高校戶籍管理系統的設計及日志分析

侯 毅 張雷瀚 林耀虎

1(北京航空航天大學安全保衛處 北京 100191)2(北京航空航天大學軟件開發環境國家重點實驗室 北京 100191)3(北京航空航天大學經濟管理創新實踐基地 北京 100191)

高校戶籍管理系統的設計及日志分析

侯 毅1張雷瀚2*林耀虎3

1(北京航空航天大學安全保衛處 北京 100191)2(北京航空航天大學軟件開發環境國家重點實驗室 北京 100191)3(北京航空航天大學經濟管理創新實踐基地 北京 100191)

高校戶籍管理是面向大流動量人群的一項復雜、瑣碎的事務，是高校安全管理服務工作的重要組成部分。針對北京航空航天大學的戶籍管理信息化，采用高度模塊化和日志獨立化的技術架構，按照戶籍管理規定，分析高校人事系統、學籍系統的基礎數據和業務，設計并實現一套自動化程度較高，并且與高校其他管理工作緊密契合的戶籍管理系統，實現了高校集體戶口遷入、遷出、常住人口登記卡的借用、身份證換發等工作的信息化管理。通過對戶籍管理系統近三年的事務處理日志進行統計和分析，戶籍管理系統將戶籍辦理的平均花費時間大幅縮短，明顯提高了高校戶籍管理工作的效率。此外，日志分析也發現，高校人群戶籍辦理發生量在每天、每周和每年都存在明顯的規律，這給高校戶籍管理的靈活安排提供了必要的參考依據。

戶籍管理系統 高校 信息化 日志分析

0 引 言

高校戶籍管理主要負責學校教職工和學生集體戶口的管理工作，業務內容包括集體戶口遷入、遷出、常住人口登記卡的借用與歸還、身份證換發等[1]。自高等教育規模擴大以來，一所普通高校管理的集體戶籍人數在二萬左右。加之現代大學生社會活動的增加，以及社會管理的日益規范，諸如辦理公證、護照、考試、找工作、結婚、購房等事項均需要用到常住人口登記卡。此外，集體戶口管理涉及到招生部門、就業部門、保衛部門、人事部門、學院、師生個體相互間的配合。師生為辦一件事往往需要在多個部門間往返，開具各種證明信。因此，高校迫切需要對集體戶籍管理服務信息化開展研究，建立一套符合高校集體戶口管理特點的信息系統。

傳統的戶籍管理以人工管理為主，主要通過手工登記、人工審批的方式進行，存在以下突出問題：(1)手工操作，造成工作人員工作量大、效率低[2-4]；(2) 與人事系統、學籍系統、一卡通系統相對獨立，形成一個個信息孤島，難以實現基礎數據的共享與同步[5-6]；(3) 個人戶籍信息難以得到本人的核對和及時反饋，造成信息錯誤，給管理工作帶來損失[7]。

當前的戶籍管理系統除了存在管理方面的不足，還有多校區信息同步困難、與公安系統數據交換復雜、用戶友好性差以及操作日志記錄混亂等方面的問題。因此，高校戶籍管理系統需要做到以下三點：第一，需要集成戶口信息錄入、照片采集辦理、戶口卡借還、戶口遷出等多項管理功能，實現多校區同步并行工作，為高校集體師生提供高效、友好、安全的服務。第二，高校戶籍管理系統應與校內人事系統、學籍系統、離校系統對接，并保證與派出所的數據共享以及戶籍和身份證辦理狀態的實時查詢[8-10]。第三，面向校內集體戶籍師生提供網上預約功能，事先提醒當事人準備相關材料，減少信息不對稱帶來的時間和精力耗費，提高辦事效率。

綜上，本文從戶籍管理系統的信息化、集成化、安全性、友好性以及可監控性五個方面設計并實現了北京航空航天大學戶籍管理系統。對系統日志的分析顯示，該戶籍管理系統取得了比較理想的服務效果。

1 功能分析

高校戶籍管理系統需要利用數字校園建設的初期成果所提供基礎數據支持和技術支持，與學籍信息系統、人事信息系統實現信息的有效共享以及同步管理，促進戶籍管理人性化、科學化，提高工作效率。以上述信息系統作為基礎，采用自動化手段和網絡化辦理方式，通過信息化實現流程化，通過流程再造和優化實現戶籍管理的科學化、快捷化，通過流程管理實現戶籍管理精細化和全程化閉環管理，在管理中體現服務，在服務中實現管理，促進提升管理水平和服務質量。系統建設遵循先進性、開放性、易用性、安全性、可靠性、可擴展、可維護和可管理的原則進行設計和實現，其功能具體包括：

