出

了數字化校園建設要以用戶服務為核心、以信息資源整合為目標、實現

跨部門數據流轉的新理念，強調了應用環境的關聯性和數據環境的集成

性。在此基礎上，清華大學用了近一年的時間，對數字資源進行了自頂

向下的整體設計，將業務系統進行了數據的整合和匯總，從而建立起現

代化的教學支撐平臺。

第2章校園數據共享平臺需求分析

2.1數據共享平臺概述

2.1.1數據共享平臺項目背景

在校內業務系統的邏輯架構之上建立數據共享平臺，其中涉及到跨不同

業務系統間異構數據庫的數據整合和匯總。平臺遵循標準的數據規范,

對從各個系統中抽取來的數據進行數據轉換。同時，根據建立的數據標

準，在平臺內部建立起與各業務系統相對應的數據子集，實現數據的匯

總。在數據共享平臺中，對匯總后的數據進行統一的權限管理和數據字

段的梳理。將數據共享平臺與目標數據庫關聯，配置相關的權限，進行

數據的抽取和推送操作。對于數據共享平臺而言，主要用來解決〃數據

孤島〃的問題，將不同業務系統的數據打通，以數據流的形式，實現相

關數據的轉換、匯總和流轉功能，平臺本身并不具備生產數據的能力。

2.1.2統一數據標準，建立數據規范

通過統一的數據標準和數據交換規范建立起一套符合ESB的數據共享

和交換機制，根據國家標準形成科學的數據規范，保證信息在采集、轉

換、傳輸的過程中有統一的、規范的分類和描述，能夠使數據資源更加

有序流通，并且能夠最大程度上發揮出信息資源的綜合效益。

1.確定組織機構及編碼規則：

通過召開校級主要領導會議,確定校內的組織機構、部門名稱以及校區

之間組織機構的相互關系。確定校內組織的編碼方式,明確教職工工號

的編碼規則，確保編碼規則的一致性。

考慮到編碼規則的可擴展性，要有足夠的預留碼供今后使用，應對實時

更新的需求。

對于已部署上線、陳舊的業務系統，其中己有的數據將保持原有編碼規

則不變，通過系統內部對組織架構的調整，使其與校級組織機構匹

配。對于新建的業務系統，統一按照校內組織機構代碼的規范來創建組

織機構，劃分部門層級，保證組織機構的一致性。

2.2可行性研究

目前的數據共享平臺的建設思路，并不是使用新的平臺替代已有系統,

而是對現有系統的整合，使用一套身份信息驗證登陸，在同一界面顯示

不同系統的信息，建立單個系統數據庫之間的關聯。

在軟件即服務的理念下，校級的信息化建設，應當改變以往業務系統只

為了本部門日常工作和數據管理而開發部署的思想，將服務對象由業務

部門轉變成了全校師生。

項目的可行性具體如下：

1.技術可行性：

(1)基于面向服務架構的設計理念，采用組件化開發的框架，基于J2EE

標準，建立分布式的集成平臺。通過標準的接口對接，將異構的數據庫

集成到統一的平臺下。

(2)基于WEB2.0技術，建立統一的web界面，方便查看數據的匯

總和相關操作，將數據以元數據和數據集的方式展現出來。

(3)基于EAI(企業應用集成)，使用web服務標準、中間件及其

接口實現消息的傳遞，通過構建中間表或視圖的方式同步數據庫中的相

關字段實現數據的整合。

(4)基于ETL的理念,實現數據的抽取、裝載、轉換等操作。使用

ODI,觸發器及定時器等工具對數據庫進行操作，實現數據的流轉。

圖2-1數字化校園項目中統一身份認證、信息門戶、數據共享三大平臺

用例圖

第3章校園數據共享平臺架構設計........21

3.1數據共享平臺設計目標和原則.......21

3.2數據共享平臺架構設計.......21

第4章校園數據共享平臺詳細設計.......27

4.1數據共享平臺技術概況......27

4.2數據共享平臺的表結構及其設計.........34

第5章校園數據共享平臺實現與測試........55

5.1數據共享平臺總體實現......55

5.1.1數據共享平臺的實現過程..........55

5.1.2數據共享平臺的實現結果.........68

第4章校園數據共享平臺詳細設計

4.1數據共享平臺技術概況

按照已經制定的數據標準建立數據共享平臺，保證校級業務系統的數據

整合和共享。通過數據共享平臺，對數據進行抽取、轉換、清洗和加載

到數據庫的操作。這種數據之間的流轉，可分為實時和非實時的數據交

換服務。這里的ETL操作，主要是針對結構化數據和關系型數據庫。

1.結構化數據庫和關系型數據庫

數據在結構和存儲方面分為結構化數據、半結構化數據和非結構化數據

三類。其中結構化數據指的是使用傳統的二維表的邏輯架構和存儲模式

下有固定結構的數據；半結構化數據是結構化數據的一種表現形式，可

以使用可擴展標記語言和輕量級的數據交換格式這兩種標記語言來表

示和存儲數據；非結構化數據是文檔、圖片、音/視頻等不能使用確定

結構存儲的數據，通常將其整體轉換成二進制的數據格式進行存儲。

在保證原有數據庫完整性和獨立性的情況下，可以使用中間件技術實現

數據的透明訪問、集中和共享。中間件是在操作系統和應用程序之間部

署的軟件或服務，針對分布式系統下不同的業務系統間相互協作，可以

實現基于不同操作系統間的資源整合和數據共享。中間件的加入，使不

同的業務系統和異構的數據庫相對于數據共享和交換變得統一和規則。

第6章結論

通過近三年的調研、部署、實施和完善，直到2017年，校園數據共享

平臺逐步建立并使用起來。初步實現了以下功能：

1.數據共享平臺的建立，實現資源共享和數據同步,打破了傳統業務系

統之間的壁壘，通過數據共享平臺將各個系統的數據連接起來，統一管

理各系統的歷史數據，并通過數據流的方式將業務系統之間的數據

涮專起來;

2.通過將業務系統中的部分數據展示出來，促進了各部門對各自業務的

梳理和對各自系統的自檢自查，校驗了學校業務系統數據的及時性、準

確性和正確性；

3.這是數字化校園建設的初步嘗試，是軟件即服務理念下的系統整合。

整個項目的建設，初步探索了信息化服務的新道路，改變了以往將服務

對象對準業務部門的思想，讓廣大師生參與進來，共統完成數字化校園

的建設。同時，這也可以為高校教育信息化的可持續建謝口發展奠定基

礎。

4.通過校園共享數據平臺的建立