面向移動終端的教職工信息采集與應用系統(tǒng)

王宏　陸新民　孔劼　董西榮　何陽春

0 引 言

按照《教育部、財政部、人力資源和社會保障部關于進一步加強教育管理信息化工作的通知》要求，全國教職工基礎信息首次采集工作已于2013年9月展開。為此，國家教育部教育管理信息中心發(fā)布了全國教職工基礎信息采集表（Excel版本）和相關說明文件，但教育部未提供基于移動終端的采集軟件。鑒于此，本文設計了一個基于Android設備的教職工基礎信息采集系統(tǒng)，既方便廣大教職工隨時隨地進行個人基礎信息的錄入、修改和提交、又便于學?？梢酝ㄟ^校園無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡更及時地收集、確認和統(tǒng)計本校教職工的基礎信息，同時為教職工充分利用移動設備能力處理本人信息提供支持。

1 發(fā)展現(xiàn)狀與需求分析

1.1 移動智能終端發(fā)展現(xiàn)狀

隨著移動互聯(lián)技術的發(fā)展，移動終端已從半智能化走向全面智能化，通過內(nèi)置操作系統(tǒng)、集成多種傳感器和不斷增強的3G/4G通信網(wǎng)絡，通用手持型移動智能終端功能越來越強并迅速普及開來，已經(jīng)普遍配備了高分辨率攝像頭、藍牙、WiFi、CPU等硬件，其CPU主頻也超過了1.5 GHz，主屏尺寸則從小到大一應俱全，這一切都使移動智能終端正逐步演變成一個強大的個人移動應用中心。目前，移動智能終端多采用ARM系列芯片，典型設備有搭載IOS的iPhone，iPAD以及更多的搭載Android OS的設備，在移動智能終端領域，已形成了“2+X”市場格局。特別是Android，不僅自身開源，而且還提供了專門的SDK，第三方的開發(fā)環(huán)境支持也非常好，目前Android已擁有85%以上的市場份額，在全球范圍內(nèi)處于絕對領先位置。在國內(nèi)，Android智能手機和平板電腦等移動設備也以其廣泛的廠商、運營商支持和更高性價比得到廣泛使用。因此，本系統(tǒng)首先選擇Android移動智能終端作為采集設備，之后再進行IOS平臺下的采集應用開發(fā)。

1.2 信息采集步驟與系統(tǒng)需求

全國教職工基礎信息采集共分5個步驟：

（1） 各高校組織教職工填報紙質(zhì)基礎信息采集表。

（2） 各院系、部門對紙質(zhì)基礎信息采集表進行初審。

（3） 各院系、部門收集、確認、匯總本單位教職工填寫的電子版采集表并上報給人事部門。

（4） 人事部門匯集全校教職工基礎信息數(shù)據(jù)并進行糾正和完善，最終形成本校教職工基礎信息數(shù)據(jù)文件并上報給教育部或省級教育主管部門。

（5） 教育部將各高校的數(shù)據(jù)文件導入全國教職工基礎信息數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)信息采集目標。

在上述步驟中：步驟（1）～步驟（3）是由院系和部門的專人負責進行的；步驟（4）由人事部門進行，本系統(tǒng)主要面向?qū)ο缶褪沁@兩類用戶：通過引入移動終端的使用、方便廣大教職工隨時隨地進行個人基礎信息的錄入、修改和提交；學校則可以通過校園無線局域網(wǎng)和3G/4G網(wǎng)絡更及時地收集、確認和統(tǒng)計本校教職工的基礎信息。因此，教職工基礎信息采集系統(tǒng)應實現(xiàn)下列功能：

（1） 教師可通過移動終端進行數(shù)據(jù)錄入、保存、修改和提交。

（2） 學?？赏ㄟ^收集系統(tǒng)管理端進行數(shù)據(jù)采集的過程監(jiān)控、查詢統(tǒng)計和報表輸出。

（3） 后端服務器架設在學校內(nèi)部，教職工使用校園WiFi或3G/4G網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)提交。

