智慧校園學生管理系統的設計與構建研究

高慧

（德州職業技術學院 山東省德州市 253000）

在部分發達國家，高校管理信息系統早在上個世紀的60年代便已經缺的重大發展成果，在其歷經50 多年的持續發展后，現有信息管理系統與此前對比，在功能方面，變得更加多樣，從此前應用方式比較簡單的數據計算工具，逐漸發展成新的具備輔助決策功能的現代化數據工具，同時，無法數據傳輸的弊病也得到有效改善，可以實現覆蓋全網絡的數據傳輸。系統的文件服務器屬于高校管理信息系統最早期的系統原型，早期階段的文件服務器僅具備比較簡單的服務功能，即數據存儲功能和數據共享功能兩種，可以通過網絡執行數據訪問操作，然后以文件傳遞的形式實現數據信息的共享目標[1]；對于信息管理系統的客戶端或者服務器結構(The Client/Server Structure)而言，屬于高校信息管理系統在新時期背景下，融合計算機技術等多項先進技術后形成的新興科技產物，系統工作原理為：以客戶端發出的請求或者服務器端遞交的信息需求為基礎，在系統接受請求后，會按照要求對數據庫內的數據信息進行加工和處理，然后再將經過加工處理后的最終結果反饋至對應端口[2]。在上述內容中，此類高校管理信息系統可以成功處理好客戶端/服務器結構系統在異構和跨平臺方面的訪問難題，客戶端在提供應用程序服務后，自身已經變得越發規范，功能也相對統一，在此之后的系統功能開發方向也因此變得更加清晰和明確[3]。

1 學生管理系統開發技術

1.1 管理信息系統

管理信息系統(Management Information System,“MIS”)會將計算機作為系統核心，為后續管理決策的制定提供必要支持，管理員憑借該系統能夠建立全新的人機協作型綜合信息系統[4]。所以，管理信息系統會涉及到眾多不同學科，自身具備多項不同類型的分項功能，可以為使用者帶來更為優質的服務。

1.2 WSB技術

“SIMATIC WinCC”可以按照用戶要求，提供更為優質的Web，通過這種方式可以妥善處理好用戶端在集成Historia 軟件和Web 操作站過程中遇到的各種異常情況。對于B/S 結構而言，主要是指計算機網絡結構本身攜帶的瀏覽器或者服務器結構，Browser/Server，簡寫后即為B/S[5]。對于此結構而言，前端位置主要YuiTCP/IP 協議為基礎，能夠借助安裝網頁Web 瀏覽程序實現與互聯網終端之間的訪問服務，并且企業內部會設置專門的www 服務器。所以，以Web 瀏覽器為基礎的系統資源在進入到調用模式后，能夠更加高效的對各項其他系統任務進行綜合護理，通過這種方式，能夠大幅度降低系統其他方面的業務量。

在互聯網技術快速發展的時代背景下，計算機技術的應用和普及范圍正變得越來越廣，在這樣的情況下，B/S 結構的成功應用，可以對此前的C/S 結構進行再一次的改進和補充，屬于以此技術方面的升級，所以，此結構在www 類型的瀏覽器技術領域、ActiveX 技術領域以及Script 語言領域內的應用十分廣泛，憑借瀏覽器技術的支持，可以進一步達成對傳統技術的升級，同時，各種復雜的專用軟件也會因此實現升級，展現出更多的強大業務功能。

1.3 系統網絡安全

網絡時代背景下，個人數據量呈現出爆發式的增長勢頭。為進一步存儲并保護個人數據使用安全，需要將現有數據進行存儲，并設定專門的應用保護程序，將數據內容轉移至對應的云，通過這種方式達到節省資源的效果。但是這給信息安全保護工作帶來高難度的挑戰，如：在數據傳遞期間很容易出現數據丟失或者隱私泄露的情況。在上述內容外，在將數據全部存儲在云端以后，人們會在一定程度上失去對自身儲存數據內容的完全控制權，這對于確保數據的機密性，完整性和隱私性至關重要。

網絡通信具有特殊性，在通信安全方面的要求較高。如果無法保證通信安全，則會造成各種不同形式的信息丟失或被惡意盜取問題，導致電力企業因此出現重大經濟損失，同時還會對社會秩序造成十分惡劣的影響?；诖?，為妥善處理好通信安全問題，需要以現有網絡通信環境為基礎，制定出更具針對性的網絡通信安全保障措施，將安全性更高的通信保密技術合理運用到通信中，借此為網絡通信提供更為可靠的安全性保障作用[6]。

如：為保證網絡通信數據安全，可借助當下比較流行的數據加密技術?，F有加密技術主要分為兩種，第一種是對稱式加密技術、第二種是非對稱式加密，在二者之中，對稱式加密技術具有操作方式更加簡單，并且操作難度相對較低的使用優勢，所以在現實中的應用頻率較高。

