可擴(kuò)展自助打印服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

許子乾 余蜀宜 沙 莉

針對目前高校各類教務(wù)證明手工或半自動(dòng)打印帶來的效率低下、容易出錯(cuò)等問題，設(shè)計(jì)了可擴(kuò)展的高校教務(wù)自助打印服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)利用ADO.NET 和Microsoft Office 二次開發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)了可配置的、高效、靈活的多源報(bào)表生成方式，開發(fā)者通過系統(tǒng)提供的配置功能即可自行生成大部分證明報(bào)表，節(jié)約了開發(fā)成本。實(shí)際應(yīng)用表明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有良好的靈活性和擴(kuò)展性，能滿足各類高校對教務(wù)證明自助打印的需求。

自助服務(wù)技術(shù)指提供一種技術(shù)平臺(tái)，使用戶在沒有服務(wù)人員的直接參與下能夠獨(dú)立地生產(chǎn)完成需要的服務(wù)，滿足自己的需求。通過自助服務(wù)技術(shù)，用戶不再是被動(dòng)的接收服務(wù)，而是直接參與到產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，快速和便利地獲得所需要的服務(wù)，既節(jié)約了成本，也提高了工作效率。目前各大高校對于各類教務(wù)證明的打印大多采用手工填寫或者調(diào)用教務(wù)管理系統(tǒng)已有功能來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行半自動(dòng)化的打印和輸出，工作繁瑣且不能保證實(shí)時(shí)性。將自助服務(wù)應(yīng)用于各類教務(wù)證明的打印，實(shí)現(xiàn)無人工干預(yù)的自助打印，可以最大限度地滿足學(xué)生需求，將管理人員從單一、繁雜的日常工作中解脫出來。雖然各個(gè)高校的教務(wù)證明格式和要求各不相同，但具有共性特征，通過計(jì)算機(jī)手段建立靈活的數(shù)據(jù)獲取方式實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的教務(wù)證明自助服務(wù)機(jī)制，節(jié)約開發(fā)成本，便于推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵技術(shù)

ADO.NET

可擴(kuò)展的高校教務(wù)自助服務(wù)系統(tǒng)首要的問題需要解決不同數(shù)據(jù)源的問題，因?yàn)槊鎸Σ煌母咝?，使用的教?wù)數(shù)據(jù)庫各不相同，必須采用一種通用性數(shù)據(jù)庫連接方式以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)庫類型。系統(tǒng)使用的解決方案是采用.net平臺(tái)的ADO.NET 數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)，ADO.NET 是微軟提供的用于與各類數(shù)據(jù)源進(jìn)行訪問和交互的面向?qū)ο箢悗?，它的?yōu)勢就在于通用性，ADO.NET 提供了ODBC，OleDB 等多種協(xié)議來滿足不同數(shù)據(jù)源的訪問要求。系統(tǒng)利用ADO.NET 開發(fā)通用的數(shù)據(jù)庫組件，并對常見的數(shù)據(jù)庫操作進(jìn)行抽象和封裝，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制（圖1）。

ADO.NET 集成了數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)命令、數(shù)據(jù)讀取等常規(guī)的數(shù)據(jù)操作工具，并以統(tǒng)一的格式對外發(fā)布，使得開發(fā)者無需考慮具體的數(shù)據(jù)庫類型，提高了開發(fā)效率，從數(shù)據(jù)庫底層解決了可擴(kuò)展性的要求。

Office 二次開發(fā)

