基于智能卡的高校輔助信息決策支持系統

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：蒙應杰,王哲,陳云俠   人氣： 發表時間：2011年09月30日

    隨著我國高校信息化建設的不斷深入，基于智能卡(即高校中俗稱的校園卡) 技術建立的各種信息系統逐漸被應用于高校管理的各個方面,例如,餐飲管理系統、出入門禁系統、圖書借閱系統等等,這些系統在高校輔助管理方面發揮了巨大的作用。 但是這些系統僅能滿足某一方面的應用,并沒有形成一個綜合性的輔助信息系統,還沒有上升到綜合性的數據處理與管理的層面. 另外,隨著這些單一系統運行時間的增長,積累了大量的數據,而這些數據事實上已經形成了信息孤島,導致這些有價值的數據無法得到綜合的分析與利用。

    從20 世紀70 年代初首次提出至今,決策支持系統經過40 多年的發展已經日趨成熟,它是信息技術經過漫長而復雜的演變產生的。構建決策支持系統的主要目的就是要將簡單的數據轉化為有用的信息,這一目的與高校在輔助管理方面的需求完全符合,因此構建基于智能卡的輔助決策支持系統,對數據資源進行綜合利用,已經成為目前高校輔助管理急需解決的問題. 基于上述原因,我們研究了基于智能卡的輔助信息管理決策支持系統的模型構建、體系結構及系統設計中的幾個關鍵問題。

    1 　輔助信息決策支持系統的構建

    1. 1 　決策支持系統的邏輯模型設計

    目前基于智能卡的各種管理系統都是孤立運行的,為了達到消除信息孤島,綜合管理利用這些數據的目的,首先需要進行數據收集和整理,構建智能卡輔助信息數據倉庫;其次以數據倉庫為基礎,建立面向不同主題域的決策分析預測系統. 根據這一情況結合數據采集和數據利用2 方面的需求,可設計出系統的邏輯模型,如圖1 所示。 

    由圖1 可以看出,從現有的基于智能卡的信息系統中得到數據,經過清理、采集和篩選后保存到數據倉庫中,通過數據挖掘引擎對數據進行處理. 數據經過處理后形成的決策信息,可以為基于智能卡的信息系統提供改進指導,對共享數據的接口進行標準化,使用可視化技術向學校的決策者提供決策依據. 對分析得到的結果,由用戶進行評估,根據客觀度量,識別決策信息的價值,不斷對挖掘引擎進行改進。

    1. 2 　決策支持系統的體系結構構造

    依據圖1 的系統邏輯模型、處理過程和目前高校中智能卡輔助信息系統所涉及到的范疇,結合信息處理中的分類與分層技術,可以將智能卡輔助信息管理決策支持系統的數據處理分為3 個層次:數據采集層、信息處理層和預測分析層,其體系結構如圖2 所示。 

    由圖2 所示的體系結構可以看出,數據采集層是整個決策支持系統實現的基礎,完成了對所有數據資源的收集與整合工作. 這些多渠道的、長期積累的數據資源構成了整個決策支持系統的底層數據樣本,它來源于現有的使用智能卡的所有信息系統,例如門禁數據、醫療數據和圖書借閱數據等. 另外數據采集層還要為使用智能卡的信息處理系統提供標準的共享數據接口,考慮預留擴展接口的問題,便于需求增加時新系統的接入。

    信息處理層,作為數據層與預測分析層的橋梁,負責為挖掘模型提供經過初步分類與關聯的中間層數據. 在信息處理層中需要對底層的數據樣本進行結構化處理,增加不同層次的信息處理粒度,提取初步綜合數據作為決策分析的基礎,同時要提供管理工具對數據倉庫中的數據進行管理。

    預測分析層,承擔著數據挖掘與結果展示的雙重工作,對中間層數據進行提取,形成面向主題的實例化的綜合數據. 這些實例化的綜合數據是針對具體主題域的特點,經過進一步規范化得到的,在實例化的綜合數據之上可以直接應用數據挖掘算法進行決策分析. 經過決策分析層的處理后,原始數據樣本中有價值的、隱藏的規律被發現并呈現給用戶。

    2 　影響系統實現的幾個關鍵問題

    按照圖2 所示的3 層體系結構,可以看出決策支持系統的信息處理層與預測分析層與其他類型的決策支持系統在設計及實現方法上沒有本質的區別,此處不再贅述. 由于數據采集層是整個智能卡輔助信息管理決策支持系統的工作基礎,因此以下對該層實現中的幾個關鍵點進行闡述。

    2. 1 　元數據的設計

    元數據的設計是決策支持系統構建的重要環節,它在數據處理的各個層次中發揮著不同的作用. 雖然在決策支持系統中需要定義描述數據結構,數據映射關系,以及別名和狀態等多種類型的元數據,但具體的內容要根據所構建決策支持系統的特點來確定。

    在智能卡輔助信息管理決策支持系統中,針對系統涉及范圍廣泛,實體眾多,關系復雜,需求不穩定等特點,最為關鍵的是實體信息元數據的設計,因為以實體信息元數據為基礎,可以派生出其他重要的元數據,如主題域劃分、數據所處粒度等元數據,它們直接影響決策支持系統的信息細化程度、涉及主題域的范圍、挖掘算法的應用效率以及系統擴展性等指標。

    實體信息元數據主要完成系統中實體及其維度、粒度、別名和唯一標識等信息的描述. 表1 給出了智能卡輔助信息管理決策支持系統的部分實體信息元數據。

表1 　部分實體信息元數據示例 

    表1 中,級別信息反映了數據處理的不同層次和不同角度,系統中原子數據的級別定義為0 ,數據分類信息級別為1 ,實體的應用信息級別為2 ,粒度信息級別為3 ;綜合數據信息中,初級的分類統計信息級別較低,根據粒度擴展的分析信息級別較高,依此類推. 通過對實體信息元數據的應用,可以在數據轉化為信息過程中針對具體主題,從維度、粒度等角度方便的控制信息細化程度。