(1) 實現戶籍相關基礎數據的共享和同步

傳統戶籍信息在相關職能部處沒有實現有效共享，從而造成了數據不一致；數據的更新不能及時反映在使用共享數據的部處。通過對數據流程的梳理，著重實現數據共享和數據隨業務處理的需要自動流轉，從而實現數據的共享和實時交互，避免數據不一致和更新不及時，減少重復勞動，便利各部門業務協作[11]。

(2) 實現戶籍管理相關業務的信息化管理

包括：批量入戶管理、單個入戶管理、批量遷出管理、單個遷出管理、畢業生戶籍改遷管理、戶籍注銷管理、戶籍卡借用歸還管理、戶口遷入和遷出的遷移證的審核和發放管理，以及辦理戶籍相關業務的介紹信開具管理等。通過系統建設規范優化流程，減少人工干預，提高業務處理效率。

(3) 提供開放式與綜合式服務相結合的全新戶籍管理平臺

通過信息網絡實現開放式服務，學校教職工和學生隨時隨地可以通過公共信息網絡進行業務申請、信息核對、進度追蹤，在窗口通過一卡通刷卡方式快速實現業務受理辦理；通過集中的服務大廳實現綜合服務。

(4) 在校戶籍全過程管理

新入校師生自愿遷移戶口，并提交遷移證；戶籍管理部門在線進行遷移證審核，按照戶籍管理辦理落戶手續，并在線反饋辦理進度和結果；落戶完成后，師生可通過系統預約辦理戶籍相關業務，系統記錄常住人口登記卡借用歸還狀態等；師生離校辦理戶籍遷出，記錄其戶口去向。整個過程中均完整記錄相關環節業務的申請時間、受理時間、辦理狀態及辦理結果，實現戶籍事務的全過程管理。

(5) 戶籍管理系統離不開工作人員的參與

而戶籍信息作為一種高度隱私的信息，需要保證數據完整性的同時密切監視戶籍信息的訪問及更改，為戶籍管理事故提供調查依據。此外，戶籍管理本身隨著高校人員需求的變化相應改變。為了適應戶籍管理的變化以及不斷改善戶籍管理系統，需要對戶籍事務辦理及數據操作進行多維度、細粒度的日志記錄。

2 設計與實現

2.1 數據模型

與人事系統、學籍系統和一卡通系統的數據同步與共享，而且為離校系統、公安戶籍管理系統預留了統一的數據接口，并與數字校園統一認證平臺集成，實現全校師生員工賬號的統一管理，實現系統單點登錄。系統的數據模型如圖1所示。

圖1 戶籍系統數據模型圖

2.2 總體結構

高校戶籍管理總體上分為遷入、遷出和日常使用管理三大部分，包括：批量入戶管理、單個入戶管理、批量遷出管理、單個遷出管理、畢業生戶籍改遷管理、戶籍注銷管理、戶籍卡借用歸還管理、戶口遷入和遷出的遷移證的審核和發放管理，以及辦理戶籍相關業務的介紹信開具管理等。批量入戶管理主要辦理每年入學新生和新入職職工戶籍落戶；單個入戶管理主要辦理新入職職工和博士后入戶，以及隨遷家屬和新生兒落戶；批量遷出管理主要辦理畢業生畢業離校戶口遷出；單個遷出管理主要辦理教職工、博士后以及隨遷家屬、新生兒、個別學生遷出；改遷管理主要辦理畢業生戶籍改遷；注銷管理主要辦理教職工、學生去世后戶籍注銷，以及參軍人員戶籍注銷。另外，日常管理中，還包括：借用管理辦理教職工、學生日常辦理護照、買房、購車、辦理身份證、生育、公證等借用戶口卡的業務；遷移證管理辦理教職工、學生戶口遷入和遷出所需要的遷移證的審核和發放。系統總體功能模塊結構如圖2所示。

圖2 戶籍系統功能模塊結構

系統還包括新入學學生身份證批量辦理、業務查詢、數據統計、系統用戶管理、介紹信模板管理等功能，為用戶提供多種方式的查詢功能，便于用戶追蹤戶籍狀態和戶籍卡使用情況。按照功能設置情況，系統主要為戶籍辦公室工作人員、教職工和學生兩類群體提供用戶接口。

2.3 技術實現

系統邏輯架構方面，設計了數據邏輯、業務邏輯以及訪問接入三層。在業務邏輯層中除了戶籍管理主體功能外，還添加了系統本身的管理、事務日志以及異常處理三個模塊，見圖3所示。這種架構將管理、使用以及維護獨立開來，為系統的安全性提供了基礎保障。