Office 系列軟件是微軟開發(fā)的用于辦公的系列軟件，因?yàn)槲④洸僮飨到y(tǒng)壟斷性的地位，Office 系列軟件已經(jīng)成為現(xiàn)代辦公不可或缺的工具之一。Office 系列的功能非常強(qiáng)大，而大多數(shù)企事業(yè)單位的具體使用人員只是用它來進(jìn)行簡單的文字處理和表格制作，很多功能都沒有發(fā)揮作用，但從使用習(xí)慣和實(shí)際工作而言，無法要求人人都成為Office 軟件專家，這就需要在已有的Office 軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)更加貼近用戶習(xí)慣和使用方式的產(chǎn)品。本系統(tǒng)考慮使用Office 軟件進(jìn)行開發(fā)的原因還有三點(diǎn)：1）降低開發(fā)和系統(tǒng)實(shí)際部署成本：由于Office 的使用面非常廣泛，且基礎(chǔ)模塊功能強(qiáng)大，對研發(fā)周期的縮短和部署以及使用人員的培訓(xùn)提供了很大的便利性。2）穩(wěn)定性高：office 軟件是一款主流的辦公軟件，其開發(fā)公司微軟公司也是計(jì)算機(jī)界的巨頭，所以具有很高的穩(wěn)定性，且更新非常及時(shí)，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)從1993 年發(fā)售3.0 版本以來，截止2013 年發(fā)布2013 版本，共11 個(gè)版本，各單項(xiàng)軟件百余個(gè)，已經(jīng)成為windows 平臺(tái)的必備軟件之一。3）兼容性強(qiáng)：高校教務(wù)信息化并非一蹴而就，在信息化之前很多的檔案，文字等都采用紙質(zhì)的形式保存。而在信息化之后由于工作的需要和安排，很多學(xué)校已經(jīng)開展了紙質(zhì)檔案的信息化工作，而這項(xiàng)工作絕大部分都利用office 來完成。系統(tǒng)必須考慮這些單獨(dú)存檔的電子信息的數(shù)據(jù)讀取功能，直接采用以往通過office 保存的數(shù)據(jù)資料，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的共享和交互。

遠(yuǎn)程控制技術(shù)

圖1 ADO.NET 訪問機(jī)制

圖2 自助服務(wù)網(wǎng)絡(luò)控制體系

自助服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)初衷就是減少人工操作，但任何軟硬件都受周圍環(huán)境影響，諸如線路、網(wǎng)絡(luò)等條件的改變都會(huì)對系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此建立一個(gè)有效的遠(yuǎn)程控制機(jī)制，捕捉每一臺(tái)終端機(jī)器的實(shí)時(shí)狀態(tài)，才能真正實(shí)現(xiàn)自助化服務(wù)。遠(yuǎn)程控制的技術(shù)核心在于網(wǎng)絡(luò)互通，對于高校來說，利用已有的校園網(wǎng)絡(luò)即可快速、穩(wěn)定、安全的實(shí)現(xiàn)多個(gè)自助終端的監(jiān)控，再利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)警機(jī)制，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警，網(wǎng)絡(luò)控制體系如圖2 所示。

自助服務(wù)客戶端采用分布式管理，可能分散在不同的區(qū)域。采用一個(gè)主服務(wù)器為中心節(jié)點(diǎn)，通過區(qū)域交換機(jī)與對應(yīng)的自助服務(wù)客戶端相連接，整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)處于校園網(wǎng)內(nèi)，通過校園總控防火墻與因特網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)安全的遠(yuǎn)程訪問機(jī)制。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

功能設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由項(xiàng)目設(shè)置、數(shù)據(jù)對接、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)庫管理、打印控制、日志預(yù)警六部分組成（圖3），其中項(xiàng)目設(shè)置、數(shù)據(jù)對接、報(bào)表生成是系統(tǒng)可擴(kuò)展性實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵模塊，使各高校能根據(jù)自己的要求自定義證明的數(shù)據(jù)、格式和打印條件；數(shù)據(jù)庫管理、打印控制模塊提供多種數(shù)據(jù)接口和控制方式，滿足主流的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和控制需求。相比常規(guī)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，自助服務(wù)系統(tǒng)對日志記錄的要求更高，而教務(wù)自助打印系統(tǒng)由于打印機(jī)易耗性較高且業(yè)務(wù)量大，在進(jìn)行常規(guī)日志記錄的同時(shí)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)器狀態(tài)并及時(shí)預(yù)警。