（4） 為教師提供已錄入數(shù)據(jù)的手機端存儲功能，以實現(xiàn)個人信息的再利用（如發(fā)送短信等）。

2 系統(tǒng)結構與流程設計

2.1 系統(tǒng)構成與開發(fā)技術

基于上述需求分析，技術開發(fā)路線如下：

（1） 為使采集系統(tǒng)盡快應用，選擇Android平臺來開發(fā)信息移動采集端應用，隨后考慮IOS采集端和PC采集程序的開發(fā)；

（2） 采用成熟的跨平臺JavaEE服務器作為采集后端系統(tǒng)運行平臺，選擇jQuery框架進行Web界面設計。

（3） 采用免費、穩(wěn)定的關系數(shù)據(jù)庫MySQL實現(xiàn)系統(tǒng)后端數(shù)據(jù)存儲，附件文件則存儲于文件系統(tǒng)中。

（4） 使用移動采集端自帶SQLite實現(xiàn)本地存儲。

（5） 移動采集端采用離線填寫、在線提交模式運行。

（6） 教職工基礎信息應能導出為Excel 2003文件格式（.xls）。

開發(fā)環(huán)境選用集成了Android SDK的MyEclipse 10，能同時進行Web程序和Android應用的開發(fā)。采集與應用系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。

系統(tǒng)采用院系部門級、校級人事部門的兩層管理運行模式。這種模式一方面能有效分散信息采集過程中人事部門管理員的工作量，另一方面，院系、部門管理員對本單位教職工信息的確認和審核也會更加準確。

在圖1中，共有4種類型的用戶：

（1） 普通教職工：可利用手機采集與應用端填寫、拍照并提交個人基礎信息，也可以對個人信息導出、備份、導入以及信息再利用，如發(fā)送個人簡介短信、生成個人二維碼名片、更新學術微博等。

（2） 院系、部門管理員：對本院系、部門的教職工基礎信息進行人像認證和信息審核，可對信息進行修改和刪除。

（3） 人事部門管理員：因為人事部門全面掌握著所有教職工的人事、勞資、評價和獎懲等信息，所以可以對院系、部門管理員審核通過的教職工相關信息進行糾正和完善。同時在收集完所有教職工信息后將數(shù)據(jù)導出為Excel文件用于上報。

（4） 系統(tǒng)管理員：可以對全校教師的信息進行查看，修改和刪除，但主要作用是進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護和各項參數(shù)設置。

在圖1中，為移動端采集到的教職工基礎信息提供了兩個上傳通道：一個是校園WiFi，另一個是手機的3G/4G網(wǎng)絡。在校園WiFi環(huán)境下，數(shù)據(jù)被直接提交到具有內(nèi)部IP地址的MySQL數(shù)據(jù)庫，而在3G/4G環(huán)境下，數(shù)據(jù)則通過一個能從外部訪問的Web應用將信息提交到內(nèi)部的MySQL數(shù)據(jù)庫中，該應用基于JavaEE開發(fā)，是一個Servlet程序，可跨平臺部署。在移動采集端提交信息時，先使用校園WiFi進行連接，無法連通時才通過3G/4G進行連接，系統(tǒng)會根據(jù)手機端的連接情況自動處理。這樣設計的主要好處是：使教職工可以在任何網(wǎng)絡環(huán)境下提交信息。在校園環(huán)境下，通過內(nèi)部WiFi可以更直接快速地上傳數(shù)據(jù)，而在外部訪問時，MySQL服務器的IP地址和端口不向外公開，提供了更高的數(shù)據(jù)安全性。Servlet程序能方便地部署到學校已有的、對外開放的Web站點上，而無需太多設置。不僅為信息采集提供了雙通道冗余能力，而且能減少手機流量使用費。

另外，在信息提交環(huán)節(jié)，系統(tǒng)還設計了一個拍照認證功能，后面會詳細闡述其功能。

2.2 信息采集和應用流程

教職工基礎信息采集和應用的流程可簡述如下：

（1） 教職工從手機上打開移動采集應用，輸入自己設置的密碼進行登錄，之后按界面提示查看教職工基礎信息的各指標解釋、基礎代碼表和已錄入的信息。設置密碼主要是為了防止特定情況下教職工個人信息泄露。

