于翔甫 唐偉

黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 黑龍江 哈爾濱 150088

引言

近年來(lái)，智慧校園概念不斷普及，構(gòu)建智慧職業(yè)院校，推進(jìn)信息化建設(shè)已成為實(shí)現(xiàn)職業(yè)院校高質(zhì)量、高水平發(fā)展的重要途徑，然而在智慧校園建設(shè)過(guò)程中，需要以當(dāng)前先進(jìn)的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)作為有力支撐。為有效保護(hù)職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)信息資源的完整性、安全性，本文構(gòu)建了一套新型的Spark數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，深入探討了智慧校園的關(guān)鍵性建設(shè)技術(shù)，從而為我國(guó)職業(yè)院校實(shí)現(xiàn)智慧校園的建設(shè)與發(fā)展提供了一條新的思路。

1 項(xiàng)目背景

職業(yè)院校智慧校園建設(shè)一直以來(lái)是社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)工作。當(dāng)前正處于信息化時(shí)代，當(dāng)前高職院校的管理工作已無(wú)法滿(mǎn)足信息化時(shí)代發(fā)展需要。因此，構(gòu)建并發(fā)展職業(yè)院校智慧校園大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建設(shè)，進(jìn)一步探索并實(shí)現(xiàn)信息化管理，促使校園建設(shè)工作全面邁向智能化、信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。為此，本研究將Spark大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用信息化建設(shè)中，進(jìn)一步構(gòu)建出一種全新的大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用平臺(tái)[1]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

相對(duì)于傳統(tǒng)的職業(yè)院校管理建設(shè)工作而言，本項(xiàng)目研究重點(diǎn)在于針對(duì)智慧校園建設(shè)過(guò)程中所需要的數(shù)據(jù)安全、教學(xué)管理等方面進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)，以Spark大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)特有的分布式管理系統(tǒng)，進(jìn)一步保證智慧校園建設(shè)工作的正常開(kāi)展，如：校本數(shù)據(jù)中心、校園門(mén)禁系統(tǒng)、教師評(píng)分系統(tǒng)、學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫(kù)等多個(gè)方面。

基于此，本文以Spark技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)充分運(yùn)用C語(yǔ)言、Scala語(yǔ)言、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)等信息化手段，從而構(gòu)建出一套綜合性的“智能化+信息化+可視化”的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用平臺(tái)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，通過(guò)采用C/S架構(gòu)方式，進(jìn)行了定制化的開(kāi)發(fā)處理，同時(shí)在輔助結(jié)構(gòu)方面，采用了B/S架構(gòu)方式，進(jìn)行了定制化的開(kāi)發(fā)處理。系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)界面均采用的是三維立體的方式，以實(shí)現(xiàn)管理人員的直觀化操作[2]。

2.1 構(gòu)建平臺(tái)

構(gòu)建智慧校園信息化管理平臺(tái)，是大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)手段的體現(xiàn)，能連接Spark技術(shù)等一體化智能管理平臺(tái)[3]。我國(guó)職業(yè)院校已建立信息化一體化管理平臺(tái)，應(yīng)用效果顯著。平臺(tái)采用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)，采集數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)數(shù)據(jù)共享中心，后臺(tái)數(shù)據(jù)層提取信息，儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)，生成可視化圖片呈現(xiàn)給領(lǐng)導(dǎo)和師生。

2.2 總體架構(gòu)

本研究Spark大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)是基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)信息技術(shù)手段作為基礎(chǔ)架構(gòu)構(gòu)建而成的，通過(guò)發(fā)揮各種應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)院全方面工作進(jìn)行智能化監(jiān)管，并以此構(gòu)建了一種全方位的信息化資源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由3個(gè)部分組成：業(yè)務(wù)系統(tǒng)、服務(wù)模塊以及客戶(hù)端。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)：業(yè)務(wù)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，由系統(tǒng)后臺(tái)管理人員使用，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，如學(xué)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)院官網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。其作用是對(duì)學(xué)院各個(gè)模塊進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性傳輸，通過(guò)采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，接收來(lái)自不同終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備的信息數(shù)據(jù)，傳輸至后端平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)智能化分析與處理。