2 管理系統模塊設計

2.1 綜合管理模塊設計

本次系統設計的綜合管理模塊，屬于系統中的核心功能模塊，在此模塊中，可以執行校園文檔庫管理操作、信息臺賬管理操作、收文管理操作、通知管理操作、未查看通知管理操作以及通知擬定管理操作。其中，通知擬定管理指令的發出，可以對日常工作產生的文本信息加以統計管理和綜合處理，如：接收信息參數記錄、系統登記指令、信息通知類型、標題信息識別、內容信息記錄和附件信息傳輸等功能。在此期間，未查看通知內容，會被顯示在用戶的終端設備上；已經查閱的內容，則會被標記為“已讀”狀態。此功能的設定，可以為用戶提供必要的信息反饋，確保重要通知內容不會被遺忘，系統標記的所有“未讀”內容，需要用戶給出相應的反饋指令后，才可以結束程序的運行狀態。其中，通知查詢功能的設定，可方便用戶及時查看當前通知內容，并了解到發布者的相關信息，有助于發布者在第一時間了解信息的接收情況與信息反饋情況，此外，系統還會保存這些信息的相關歷史記錄[7]。

在上述流程中，信息管理系統本身儲存大量的小文件（即文件總體量在64M以內的文件），在這樣的情況下，Hadoop 集群自身無法保持常規的穩定運行狀態，導致系統出現崩潰的情況。所以，需對系統內的所有小文件加以整合處理，形成新的大文件之后，再統一儲存即可。在此期間，Hadoop 可憑借系統提供的CombineFileInput-Format 功能妥善處理好后續文件合并任務，同時，系統的數據倉儲系統也可以與Hive、Hbase 形成良好配合，保證后續處理任務可以順利完成。

2.1.1 防火墻技術的應用

為保證確保校園網絡信息管理系統的使用安全性，需要在網絡設置防火墻，確保系統信息不會泄露或者出現被人惡意刪改的情況，盡全力避免校園管理系統信息出現泄露的問題。為此，學生管理系統需應用防火墻系統，為管理系統平臺提供數據安全保障。

2.1.2 VPN 技術的應用

在5G 網絡技術持續發展的背景下，通信信息規模不斷加大，通信速度不斷加快，這種發展趨勢也對無線通信網絡提出較高要求。大數據分析技術因其分析能力和處理能力突出的優勢，再加上大數據技術本身具備存儲功能，可以更加充分利用各種數據信息，因此在現有無線通信網絡中有著十分廣泛的應用?；诖?，需要運用VPN 技術為計算機信息系統提供更為全面的安全保障。

VPN 技術是指一種虛擬網絡，可在公共網絡中建立專門的私有網絡，可將此作為基礎，進行加密通信，在該技術的支持下，現有計算機信息系統在實際運行過程中的信息數據安全可以得到更加有效的保障作用。

對于該技術而言，集中應用在中型企業或者部分大型企業的公司內部局域網，能夠由企業管理者和或者專門的技術管理人員在公共網絡成功引入通信協議，并對其進行加密處理處理，形成新的專屬通訊協議，然后再將其與Internet 進行連接，以此為基礎，建立更加安全的企業級私有網絡，這種組網方式能夠在保證信息安全性的同時，將計算機系統內的所有高危因素隔絕在新建專線外。此外，該技術的應用，并不需要架設專門的線路，同時對路由器等硬件設備的購置與安裝要求較低，對于高校學生管理系統而言，具有較高適用性[8]。

2.2 數據庫設計

數據采集與治理層：此控制層主要負責將數據源提供好的數據進行抽取，并轉移到平臺系統內。在此期間，由于數據來源存在明顯區別，所以，系統采集數據信息的手段同樣存在一定差異。以MySQL、SQL Server、Oracle 等幾種比較常見的關系型數據庫為對象進行分析，此類數據庫需要利用Sqoop 才能夠實現數據導入操作；對于源自于互聯網系統、Wi-Fi 系統、門禁系統、一卡通系統的數據而言，可以使用專業工具完成數據導入任務[9]。

系統的數據存儲功能，一般是由HDFS 模塊、HBase 模塊、Hive 模塊共同組成。在此期間，數據底層存儲功能的實現，需要以Hdfs 為基礎，才能夠保證分布式文件系統的最終應用效果。以Hdfs為對象進行分析，需要以數據實際值的大小標準，選擇合適的NameNode為后續datanode 服務器專屬的block(64M)文件，在上述流程中產生的全部數據內容，均需要按照時間的次序存入至系統中，并在block 系統內形成新的文件。

