區(qū)域級(jí)教育健康大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用

王永昌 董必成

摘要：作為區(qū)域教育行政機(jī)構(gòu)，及時(shí)有效采集第一手師、生健康信息，落實(shí)班主任管理職能，實(shí)現(xiàn)校級(jí)及時(shí)管控，發(fā)揮區(qū)域大數(shù)據(jù)分析、預(yù)警、追溯、現(xiàn)場(chǎng)指揮等作用已成為教育安全管理的必要職能。該文通過(guò)數(shù)據(jù)中心、多端應(yīng)用、大數(shù)據(jù)可視化管理，構(gòu)建起區(qū)域級(jí)、校級(jí)、班級(jí)三級(jí)系統(tǒng)架構(gòu)體系，并在本地區(qū)實(shí)施應(yīng)用，有效管理了126所學(xué)校、9 332名教師、11 3399名學(xué)生的在校健康信息，在日常安全工作中發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞：教育健康；大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)中心；多端應(yīng)用；教育安全

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）36-0053-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

1 背景與應(yīng)用現(xiàn)狀

教育領(lǐng)域呈現(xiàn)出人員集中、分布度廣、健康信息多樣化等特點(diǎn)，如何有效采集第一手師、生健康信息，落實(shí)班主任管理職能，實(shí)現(xiàn)校級(jí)及時(shí)管控，發(fā)揮區(qū)域大數(shù)據(jù)分析、預(yù)警、追溯、現(xiàn)場(chǎng)指揮等作用都成了教育安全工作的重點(diǎn)。

筆者所在地區(qū)教育局管轄范圍涉及126所學(xué)校、9332名教師、113399名學(xué)生，作為教育安全管理部門(mén)，落實(shí)師生健康信息收集、統(tǒng)計(jì)、分析、處置等工作的難度巨大。文章嘗試研發(fā)教育健康大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，操作上，通過(guò)個(gè)體用戶信息上報(bào)，班級(jí)管理員落實(shí)晨檢、午檢，形成每天的健康數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)班級(jí)、校級(jí)、區(qū)級(jí)信息即時(shí)匯總，實(shí)現(xiàn)了地區(qū)性教育健康數(shù)據(jù)智慧收集、實(shí)時(shí)性大數(shù)據(jù)可視化分析、突發(fā)流行病動(dòng)態(tài)分級(jí)預(yù)警、智慧化現(xiàn)場(chǎng)指揮、逐級(jí)數(shù)據(jù)源追溯等功能[1]。

2 技術(shù)架構(gòu)與設(shè)計(jì)

教育健康大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)技術(shù)上采用目前主流的“數(shù)據(jù)中心+多終端應(yīng)用+可視化管理”模式進(jìn)行架構(gòu)，分為三個(gè)層面，分別為支撐保障層、技術(shù)架構(gòu)層、功能應(yīng)用層，三層之間既相互獨(dú)立，又互為支撐?？傮w技術(shù)框架如圖1所示。

2.1 支撐保障層

穩(wěn)定性是體現(xiàn)信息平臺(tái)質(zhì)量的首要標(biāo)尺，支撐保障層作為本平臺(tái)底層支柱，具備設(shè)備、技術(shù)、服務(wù)多重保障的特點(diǎn)，本產(chǎn)品主要支撐點(diǎn)包括以下幾方面。

1）可靠的云計(jì)算機(jī)服務(wù)保障。由浙江電信“天翼云”提供高帶寬、高并發(fā)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境，保證通信鏈路高可靠性；強(qiáng)大的云計(jì)算處理能力，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，保證業(yè)務(wù)高效運(yùn)作；運(yùn)營(yíng)商級(jí)別集群式信息安全防控，為系統(tǒng)高速運(yùn)行護(hù)航[2]。

2）成熟的產(chǎn)品技術(shù)體系。產(chǎn)品采用J2EE、H5標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，具備可靠性、可移植性、可擴(kuò)展性，產(chǎn)品研發(fā)期通過(guò)近150萬(wàn)用戶量，近上億條實(shí)時(shí)健康數(shù)據(jù)的高強(qiáng)度壓力測(cè)試。

