大數(shù)據(jù)視域下智慧校園的智能卡決策支持系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

【摘要】隨著中小學(xué)校園信息化建設(shè)的不斷成熟和深化，大數(shù)據(jù)視域下的智慧校園引發(fā)人們極大的關(guān)注，智慧校園中的智能卡決策支持系統(tǒng)成為關(guān)注的焦點，充分突顯數(shù)字化校園的“智慧”，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、RFID無線射頻技術(shù)的支撐和依托下，產(chǎn)生大量的中小學(xué)生數(shù)據(jù)，要對其加以充分、深度的挖掘，進(jìn)一步推動智慧校園決策支持系統(tǒng)的實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù) 智慧校園 智能卡 決策支持系統(tǒng)

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）51-0220-02

智慧校園的智能卡系統(tǒng)可以實現(xiàn)中小學(xué)校園內(nèi)的無貨幣化消費，促進(jìn)中小學(xué)校園管理的規(guī)范化、系統(tǒng)化和智能化，成為中小學(xué)校園信息化管理、智能化服務(wù)的有效支持平臺，真實客觀地記錄師生在校園中的生活學(xué)習(xí)習(xí)慣、消費行為，通過智慧校園智能卡決策支持系統(tǒng)的建構(gòu)，可以實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)的深度加工、整理、分析和提煉，為校園的智慧化管理提供決策支持。

1.智慧校園智能卡相關(guān)技術(shù)分析

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體現(xiàn)出對計算機(jī)、通信電子等技術(shù)的綜合性應(yīng)用，通過不同層級實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的采集、處理、傳輸和應(yīng)用，具體來說主要包括以下層次：（1）識別層?？梢岳蒙漕l識別終端設(shè)備，諸如：溫度感應(yīng)設(shè)備、光照感應(yīng)設(shè)備、紅外線感應(yīng)設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備等，實現(xiàn)對被監(jiān)測對象的動態(tài)感知、數(shù)據(jù)采集、分析和處理。（2）數(shù)據(jù)傳輸層。這是對終端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全可靠的傳送路徑，主要采用有線和無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?。?）數(shù)據(jù)應(yīng)用層。這主要是指對采集數(shù)據(jù)的具體分析技術(shù)和監(jiān)控策略的合理應(yīng)用。上述各層次處于獨立且相互聯(lián)系的狀態(tài)，能夠根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境實現(xiàn)完整數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

1.2 RFID射頻識別技術(shù)

這是由射頻識別終端識別物體的芯片，利用空間耦合進(jìn)行數(shù)據(jù)的識別和數(shù)據(jù)讀取，并在數(shù)據(jù)服務(wù)器中實現(xiàn)精準(zhǔn)的運算分析，主要由標(biāo)識TAG、掃描響應(yīng)終端、數(shù)據(jù)信息接收器等構(gòu)成，可以滿足用戶對系統(tǒng)的不同應(yīng)用需求。

1.3 其他識別技術(shù)

條形碼的編碼技術(shù)、識別技術(shù)、信息發(fā)送處理技術(shù)也是一種常見的技術(shù)，可以較好地提升工作效率。另外，生物識別技術(shù)可以利用生物傳感器采集、辨識指紋、虹膜、聲音、掌紋、臉型等信息，實現(xiàn)人個身份識別。

2.智慧校園智能一卡通系統(tǒng)應(yīng)用分析

大數(shù)據(jù)視域下的智慧校園一卡通要使各子系統(tǒng)無縫對接，實現(xiàn)持卡人的跨地域信息傳遞，實現(xiàn)校園信息的集成共享、相互兼容，體現(xiàn)出實時性、穩(wěn)定性和跨地域性。

2.1智慧校園智能一卡通就餐管理子系統(tǒng)

在SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)、刷卡軟件系統(tǒng)技術(shù)的支撐和依托下，智慧校園智能一卡通就餐管理子系統(tǒng)可以讀取卡片的身份信息，當(dāng)其與數(shù)據(jù)庫信息相吻合時則進(jìn)一步讀取卡片中的金額信息，進(jìn)行低于存儲金額消費刷卡的小額消費。

2.2智慧校園圖書管理子系統(tǒng)

中小學(xué)智慧校園圖書管理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)中心前置機(jī)、圖書館二級管理服務(wù)器、圖書館終端機(jī)、圖書館門禁系統(tǒng)等硬件，圖書管理服務(wù)器和校園一卡通中心數(shù)據(jù)服務(wù)器處于同步通信的狀態(tài)，在對學(xué)生進(jìn)行刷卡識別的條件下，經(jīng)由圖書管理門禁子系統(tǒng)的認(rèn)證之后，實現(xiàn)對中小學(xué)生的圖書借閱管理。

