面向數(shù)據(jù)集成的數(shù)字化校園建設(shè)

摘要：將學(xué)校各部門的相關(guān)職能整合在一起，通過統(tǒng)一的入口為用戶提供服務(wù)，是一般意義上的數(shù)字化校園服務(wù)系統(tǒng)，然而學(xué)校各職能部門通常采用不同的技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)來建立自身的信息系統(tǒng)，使得跨平臺數(shù)據(jù)共享與訪問成為困難。文章結(jié)合南京審計學(xué)院的數(shù)字化校園建設(shè)現(xiàn)狀，探討數(shù)字化校園的建設(shè)措施和實(shí)施方法過程，重點(diǎn)圍繞數(shù)字化校園中的數(shù)據(jù)集成問題，設(shè)計數(shù)據(jù)交換中心，以解決不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的協(xié)同工作。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園；數(shù)據(jù)集成；數(shù)據(jù)交換中心；Web Service；XML

0 引言

在教育部的“現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程”、“211工程”、“985工程”及“教育振興行動計劃”的有力倡導(dǎo)和推進(jìn)下，高等教育界開始重視“數(shù)字化校園”建設(shè)。目前國內(nèi)高?；就瓿闪诵@網(wǎng)的建設(shè)，在信息化硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件建設(shè)方面有了長足的發(fā)展，形成了多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)。然而在數(shù)字化校園建設(shè)的推進(jìn)過程中，許多高校面臨著數(shù)據(jù)集成的共性問題。接下來以南京審計學(xué)院數(shù)字化校園建設(shè)的基本現(xiàn)狀為例進(jìn)行分析。

南京審計學(xué)院校園網(wǎng)是一個為教學(xué)、科研、管理、服務(wù)提供全方位服務(wù)，能夠基本滿足數(shù)字、語音、圖形圖像等多媒體信息傳輸和處理需要的綜合數(shù)字網(wǎng)。學(xué)校校園網(wǎng)始建于1998年，到2006年，新校區(qū)網(wǎng)絡(luò)的建成，實(shí)現(xiàn)了浦口新校區(qū)、浦口老校區(qū)和莫愁校區(qū)三校區(qū)核心交換機(jī)千兆雙鏈路冗余互聯(lián)，校園網(wǎng)分為主干網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)及用戶網(wǎng)三級網(wǎng)絡(luò)。目前全校各個樓宇均通過光纜互聯(lián)接入校園網(wǎng)，全校信息點(diǎn)數(shù)達(dá)21 000個，終端連接100M到桌面。

學(xué)校校園網(wǎng)提供了網(wǎng)關(guān)服務(wù)、WWW網(wǎng)站服務(wù)、電子郵件服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全、FTP、BBS論壇等豐富的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)；“南審地帶”是網(wǎng)絡(luò)中心為校內(nèi)用戶創(chuàng)建的網(wǎng)站，提供了開放課程、百家講壇等學(xué)習(xí)類資源以及各類軟件、影視資源等下載服務(wù)，目前日均下載量已達(dá)到5000GB。校園網(wǎng)還為廣大師生提供了外網(wǎng)訪問校園內(nèi)網(wǎng)資源的VPN服務(wù)等。

學(xué)校信息化應(yīng)用已經(jīng)具有一定的規(guī)模和水平，各應(yīng)用系統(tǒng)在校園網(wǎng)上運(yùn)行良好。目前，在校園網(wǎng)上開展的主要應(yīng)用有教務(wù)在線系統(tǒng)、畢博課程平臺、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、各類專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺、數(shù)字圖書資源系統(tǒng)、學(xué)生管理系統(tǒng)、心理咨詢系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)、總務(wù)服務(wù)查詢和管理系統(tǒng)、醫(yī)療管理系統(tǒng)、校園“一卡通”系統(tǒng)以及其他Intranet公共信息應(yīng)用系統(tǒng)等。學(xué)校基礎(chǔ)數(shù)據(jù)形成一定程度的積累，為學(xué)校師生員工提供了優(yōu)質(zhì)豐富的信息資源。

然而，學(xué)校目前建立的部分管理信息系統(tǒng)，由于沒有統(tǒng)一規(guī)劃、沒有統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)和集中管理，不便于充分利用和有效地配置資源，致使信息不能快捷流通和共享，形成了一些“信息孤島”，不能發(fā)揮信息化的效力，對整個學(xué)校應(yīng)用系統(tǒng)的效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性都產(chǎn)生了影響。隨著校園網(wǎng)上的應(yīng)用和資源越來越多，維護(hù)難度變得越來越大，也存在了安全隱患，這些都會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，給學(xué)校造成損失。

