基于SOAP協(xié)議的智慧校園大數(shù)據(jù)匯聚研究

張全友

文章編號(hào)：2095-6835（2017）04-0002-02

摘 要：探索基于SOAP（簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議）的智慧校園大數(shù)據(jù)匯聚方案，提出具體采用的技術(shù)方法，進(jìn)而建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚框架，開(kāi)發(fā)出一套簡(jiǎn)單易用、方便快捷的智慧校園數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)，擬解決教育大數(shù)據(jù)的匯聚、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移與加工方面的問(wèn)題，幫助學(xué)生、教師、管理者分析校園中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，提高工作效率和教學(xué)質(zhì)量，改變教育熵值，促進(jìn)教育快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：SOAP協(xié)議；智慧校園；大數(shù)據(jù)匯聚；Web Service

中圖分類號(hào)：TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.002

智慧校園是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從環(huán)境、資源到活動(dòng)的全部數(shù)字化、智能化。它是在傳統(tǒng)校園的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)數(shù)字智能空間，以拓展現(xiàn)實(shí)校園的時(shí)間和空間維度，從而提升傳統(tǒng)校園的效率，擴(kuò)展傳統(tǒng)校園的功能，最終實(shí)現(xiàn)教育過(guò)程的全面智能化，達(dá)到提高教育管理水平和效率的目的?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《全國(guó)教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃》中都指出要推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)和應(yīng)用，加強(qiáng)基于云服務(wù)的智慧校園建設(shè)、應(yīng)用與評(píng)價(jià)研究，促進(jìn)系統(tǒng)與系統(tǒng)的融合，促進(jìn)校園實(shí)體和信息系統(tǒng)的融合，促進(jìn)人與校園的融合。

2015-12-11由教育部、工信部指導(dǎo)、中國(guó)教育學(xué)會(huì)主辦的第二屆中國(guó)國(guó)際智慧教育展覽會(huì)在北京展出。本次會(huì)展內(nèi)容涉及“互聯(lián)網(wǎng)+”、智慧校園、智慧教室等，全方位提供教育最新最前沿的技術(shù)方案。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為智慧教育展覽會(huì)是中國(guó)教育真正引入市場(chǎng)機(jī)制的發(fā)端，是教育走向開(kāi)放、教育市場(chǎng)和教育產(chǎn)業(yè)形成的肇始。大會(huì)吸引華為、神州數(shù)碼、長(zhǎng)城、松下在內(nèi)的380家教育信息化領(lǐng)域尖端企業(yè)參展。此次大會(huì)上開(kāi)展數(shù)10場(chǎng)凝聚大數(shù)據(jù)、校園信息處理平臺(tái)等教育信息化系列活動(dòng)，以終端用戶的角度展示中國(guó)校園信息化發(fā)展現(xiàn)狀，展示了企業(yè)最新的產(chǎn)品和解決方案。例如云端時(shí)代科技公司推出“自主桌面云智慧教育基礎(chǔ)平臺(tái)”解決方案，可以幫助用戶快速搭建一個(gè)完整的端到端的智慧教育基礎(chǔ)架構(gòu)，解決用戶應(yīng)用、管理、運(yùn)維、安全等方面面臨的問(wèn)題，助力智慧教育理念平穩(wěn)落地。該方案已經(jīng)在全國(guó)20余省市、1 000余所院校的10 000余間教室中部署，服務(wù)師生人數(shù)超過(guò)600萬(wàn)。例如大連理工大學(xué)等知名學(xué)府已經(jīng)通過(guò)部署云端時(shí)代的解決方案，為其校園信息化的穩(wěn)定高效發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。還有江蘇師范大學(xué)推出智慧型課程，極力打造的智慧型學(xué)術(shù)平臺(tái)——中國(guó)知智網(wǎng)。這也是信息技術(shù)在智慧教育中的新應(yīng)用。

智慧校園的發(fā)展將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)具有規(guī)模巨大、類型繁多、數(shù)據(jù)價(jià)值量高、數(shù)據(jù)時(shí)效強(qiáng)特點(diǎn)，符合大數(shù)據(jù)的4V特點(diǎn)，即容量大（Volume）、類型繁多（Variety）、價(jià)值高（Value）、時(shí)效強(qiáng)（Velocity）。如何匯聚這些數(shù)據(jù)，目前主要存在3個(gè)方面的問(wèn)題：①數(shù)據(jù)過(guò)于分散，無(wú)法快速匯聚，數(shù)據(jù)基本上服務(wù)于單一系統(tǒng)；②數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)還停留在數(shù)據(jù)庫(kù)階段，超大容量的并行處理、云存儲(chǔ)框架有待建立；③數(shù)據(jù)的異構(gòu)性普遍存在，數(shù)據(jù)匯聚沒(méi)有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法完成數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)儲(chǔ)。

匯聚校園大數(shù)據(jù)、開(kāi)展教育大數(shù)據(jù)分析是教育信息化發(fā)展新思路。本文將從數(shù)據(jù)的采集入手，研究數(shù)據(jù)如何匯聚、如何轉(zhuǎn)儲(chǔ)、如何加工等。探索基于SOAP（簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議）的數(shù)據(jù)匯聚方法，建立分布式數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、加工。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