智慧校園圖書管理子系統(tǒng)可以實現(xiàn)對學(xué)生讀者的管理，通過刷卡讀取學(xué)生智能卡中的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行系統(tǒng)查找、添加、刪除等操作；還可以實現(xiàn)對圖書的管理，自動登記和顯示學(xué)生借閱圖書的借閱時間、姓名、歸還時間等。

2.3 智慧校園智能一卡通消費子系統(tǒng)

智慧一卡通消費子系統(tǒng)模塊由后臺收費管理軟件、收費主機(jī)、非接觸式的IC卡讀取機(jī)等硬件構(gòu)成，可以應(yīng)用于校園內(nèi)超市、餐飲、醫(yī)療等部門，實施定額消費和不定額消費的方式進(jìn)行消費自動化管理。

學(xué)生持卡刷讀卡機(jī)，系統(tǒng)會將其與后臺數(shù)據(jù)信息相比對，兩者相匹配時則進(jìn)一步顯示卡內(nèi)余額及卡號，允許持卡人進(jìn)入到下一步的消費輸入操作，當(dāng)輸入消費金額在卡內(nèi)金額限度之內(nèi)，則可以成功進(jìn)行消費并生成相應(yīng)的消費記錄，否則會出現(xiàn)持卡人及時進(jìn)行金額補(bǔ)充的提示。

2.4 學(xué)生智能門禁管理子系統(tǒng)

在學(xué)生進(jìn)出校門、教室的過程中，可以利用射頻掃描終端獲取相應(yīng)的信息，在經(jīng)過權(quán)限驗證的前提下，系統(tǒng)可以迅速調(diào)出刷卡人員的基本信息，產(chǎn)生詳細(xì)的學(xué)生進(jìn)出數(shù)據(jù)痕跡，由此可以確定學(xué)生平安進(jìn)出校園、教室的情況，并用學(xué)生平安短信系統(tǒng)，使學(xué)生家長同步獲悉學(xué)生進(jìn)出校門的情況。

2.5家校通管理子系統(tǒng)

智慧校園智能一卡通系統(tǒng)還要支持家校通的管理內(nèi)容，具體來說要包括以下功能模塊：（1）學(xué)生成績通知。校園智能一卡通系統(tǒng)要以短信的方式，發(fā)送學(xué)生的成績、評語、作業(yè)等信息，使家長了解教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)及生活的狀況，采用家校聯(lián)合的方式實現(xiàn)對學(xué)生的督促，較好地提升教學(xué)管理效果。（2）學(xué)生表現(xiàn)通知。校園智能一卡通系統(tǒng)還要借由短信平臺與家長聯(lián)系，使家長了解和獲悉學(xué)生在校期間的課堂紀(jì)律、人際交往、表揚(yáng)處分等信息，對學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長給予更多的關(guān)注，分享學(xué)生在校期間的成長與表現(xiàn)，并及時對學(xué)生表現(xiàn)不佳的情形給予糾正和輔助。（3）會議及收費通知。學(xué)校要通過發(fā)布會議通知的方式，加強(qiáng)與家長的聯(lián)系，對于學(xué)生在校期間的重大活動要進(jìn)行及時的信息發(fā)布。（4）意外缺勤通知。要借助于短信平臺實現(xiàn)家校聯(lián)通，將學(xué)生意外缺課的情形進(jìn)行及時的交流和溝通，了解學(xué)生意外缺勤的原因，針對性地加以處理和解決。（5）學(xué)生成長指南。該子系統(tǒng)模塊還可以針對學(xué)生的學(xué)習(xí)、成長情況提供指導(dǎo)，如：根據(jù)學(xué)生成長的不同階段提供健康成長指南；考前應(yīng)試指南；提升學(xué)生人際交往能力指南等。

3.大數(shù)據(jù)下智慧校園的智能卡決策支持系統(tǒng)設(shè)計

3.1 智能卡決策支持系統(tǒng)軟硬件及結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1.1 智能卡決策支持系統(tǒng)軟硬件分析

智慧校園的智能卡決策支持系統(tǒng)操作平臺為Windows 10操作系統(tǒng)，以Java語言為軟件開發(fā)語言，采用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫，通過Web平臺進(jìn)行可視化的操作與交互。

3.1.2 智能卡決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

智慧校園智能卡決策支持系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)倉庫下的新型決策支持系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括有：（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。它是以智能卡系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，使之成為決策支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，通過智能化分析和處理，使數(shù)據(jù)保持準(zhǔn)確與一致。（2）數(shù)據(jù)倉庫。智能卡決策支持系統(tǒng)要對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、交互、轉(zhuǎn)換、綜合，形成數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)源，并為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供支撐和前提。（3）決策分析系統(tǒng)。在采集不同用戶、維度、時間和地點的數(shù)據(jù)前提下，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)，可以找尋到數(shù)據(jù)中潛藏的信息價值，使之成為決策的數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。（4）人機(jī)交互與知識表達(dá)。智能卡決策支持系統(tǒng)還體現(xiàn)出良好的人機(jī)交互功能，在直觀、形象的人機(jī)交互界面之下，可以向需求用戶呈現(xiàn)決策分析的結(jié)果，進(jìn)行知識化的表達(dá)和闡述[1]。

