高校新冠疫情防控信息平臺的設(shè)計與應(yīng)用

陳錦繁 秦斌 劉佳敏

摘要：國內(nèi)高校普遍存在校園人員密集和出行流動范圍廣等疫情接觸較高風險特點，深圳大學(xué)新冠疫情防控信息平臺得益于智慧校園建設(shè)和私有云架構(gòu)部署，高效解決了師生申報壓力大、審核強度高、統(tǒng)計難等信息管理諸多問題。信息平臺應(yīng)用了ECharts可視化技術(shù)展示師生分布地圖和熱點，并創(chuàng)造性地引入數(shù)字哨兵防疫體系，通過實時核驗出入校師生健康信息，實現(xiàn)了精準防疫和科學(xué)管理，助力校園疫情防控數(shù)字化和智能化。

關(guān)鍵詞：疫情防控；智慧校園；私有云；數(shù)字哨兵；ECharts

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）06-0073-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

0 引言

2020年1月，教育部連續(xù)發(fā)布了《部署教育系統(tǒng)做好新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作》[1]和《教育系統(tǒng)新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控應(yīng)急預(yù)案工作》[2]等多個文件，全國各高校進入“疫情防控+”的教學(xué)和管理模式。按照省市各級文件指示要求，堅決貫徹“外防輸入、內(nèi)防反彈”總策略和“動態(tài)清零”總方針，壓緊四方責任，全員、全過程、全方位周密防控，堅持人、物、環(huán)境同防和多病共防，按照“四早”防控措施，加強學(xué)校師生員工核酸檢測，完善校園疫情應(yīng)急處置方案，力求做到科學(xué)、穩(wěn)妥、高效處置。

摸清疫情現(xiàn)狀，嚴防疫情輸入，深圳大學(xué)第一時間成立新冠肺炎疫情防控指揮部?！吧钲诖髮W(xué)新冠疫情防控信息平臺”于2020年2月正式上線，歷經(jīng)兩年多的應(yīng)用實踐，面臨各種問題難點，信息平臺不斷改進和完善，不但實現(xiàn)了建設(shè)目標，也為學(xué)校疫情防控工作積累了經(jīng)驗，為國內(nèi)高校提供了應(yīng)用案例示范。

1 系統(tǒng)框架設(shè)計

校園的信息化建設(shè)需要統(tǒng)一規(guī)劃，校園內(nèi)各部門的業(yè)務(wù)和應(yīng)用系統(tǒng)需要融合聯(lián)通，提升校園信息化服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平[3]。深圳大學(xué)于2018年完成智慧校園整體建設(shè)，充分整合利用現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，全面升級人事、教務(wù)、研究生、科研等業(yè)務(wù)，并與校園卡、財務(wù)、學(xué)工等原有業(yè)務(wù)全面打通，建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)和業(yè)務(wù)管理平臺。

按照上級部門疫情防控和統(tǒng)計要求，納入信息平臺管理的人員分為學(xué)生和教職工兩大類，包括深大在校師生、后勤服務(wù)、校內(nèi)居民、外包服務(wù)團隊和駐校商業(yè)機構(gòu)人員等。學(xué)生大類包括本科生、研究生、留學(xué)生、聯(lián)合辦學(xué)、非學(xué)歷和非全日制學(xué)生，其余非學(xué)生身份人員均視為教職工大類。

系統(tǒng)架構(gòu)包括基礎(chǔ)平臺層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用服務(wù)層，同時建立信息標準規(guī)范體系和網(wǎng)絡(luò)安全保障體系（如圖1所示）。深大師生總?cè)藬?shù)規(guī)模約6萬人，對系統(tǒng)的信息響應(yīng)和并發(fā)要求較高，硬件環(huán)境采用云計算與大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺，提供高效數(shù)據(jù)運算處理能力。深圳大學(xué)新冠疫情防控信息平臺支持跨終端，師生可以在PC、手機和平板等移動終端完成個人信息申報和信息更新。信息平臺跨系統(tǒng)集成，依托學(xué)校的統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)、校園卡系統(tǒng)、數(shù)字哨兵工作平臺、師生基礎(chǔ)信息庫、師生分布可視化平臺、師生申報健康信息庫和省市健康信息庫。