智慧校園伴隨著數(shù)字校園智能化的發(fā)展而發(fā)展，是互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)與教育行業(yè)的融合，已經(jīng)改造和影響著教育行業(yè)。智慧校園不是簡(jiǎn)單把互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)教育兩者相加，而是利用信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)，例如南京焦點(diǎn)科技股份公司研發(fā)的“焦點(diǎn)教育”互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)技術(shù)，提供智慧課堂解決方案。還有濟(jì)寧的眾文網(wǎng)絡(luò)科技有限公司開(kāi)發(fā)的“中國(guó)智慧校園網(wǎng)”軟件。該軟件是創(chuàng)新教育教學(xué)綜合信息平臺(tái)系統(tǒng)，將信息技術(shù)與學(xué)校管理工作進(jìn)行整合。該平臺(tái)采用的技術(shù)是基于“互聯(lián)網(wǎng)+綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)”，網(wǎng)站和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是該智慧平臺(tái)的核心技術(shù)。還有百度、華為、新東方等知名公司也都有關(guān)于智慧校園的一套解決方案。這些智慧校園的應(yīng)用技術(shù)路線都是基于互聯(lián)網(wǎng)的云服務(wù)，對(duì)教育資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)整合，在網(wǎng)絡(luò)上提供一個(gè)快捷、高效的網(wǎng)絡(luò)教育與管理平臺(tái)。

智慧教育是教育發(fā)展的新趨勢(shì)，未來(lái)的教育是無(wú)處不在、無(wú)處不能的教育，是學(xué)生、校園、教師、課堂等相互互聯(lián)的教育。而智慧校園是智慧教育發(fā)展的基礎(chǔ)，基于智慧校園的大數(shù)據(jù)匯聚、分析、應(yīng)用將對(duì)教育發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。通過(guò)匯聚教育大數(shù)據(jù)，可以更好地挖掘出教育大數(shù)據(jù)的價(jià)值，幫助學(xué)生了解生活、學(xué)習(xí)上的變化；也幫助教師掌握教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，同時(shí)也為管理者提供方便的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)分析，使其更好地制訂教學(xué)和日常管理策略，實(shí)現(xiàn)管理的智能化與決策智慧化，從而提升工作效率和教學(xué)質(zhì)量。

2 存在的問(wèn)題

智慧校園的發(fā)展將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，教育大數(shù)據(jù)意味著不可能按照傳統(tǒng)的模式去匯聚數(shù)據(jù)，否則不僅浪費(fèi)資金，還浪費(fèi)人力。根據(jù)目前全國(guó)校園數(shù)字化情況分析，個(gè)別校園已經(jīng)由數(shù)字化校園過(guò)渡到智慧校園。在數(shù)據(jù)采集與處理方面有一定的智能性，但是仍存在一定的問(wèn)題，具體如下。

2.1 數(shù)字校園產(chǎn)生的數(shù)據(jù)過(guò)于分散

數(shù)字校園產(chǎn)生的數(shù)據(jù)過(guò)于分散，無(wú)法快速匯聚，數(shù)據(jù)基本上服務(wù)于單一系統(tǒng)，基于校園數(shù)據(jù)的應(yīng)用也無(wú)法快速、高效地獲取有價(jià)值的信息。目前，數(shù)字化校園產(chǎn)生的數(shù)據(jù)基本上服務(wù)于單一的數(shù)字化校園軟件，數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)加工能力比較低，即使過(guò)渡到智慧校園階段，教育數(shù)據(jù)存儲(chǔ)依然過(guò)于分散，不能在短時(shí)間內(nèi)快速地匯聚各類原始數(shù)據(jù)。這樣勢(shì)必會(huì)影響大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的開(kāi)展。即便采用網(wǎng)頁(yè)搜索形式，也很難全面、高效地掌握智慧校園中產(chǎn)生的各個(gè)方面數(shù)據(jù)。因此，需要建立智慧校園中原始數(shù)據(jù)的匯聚框架，在該框架上實(shí)現(xiàn)校園中各類數(shù)據(jù)的互通、互聯(lián)、共享，使教師信息、學(xué)生信息、校園信息、課堂信息、生活信息等處于一個(gè)匯聚的狀態(tài)，為大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用提供快速、高效的數(shù)據(jù)支撐。

2.2 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)還停留在數(shù)據(jù)庫(kù)階段

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)還停留在數(shù)據(jù)庫(kù)階段，超大容量的并行處理、云存儲(chǔ)框架有待建立。數(shù)據(jù)庫(kù)是信息系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的必要工具，隨著智慧校園的建設(shè)，教育大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，這對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)，單一的數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法再滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求，也無(wú)法滿足數(shù)據(jù)之間的共享與關(guān)聯(lián)。大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)在數(shù)量上可能是上萬(wàn)、十幾萬(wàn)甚至數(shù)億的條記錄，而沒(méi)有足夠大的空間就會(huì)導(dǎo)致信息滿倉(cāng)，新消息收集不進(jìn)來(lái)。而基于Hadoop的集群存儲(chǔ)框架，不但數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大，而且具有并行處理能力，比較穩(wěn)定，高度集成，能夠更好地管理數(shù)據(jù)。而且在大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用當(dāng)中，可以支撐數(shù)據(jù)的快速處理，幫助應(yīng)用軟件更好地挖掘出教育大數(shù)據(jù)資源價(jià)值，更好地制訂教學(xué)和日常管理策略，從而提升工作效率和教學(xué)質(zhì)量。