1 建設(shè)措施及實(shí)施方法過程

數(shù)字化校園建設(shè)是一項龐大的系統(tǒng)工程，在各個實(shí)施環(huán)節(jié)，力求技術(shù)的先進(jìn)性和實(shí)用性，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)整體優(yōu)化、全局合理，突出發(fā)揮資源整合的整體效益。根據(jù)建設(shè)規(guī)劃，按照“共建共享、建用結(jié)合、以用促建、分步實(shí)施”的原則，開展各項建設(shè)任務(wù)，杜絕重復(fù)建設(shè)。

1）統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理。

學(xué)校成立專門的數(shù)字化校園建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，按照先進(jìn)的理念和明確的建設(shè)思路，履行對數(shù)字化校園進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、組織實(shí)施、協(xié)調(diào)管理的職能。在相關(guān)管理機(jī)制完善后，學(xué)校的相關(guān)部門必須建立起明細(xì)的規(guī)章制度，明晰各部門在數(shù)字化建設(shè)中應(yīng)當(dāng)履行的義務(wù)及享有的權(quán)利，以此做到有章可循，切實(shí)保證數(shù)字化校園建設(shè)的順利進(jìn)行并具有成效。

數(shù)字化校園建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)審定總體規(guī)劃，根據(jù)學(xué)校建設(shè)現(xiàn)狀以及各部門應(yīng)用需求情況，制定學(xué)校數(shù)字化校園的建設(shè)規(guī)劃和整體解決方案，以及梳理管理流程，建立數(shù)字化校園管理體系。各職能部門均應(yīng)在學(xué)校整體規(guī)劃指導(dǎo)下，具體規(guī)劃本部門分管的信息子系統(tǒng)，提出詳細(xì)的應(yīng)用需求和管理需求，上報數(shù)字化校園建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組。

2）建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。信息標(biāo)準(zhǔn)直接影響著各部門信息系統(tǒng)的開發(fā)、信息的交流與共享以及全?；緮?shù)據(jù)的收集、分析和發(fā)布等工作。

整個校園的數(shù)據(jù)表示必須按照一定的標(biāo)準(zhǔn)編碼，方便學(xué)校內(nèi)和行業(yè)之間數(shù)據(jù)的流通。在規(guī)劃階段就建立各類相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，主要包含數(shù)字校園信息標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、軟件工程標(biāo)準(zhǔn)、信息安全標(biāo)準(zhǔn)、教育管理信息標(biāo)準(zhǔn)等。有些規(guī)范已經(jīng)建立了相應(yīng)的國際、國內(nèi)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)字化校園的建設(shè)過程中，需要根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，逐步補(bǔ)充建設(shè)具有學(xué)校特色的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3）數(shù)據(jù)交換中心的建設(shè)。

數(shù)據(jù)交換中心的建立可以保障數(shù)據(jù)的權(quán)威性、唯一性、完整性和準(zhǔn)確性，為學(xué)校全面管理提供數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，為學(xué)校的決策支持提供數(shù)據(jù)支撐。

改造網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，建成滿足發(fā)展需要的高帶寬、高性能校園計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；將現(xiàn)有及新建的系統(tǒng)硬件資源進(jìn)行整合，建立一個易維護(hù)、易管理、易擴(kuò)展、關(guān)鍵業(yè)務(wù)負(fù)載均衡的高性能應(yīng)用平臺；建立一個全方位的安全體系，有效地保護(hù)網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)；按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)校級的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺，開發(fā)接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對接以及數(shù)據(jù)的同步共享，完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4）實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的身份認(rèn)證及門戶中心。

信息資源應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、共建共享、集中存儲、統(tǒng)一出口，從而綜合體現(xiàn)集成的數(shù)字教學(xué)體系、深層次的信息集成、可用率高的運(yùn)行平臺、現(xiàn)代教育教學(xué)支撐平臺、協(xié)同作業(yè)的行政管理、高效的總務(wù)服務(wù)系統(tǒng)、可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)架構(gòu)、全方位的信息安全防護(hù)體系和一體化的信息服務(wù)。

采用網(wǎng)頁的方式，集成分散異構(gòu)的信息資源，把各種應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源和互聯(lián)網(wǎng)資源統(tǒng)一集成到一個平臺上，并通過單點(diǎn)登錄、統(tǒng)一權(quán)限控制、站點(diǎn)管理、內(nèi)容管理、協(xié)同作業(yè)、個性化定制等功能，較好地解決學(xué)校的“信息孤島”問題，方便訪問者獲取信息。