    2. 2 　系統數據采集的實現 

    雖然現有基于智能卡的信息系統所使用的數據在存儲模式、數據格式等方面存在很大差異,但就其本質來講無非由2 大類構成,即記錄文件和字符流文件,也就是通常所說的記錄文件和非記錄文件(為了敘述方便以下稱記錄文件為數據庫文件,字符流文件為非數據庫文件) . 因此,在數據采集中可按照這2 類分別處理. 實現過程主要包括數據源的識別與讀取,數據的轉換以及數據的保存3 個主要步驟.數據采集實現的客戶端過程Imp Procedure 的算法描述如下:

    / / Input 輸入待處理字符,文件類型File Type
    / / Output 反饋信息ReturnInfo s
    算法Db_Import
    step1 : / / 判斷文件類型,連接目標數據庫
    if filetype = Databasefile
    t hen go step2
    else go step3
    step2 : / / 處理數據庫文件
    Open Databaselink (DNS) SourceDbLink / / 連接源數據庫
    Open Databaselink (DNS) AimDbLink / / 連接目標數據庫
    / / 逐條處理數據集中的記錄
    for each SourceDbLink. Table. record do
    begin
    Filedst r = ”/ / 初始化
    / / 逐個讀取記錄中的字段
    for each SourceDbLink. Table. filed do
    Filedst r ←Filedst r + SourceDbLink. Table.
    fieldvalue +‘,’
    / / 向目標數據庫端存儲過程提交記錄
    ReturnInfo ←AimDbLink. Procedure ( Filedst r)
    if ReturnInfo = errorinfo t hen show(ReturnInfo)
    end
    Close SourceDbLink
    Close AimDbLink
    step3 :/ / 處理非數據庫文件
    Open Databaselink (DNS) AimDbLink / / 連接目標數據庫
    Open File ( FilePat h) SouFile/ / 打開文件
    / / 逐條處理文件中的記錄
    for each AimDbLink. record do
    begin
    SouFile. read ( Filedst r)
    / / 向目標數據庫端過程提交記錄
    ReturnInfo ←AimDbLink. Procedure ( Filedst r)
    / / 如果出現錯誤,顯示錯誤信息
    if ReturnInfo = errinfo t hen
    show(ReturnInfo)
    end
    Close SouFile
    Close AimDbLink
    從以上算法中可以看出,對于數據庫文件使用ODBC 技術,通過DNS 數據源來訪問數據庫;非數據庫文件讀取時,使用具體開發語言中與之適應的讀取函數進行操作,通過文件名和絕對路徑訪問文件,對非數據庫文件有一定的格式要求. 數據轉換和保存工作依據元數據中定義的規則由統一的存儲過程進行處理。

    2. 3 　系統數據反饋接口的實現

    基于智能卡的輔助信息決策支持系統除了具備一般決策支持系統的功能外,還可以為已有的基于智能卡的信息系統反饋指導信息. 鑒于現有的基于智能卡的信息系統開發時間的不同,構建的決策支持系統可采用導出和同步2 種數據反饋模式,導出模式只需將反饋數據按照固定格式保存到指定文件中即可,主要為適應早期研發的信息系統;同步模式針對目前采用新技術研發的系統提供統一的數據訪問接口,其過程主要包括用戶權限判定、請求數據的查詢和結果返回3 個主要步驟,該過程實現也比較容易,例如采用Framewrok2. 0 框架下的Webser2vice 技術,實現的服務器端過程FeedbackProcedure的算法描述如下:

    / / Input 用戶代號Userid ,用戶密碼PassWord ,同步類型Info Flag ,
    開始時間Begin Time ,截至時間EndTime ,數據表名TableName
    / / Output 數據集DateSet
    算法Db_Feedback
    Step1 :/ / 判斷用戶是否合法
    if (Userid not Read TableName) or ( Password = false) t hen
    begin
    Show errorinfo / / 提示錯誤信息
    exit
    end
    Step2 :/ / 判斷同步類型
    if InfoFlag = t rue t hen / / 同步全部信息
    sSt rSql ←select 3 f rom sTableName
    else / / 同步部分信息
    sSt rSql ←select 3 f rom TableName where
    Change Time > = Begin Time and Change Time < = EndTime
    Step3 :/ / 查詢信息并反饋
    Open Databaselink (DNS) AimDbLink
    / / 執行Sql 語句并輸出
    DateSet = AimDbLink. Exec ( sSt rSql)
    Close AimDbLink

    以上算法描述了一個公用的數據同步反饋處理過程,過程可依據輸入參數和元數據中定義的訪問級別,判斷是否具有訪問指定數據表的權限;認證通過后根據反饋方式動態組合查詢語句并執行,增量數據共享時,使用時間戳機制進行控制。但具體實現過程中應考慮加入多重安全機制的處理,關于安全機制處理此處不再贅述。

    3 　結語

    智能卡輔助信息管理決策支持系統主要利用目前高校中基于智能卡的信息系統所積累的海量數據,為高校的輔助管理工作提供多方面的決策依據。文章論述了其系統的模型和體系結構,并對系統設計實現涉及的幾個重要環節進行了描述。目前該系統還處于原形設計階段,雖然可解決當前高校輔助管理中存在的一些問題,但在模式評估、興趣度量和挖掘算法的改進等方面還有待進一步研究。

    (作者單位/1. 蘭州大學信息科學與工程學院;2. 蘭州蘭大小精靈新技術有限責任公司;3. 蘭州大學通信網絡中心)