基于SOAP协议的智慧校园大数据汇聚研究

张全友

文章编号：2095-6835（2017）04-0002-02

摘 要：探索基于SOAP（简单对象访问协议）的智慧校园大数据汇聚方案，提出具体采用的技术方法，进而建立Web Service分布式数据汇聚框架，开发出一套简单易用、方便快捷的智慧校园数据汇聚平台，拟解决教育大数据的汇聚、存储、转移与加工方面的问题，帮助学生、教师、管理者分析校园中产生的数据，提高工作效率和教学质量，改变教育熵值，促进教育快速发展。

关键词：SOAP协议；智慧校园；大数据汇聚；Web Service

中图分类号：TP311.13 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.002

智慧校园是以网络为基础，利用先进的信息技术，实现从环境、资源到活动的全部数字化、智能化。它是在传统校园的基础上构建一个数字智能空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，从而提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面智能化，达到提高教育管理水平和效率的目的。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《全国教育信息技术研究“十二五”规划》中都指出要推进网络教学资源库的建设和应用，加强基于云服务的智慧校园建设、应用与评价研究，促进系统与系统的融合，促进校园实体和信息系统的融合，促进人与校园的融合。

2015-12-11由教育部、工信部指导、中国教育学会主办的第二届中国国际智慧教育展览会在北京展出。本次会展内容涉及“互联网+”、智慧校园、智慧教室等，全方位提供教育最新最前沿的技术方案。业内人士认为智慧教育展览会是中国教育真正引入市场机制的发端，是教育走向开放、教育市场和教育产业形成的肇始。大会吸引华为、神州数码、长城、松下在内的380家教育信息化领域尖端企业参展。此次大会上开展数10场凝聚大数据、校园信息处理平台等教育信息化系列活动，以终端用户的角度展示中国校园信息化发展现状，展示了企业最新的产品和解决方案。例如云端时代科技公司推出“自主桌面云智慧教育基础平台”解决方案，可以帮助用户快速搭建一个完整的端到端的智慧教育基础架构，解决用户应用、管理、运维、安全等方面面临的问题，助力智慧教育理念平稳落地。该方案已经在全国20余省市、1 000余所院校的10 000余间教室中部署，服务师生人数超过600万。例如大连理工大学等知名学府已经通过部署云端时代的解决方案，为其校园信息化的稳定高效发展打下了坚实的基础。还有江苏师范大学推出智慧型课程，极力打造的智慧型学术平台——中国知智网。这也是信息技术在智慧教育中的新应用。

智慧校园的发展将产生大量的数据。这些数据具有规模巨大、类型繁多、数据价值量高、数据时效强特点，符合大数据的4V特点，即容量大（Volume）、类型繁多（Variety）、价值高（Value）、时效强（Velocity）。如何汇聚这些数据，目前主要存在3个方面的问题：①数据过于分散，无法快速汇聚，数据基本上服务于单一系统；②数据的存储还停留在数据库阶段，超大容量的并行处理、云存储框架有待建立；③数据的异构性普遍存在，数据汇聚没有统一的接口标准，无法完成数据的快速转储。

汇聚校园大数据、开展教育大数据分析是教育信息化发展新思路。本文将从数据的采集入手，研究数据如何汇聚、如何转储、如何加工等。探索基于SOAP（简单对象访问协议）的数据汇聚方法，建立分布式数据汇聚平台，实现对数据的转储、加工。

1 国内外研究现状和发展趋势

智慧校园伴随着数字校园智能化的发展而发展，是互联网和物联网与教育行业的融合，已经改造和影响着教育行业。智慧校园不是简单把互联网与传统教育两者相加，而是利用信息技术以及互联网平台，创造新的发展生态，例如南京焦点科技股份公司研发的“焦点教育”互动教学系统。该系统主要采用互联网云平台技术，提供智慧课堂解决方案。还有济宁的众文网络科技有限公司开发的“中国智慧校园网”软件。该软件是创新教育教学综合信息平台系统，将信息技术与学校管理工作进行整合。该平台采用的技术是基于“互联网+综合信息数据库”，网站和数据库技术是该智慧平台的核心技术。还有百度、华为、新东方等知名公司也都有关于智慧校园的一套解决方案。这些智慧校园的应用技术路线都是基于互联网的云服务，对教育资源进行开发整合，在网络上提供一个快捷、高效的网络教育与管理平台。

智慧教育是教育发展的新趋势，未来的教育是无处不在、无处不能的教育，是学生、校园、教师、课堂等相互互联的教育。而智慧校园是智慧教育发展的基础，基于智慧校园的大数据汇聚、分析、应用将对教育发展起到一定的促进作用。通过汇聚教育大数据，可以更好地挖掘出教育大数据的价值，帮助学生了解生活、学习上的变化；也帮助教师掌握教学过程中存在的问题，同时也为管理者提供方便的数据统计与数据分析，使其更好地制订教学和日常管理策略，实现管理的智能化与决策智慧化，從而提升工作效率和教学质量。