5）建立功能齊全的辦公自動化系統(tǒng)。

在現(xiàn)有的校園網(wǎng)基礎(chǔ)上，建立一個多任務(wù)、多功能、多角度的綜合協(xié)同辦公環(huán)境，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部辦公自動化、文檔一體化、部門協(xié)作化和日常工作信息化的辦公自動化系統(tǒng)，從而簡化辦事流程、縮短辦公周期、降低辦公成本、提高工作效率，最終實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。

2 數(shù)據(jù)交換中心的設(shè)計

Web Service是近年來提出的一種新的面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，它結(jié)合了面向組件方法和Web技術(shù)的優(yōu)勢，利用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和XML數(shù)據(jù)格式進(jìn)行通信，具有良好的普適性和靈活性，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)交換。

因此，本文設(shè)計的數(shù)據(jù)交換中心采用XML作為數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，利用Web Service技術(shù)進(jìn)行組件和應(yīng)用系統(tǒng)的包裝，將應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求看做一種服務(wù)，通過服務(wù)的請求和調(diào)用，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享。

2.1數(shù)據(jù)交換總體結(jié)構(gòu)

采用數(shù)據(jù)交換中心和數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，來簡化數(shù)字化校園應(yīng)用的主體與主體之間、主體內(nèi)部功能體之間所存在的復(fù)雜的相互關(guān)系，在數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)上提供相應(yīng)的服務(wù)來方便老應(yīng)用系統(tǒng)的接入，并提供一致的訪問行為和接口。以數(shù)字化校園的4個應(yīng)用系統(tǒng)為例，數(shù)據(jù)交換總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)交換中心處于星型結(jié)構(gòu)的中心位置，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換的中心，通過標(biāo)準(zhǔn)化的WebService接口為每個數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。每個數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)只需要與數(shù)據(jù)交換中心通過Web Service進(jìn)行交互，并通過XML進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，就可以獲取所需要的數(shù)據(jù)。整個數(shù)據(jù)共享和交換的底層實(shí)現(xiàn)和存儲機(jī)制對各應(yīng)用節(jié)點(diǎn)是透明的。

數(shù)據(jù)交換代理代表業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主動參與數(shù)據(jù)交換事務(wù)。數(shù)據(jù)交換代理利用RDBMS-XML中間件來建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫與XML數(shù)據(jù)的雙向映射，并在數(shù)據(jù)交換中心上注冊自己的數(shù)據(jù)交換Web服務(wù)；提供本地的服務(wù)調(diào)用方法和訪問接口，可供本地的應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換中心調(diào)用，實(shí)現(xiàn)與本地應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)交換中心的互操作；作為數(shù)據(jù)交換的終端節(jié)點(diǎn)，能主動向數(shù)據(jù)交換中心發(fā)出數(shù)據(jù)服務(wù)請求，也能自動響應(yīng)數(shù)據(jù)交換中心發(fā)出的Web服務(wù)請求，并通過對服務(wù)請求的解析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的過濾和轉(zhuǎn)換。

2.2數(shù)據(jù)交換中心的組成及體系架構(gòu)

數(shù)據(jù)交換中心采用模塊化的設(shè)計模式作為松散耦合分布式應(yīng)用架構(gòu)的基礎(chǔ)，由數(shù)據(jù)交換引擎、管理中心、Web Service接口、中心數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫五部分組成。數(shù)據(jù)交換中心的體系架構(gòu)如圖2所示。

1）數(shù)據(jù)交換引擎。

數(shù)據(jù)交換引擎實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的核心功能，它主要包括數(shù)據(jù)格式映射、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、路由規(guī)則管理、報文管理、元數(shù)據(jù)管理等模塊。

數(shù)據(jù)格式映射和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換這兩個模塊基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以XML為標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行映射，同時完成數(shù)據(jù)清洗、對比、整理、校驗(yàn)與轉(zhuǎn)換工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式共享。

路由規(guī)則管理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同的數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)之間和不同數(shù)據(jù)隊列之間的路由。

報文管理模塊是以報文為數(shù)據(jù)交換的單位，報文攜帶有目標(biāo)地址、源地址等信息。

元數(shù)據(jù)管理模塊完成元數(shù)據(jù)的注冊、更新和規(guī)則修改等工作，并以元數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)完成數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，同時保證各種格式的數(shù)據(jù)均能夠按學(xué)校的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范存入中心數(shù)據(jù)庫。