以上述系統流程為基礎進行分析，管理系統本身會存在大量文件，占用較多運行空間，這種情況會造成Hadoop 集群發生系統崩潰的問題，因此，需要對各種類型的文件盡心統一匯總，并合并至一個文件內，經過壓縮處理后再進行存儲即可。在此期間，Hadoop 中的CombineFileInput-Format 模塊在文件合并方面具有關鍵作用，信息管理系統中的數據倉儲功能可以在Hive 功能和Hbase 功能的支持下順利完成數據處理任務。

數據處理模塊在運行過程中，需對系統內的所有數據執行標準化處理，并對缺失數據內容執行再次導入，此時可以選用傳統類型的手工錄入方式或者邏輯自動補全手段，確保數據導入的全面性，保證任務處理效果。如：借助規則，實現自動還原已經缺失的學生生源地信息和成績數據信息。對于部分錯誤數據的處理，如：異常數據處理任務，可憑借區間限定手段，對系統內的歷史數據進行篩選和去除處理，即可得出最終的數據近似值；此外，系統中的重復數據內容處理，如：值為Null的門禁系統記錄，便可全部清除。

信息系統在實際運行過程中，需多種不同類型的安全技術共同維護，才能夠為用戶的計算機信息系統提供更加可靠的安全保障。目前，市面上比較常用的主流信息安全技術分別為：數據加密技術、防火墻技術、VPN技術等。對于這些技術而言，均可以實現高度獨立的文件加密處理效果和為用戶提供無限制訪問服務功能、自動對系統網絡與外部網絡之間的數據交流信息及系統自身存儲數據信息進行嚴格監控與處理的服務功能，可以為計算機信息系統的運行提供良好的安全保障效果。

2.3 系統功能測試

以常規自動檢測為基礎展開研究，需對自動系統設計的所有內容和檢測需求進行概括和整理，此后，系統中的GUI 屬性庫以及GUI 屬性庫內的數據文件，全部都需要運行過程中，以腳本為基礎，確保所有關鍵數據的準確性，同時還需要保證讀取結果的準確性，全方面提升自動技術的應用效果；

系統內測試數據池分析，系統內專設運行模板，同時，保證腳本能夠識別該數據庫中的相關內容；系統需要進行參數化設計，可以將數據池內儲存的數據作為基礎，進一步分離測試數據庫模塊和腳本模塊，保證分析結果具有代表性和獨立性；

系統方法庫，自動化技術人員，在工作過程中，需將代碼內容進行通用設定，并將其放置在需要識別的對象模塊中，通過這種方式，大幅度提升代碼識別效果，同時也可以減少系統在開發環節需要完成的處理任務量，減輕負擔；

系統運行結果的預期分析和判定，對于此系統模塊而言，能夠有效存放大量的系統測試內容，同時還可以準確展示出測試結果，在這樣的情況下，系統測試內容獨立，能夠大幅度降低開發環節的工作負擔；

系統測試日志，此模塊的核心作用，主要表現在數據輸出方面，自動測試系統在完成任務指令的過程中，系統日志會被格式化，通過這種方式可以為最終的自動化結果提供安全保障；

圖1：用戶登錄操作流程圖

檢查器模塊，在系統內設置專門的檢查點，使用系統判斷功能，即可檢測出系統自動化運行的實際效果，并給出針對性結論。

經過反復的功能應用測試后，了解到系統功能與最初的設計結果處于完全一致的狀態，頁面中并未出現過404 錯誤，同時其他功能模塊的使用也并未出現卡頓或者錯誤等其他異常情況，以系統登錄和用戶權限驗證兩項功能為案例進行觀察即可了解設計成果是否可以達到預期水平。

在上述內容外，壓力測試和負載測試兩部分內容尤為關鍵，需要按照校園管理發展的實際需求，對校園學生信息管理系統在未來階段的實際應用進行充分考量，在后續具體應用測試環節，學生并發用戶數量從初期階段的10000 個合理增加至20000 個，以此測試系統的平均響應時長以及對CPU 的占用率。

3 結語

綜上所述，在高校辦學規模不斷加大的時代背景下，高校學生管理系統需要不斷升級，融入更加先進的計算機技術，增強系統功能，才能夠滿足日益增長的關系需求，進而為高校管理提供更為可靠的秩序性保障。同時，系統功能設計和操作頁面設計需要做到操作簡單，簡潔明了，因此，可以適用B/S 架構，為系統提供更為優質的可維護性保障作用，在這樣的情況下，用戶自身僅需掌握基礎計算機技術水平，即可流暢運用系統。除前文所述內容外，信息管理系統自身對硬件運行的環境要求水平較低，僅需要用戶有電腦和網絡，即可隨時登陸系統，可達成實時管理和動態管理的發展目標。