3 解決方案

在解決數(shù)據(jù)匯聚問(wèn)題時(shí)，主要采用的方法是建立Web Service分布式處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智慧校園內(nèi)數(shù)字化信息系統(tǒng)與該平臺(tái)相聯(lián)，讓原始數(shù)據(jù)通過(guò)端到端的傳輸方式，匯聚到Hadoop存儲(chǔ)集群上。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，主要采用獲取讀取權(quán)限，建立位圖索引，臨時(shí)查詢臨時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚到Hadoop存儲(chǔ)集群上。在建立索引時(shí)，主要采用Bloom filter位圖索引技術(shù)，提供快速查詢數(shù)據(jù)功能。

在解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題時(shí)，主要采用的方法是構(gòu)建Hadoop集群存儲(chǔ)框架，配置Hadoop數(shù)據(jù)處理模式，跟蹤每個(gè)數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)過(guò)程，優(yōu)化服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的負(fù)載平衡，最終搭建成一個(gè)存儲(chǔ)容量大、并行處理能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)高度集成的Hadoop集群存儲(chǔ)平臺(tái)。

在解決數(shù)據(jù)異構(gòu)性時(shí)，主要采用的方法是基于SOAP的數(shù)據(jù)傳輸方法，按照SOAP編碼規(guī)則，編寫(xiě)相對(duì)應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼?qǐng)求和響應(yīng)。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)，不需要具體的對(duì)象綁定到一個(gè)給定的終端，只需要具體實(shí)現(xiàn)程序來(lái)決定把對(duì)象終端標(biāo)識(shí)符映像到目標(biāo)服務(wù)器端的對(duì)象。

4 采用的技術(shù)

本文研究基于SOAP協(xié)議智慧校園大數(shù)據(jù)匯聚，從數(shù)據(jù)的匯聚、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移與加工角度研究智慧校園中的大數(shù)據(jù)。探索基于SOAP的數(shù)據(jù)匯聚方法，建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚框架，最終要建立一個(gè)簡(jiǎn)單易用、方便快捷的校園數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)。主要采用的技術(shù)有以下2種：①在原始數(shù)據(jù)采集方面采用Web Service描述語(yǔ)言（WSDL）編寫(xiě)Web Service分布式應(yīng)用程序，建立并行的數(shù)據(jù)匯聚框架。對(duì)智慧校園中的大數(shù)據(jù)匯聚采用智能化的數(shù)據(jù)采集方法，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的匯聚。依靠?jī)?nèi)網(wǎng)、專用網(wǎng)在智慧校園中各類應(yīng)用系統(tǒng)上，通過(guò)調(diào)用SOAP（Simple Object Access Protocol），執(zhí)行遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)。獲取原始數(shù)據(jù)的管理權(quán)限后，利用XML轉(zhuǎn)儲(chǔ)程序，把數(shù)據(jù)備份到Hadoop集群上等。②在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理方面采用Hadoop集群方式，在每個(gè)服務(wù)器上先部署節(jié)點(diǎn)信息，搭建集群環(huán)境。然后在其中一臺(tái)服務(wù)器上安裝Hadoop軟件，配置并調(diào)試運(yùn)行Hadoop，試驗(yàn)成功后再?gòu)?fù)制到其他節(jié)點(diǎn)，最終形成Hadoop集群數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理方式。這能為校園大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序提供可靠、高效的數(shù)據(jù)源。

5 結(jié)論

分析教育大數(shù)據(jù)將帶來(lái)科學(xué)的決策，有助于教學(xué)開(kāi)展，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)問(wèn)題，具有一定的預(yù)見(jiàn)作用，進(jìn)而促進(jìn)教育健康發(fā)展。本文從智慧校園中的數(shù)據(jù)的采集開(kāi)始，研究智慧校園的數(shù)據(jù)匯聚，提出基于SOAP的數(shù)據(jù)匯聚方法，建立Web Service分布式數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。該方案主要將對(duì)智慧校園中的原始數(shù)據(jù)匯聚，加工處理后形成分析數(shù)據(jù)源，根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同形式和特點(diǎn)，采用Hadoop集群方式分布式存儲(chǔ)，建立并行操作數(shù)據(jù)平臺(tái)，為開(kāi)發(fā)校園大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程提供可靠的數(shù)據(jù)源，有助于開(kāi)展智慧校園大數(shù)據(jù)分析研究，從而有助于教學(xué)開(kāi)展，管理能力提升，帶動(dòng)校園商業(yè)發(fā)展，促進(jìn)教育改革和教育發(fā)展。

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〔編輯：劉曉芳〕