圖3 邏輯結構圖

系統實現技術使用的是SSH，即Struts(表現層)、Spring(控制層)和Hibernate(持久層)。訪問接入層采用校園網統一SSO認證，確保系統的登錄和訪問安全。業務邏輯層包括戶口遷入、戶口遷出、借用歸還管理和數據管理等主要功能模塊。各模塊間采用異步消息隊列RabbitMQ進行通信。RabbitMQ是一種基于生產者-消費者模型的消息傳輸系統。其非常適用于耗時且實時性要求不高的操作，通過異步的方式進行處理，可大大節省服務訪問的請求響應時間，提高系統吞吐量。數據存儲層使用流行的ORM框架Hibernate進行數據庫訪問，實現了數據訪問的靈活性。

另外，所有的功能模塊使用統一的事務日志和異常處理，確保戶籍管理過程的全程可控、可追溯。事務日志采用半結構化的數據格式，以事務操作ID為主鍵，包含操作者ID、開始時間、結束時間、操作數據對象、事務摘要以及操作風險系數。其中，操作者ID與開始時間作為該條日志的第二聯合主鍵。上述日志對于所有用戶均為透明的，即用戶的任何操作都會被記錄，且無法修改和撤銷。這保證了日志信息的真實性和完整性。此外，以MongoDB對事物日志進行存儲，在操作者ID、開始時間、操作數據對象以及風險系統四個屬性項均建立索引，可以便捷地查詢系統用戶的操作記錄、數據更改的記錄以及危險操作等。這種事務日志設計既能夠保證管理的安全可控，也便于后期的查詢追溯和統計分析。統一異常處理則從操作的邏輯層對系統數據進行保護。認為系統用戶提交的一次任務為一個原子操作，在該操作沒有執行完畢之前，備份現有操作，支持未完成操作發生異常時的回滾至原點。系統因為各種因素出現異常時，均以保證數據的完整性和正確性為首位，保障了系統的健壯性和業務邏輯的完整性。

系統的服務模式采用B/S架構，相對于傳統的C/S架構，B/S架構大大降低了系統維護及升級的成本，提升了系統的易用性和友好性。系統的前端技術采用了JSP、AJAX，相較于.NET和JSP有著更好的平臺兼容性和易用性，而AJAX則通過在計算機應用服務器和訪問用戶之間引入AJAX引擎，減少了Web訪問短時間內反復連接-斷開的交互行為，提升了系統訪問反饋的靈敏性[12]。

在安全策略方面，系統基于Spring Security，設計了戶籍管理的安全權限管理子系統。Spring Security原名Acegi，是一個用于Spring Framework的安全框架[13]。Spring Security主要由安全管理對象、攔截器以及安全控制管理模塊構成。具體包括以下7個組件：Authentication、Contextholder、RunAsManager、Secure Object、AuthenticationManager、AccessDecissionmanager、ObjectDefinitionSource?；赟pring Security的安全管理子系統可對戶籍管理系統的用戶權限進行有效管理，提升了系統的安全性。

3 系統日志分析

傳統的戶籍管理系統往往忽略了日志對于戶籍管理工作的意義。除了作為數據操作的安全保證之外，戶籍管理系統日志對戶籍管理本身也能起到反饋和提升的作用。本文戶籍管理系統提供了強大的事務日志功能，為操作日志的分析和挖掘提供了便利條件。

北京航空航天大學戶籍管理系統自2012年投入使用至2014年9月共產生43 867條事務處理日志。以下從戶籍管理事務的類別、發生時間以及辦理所花費時間三個角度進行統計及分析。

3.1 事務類別

戶籍管理的服務對象為在校學生以及本校教職工，其中又以學生為主體。針對學生的戶籍管理事務類別主要包括：入學遷入、畢業遷出、出國留學、退學或轉學等。針對教職工的戶籍管理事務主要包括：護照、購房、子女上學等。在所有的戶籍管理事務中，與學生入學及畢業相關的戶籍管理事務約占37.94%。由此可見，高校戶籍管理有著很強的重復性，采用自動化的批量處理方式能極大地提高戶籍管理的效率。

3.2 時間分布

高校戶籍管理存在很強的周期性和時效性[6]。每年春季和夏季的學生離校戶籍遷移以及秋季的新生入學戶籍遷入是戶籍管理系統的基本工作，且戶籍的遷入和遷出須在較短的期限內完成。保證此類批量管理任務的準確快速完成，是高校戶籍管理的一項挑戰。本文針對戶籍管理系統產生的事務處理日志，統計、分析了戶籍管理事務在每天的不同時間段、每周的不同天以及每年的不同月份的分布，分別如圖4-圖6所示。

圖4 戶籍管理事務在每天不同時段的分布

分析圖4可知，戶籍管理的業務辦理主要集中在上午8點到11點以及下午1點到5點兩個時間段，兩個時間段中，又分別在上午9點和下午2點達到局部的業務辦理量峰值，因此戶籍業務辦理可以選擇避開這兩個高峰期。此外，上午的戶籍事務辦理數量整體高于下午。