項(xiàng)目設(shè)置

項(xiàng)目設(shè)置模塊用于自助服務(wù)項(xiàng)目的管理，用戶可以靈活的設(shè)置需要打印的服務(wù)項(xiàng)目，是系統(tǒng)可擴(kuò)展性得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。項(xiàng)目設(shè)置模塊由項(xiàng)目定義、數(shù)據(jù)獲取和項(xiàng)目收費(fèi)三大部分組成。項(xiàng)目定義主要實(shí)現(xiàn)對證明項(xiàng)目基本信息的定義和存儲(chǔ)，如證明的名稱、項(xiàng)目說明、證明的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)獲取實(shí)現(xiàn)各個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)抓取方式的定義，用戶可以選擇SQL 語句直接查詢、視圖建立和調(diào)用存儲(chǔ)過程三種方式，通過與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的連接，達(dá)到項(xiàng)目數(shù)據(jù)獲取的目的。項(xiàng)目收費(fèi)用于定義每個(gè)項(xiàng)目的收費(fèi)方式，結(jié)合目前大多數(shù)高校的收費(fèi)規(guī)定和實(shí)際情況，提供單價(jià)式和階梯式兩類收費(fèi)方式，并提供按時(shí)段收費(fèi)、按數(shù)量收費(fèi)和臨時(shí)免費(fèi)三種計(jì)費(fèi)策略。

圖3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

數(shù)據(jù)對接

數(shù)據(jù)對接模塊控制整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)走向，其主要功能是實(shí)現(xiàn)各個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)內(nèi)容的生成。數(shù)據(jù)對接模塊由數(shù)據(jù)生成和字段映射兩部分組成；數(shù)據(jù)生成通過調(diào)用數(shù)據(jù)獲取模塊的數(shù)據(jù)抓取方式，生成該證明所需的數(shù)據(jù)列表；字段映射建立數(shù)據(jù)表中的字段與報(bào)表字段之間的對應(yīng)關(guān)系，為后期報(bào)表數(shù)據(jù)填充做準(zhǔn)備。

報(bào)表生成

管理員通過報(bào)表生成模塊可以生成任意格式的報(bào)表，并與已有的項(xiàng)目對接。模塊采用入門級Microsoft Office Excel 軟件作為開發(fā)工具，方便易用，兼容性強(qiáng)且靈活度高，也易于日常維護(hù)。該模塊包括報(bào)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)填充、頁面設(shè)置及封裝設(shè)置四個(gè)部分組成。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過調(diào)用Microsoft Office 接口，完整繼承Excel 的大部分功能，用戶進(jìn)行報(bào)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)完全等同于操作一張excel表格，操作簡便易學(xué)。數(shù)據(jù)填充通過對報(bào)表信息單元格位置的獲取，結(jié)合數(shù)據(jù)對接模塊的字段映射功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)字段對報(bào)表的填充。頁面設(shè)置通過調(diào)用Microsoft Office接口與操作系統(tǒng)API 函數(shù)實(shí)現(xiàn)每一種打印報(bào)表打印設(shè)置，包括樣式設(shè)置、紙盒設(shè)置、打印機(jī)選擇及打印效果設(shè)置等。封裝模塊實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的加密處理，因?yàn)閑xcel 是一種常規(guī)、開放的數(shù)據(jù)格式，為保證各項(xiàng)教務(wù)證明的嚴(yán)肅性和保密性，通過封裝模塊對所有生成的excel 報(bào)表進(jìn)行加密封裝，防止因系統(tǒng)被侵入造成的數(shù)據(jù)被篡改和丟失，所有的excel報(bào)表在數(shù)據(jù)提取完成后即時(shí)生成pdf 快照并銷毀，既保證數(shù)據(jù)安全又留存了即時(shí)打印信息以備查。