服務(wù)模塊：服務(wù)模塊也是該應(yīng)用平臺(tái)的核心業(yè)務(wù)層，其中主要包括有海量的數(shù)據(jù)清洗、集成、轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)。該服務(wù)模塊內(nèi)部部署了Spark云平臺(tái)以及客戶(hù)端進(jìn)行交互的信息化服務(wù)，能夠有效提供監(jiān)控服務(wù)、設(shè)備管理服務(wù)、數(shù)據(jù)上報(bào)服務(wù)，通過(guò)多維度、多模型地可視化方式，向?qū)W院領(lǐng)導(dǎo)提供智能化的分析與決策。

客戶(hù)端：客戶(hù)端主要由客戶(hù)使用，即：（學(xué)生、教師以及學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)），管控整個(gè)管理、科研、教學(xué)等過(guò)程，可視化的監(jiān)管頁(yè)面能夠?qū)φ麄€(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行記錄并及時(shí)上報(bào)。該層應(yīng)用智能化接入平臺(tái)與分析平臺(tái)，前者用于接收和管理海量數(shù)據(jù)，后者提供地理位置、傳感器數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)信息化管理。

2.3 系統(tǒng)配置

2.3.1 硬件配置。本項(xiàng)目Spark大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)配備有多臺(tái)獨(dú)立的硬件設(shè)備，如：多臺(tái)虛擬機(jī)、各設(shè)備內(nèi)部自帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)等通訊模塊。首先，學(xué)院各個(gè)監(jiān)控區(qū)域配備有紅外線監(jiān)控?cái)z像頭，配合物理開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)紅外夜視。其次，平臺(tái)中的所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格加密技術(shù)處理，確保學(xué)院師生的信息能夠起到高效防護(hù)作用[4]。

2.3.2 軟件配置。本項(xiàng)目Spark大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)采用的軟件包括有MySOL數(shù)據(jù)庫(kù)、64位操作系統(tǒng)等軟件配置，確保能夠滿(mǎn)足所有運(yùn)行的服務(wù)器應(yīng)用需要。

2.4 開(kāi)發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)是基于NET.背景下開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)采集部分的軟件系統(tǒng)均采用的是C#語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，網(wǎng)站的網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)主要采用HTML、CSS、JAVA等腳本語(yǔ)言。數(shù)據(jù)庫(kù)采用的是My SQL，能夠?yàn)檎麄€(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間[5]。

2.5 系統(tǒng)功能

本本項(xiàng)目Spark大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)主要具備以下幾大功能：

2.5.1 數(shù)據(jù)運(yùn)算。由于Spark大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)中存在著海量的師生信息數(shù)據(jù)，而Spark的數(shù)據(jù)快速清洗、篩選、存儲(chǔ)等功能能夠一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)信息化管理系統(tǒng)存在的局限性，從而提升了數(shù)據(jù)收集的全面性。

2.5.2 遠(yuǎn)程控制。本文所設(shè)計(jì)Spark大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)能夠有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端控制，即使正在運(yùn)行的校園監(jiān)控設(shè)備、教學(xué)管理系統(tǒng)等，能夠一鍵實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終止、開(kāi)啟等操作，同樣也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程、故障處理等操作。

2.5.3 數(shù)據(jù)管理。本研究平臺(tái)能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)校園信息數(shù)據(jù)庫(kù)信息化管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)編輯與監(jiān)測(cè)。該平臺(tái)數(shù)據(jù)應(yīng)用層中配備有數(shù)據(jù)大屏，從而能夠有效實(shí)現(xiàn)以視頻、音頻等可視化形式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行多功能展示。

2.5.4 故障修復(fù)。由于本平臺(tái)采用的是大數(shù)據(jù)技術(shù)，為確保在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障問(wèn)題能夠及時(shí)修復(fù)，本系統(tǒng)將采用故障智能報(bào)警功能，以此實(shí)現(xiàn)故障的精準(zhǔn)定位與故障類(lèi)別的準(zhǔn)確研判，從而能夠在平臺(tái)后端將故障以圖片、視頻、硬盤(pán)等多元化方式輸出。