2 管理功能設(shè)計

2.1 用戶權(quán)限設(shè)計

用戶權(quán)限按角色分為普通用戶、學(xué)院審核員和數(shù)據(jù)管理員。統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)是全校的基礎(chǔ)認證服務(wù)，學(xué)校智慧校園建設(shè)后，幾乎所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)均已實現(xiàn)單點登錄。統(tǒng)一身份認證平臺用戶數(shù)據(jù)源包括本科生系統(tǒng)、研究生系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、校園卡系統(tǒng)，數(shù)據(jù)權(quán)威可靠。所有人員和角色在疫情防控信息平臺上進行信息申報、信息審核、信息管理，均需登錄統(tǒng)一身份認證[4]。

2.2 師生信息申報（用戶端）

師生掃碼登錄統(tǒng)一身份認證，進入信息平臺入口即用戶端。目前，師生需申報的信息包括三大類：個人信息、健康信息、出行信息。

個人信息包括基本信息（姓名、學(xué)工號、校園卡號、學(xué)院等）和擴展信息（證件號、手機號、郵箱、當前住址等）。基本信息直接從統(tǒng)一身份認證平臺提取，原則上不允許修改，擴展信息允許自行完善和更新。

健康信息內(nèi)容多樣，主要項目有基本健康信息（新冠疫苗接種信息、身體健康信息、近期接觸史、近期旅居史）和動態(tài)健康信息（健康碼信息、行程卡信息、核酸檢測信息等）。

寒暑假和小長假是師生離校跨市跨省離境的高峰期，申報出行信息，便于了解師生的行程動態(tài)和疫情風險地區(qū)接觸情況。申報項目主要包括出行事由、目的地、途經(jīng)主要城市、離校時間、返校時間等。

2.3 信息審核和通行規(guī)則管理

學(xué)院審核員登錄管理臺賬，結(jié)合學(xué)校疫情防控措施和國內(nèi)外疫情風險地區(qū)，給予師生相應(yīng)的出入校管理措施：允許出入校、禁止出入校、禁止返校等。根據(jù)全員申報信息，建立“出入校白名單”制度，非白名單人員未經(jīng)批準不得入校。不同時期，入校通行規(guī)則也不相同，根據(jù)疫情防控要求變化隨時調(diào)整。通行規(guī)則一般有日常規(guī)則、寬松規(guī)則、嚴管規(guī)則和禁止規(guī)則（見表1）。入校規(guī)則通過聯(lián)動數(shù)字哨兵，支持師生刷校園卡、微信校園卡、身份證、粵康碼等多種方式，在線即時核驗師生入校健康信息，符合其通行規(guī)則的方可通行。

2.4 信息統(tǒng)計報表

深圳大學(xué)實行新冠疫情“日報告”“零報告”制度，除了每日在校師生健康監(jiān)測信息系統(tǒng)上報外，還需準確掌握未到校師生健康狀況并及時追訪和上報。根據(jù)省教育廳和市教育局的疫情防控信息統(tǒng)計需要，數(shù)據(jù)管理員可以在臺賬上檢索并生成各類數(shù)據(jù)報表，包括師生申報進度表、申報信息審核進度表、師生基本信息統(tǒng)計表、中高風險地區(qū)人員統(tǒng)計表、各類旅居史人員統(tǒng)計表、核酸檢測情況統(tǒng)計表、疫苗接種情況統(tǒng)計表、留校留深離深出行統(tǒng)計表、每天出入校人員統(tǒng)計表等。

3 特色功能設(shè)計

3.1 師生所在地可視化，直觀呈現(xiàn)“熱區(qū)熱點”