圖5 戶籍管理事務在每周的分布

圖5顯示了周一到周日的戶籍業務辦理頻次分布?？梢园l現，周一到周五的業務辦理數量均遠高于周六和周日，業務辦理量在周四達到最高值。這也與校園內部的時間安排有著一定的聯系。反過來，對于戶籍管理人員而言，可以引導戶籍業務辦理人員更多地選擇在頻次低的工作日辦理戶籍業務，以均衡戶籍管理的壓力，進一步提高戶籍管理的效率。

圖6 戶籍管理事務在不同月份的分布

從圖6中的數據可知，在3月份到7月份之間的五個月以及12月份，戶籍業務辦理量都達到了較高的水平。其背后的原因主要為，學校本科生、研究生以及博士生的畢業時間也大致處于相同的時間段。其次，在3月份到7月份的春季和夏季，人們的外出活動如出國也逐漸增多，隨之帶來護照辦理等戶籍業務的增加，這也進一步證實了高校戶籍管理的周期性。管理人員也能夠根據周期性特點對工作人員進行調整，既確保服務質量，又降低人力成本。

3.3 業務辦理時間

圖7顯示了不同業務辦理所花費時間的分布以及累積概率分布。

圖7 戶籍辦理所花費時間的分布及累積概率分布

對應于橫坐標的時間長度x(x∈[0,249.82])，左側縱坐標表示的是花費時間為m分鐘的戶籍事務出現的頻次，右側縱坐標表示花費時間x

4 結 語

相對于傳統的戶籍手工管理方式以及諸多相對孤立、友好性差的高校戶籍管理系統，本文所設計和實現的高校戶籍管理系統在信息化、集成化、安全性、友好性以及可監控性五個方面都有著明顯的提升。用戶可通過網絡隨時訪問，隨時隨地進行業務申請、信息核對、進度跟蹤。建設戶籍管理平臺，和學籍系統信息、人事系統信息實現共享、同步和管理，促進了戶籍管理人性化、科學化，提高工作效率，減少出錯概率。在戶籍管理系統的支撐下，采用自動化手段和網絡化辦理方式，通過信息化實現流程化，通過流程再造和優化實現戶籍管理的科學化、快捷化，在管理中體現服務，在服務中實現管理，減少了業務辦理時間和等待時間，降低了工作人員工作壓力，促進提升管理水平和服務質量，同時大幅度提高了工作效率。此外，高校戶籍管理系統實現了操作與管理的細粒度日志化，實現戶籍管理精細化記錄，確保戶籍管理過程的全程可控、可追溯，同時也為系統的不斷改進提供數據支持。

在高校日益開放化、國際化以及大數據的背景下，高校戶籍管理系統也不斷遇到新的挑戰。高校戶籍管理也應該從數據中不斷尋求突破，借助信息手段促進校內多個部門業務上更多的溝通及整合，才能實現為師生服務的宗旨[13]。戶籍管理信息化建設，除了做好高校內部信息化建設，還要注意做好高校與上級機關之間的信息整合和協同配合。

[1] 尹世學,于越,武明霞,等．高校集體戶口管理系統的設計與實現[J]．實驗技術與管理,2011(4):215-216,222.

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DESIGN AND LOG ANALYSIS OF HOUSEHOLD REGISTRATION MANAGEMENT SYSTEM FOR UNIVERISTIES

Hou Yi1Zhang Leihan2*Lin Yaohu3

1(SecurityDepartment,BeihangUniversity,Beijing100191,China)2(StateKeyLaboratoryofSoftwareDevelopmentEnvironment,BeihangUniversity,Beijing100191,China)3(InnovationBaseofEconomicsandManagement,BeihangUniversity,Beijing100191,China)

The university household registration management is a complicated and trivial affair facing high liquidity people，which is an important part of the college safety management service.A more automatic household registration management system,which is related with other managements of the university tightly,is designed and realized by adopting highly modularized design and self-governed logging system to informationize the household registration management of Beihang University.According to the rules of the household registration management,the basic data and business of university personnel and school register system are analyzed.The system mainly focuses on the information management of residence’s moving in,moving out,borrowing and returning of the registration cards and replacing of ID cards.By analyzing the system transaction management log of the past three years,the household registration management system cuts down the average transaction time significantly and improves the efficiency of university household registration management.What’s more,analysis on the log shows that the amount of household registration of university people has obvious regularity on various timing-granularities of days,weeks and years,which provides valuable guidance for household registration management in universities.

Household registration management system University and college Informatization Log analysis

2015-08-10。北京航空航天大學“平安校園長效機制”研究課題。侯毅，助理研究員，主研領域：安全保衛工作信息化。張雷瀚，博士。林耀虎，助理研究員。

TP393.09

A

10.3969/j.issn.1000-386x.2017.01.018