3）強(qiáng)大的技術(shù)支撐力。本產(chǎn)品為自主研發(fā)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)自主擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可根據(jù)用戶的實(shí)際情況進(jìn)行個(gè)性化定制性開(kāi)發(fā)，也可根據(jù)流行病的發(fā)展進(jìn)行針對(duì)性的信息技術(shù)服務(wù)，支持與第三方信息化智能設(shè)備、系統(tǒng)作對(duì)接、融合。

2.2 技術(shù)架構(gòu)層

技術(shù)架構(gòu)層通過(guò)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分布式多終端應(yīng)用、融合性技術(shù)對(duì)接等技術(shù)線路，形成科學(xué)、穩(wěn)定、易擴(kuò)展的技術(shù)結(jié)構(gòu)體系。

1）專門(mén)為大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而優(yōu)化。本產(chǎn)品采用MongoDB、MySQL為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。MongoDB是一個(gè)基于分布式文件存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，由C++語(yǔ)言編寫(xiě)，旨在為Web應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案，在非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中功能最為豐富，是大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的理想選擇。MySQL作為開(kāi)源類(lèi)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的佼佼者，因?yàn)槠渌俣?、可靠性和適應(yīng)性而備受全球用戶關(guān)注，普遍認(rèn)為是管理內(nèi)容的最好選擇。本產(chǎn)品以MongoDB作為后端大數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，MySQL作為大數(shù)據(jù)智能緩存庫(kù)，負(fù)責(zé)與前端應(yīng)用的數(shù)據(jù)交互，這種處理方式是大數(shù)據(jù)平臺(tái)的優(yōu)化解決方案[3]。

2）適應(yīng)多終端應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。“中心輻射，多端融合”是本產(chǎn)品適應(yīng)當(dāng)前行業(yè)應(yīng)用趨勢(shì)且適當(dāng)超前的有效做法，即以數(shù)據(jù)中心為核心，支持微信應(yīng)用、釘釘應(yīng)用、Web應(yīng)用、移動(dòng)應(yīng)用等多種模式，并可以根據(jù)各終端的分級(jí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)融合，通過(guò)指揮大屏幕實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、圖表呈現(xiàn)、應(yīng)急預(yù)警等作用。

3）超融合對(duì)接提供個(gè)性化增值服務(wù)。本產(chǎn)品在區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)版的基礎(chǔ)上，支持根據(jù)不同用戶的需求提供不同設(shè)備、系統(tǒng)間的技術(shù)對(duì)接以及個(gè)性化開(kāi)發(fā)服務(wù)。目前已集成大華人臉識(shí)別系統(tǒng)、正元智慧智能卡應(yīng)用系統(tǒng)、?？低曇曨l監(jiān)控系統(tǒng)、超星學(xué)習(xí)通線上教學(xué)平臺(tái)等技術(shù)對(duì)接功能。通過(guò)本產(chǎn)品核心的授權(quán)式對(duì)接、數(shù)據(jù)協(xié)議密文通訊、接口組件應(yīng)用，為用戶提供智慧化、深層次的技術(shù)服務(wù)。

2.3 功能應(yīng)用層

功能應(yīng)用層包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集應(yīng)用、數(shù)據(jù)系統(tǒng)化處理、管理端應(yīng)用、大數(shù)據(jù)處理與展示，有效地根據(jù)角色分配功能，形成各司其職、集中管理的特點(diǎn)。

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用

此功能由平臺(tái)服務(wù)人員操作，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，包括系統(tǒng)運(yùn)行前期的學(xué)校庫(kù)、班級(jí)庫(kù)、學(xué)生庫(kù)、教師庫(kù)的數(shù)據(jù)規(guī)范化處理、導(dǎo)入、管理；日常平臺(tái)運(yùn)行所需參數(shù)的配置維護(hù)，如學(xué)校位置定位處理，晨檢、午檢系統(tǒng)自動(dòng)提醒或上報(bào)的時(shí)間，請(qǐng)假類(lèi)型庫(kù)、特殊情況庫(kù)、處理措施庫(kù)的維護(hù)，各類(lèi)流程的優(yōu)化與配置等?；A(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用是平臺(tái)能夠正常、穩(wěn)定運(yùn)行的必要性技術(shù)服務(wù)。