師生人員出行信息采用中國地圖的省份熱區(qū)和城市熱點方式呈現(xiàn)。ECharts是廣泛應(yīng)用的前端數(shù)據(jù)可視化解決方案，純JS圖表庫可跨平臺運行在PC和移動設(shè)備，兼容性好[5]。ECharts底層依賴輕量級的Canvas類庫ZRender，提供直觀生動、可交互、可高度個性化定制的數(shù)據(jù)可視化圖表展示。ECharts區(qū)域地圖模式支持全國各省、自治區(qū)和城市，通過基于坐標的圖表通過色彩變化表現(xiàn)數(shù)值的大小能直觀形象地展示數(shù)據(jù)分布。

實現(xiàn)辦法是先將師生所在地信息按省份或城市實時導(dǎo)出腳本文件，根據(jù)地圖坐標定位地圖，再結(jié)合信息平臺中師生出行地或所在地的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，生成可視化人員分布圖（圖2為廣東省內(nèi)師生分布圖）。

3.2 H5移動端適配技術(shù)，師生體驗更友好

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為了保證信息申報的時效性和便利性，信息平臺申報端采用HTML5技術(shù)，頁面在不同的用戶端設(shè)備上呈現(xiàn)一致，實現(xiàn)PC和移動端的完美兼容[6]。

對于H5頁面的移動端適配問題，信息平臺采用了Viewport方案。HTML的meta標簽Viewport是用戶網(wǎng)頁的可視區(qū)域，對于移動端設(shè)備比如手機，把頁面放在一個虛擬窗口Viewport中，通常虛擬窗口超出手機屏幕寬度，這樣就不用把每個頁面壓縮顯示在小窗口，用戶可以通過觸摸屏的移動和縮放來看頁面內(nèi)容。此方案適配原理簡單，直接使用設(shè)計頁標注無須換算。這種方案在開發(fā)階段時不用分心關(guān)注設(shè)備屏幕尺寸的差異，只需控制設(shè)計頁上的標注像素px，也無須單位換算。在頁面head標簽里加入以下代碼：

3.3 數(shù)字哨兵本地化改造，為師生減負

在啟用數(shù)字哨兵以前，按照“表1”通行規(guī)則，師生必須及時申報個人健康信息，否則將無法出入校門。核酸檢測信息更新頻度要求高，疫情嚴控期幾乎每天都需申報和上傳截圖，既給師生帶來申報負擔，也給學(xué)院審核員增加審核壓力。目前，市面數(shù)字哨兵產(chǎn)品很多，經(jīng)考察評估，數(shù)字哨兵自帶白名單管理功能普遍較弱，無法滿足學(xué)校疫情防控信息聚合匯總和統(tǒng)計的需要。因此，深圳大學(xué)率先將疫情防控信息平臺與“數(shù)字哨兵防疫系統(tǒng)”完美集成，完成本地化部署改造，師生再也不必每天更新信息和上傳截圖，實現(xiàn)了校門人員出入的自動監(jiān)測和智能管理。

深圳大學(xué)的數(shù)字哨兵防疫管理體系由疫情防控信息平臺和數(shù)字哨兵組成。數(shù)字哨兵防疫體系經(jīng)本地化改造，直接對接疫情防控信息平臺數(shù)據(jù)。學(xué)院審核員在信息平臺管理所有師生信息、健康信息和入校健康規(guī)則等，師生出入校門時經(jīng)數(shù)字哨兵查驗身份，根據(jù)通行規(guī)則放行。查驗身份方式有校園卡、微信校園卡、身份證和健康碼等，數(shù)字哨兵直接接入省市健康大數(shù)據(jù)信息庫，可以迅速完成身份識別和健康監(jiān)測。

深圳大學(xué)每天出入校師生超3萬人次，數(shù)字哨兵全天候工作，有效識別無效卡、無效健康碼截屏、紅碼、黃碼、核酸時效不達標、體溫異常等異常情形，提升查驗效率和精準度，有效減輕門衛(wèi)查驗壓力（如圖3所示）。深圳大學(xué)的數(shù)字哨兵防疫管理體系，有效提升師生通行效率，更讓深圳大學(xué)的校園防疫有速度、有精度、更有溫度。