3 應(yīng)用場(chǎng)景

本項(xiàng)目采用的Spark大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)平臺(tái)能夠?yàn)槁殬I(yè)院校實(shí)現(xiàn)智慧校園建設(shè)工作提供有效解決方案。通過(guò)部署在平臺(tái)中的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，再結(jié)合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、AI等技術(shù)，通過(guò)固定+動(dòng)態(tài)兩種方式相結(jié)合，有效實(shí)現(xiàn)了校園安全方面監(jiān)管。

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 Spark技術(shù)。該平臺(tái)以Spark技術(shù)為主要技術(shù)支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)院內(nèi)全體師生的海量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、平穩(wěn)的傳輸。同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠使平臺(tái)具備統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)同治理以及精準(zhǔn)定位等功能。

3.1.2 云計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算技術(shù)可以深度處理學(xué)院信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面分析，預(yù)測(cè)和響應(yīng)后續(xù)管理。在緊急事件中，云計(jì)算技術(shù)可以快速、科學(xué)地部署，幫助師生疏散，確保人身安全。因此，云計(jì)算技術(shù)有助于管理人員分析校園突發(fā)事件，提高預(yù)防工作效率。

3.1.3 3S技術(shù)。本研究的Spark大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)平臺(tái)中的3S技術(shù)是指全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS），該技術(shù)是目前信息化管理模式中較為常見(jiàn)的應(yīng)用形式，通過(guò)建立學(xué)院衛(wèi)星地理模型、建立軟件終端系統(tǒng)等方式，能夠?qū)W(xué)院內(nèi)建筑物資源、綠化資源以及突發(fā)情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并以此構(gòu)建出完整的預(yù)測(cè)模型，有助于管理人員進(jìn)行決策部署。

3.2 應(yīng)用效果

本系統(tǒng)在高等職業(yè)院校推廣應(yīng)用，減少突發(fā)事件發(fā)生率，提升教師教學(xué)效率和教學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和門(mén)禁一體化管理，凸顯智慧校園建設(shè)成果。管理人員通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)掌握學(xué)生學(xué)情，制定高效教學(xué)管理方法，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量人才培養(yǎng)建設(shè)工作。

4 職業(yè)院校智慧校園建設(shè)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

4.1 提供智能化服務(wù)

職業(yè)院校實(shí)現(xiàn)智慧校園建設(shè)需要突破傳統(tǒng)人工管理模式，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提供智能化服務(wù)，降低管理壓力，提升管理質(zhì)量和效果。同時(shí)，需要體現(xiàn)全院師生基礎(chǔ)資料的信息化，方便管理人員獲取師生個(gè)人資料，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理的全方位升級(jí)。

4.2 創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)教學(xué)環(huán)境

職業(yè)院校實(shí)現(xiàn)智慧校園建設(shè)需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)教學(xué)環(huán)境，打造信息化教學(xué)平臺(tái)，促進(jìn)師生間交流，推動(dòng)教學(xué)和信息化建設(shè)共同發(fā)展。

4.3 實(shí)現(xiàn)信息化管理

職業(yè)院校智慧校園建設(shè)會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可完成分析存儲(chǔ)工作，提煉出所需信息實(shí)現(xiàn)信息化管理。以大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧校園，能分析研判信息化管理規(guī)律，評(píng)估教師教學(xué)方案和學(xué)生學(xué)情，提升信息化管理水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段的日益發(fā)展，基于Spark大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的職業(yè)院校智慧校園信息化建設(shè)與管理工作能夠充分發(fā)揮出其相關(guān)優(yōu)勢(shì)。加之近年來(lái)智慧校園概念不斷普及，構(gòu)建智慧職業(yè)院校，推進(jìn)信息化建設(shè)已成為實(shí)現(xiàn)職業(yè)院校高質(zhì)量、高水平發(fā)展的重要途徑。