3.2智能卡決策支持系統(tǒng)模塊設(shè)計與應(yīng)用分析

3.2.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊設(shè)計

可以采集學(xué)生在校園的餐飲消費、充值、圖書借閱、門禁出入等數(shù)據(jù)，并將其導(dǎo)入到oracle數(shù)據(jù)庫之中，找尋用戶信息表和流水信息表的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，提取一定決策主題的信息列，以用戶編號為唯一標(biāo)識，從用戶姓名、性別、消費金額等不同維度，反映學(xué)生的個性化特征和行為。然后，再對這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理或轉(zhuǎn)換，也即實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，主要包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換和規(guī)約等內(nèi)容，使之成為后期數(shù)據(jù)挖掘、分析處理的前提。

3.2.2數(shù)據(jù)可視化模塊設(shè)計

在智慧校園的智能卡決策支持系統(tǒng)設(shè)計之中，要運用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的圖形或圖像的轉(zhuǎn)換，借助于無線wifi、監(jiān)控攝像、手機(jī)移動終端等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實時感知和獲取學(xué)生在校園內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對中小學(xué)生的可視化控制和信息反饋，其功能實現(xiàn)主要信賴于前端頁面、servlet請求、數(shù)據(jù)處理等流程的核心代碼加以實現(xiàn)。常用的數(shù)據(jù)可視化工具主要為百度商業(yè)級數(shù)據(jù)圖表（ECharts），它支持折線圖、柱狀圖、散點氣泡圖、K線圖、儀表盤等不同圖表，實現(xiàn)拖拽重計算、值域漫游等操作，可以較好地提升用戶的操作體驗[2]。

3.2.3決策支持系統(tǒng)儀表盤設(shè)計

通過智慧校園的智能一卡通系統(tǒng)平臺，可以全面獲悉學(xué)生在校園內(nèi)的刷卡次數(shù)變化、消費地點、門禁出入、圖書借閱等情況，直觀地展示學(xué)生在校園內(nèi)的學(xué)習(xí)、生活狀態(tài)。

3.2.4 決策支持系統(tǒng)卡務(wù)管理設(shè)計

智慧校園智能卡決策支持系統(tǒng)，還要實現(xiàn)對卡務(wù)的設(shè)計和管理，主要包括制發(fā)卡、注銷、掛失/解掛、補(bǔ)卡/換卡等功能。制卡流程主要包括有：（1）將獲取的學(xué)生信息導(dǎo)入到制卡系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。（2）完善學(xué)生信息并導(dǎo)入到新數(shù)據(jù)庫中。（3）以班級為劃分單位，進(jìn)行制卡任務(wù)的細(xì)化、批次分解；（4）初始化卡。涵蓋學(xué)生姓名、照片、學(xué)籍號、二維碼等信息，并建立卡內(nèi)文件系統(tǒng)及密鑰系統(tǒng)。（5）成功制作卡片并對其進(jìn)行注冊和批次標(biāo)識。掛失流程主要為：（1）輸入卡號、姓名進(jìn)行掛失申請，并進(jìn)行信息留存。（2）掛失審核確認(rèn)并進(jìn)行信息發(fā)布。（3）輸入卡號、姓名進(jìn)行解掛申請、審核并加以信息留存。

綜上所述，在智慧校園的智能卡普及性運用的環(huán)境下，基于數(shù)據(jù)倉庫的智能卡決策支持系統(tǒng)可以較好地對智慧校園的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、處理，充分發(fā)揮數(shù)字化校園的數(shù)據(jù)資源效應(yīng)，通過對數(shù)據(jù)的深度挖掘，實現(xiàn)學(xué)生在校園內(nèi)的學(xué)習(xí)、生活狀態(tài)進(jìn)行實時、動態(tài)的把握和反饋，成為智慧校園決策的重要數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]李雯雯.“數(shù)字化校園”向“智慧校園”發(fā)展的探索[J].電子測試. 2016（20）

[2]王博，魏順平.基于大數(shù)據(jù)的教育決策支持研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù).2016（04）

作者簡介：

宋春華（1978.3-），男，漢族，江蘇海門人，本科，中級職稱，從事南京市教育系統(tǒng)新技術(shù)、新媒體、網(wǎng)絡(luò)安全、智慧校園建設(shè)等研究工作。