4 平臺運維安全體系

4.1 私有云平臺安全

私有云，具有安全性、私密性和可擴展性。由于學(xué)校業(yè)務(wù)系統(tǒng)眾多，擁有海量師生個人隱私信息、宿舍信息、成績信息和檔案信息等機密內(nèi)部記錄，使用私有云使學(xué)?？梢酝耆刂破鋽?shù)據(jù)和配置。深圳大學(xué)部署多個私有云平臺，經(jīng)多次換代升級，疫情防控信息平臺所在云平臺采用成熟的FusionSphere虛擬化解決方案（如圖5所示），實現(xiàn)了硬件資源的虛擬化，以及對虛擬資源集中管理、輕量級運營、云基礎(chǔ)服務(wù)和性能管理等能力[7]。FusionCompute負責硬件資源的虛擬化，采用虛擬計算、虛擬存儲、虛擬網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化。通過對虛擬資源進行集中調(diào)度和管理，從而降低業(yè)務(wù)的運行成本，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性，構(gòu)筑安全、綠色、節(jié)能的云數(shù)據(jù)中心能力[8]。

4.2 數(shù)據(jù)備份和保護

信息平臺所在的私有云提供了基礎(chǔ)備份和容災(zāi)功能，為疫情防控信息系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)提供全面保護。eBakup是虛擬化備份軟件，滿足海量虛擬機備份場景需求，備份服務(wù)器與備份代理各司其職，分布式可擴展架構(gòu)，配合虛擬化云平臺的快照功能和CBT備份功能實現(xiàn)虛擬機數(shù)據(jù)備份方案，實現(xiàn)任務(wù)負載均衡和故障切換，保證服務(wù)器可靠性。UltraVR是容災(zāi)業(yè)務(wù)管理軟件，利用底層SAN存儲系統(tǒng)提供的異步遠程復(fù)制特性，提供虛擬機關(guān)鍵數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保護和容災(zāi)恢復(fù)。

5 結(jié)束語

深圳大學(xué)新冠疫情防控信息平臺通過對數(shù)字哨兵系統(tǒng)創(chuàng)新改造，完成了本地化部署，并實現(xiàn)了多系統(tǒng)融合：統(tǒng)一身份認證為人員角色提供身份識別；數(shù)字哨兵采集體溫、讀卡和掃碼；校園卡系統(tǒng)獲取刷卡信息和師生照片；省市健康平臺接口實時核驗健康信息等。截至2022年6月，平臺服務(wù)師生累計超200萬人次，助力學(xué)校完成新冠疫情常態(tài)化高效管理，為學(xué)校疫情防控指揮部制定各種方案措施提供強有力的數(shù)據(jù)支持。通過與兄弟院校的頻繁互動交流，互相借鑒和學(xué)習，為高校的疫情防控應(yīng)用提供了示范參考和實施經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] 教育部.部署教育系統(tǒng)做好新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作[EB/OL].（2020.01.22）. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202001/t20200122_416316.html.

[2] 教育部. 教育部部署教育系統(tǒng)新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控應(yīng)急預(yù)案工作[EB/OL].（2020.01.23）. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202001/t20200123_416429.html.

[3] 楊鳳，張改紅，楊瑞.智慧校園建設(shè)研究[J].計算機時代，2021（12）：125-127，130.

[4] 王又民，秦斌.破解多校區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理痛點[J].中國教育網(wǎng)絡(luò)，2019（1）：72-73.

[5] 崔蓬.ECharts在數(shù)據(jù)可視化中的應(yīng)用[J].軟件工程，2019，22（6）：42-46.

[6] 陳錦繁，秦斌，劉佳敏.高校投票系統(tǒng)計票計分算法的改進探索和實踐[J].現(xiàn)代計算機，2021，27（28）：60-64.

[7] 戶利利.等保2.0下高校虛擬化平臺安全探索[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（10）：27-29.

[8] 蔡清輝.基于華為FusionCompute應(yīng)用服務(wù)器虛擬化管理系統(tǒng)[J].軟件工程，2016，19（2）：21-22.

【通聯(lián)編輯：梁書】