數(shù)據(jù)庫管理

數(shù)據(jù)庫管理模塊用于與教務(wù)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對接，針對目前各大高校實(shí)際情況，目前提供Oracle、Sql Server、Access 三種主流的數(shù)據(jù)庫對接接口。因?yàn)樽灾?wù)系統(tǒng)依托于教務(wù)系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等外部系統(tǒng)，所以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K對外部數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)校驗(yàn)，只有滿足系統(tǒng)設(shè)定的條件，校驗(yàn)通過才能進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)提取等操作。防止因?yàn)橥獠肯到y(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更改造成的系統(tǒng)錯(cuò)誤。考慮到國內(nèi)高校實(shí)際情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一卡通和現(xiàn)金收費(fèi)接口，在滿足收費(fèi)功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對接。

打印控制

打印控制模塊負(fù)責(zé)隨時(shí)捕捉打印機(jī)狀態(tài)，監(jiān)控本機(jī)與打印機(jī)之間的通信。因?yàn)榇蛴C(jī)加紙操作只能通過人工方式來完成，而自助服務(wù)又是24h 開機(jī)狀態(tài)，因此為了避免因打印機(jī)缺紙、卡紙等造成的系統(tǒng)中斷，通過打印控制模塊的紙張監(jiān)控功能隨時(shí)監(jiān)控紙盒狀態(tài)，并通過份數(shù)管理，用戶自行設(shè)定剩余量閾值來控制系統(tǒng)的關(guān)閉和打開。同時(shí)提供打印機(jī)管理模塊，用戶可以對打印機(jī)進(jìn)行基本的配置。

實(shí)時(shí)預(yù)警

實(shí)時(shí)預(yù)警模塊相對于整個(gè)自助服務(wù)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，利用遠(yuǎn)程控制的原理實(shí)現(xiàn)各個(gè)服務(wù)終端的狀態(tài)的監(jiān)控，監(jiān)控的內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、軟件運(yùn)行狀態(tài)、客戶端界面捕捉、客戶端打印機(jī)狀態(tài)及、其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信狀態(tài)等，并通過日志記錄。用戶通過設(shè)定各類預(yù)警的條件，實(shí)現(xiàn)客戶端的預(yù)警功能，通過聲音、顏色的變化隨時(shí)提醒管理員。

流程設(shè)計(jì)

用戶登錄

用戶登錄模塊為系統(tǒng)初始化完成之后的顯示窗體，也是整個(gè)系統(tǒng)開始界面。自助服務(wù)系統(tǒng)對用戶體驗(yàn)和健壯性要求很高，在設(shè)計(jì)用戶登錄模塊時(shí)首先考慮了各個(gè)關(guān)鍵功能初始化的預(yù)判。系統(tǒng)運(yùn)行后，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載外部設(shè)置（讀卡器、收費(fèi)器、打印機(jī)等）的狀態(tài)測試，如果成功則展示完整的用戶登錄界面，否則將打開相應(yīng)的配置界面或信息提示，等待用戶配置成功或修復(fù)完成后，再顯示完整的登錄界面。界面顯示后，用戶通過觸摸輸入或刷卡等驗(yàn)證操作進(jìn)入系統(tǒng)，登錄成功后，系統(tǒng)再進(jìn)行功能識(shí)別，根據(jù)用戶的身份（學(xué)生？教師？）開放相應(yīng)的功能菜單，登錄流程如圖4。

數(shù)據(jù)提取

圖4 用戶登錄流程圖

數(shù)據(jù)提取模塊通過用戶選擇的相應(yīng)功能、實(shí)現(xiàn)功能選項(xiàng)與實(shí)際報(bào)表的數(shù)據(jù)對接。首先通過讀取相應(yīng)的報(bào)表內(nèi)容要求，提取報(bào)表的格式和字段需求；其次利用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)挖掘功能，建立數(shù)據(jù)庫字段與報(bào)表字段的映射關(guān)系，再通過不同的數(shù)據(jù)獲取方式（數(shù)據(jù)視圖、存儲(chǔ)過程、SQL提取等）獲得數(shù)據(jù)列表；最后結(jié)合格式需求對預(yù)設(shè)的證明模板進(jìn)行數(shù)據(jù)填充，生成報(bào)表文件，完成整個(gè)報(bào)表的數(shù)據(jù)提取，具體的提取流程如圖5。