2）數(shù)據(jù)采集與管理應(yīng)用

微信應(yīng)用，集成家校互動(dòng)。學(xué)生（家長(zhǎng)）關(guān)注“教育晨安”微信公眾號(hào)進(jìn)行身份綁定，便享有移動(dòng)式家?；?dòng)功能。通過(guò)家校微信端進(jìn)行健康信息的填報(bào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)終端采集。同時(shí)支持個(gè)性化功能對(duì)接，校園卡功能、線上教學(xué)、學(xué)生移動(dòng)素質(zhì)單等，皆可“一鍵搞定，一站到底”。

釘釘應(yīng)用，多角色、多功能。學(xué)校教師通過(guò)釘釘應(yīng)用管理師生健康信息，根據(jù)職責(zé)不同分為中心校管理員、校級(jí)管理員、班主任、普通教師、后勤人員（臨聘人員），實(shí)現(xiàn)多角色互換，個(gè)性化功能配置。面向班主任，實(shí)現(xiàn)班級(jí)健康數(shù)據(jù)一鍵式上報(bào)；校區(qū)管理員對(duì)全校師生健康情況全方位監(jiān)控；中心校管理員同時(shí)管理所屬子學(xué)校的健康動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)集健康相關(guān)的晨檢、午檢、就餐統(tǒng)計(jì)于一體[4]。

3）數(shù)據(jù)系統(tǒng)化處理與大數(shù)據(jù)應(yīng)用

目前平臺(tái)信息量已達(dá)125 000 000，日增師生健康信息250 000條以上，已是名副其實(shí)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。通過(guò)健康情況分布圖、出勤趨勢(shì)走向圖，可視化呈現(xiàn)當(dāng)天師生健康狀況與健康走勢(shì)的預(yù)測(cè)；對(duì)健康大數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度挖掘，對(duì)學(xué)校師生健康情況進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警；并通過(guò)實(shí)時(shí)地圖與學(xué)校信息的互融，實(shí)現(xiàn)管理人員現(xiàn)場(chǎng)指揮。大數(shù)據(jù)應(yīng)用在區(qū)域性健康數(shù)據(jù)智慧收集、實(shí)時(shí)性大數(shù)據(jù)可視化分析、流行病動(dòng)態(tài)分級(jí)預(yù)警、智慧化現(xiàn)場(chǎng)指揮、逐級(jí)數(shù)據(jù)源追溯等方面發(fā)揮了積極作用。

3 功能模塊設(shè)置

整個(gè)系統(tǒng)包含7大功能模塊，分別是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置中心、學(xué)生（家長(zhǎng)）個(gè)人中心、班主任操作中心、校級(jí)管理中心、中心校級(jí)（教育集團(tuán)）管理中心、區(qū)級(jí)數(shù)據(jù)中心、多端信息服務(wù)中心。各模塊依托數(shù)據(jù)云計(jì)算中心，進(jìn)行大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理。校級(jí)模塊、區(qū)級(jí)模塊支持產(chǎn)品獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，即該系統(tǒng)可以以學(xué)校為單位運(yùn)營(yíng)，也支持區(qū)級(jí)為單位運(yùn)營(yíng)。

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置中心。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)放式通用信息管理，包括系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、健康參數(shù)設(shè)置、請(qǐng)假參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)時(shí)間設(shè)置、學(xué)校地理信息設(shè)置、健康預(yù)警閾值設(shè)置等。

2）學(xué)生（家長(zhǎng)）個(gè)人中心。實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息設(shè)置、家校信息接收、學(xué)生請(qǐng)假申請(qǐng)、個(gè)體健康信息上報(bào)等功能。

3）班主任操作中心。實(shí)現(xiàn)對(duì)全班學(xué)生的請(qǐng)假管理、到校管理、健康信息管理、家?；?dòng)管理等功能，并把全班學(xué)生的健康信息、到校情況發(fā)布至校級(jí)。