2）管理中心。

管理中心包括Web服務(wù)管理、系統(tǒng)管理、安全管理等模塊。

Web服務(wù)管理模塊提供對Web服務(wù)的注冊管理和發(fā)布功能。對于新的應(yīng)用系統(tǒng)，以及已有的采用中間件的應(yīng)用系統(tǒng)，通過Web服務(wù)管理模塊，由所在的交換節(jié)點(diǎn)代理向數(shù)據(jù)交換中心注冊Web服務(wù)，來展示自己所能提供的數(shù)據(jù)。在接到數(shù)據(jù)服務(wù)請求時，數(shù)據(jù)交換中心根據(jù)注冊的信息進(jìn)行Web服務(wù)的路由，主動調(diào)用Web服務(wù)，向數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)管理模塊實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的配置管理和狀態(tài)監(jiān)控。通過系統(tǒng)管理模塊配置數(shù)據(jù)交換中心各部分的運(yùn)行參數(shù)，完成服務(wù)的啟?？刂疲瑸樗袛?shù)據(jù)交換應(yīng)用提供監(jiān)控服務(wù)，提供日志和錯誤提示服務(wù)。

安全管理模塊借助于數(shù)字化校園的安全和信任服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)用戶管理、身份認(rèn)證和授權(quán)管理等服務(wù)，安全管理模塊的安全中間層還提供安全的Web Service服務(wù)，管理Web服務(wù)會話，實(shí)現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)交換。

3）Web Service接口。

Web Service接口向外部應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)展示數(shù)據(jù)交換的相關(guān)Web服務(wù)，數(shù)據(jù)交換客戶端利用該接口實(shí)現(xiàn)與平臺之間的數(shù)據(jù)交換，應(yīng)用系統(tǒng)利用該接口實(shí)現(xiàn)在業(yè)務(wù)流程中集成數(shù)據(jù)交換服務(wù)。Web Service接口通過管理中心的安全管理模塊來實(shí)現(xiàn)跨平臺、跨語言、可信的Web服務(wù)調(diào)用。

4）中心數(shù)據(jù)庫。

采集和交換過程中的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)存到中心數(shù)據(jù)庫，并在轉(zhuǎn)存過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的正確性和一致性校驗(yàn)，保證了數(shù)據(jù)權(quán)威性；中心數(shù)據(jù)庫還提供了一個全局的關(guān)系數(shù)據(jù)共享視圖，統(tǒng)一應(yīng)用平臺的普通用戶可進(jìn)行復(fù)雜關(guān)系數(shù)據(jù)的日常查詢和數(shù)據(jù)管理。

另外，對于網(wǎng)絡(luò)狀況不好的一些應(yīng)用，或者基于C/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，改造成Web Service的成本會比較高，此時也可以通過中心數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。相關(guān)應(yīng)用把可以在校園網(wǎng)范圍內(nèi)公開的數(shù)據(jù)更新到中心數(shù)據(jù)庫，其他應(yīng)用通過數(shù)據(jù)交換代理提出數(shù)據(jù)請求，然后從中心數(shù)據(jù)庫中獲取需要的數(shù)據(jù)。

5）數(shù)據(jù)倉庫。

對中心數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清理和有效集成，并按照主題進(jìn)行重新組織，最終形成數(shù)據(jù)倉庫。統(tǒng)一應(yīng)用平臺的高級用戶通過數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行聯(lián)機(jī)分析和數(shù)據(jù)挖掘，使決策者、管理者、執(zhí)行者能夠從多種角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、一致、交互的分析，從海量的數(shù)據(jù)中提取出隱含在其中的有用知識，并以直觀易懂的形式展現(xiàn)出來，從而有利于作出有效的決策。

3 結(jié)語

當(dāng)前，許多高校面臨著數(shù)據(jù)集成模式下的數(shù)字化校園建設(shè)問題，本文為此探討了數(shù)字化校園的建設(shè)措施和實(shí)施方法過程，并設(shè)計了數(shù)字化校園建設(shè)中的中樞環(huán)節(jié)——數(shù)據(jù)交換中心，來解決業(yè)務(wù)流程中的數(shù)據(jù)集成問題。使用本文提出的數(shù)據(jù)交換中心設(shè)計方案，可以節(jié)省集成成本和集成所需要的時間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫交換和共享訪問，保證各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的有效協(xié)同。該方案不需要對原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，不需要對已有的業(yè)務(wù)流程重新開發(fā)，從而最大限度地保護(hù)了過去多年來學(xué)校在數(shù)字化校園建設(shè)中的投資。

（見習(xí)編輯：劉麗麗；編輯：郭田珍）