系統(tǒng)驗(yàn)證及打印

系統(tǒng)驗(yàn)證的目的是實(shí)現(xiàn)自助服務(wù)有序控制，數(shù)據(jù)提取的報(bào)表首先通過pdf 快照的形式展現(xiàn)到，以供用戶查看。當(dāng)用戶輸入了需要打印的份數(shù)后，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的驗(yàn)證條件（計(jì)費(fèi)或份數(shù)控制）和打印機(jī)及紙盒狀態(tài)、判斷其是否能夠成功打印，并給出提示。當(dāng)用戶進(jìn)行了滿足驗(yàn)證條件的操作（如付費(fèi)或更改份數(shù)）后，再實(shí)現(xiàn)打印操作，系統(tǒng)通過與打印機(jī)的通信獲取判斷是否打印成功，并即時(shí)記錄到系統(tǒng)日志中，完成整個(gè)自助打印服務(wù)。完整的流程如圖6。

圖5 數(shù)據(jù)提取流程圖

圖6 系統(tǒng)驗(yàn)證及打印流程圖

應(yīng)用實(shí)例

系統(tǒng)開發(fā)工具采用Microsoft visual studio 2010，支持Microsoft Office2007 及以上版本，開發(fā)框架為.NetFramework3.5，目前已成功應(yīng)用到南京林業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、鹽城師范學(xué)院的本科生管理，通過系統(tǒng)配置和少量的界面修改，實(shí)現(xiàn)了大部分教務(wù)證明的自助打印功能，節(jié)約了開發(fā)時(shí)間和成本，極大的提高了開發(fā)效率。

三所高校系統(tǒng)硬件為一臺(tái)普通的PC 機(jī)，具體配置如表1 所示，均為目前主流配置，因自助打印機(jī)負(fù)載的外部設(shè)置較多，選取600W 多核電源；考慮到系統(tǒng)響應(yīng)問題，選取固態(tài)硬盤提高響應(yīng)速度。

表1 軟硬件配置表

目前使用的三所高校中，利用本系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了中英文成績單、在讀證明等需求面廣量大的教務(wù)證明的自助打印，其中鹽城師范學(xué)院利用已有的系統(tǒng)配置功能實(shí)現(xiàn)了全部打印項(xiàng)目，東南大學(xué)的“出國成績單”和南京林業(yè)大學(xué)的“教室借用表”因?yàn)閿?shù)據(jù)獲取方式和工作流程的特殊性，不能完全通過系統(tǒng)配置功能實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了少量的二次開發(fā)。外部系統(tǒng)對接方面，南京林業(yè)大學(xué)與校園一卡通和現(xiàn)金收費(fèi)系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)了對接，東南大學(xué)實(shí)現(xiàn)了一卡通對接，而鹽城師范學(xué)院只使用了現(xiàn)金收費(fèi)系統(tǒng)，詳細(xì)使用情況如表2 所示，系統(tǒng)界面如圖7-8。

圖7 教務(wù)自助服務(wù)系統(tǒng)界面（南京林業(yè)大學(xué)）

圖8 教務(wù)自助服務(wù)系統(tǒng)界面（南京林業(yè)大學(xué)中文成績單）

表2 自助服務(wù)系統(tǒng)使用情況表

結(jié)語

可擴(kuò)展的高校教務(wù)自助打印服務(wù)系統(tǒng)以Microsoft visual studio 2010 為開發(fā)工具，通過ADO.NET 技術(shù)支持多源數(shù)據(jù)庫，利用Microsoft office 二次開發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)了各類教務(wù)證明自動(dòng)生產(chǎn)模式，具有高度的擴(kuò)展性。系統(tǒng)通過用戶登錄、數(shù)據(jù)提取、系統(tǒng)驗(yàn)證及打印構(gòu)造完整的自助打印服務(wù)流程，并應(yīng)用于實(shí)際案例，在實(shí)現(xiàn)了快速開發(fā)、節(jié)約開發(fā)成本的同時(shí)滿足了不同用戶的個(gè)性化需求。