4）校級(jí)管理中心。實(shí)現(xiàn)對(duì)全校師生的請(qǐng)假管理、健康管理、到校管理、家校信息發(fā)布等功能，并把全校師生的健康信息、到校情況發(fā)布至上一級(jí)。

5）中心校級(jí)（教育集團(tuán)）管理中心。實(shí)現(xiàn)中心校對(duì)下屬學(xué)校師生的請(qǐng)假管理、健康管理、到校管理、家校信息發(fā)布等功能，并把全校師生的健康信息、到校情況發(fā)布至地區(qū)級(jí)。

6）區(qū)級(jí)數(shù)據(jù)中心。實(shí)現(xiàn)區(qū)域性師生健康數(shù)據(jù)智慧收集、實(shí)時(shí)性大數(shù)據(jù)可視化分析、健康信息動(dòng)態(tài)分級(jí)預(yù)警、智慧化現(xiàn)場(chǎng)指揮、逐級(jí)數(shù)據(jù)源追溯等功能，實(shí)現(xiàn)健康突發(fā)防控大數(shù)據(jù)應(yīng)用，實(shí)時(shí)預(yù)警，現(xiàn)場(chǎng)指揮[5]。

7）多端信息服務(wù)中心。以數(shù)據(jù)中心為核心，實(shí)現(xiàn)微信應(yīng)用、釘釘應(yīng)用、Web應(yīng)用、移動(dòng)應(yīng)用等多種服務(wù)端的數(shù)據(jù)匯聚，并實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)融合、清洗，為可視化數(shù)據(jù)分析、圖表呈現(xiàn)、應(yīng)急指揮提供規(guī)范化數(shù)據(jù)。功能模塊設(shè)置詳見(jiàn)圖2。

4 優(yōu)化與拓展

本系統(tǒng)運(yùn)行三年以來(lái)，構(gòu)建起基于個(gè)體健康情況的家?；?dòng)通道，各校對(duì)師生健康情況做到了清晰明了，地區(qū)教育主管部門(mén)對(duì)轄區(qū)內(nèi)師生健康信息做到了快速收集、監(jiān)控、分析、預(yù)警、處置，并根據(jù)實(shí)施情況進(jìn)行了優(yōu)化與拓展，主要增強(qiáng)與物聯(lián)設(shè)備的交互性、應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的兼容性，實(shí)現(xiàn)“連上”“融下”“理內(nèi)”的作用。

1）“連上”是指與上級(jí)平臺(tái)進(jìn)行互聯(lián)，通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接口開(kāi)發(fā)技術(shù)，形成接口模型池，與政府部門(mén)相關(guān)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用聯(lián)動(dòng)，突破數(shù)據(jù)治理的難點(diǎn)。

①有效對(duì)接“IRS”平臺(tái)的公共數(shù)據(jù)資源。IRS是浙江省政府統(tǒng)籌整合全省政務(wù)數(shù)字應(yīng)用、公共數(shù)據(jù)和智能組件等數(shù)字資源的一體化智能化公共數(shù)據(jù)平臺(tái)，是全省數(shù)字化改工作核心數(shù)據(jù)平臺(tái)，其豐富的數(shù)據(jù)資源是提升學(xué)校數(shù)字化治理能力的有效載體和實(shí)現(xiàn)校園應(yīng)用多跨協(xié)同的途徑，例如師生疫情數(shù)據(jù)對(duì)接可靈活應(yīng)對(duì)校內(nèi)疫情防控，信用指數(shù)對(duì)接可助力干部任前政審。

②重視數(shù)據(jù)歸集工作。推進(jìn)數(shù)據(jù)歸集，作為倒逼機(jī)制，促使校園應(yīng)用系統(tǒng)向融合、協(xié)同、開(kāi)放的方向發(fā)展，以提供動(dòng)態(tài)的教育大數(shù)據(jù)、校園數(shù)據(jù)為中心，由本級(jí)大數(shù)據(jù)向開(kāi)放大數(shù)據(jù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)教育數(shù)據(jù)流的價(jià)值最大化。