（2） 使用“新建教職工信息”功能，按照錄入界面提示填寫自己的基礎信息。填寫完成后即可進行上傳操作。上傳前需要進行拍照認證，之后信息會提交到服務器端，同時也會保存到手機本地的SQLite數(shù)據(jù)庫。若信息填寫未完成或無法確定是否正確，可先將信息保存到手機的SQLite數(shù)據(jù)庫。

（3） 信息保存在手機上的數(shù)據(jù)庫后，下次登錄就可以繼續(xù)完善，修改和提交，也可進行短信發(fā)送已有信息、數(shù)據(jù)導出備份等再利用操作。

（4） 提交到服務器端后，院系、部門管理員可通過上傳照片確認信息提交者身份，并對提交信息進行審核。

（5） 審核通過的信息，則由人事部門管理員繼續(xù)進行處理。處理包括：通過瀏覽器查看所有已提交信息的教師信息列表，進行刪除、修改（糾正）、查詢、審核等操作，對需要人事部門參與的信息項進行糾正和完善。

（6） 在收集整理完所有教職工基礎信息后可以一鍵導出為Excel格式的文件用于上報。

完整的系統(tǒng)運行流程如圖2所示。在圖2中，實心箭頭表示采集業(yè)務流向，空心箭頭表示數(shù)據(jù)訪問流向。

3 功能實現(xiàn)與關鍵環(huán)節(jié)

3.1 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)功能模塊如圖3所示。

在圖3的模塊中，系統(tǒng)維護由系統(tǒng)管理員使用，用戶管理、登錄認證是供院系、部門管理員、人事部門管理員、系統(tǒng)管理員使用的。在本系統(tǒng)中，教職工上傳自己的基礎信息時無需一般意義上的登錄操作，而是通過拍照上傳與照片驗證相互配合進行的。信息管理、信息審核由院系、部門管理員、人事部門管理員使用，信息導出由人事部門管理員使用，本地存儲則是信息利用的基礎。

3.2 信息采集與提交

在移動采集端應用的主界面上分別設計了“手機已存數(shù)據(jù)信息列表”區(qū)域以及“新建教師信息”、“指標解釋”、“基礎代碼表”、“信息采集（樣）表”、“信息導出”、“信息導入”等功能按鈕。其中“指標解釋”、“基礎代碼表”、“信息采集（樣）表”為輔助功能，主要展示了教育部全國教職工基礎信息采集規(guī)范的各項內(nèi)容，教職工可隨時參考。點擊“新建教師信息”后出現(xiàn)如圖4所示的教職工信息的輸入和修改界面。在錄入界面中已按照教職工基礎信息采集規(guī)范的要求將部分選擇項控件化和標準化以加快信息錄入過程。

在兩種上傳通道上，信息提交時的處理方式是不同的：校園WiFi環(huán)境下是通過JDBC將其直接存儲到MySQL，3G/4G環(huán)境下則將錄入信息形成數(shù)據(jù)包并通過HTTP協(xié)議的POST方式提交上去。為保密起見，MySQL與Tomcat服務器的地址端口均不對外公開，直接嵌入采集應用端的代碼中。

3.3 基于人臉圖像的系統(tǒng)驗證方式的探索

本系統(tǒng)的一個顯著特點就是無需事先建立全校教職工用戶名和登錄密碼，而是在院系、部門等二級單位自然形成的局部熟識關系基礎上，充分利用移動智能終端具備內(nèi)置相機的特點，通過人像辨識方式來確認提交人身份。在教職工通過移動采集端提交基礎信息時，會首先調(diào)用相機功能進行面部拍照，然后將輸入的基礎信息和照片數(shù)據(jù)一起提交到服務器。

Android中拍照功能有兩種實現(xiàn)方式：一是直接調(diào)用系統(tǒng)自帶相機來拍照并將照片放入SD卡；二是使用android.hardware.Camera及其相關類編碼完成，可定義照片尺寸、容量和保存路徑等參數(shù)。

比較而言，調(diào)用系統(tǒng)功能簡單方便，不易出錯，而使用Camera類的定制程度較高，但編碼復雜，控制不好就容易引起出錯和意外終止。因拍照照片僅用于人像辨識，為保證更好的穩(wěn)定性，本文采用第一種方式，關鍵代碼如下：