2 存在的问题

智慧校园的发展将产生大量的数据，教育大数据意味着不可能按照传统的模式去汇聚数据，否则不仅浪费资金，还浪费人力。根据目前全国校园数字化情况分析，个别校园已经由数字化校园过渡到智慧校园。在数据采集与处理方面有一定的智能性，但是仍存在一定的问题，具体如下。

2.1 数字校园产生的数据过于分散

数字校园产生的数据过于分散，无法快速汇聚，数据基本上服务于单一系统，基于校园数据的应用也无法快速、高效地获取有价值的信息。目前，数字化校园产生的数据基本上服务于单一的数字化校园软件，数据共享与数据加工能力比较低，即使过渡到智慧校园阶段，教育数据存储依然过于分散，不能在短时间内快速地汇聚各类原始数据。这样势必会影响大数据分析应用的开展。即便采用网页搜索形式，也很难全面、高效地掌握智慧校园中产生的各个方面数据。因此，需要建立智慧校园中原始数据的汇聚框架，在该框架上实现校园中各类数据的互通、互联、共享，使教师信息、学生信息、校园信息、课堂信息、生活信息等处于一个汇聚的状态，为大数据分析应用提供快速、高效的数据支撑。

2.2 数据的存储还停留在数据库阶段

数据的存储还停留在数据库阶段，超大容量的并行处理、云存储框架有待建立。数据库是信息系统存储数据的必要工具，随着智慧校园的建设，教育大数据的出现，这对数据存储无疑是一个挑战，单一的数据库无法再满足数据存储的需求，也无法满足数据之间的共享与关联。大数据的存储在数量上可能是上万、十几万甚至数亿的条记录，而没有足够大的空间就会导致信息满仓，新消息收集不进来。而基于Hadoop的集群存储框架，不但数据存储容量大，而且具有并行处理能力，比较稳定，高度集成，能够更好地管理数据。而且在大数据分析和应用当中，可以支撑数据的快速处理，帮助应用软件更好地挖掘出教育大数据资源价值，更好地制订教学和日常管理策略，从而提升工作效率和教学质量。

3 解决方案

在解决数据汇聚问题时，主要采用的方法是建立Web Service分布式处理平台，实现智慧校园内数字化信息系统与该平台相联，让原始数据通过端到端的传输方式，汇聚到Hadoop存储集群上。对于物联网产生的数据，主要采用获取读取权限，建立位图索引，临时查询临时转储的方法实现数据汇聚到Hadoop存儲集群上。在建立索引时，主要采用Bloom filter位图索引技术，提供快速查询数据功能。

在解决数据存储问题时，主要采用的方法是构建Hadoop集群存储框架，配置Hadoop数据处理模式，跟踪每个数据处理节点过程，优化服务器节点的负载平衡，最终搭建成一个存储容量大、并行处理能力强、工作稳定、数据高度集成的Hadoop集群存储平台。

在解决数据异构性时，主要采用的方法是基于SOAP的数据传输方法，按照SOAP编码规则，编写相对应程序，实现数据传输的请求和响应。在数据转移时，不需要具体的对象绑定到一个给定的终端，只需要具体实现程序来决定把对象终端标识符映像到目标服务器端的对象。

4 采用的技术

本文研究基于SOAP协议智慧校园大数据汇聚，从数据的汇聚、存储、转移与加工角度研究智慧校园中的大数据。探索基于SOAP的数据汇聚方法，建立Web Service分布式数据汇聚框架，最终要建立一个简单易用、方便快捷的校园数据汇聚平台。主要采用的技术有以下2种：①在原始数据采集方面采用Web Service描述语言（WSDL）编写Web Service分布式应用程序，建立并行的数据汇聚框架。对智慧校园中的大数据汇聚采用智能化的数据采集方法，实现各类数据的汇聚。依靠内网、专用网在智慧校园中各类应用系统上，通过调用SOAP（Simple Object Access Protocol），执行远程过程调用建立Web Service分布式数据汇聚平台。获取原始数据的管理权限后，利用XML转储程序，把数据备份到Hadoop集群上等。②在数据存储与处理方面采用Hadoop集群方式，在每个服务器上先部署节点信息，搭建集群环境。然后在其中一台服务器上安装Hadoop软件，配置并调试运行Hadoop，试验成功后再复制到其他节点，最终形成Hadoop集群数据存储与处理方式。这能为校园大数据分析应用程序提供可靠、高效的数据源。

5 结论

分析教育大数据将带来科学的决策，有助于教学开展，能够及时发现教学问题，具有一定的预见作用，进而促进教育健康发展。本文从智慧校园中的数据的采集开始，研究智慧校园的数据汇聚，提出基于SOAP的数据汇聚方法，建立Web Service分布式数据汇聚平台，实现数据的快速传输。该方案主要将对智慧校园中的原始数据汇聚，加工处理后形成分析数据源，根据数据源的不同形式和特点，采用Hadoop集群方式分布式存储，建立并行操作数据平台，为开发校园大数据分析应用程提供可靠的数据源，有助于开展智慧校园大数据分析研究，从而有助于教学开展，管理能力提升，带动校园商业发展，促进教育改革和教育发展。

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〔编辑：刘晓芳〕