③根據(jù)教育部對(duì)職業(yè)教育數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)要求進(jìn)行對(duì)接。數(shù)據(jù)字典代碼集按教育部要求編制，主要包含學(xué)院概況、教育教學(xué)、教材選用、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、日?；顒?dòng)、綜合素養(yǎng)六方面的數(shù)據(jù)字典。根據(jù)字典規(guī)定，按相應(yīng)代碼標(biāo)識(shí)進(jìn)行推送，并根據(jù)接口字段數(shù)據(jù)推送要求，全量推送與定時(shí)增量推送相結(jié)合。

2）“融下”是指與基層學(xué)校的智慧化系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行融合，使本平臺(tái)與學(xué)校的智慧校園建設(shè)充分融通，從而發(fā)揮本平臺(tái)更大的作用。

①兼容人臉識(shí)別、高頻感知、二維碼等技術(shù)，構(gòu)建校園級(jí)即時(shí)、協(xié)同的物聯(lián)環(huán)境。根據(jù)學(xué)校級(jí)物聯(lián)環(huán)境，針對(duì)人臉道閘、人臉攝像機(jī)、訪客機(jī)、電子班牌、一卡通等，通過(guò)應(yīng)用場(chǎng)景模型開(kāi)發(fā)，提供系統(tǒng)間、終端設(shè)備間的聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與晨檢系統(tǒng)、請(qǐng)假系統(tǒng)、訪客系統(tǒng)、課堂考勤等教育健康場(chǎng)景應(yīng)用實(shí)時(shí)觸發(fā)、功能聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)融合。以此為基礎(chǔ)，學(xué)?？梢栽谶@個(gè)環(huán)境里開(kāi)發(fā)更多的拓展應(yīng)用。

②構(gòu)建以數(shù)據(jù)中心為內(nèi)核的信息共享輻射體系，無(wú)論是Web應(yīng)用、釘釘應(yīng)用、微信應(yīng)用、移動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用都需共同遵守一套訪問(wèn)協(xié)議，共享一個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，保證各校數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。

③建立以多應(yīng)用聯(lián)動(dòng)的，深度融合性的技術(shù)架構(gòu)，同一項(xiàng)事務(wù)可以在多個(gè)應(yīng)用端進(jìn)行，充分發(fā)揮不同應(yīng)用端的特長(zhǎng)。如學(xué)生請(qǐng)假，教師在釘釘端快捷審批，而學(xué)生家長(zhǎng)在微信端得到實(shí)時(shí)反饋。

3）“理內(nèi)”是指進(jìn)一步整理、清洗現(xiàn)有數(shù)據(jù)，進(jìn)一步深入挖掘，引入健康數(shù)字模型庫(kù)，形成基于師生個(gè)體的智慧健康分析干預(yù)功能。

①推進(jìn)接口模型池建設(shè)。通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接口開(kāi)發(fā)建立接口模型庫(kù)，作為統(tǒng)一管理平臺(tái)間的數(shù)據(jù)中間件，增強(qiáng)平臺(tái)數(shù)據(jù)的融合能力。

②學(xué)生健康管理數(shù)據(jù)艙建設(shè)。根據(jù)數(shù)據(jù)接口創(chuàng)建點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)容錯(cuò)與數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交互應(yīng)答，針對(duì)學(xué)生日常管理內(nèi)容，以圓餅圖、直方圖、趨勢(shì)圖等多形式呈現(xiàn)；具備對(duì)管理對(duì)象的即時(shí)動(dòng)態(tài)感知，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。

③即時(shí)預(yù)警與自定義提醒相結(jié)合。系統(tǒng)對(duì)符合預(yù)警模型的情況通過(guò)短信、微信、釘釘進(jìn)行即時(shí)預(yù)警，同時(shí)對(duì)于容易遺忘的操作事項(xiàng)進(jìn)行提醒的自定義，進(jìn)行提醒信息的發(fā)送。

5 結(jié)束語(yǔ)

教育健康大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)彌補(bǔ)了教育行政機(jī)關(guān)對(duì)師生健康管理上數(shù)據(jù)滯后、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度不足等問(wèn)題，為每位教師、學(xué)生提供了個(gè)體健康日志。進(jìn)一步推廣應(yīng)用，以更豐富的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，賦能師生健康。

參考文獻(xiàn)：

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