為了適應人像辨識需求，在MySQL中的教職工基礎信息表增加了兩個字段：一個VARCHAR類型字段Cpath用來存儲照片文件的服務器端相對路徑，一個blob類型字段Cimage則用來儲存上傳的照片數(shù)據(jù)。這樣設計的目的是：在WiFi環(huán)境下，系統(tǒng)在提交信息時會直接取得照片數(shù)據(jù)并通過SQL命令上傳到此字段，然后通過一個MySQL的觸發(fā)器將其以文件的形式保存到服務器目錄下，并將文件相對路徑寫入到Cpath字段，之后刪除Cimage字段的內(nèi)容，使所有的照片數(shù)據(jù)均保存在文件系統(tǒng)中，便于在采集過程結束后清楚所有人的照片，同時優(yōu)化數(shù)據(jù)庫運行性能。

[圖4 采集端信息錄入界面 圖5 信息提交界面]

已提交信息的審核工作是通過院系、部門管理員來完成的，一般由本單位內(nèi)負責綜合事務的行政人員擔任。他們與本單位教職工是同事關系，熟悉本單位所有教職工的情況，同屬一個熟識關系圈子，能通過樣貌對每個教職工提交的照片信息進行辨識，通過驗證就可以確認信息提交者的身份，進而確認信息是由教職工本人提交的、可靠的信息。這樣的設計帶來的好處如下：

（1） 系統(tǒng)建立過程中，可以省去為全校每個教職工建立教職工登錄信息的工作量。

（2） 移動采集端用戶無需記憶本人口令和密碼，通過手機自拍即可通過驗證。

（3） 便于院系、部門管理員直觀了解教職工信息，及時跟蹤采集工作進度。

3.4 移動智能終端下的離線數(shù)據(jù)有效利用

教職工基礎信息所包含的數(shù)據(jù)項比較多，整理和輸入完整信息也需要一定時間，如果移動采集端應用僅具有數(shù)據(jù)提交功能，就難以發(fā)揮其個人移動應用中心的作用。為了使保存在手機本地數(shù)據(jù)庫的信息（離線數(shù)據(jù)）得以利用，根據(jù)智能手機特點以及教職工信息使用場合，特別設計了三種信息再利用方式：

（1） 個人簡歷短信與彩信發(fā)送。從基礎信息中選擇需要的數(shù)據(jù)項形成個人簡歷文本，通過手機的短信功能發(fā)送給其他人。使用彩信時可選擇將一張照片附加進去。

（2） 個人信息二維碼生成與發(fā)送。從基礎信息中選擇數(shù)據(jù)項形成個人簡介文本并拍攝一張頭像照片，然后生成帶有頭像的QR二維碼圖片，通過郵件、藍牙、QQ等方式發(fā)送給其他人作為交流之用。生成的二維碼存放在手機相冊目錄下。

（3） 微博學術信息更新功能。將選擇的基礎信息數(shù)據(jù)項整理后更新到自己的微博上，目前的實現(xiàn)是針對新浪微博的。

點擊“手機已存數(shù)據(jù)信息列表”中的項目，會彈出一個菜單供選擇，如圖6所示。

3.5 離線數(shù)據(jù)與在線數(shù)據(jù)的同步方法

為保證每位教職工提交到服務器的數(shù)據(jù)不出現(xiàn)重復現(xiàn)象，使離線數(shù)據(jù)與在線數(shù)據(jù)保持同步，每條數(shù)據(jù)記錄應具有惟一的Key值，為此，在MySQL的數(shù)據(jù)表增加了一個自增Int類型的Tid字段作為主鍵。在SQLite數(shù)據(jù)表也增加了一個同名的整型數(shù)據(jù)項，但不設自增特性。

提交信息時會首先檢查Tid值是否已存在；不存在時服務器將創(chuàng)建新記錄并將生成的Tid值返回給移動采集端，移動采集端會將其與基礎信息的其他內(nèi)容一同存入SQLite數(shù)據(jù)庫；在提交信息時如發(fā)現(xiàn)存在相同的Tid值，更新記錄數(shù)據(jù)即可。

3.6 信息審核與數(shù)據(jù)導出

Web前端管理界面采用jQuery 1.8.3構建。jQuery輕巧且功能強大，核心文件僅90 KB左右，封裝了常用DOM操作，支持AJAX和動態(tài)加載JS文件，兼容幾乎所有瀏覽器和CSS3，能開發(fā)出交互性很強的Web應用。界面部分截圖如圖8所示。

圖8中顯示了用于系統(tǒng)認證的人臉圖像，實現(xiàn)了信息管理與審核、Excel格式數(shù)據(jù)導出等功能。移動采集端的數(shù)據(jù)導入與導出功能使用Java語言進行編碼實現(xiàn)，在此不再贅述。

4 結 語

本文需求來源于全國教職工基礎信息采集工作，系統(tǒng)符合教育部全國教職工基礎信息采集規(guī)范，具有很強的實用性。其主要創(chuàng)新特色為：

（1） 利用移動智能終端功能特點，在局部熟識關系基礎上，采用拍照提交方式來驗證信息提交者身份，使系統(tǒng)具有更多的移動互聯(lián)和人性化特色，也使部署過程更加簡單易行。

（2） 離線填寫保存與在線驗證提交相結合的系統(tǒng)運行模式為教職工提供了更好的使用便利性。

（3） 充分挖掘移動設備的通信能力和智能特色，對離線教職工信息進行了有效再利用，提高了移動采集端的使用價值。

后續(xù)的主要工作是提高移動采集端應用的兼容性、優(yōu)化性能，并展開IOS環(huán)境下采集端應用的開發(fā)。

參考文獻

[1] WANG Hong， KONG Jie. The research of output and authentication methods of digital bills based on the fusion of identity information [C]// The 5th International Conference on Intelligent Systems Design and Engineering Applications. [S.l.]： IEEE， 2014： 1084?1088.

[2] 張旭紅，劉渭濱.面向移動平臺的新聞資訊系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件，2014，31（1）：5?8.

[3] 過團挺，廖勝利，曹璐，等.基于Android平臺的小水電信息采集系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術，2014，38（3）：750?755.

[4] 肖廣榮，馬海潮，劉志富.基于移動智能終端的油田巡檢系統(tǒng)[J].西安石油大學學報（自然科學版），2013，28（3）：104?107.

[5] 郭俊，陳臣，朱兵章.基于QR CODE的博物館流媒體系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件，2014，31（6）：132?134.

[6] 孟歡歡，張躍.基于Android的心電信息管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].計算機工程與設計，2015，36（1）：277?281.

[7] 李張永，陳和平，顧進廣.跨平臺移動Web開發(fā)框架與數(shù)據(jù)交互方法[J].計算機工程與設計，2014，35（5）：1827?1832.

[8] 潘曉夢，鄧建華，蘇厚勤.一種跨平臺移動應用方案的研究與實踐[J].計算機應用與軟件，2013，30（1）：180?182.

[9] 魏穎琪，林瑋平，楊少龍.移動終端應用軟件開發(fā)技術探討[J].電信科學，2013，29（5）：11?18.

[10] 鄭迪文，沈立煒，彭鑫，等.基于AJAX的Web應用構件組裝技術及工具[J].計算機科學，2014，41（11）：152?156.

[11] 李穎，朱曼玲，王海濤，等.基于移動終端的高校統(tǒng)一消息推送平臺[J].華東師范大學學報（自然科學版），2015（3）：46?50.

[12] 張誠潔.基于Android平臺的移動在線測試系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件，2015，32（4）：323?325.

[13] 唐敏.基于Android平臺的通訊幫手的設計與開發(fā)[J].計算機科學，2012，39（6A）：573?576.

[14] 徐玲，蔣欣志，張杰.手機二維碼識別系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].計算機應用，2012，32（5）：1474?1476.

[15] 宋瑞，邸曉峰，李昕.移動導游服務平臺的設計與實現(xiàn)[J].計算機應用，2012，32（z1）：217?220.

[16] 仇天月，陳旭，馬超，等.基于Android智能手機的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集和發(fā)布系統(tǒng)的研究[J].上海農(nóng)業(yè)學報，2014，30（2）：6?9.

[17] 陸國棟，孫健，孟琛，等.高校最基本的教師教學共同體：基層教學組織[J].高等工程教育研究，2014（1）：58?65.

[18] 丁虎生.大學組織的結構要素與結構形式[J].西北師大學報（社會科學版），2012，49（6）：113?119.