区域级教育健康大数据管理平台的构建与应用

2024-01-27王永昌董必成

电脑知识与技术 2023年36期

王永昌董必成

摘要：作为区域教育行政机构，及时有效采集第一手师、生健康信息，落实班主任管理职能，实现校级及时管控，发挥区域大数据分析、预警、追溯、现场指挥等作用已成为教育安全管理的必要职能。该文通过数据中心、多端应用、大数据可视化管理，构建起区域级、校级、班级三级系统架构体系，并在本地区实施应用，有效管理了126所学校、9 332名教师、11 3399名学生的在校健康信息，在日常安全工作中发挥了重要作用。

关键词：教育健康；大数据；数据中心；多端应用；教育安全

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）36-0053-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

1 背景与应用现状

教育领域呈现出人员集中、分布度广、健康信息多样化等特点，如何有效采集第一手师、生健康信息，落实班主任管理职能，实现校级及时管控，发挥区域大数据分析、预警、追溯、现场指挥等作用都成了教育安全工作的重点。

笔者所在地区教育局管辖范围涉及126所学校、9332名教师、113399名学生，作为教育安全管理部门，落实师生健康信息收集、统计、分析、处置等工作的难度巨大。文章尝试研发教育健康大数据管理平台，操作上，通过个体用户信息上报，班级管理员落实晨检、午检，形成每天的健康数据，由系统自动对班级、校级、区级信息即时汇总，实现了地区性教育健康数据智慧收集、实时性大数据可视化分析、突发流行病动态分级预警、智慧化现场指挥、逐级数据源追溯等功能[1]。

2 技术架构与设计

教育健康大数据管理平台技术上采用目前主流的“数据中心+多终端应用+可视化管理”模式进行架构，分為三个层面，分别为支撑保障层、技术架构层、功能应用层，三层之间既相互独立，又互为支撑。总体技术框架如图1所示。

2.1 支撑保障层

稳定性是体现信息平台质量的首要标尺，支撑保障层作为本平台底层支柱，具备设备、技术、服务多重保障的特点，本产品主要支撑点包括以下几方面。

1）可靠的云计算机服务保障。由浙江电信“天翼云”提供高带宽、高并发量的网络服务环境，保证通信链路高可靠性；强大的云计算处理能力，大容量数据存储，保证业务高效运作；运营商级别集群式信息安全防控，为系统高速运行护航[2]。

2）成熟的产品技术体系。产品采用J2EE、H5标准技术，具备可靠性、可移植性、可扩展性，产品研发期通过近150万用户量，近上亿条实时健康数据的高强度压力测试。

3）强大的技术支撑力。本产品为自主研发，技术团队自主拥有知识产权，可根据用户的实际情况进行个性化定制性开发，也可根据流行病的发展进行针对性的信息技术服务，支持与第三方信息化智能设备、系统作对接、融合。

2.2 技术架构层

技术架构层通过大数据存储、分布式多终端应用、融合性技术对接等技术线路，形成科学、稳定、易扩展的技术结构体系。

1）专门为大数据存储而优化。本产品采用MongoDB、MySQL为数据存储。MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，由C++语言编写，旨在为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案，在非关系型数据库中功能最为丰富，是大数据存储的理想选择。MySQL作为开源类关系型数据库系统中的佼佼者，因为其速度、可靠性和适应性而备受全球用户关注，普遍认为是管理内容的最好选择。本产品以MongoDB作为后端大数据集中存储仓库，MySQL作为大数据智能缓存库，负责与前端应用的数据交互，这种处理方式是大数据平台的优化解决方案[3]。

2）适应多终端应用的发展趋势。“中心辐射，多端融合”是本产品适应当前行业应用趋势且适当超前的有效做法，即以数据中心为核心，支持微信应用、钉钉应用、Web应用、移动应用等多种模式，并可以根据各终端的分级数据采集，实现大数据融合，通过指挥大屏幕实现数据分析、图表呈现、应急预警等作用。

3）超融合对接提供个性化增值服务。本产品在区域标准版的基础上，支持根据不同用户的需求提供不同设备、系统间的技术对接以及个性化开发服务。目前已集成大华人脸识别系统、正元智慧智能卡应用系统、海康威视视频监控系统、超星学习通线上教学平台等技术对接功能。通过本产品核心的授权式对接、数据协议密文通讯、接口组件应用，为用户提供智慧化、深层次的技术服务。

2.3 功能应用层

功能应用层包括基础数据应用、数据采集应用、数据系统化处理、管理端应用、大数据处理与展示，有效地根据角色分配功能，形成各司其职、集中管理的特点。

1）基础数据应用

此功能由平台服务人员操作，为用户提供优质的基础数据服务，包括系统运行前期的学校库、班级库、学生库、教师库的数据规范化处理、导入、管理；日常平台运行所需参数的配置维护，如学校位置定位处理，晨检、午检系统自动提醒或上报的时间，请假类型库、特殊情况库、处理措施库的维护，各类流程的优化与配置等。基础数据应用是平台能够正常、稳定运行的必要性技术服务。

2）数据采集与管理应用

微信应用，集成家校互动。学生（家长）关注“教育晨安”微信公众号进行身份绑定，便享有移动式家校互动功能。通过家校微信端进行健康信息的填报，实现系统终端采集。同时支持个性化功能对接，校园卡功能、线上教学、学生移动素质单等，皆可“一键搞定，一站到底”。

钉钉应用，多角色、多功能。学校教师通过钉钉应用管理师生健康信息，根据职责不同分为中心校管理员、校级管理员、班主任、普通教师、后勤人员（临聘人员），实现多角色互换，个性化功能配置。面向班主任，实现班级健康数据一键式上报；校区管理员对全校师生健康情况全方位监控；中心校管理员同时管理所属子学校的健康动态。系统集健康相关的晨检、午检、就餐统计于一体[4]。

3）数据系统化处理与大数据应用

目前平台信息量已达125 000 000，日增师生健康信息250 000条以上，已是名副其实的大数据应用。通过健康情况分布图、出勤趋势走向图，可视化呈现当天师生健康状况与健康走势的预测；对健康大数据信息进行深度挖掘，对学校师生健康情况进行实时预警；并通过实时地图与学校信息的互融，实现管理人员现场指挥。大数据应用在区域性健康数据智慧收集、实时性大数据可视化分析、流行病动态分级预警、智慧化现场指挥、逐级数据源追溯等方面发挥了积极作用。

3 功能模块设置

整个系统包含7大功能模块，分别是基础数据配置中心、学生（家长）个人中心、班主任操作中心、校级管理中心、中心校级（教育集团）管理中心、区级数据中心、多端信息服务中心。各模块依托数据云计算中心，进行大数据存储、处理。校级模块、区级模块支持产品独立运营，即该系统可以以学校为单位运营，也支持区级为单位运营。

1）基础数据配置中心。实现系统开放式通用信息管理，包括系统运行参数设置、健康参数设置、请假参数设置、系统节点时间设置、学校地理信息设置、健康预警阈值设置等。

2）学生（家长）个人中心。实现个人信息设置、家校信息接收、学生请假申请、个体健康信息上报等功能。

3）班主任操作中心。实现对全班学生的请假管理、到校管理、健康信息管理、家校互动管理等功能，并把全班学生的健康信息、到校情况发布至校级。

4）校级管理中心。实现对全校师生的请假管理、健康管理、到校管理、家校信息发布等功能，并把全校师生的健康信息、到校情况发布至上一级。

5）中心校级（教育集团）管理中心。实现中心校对下属学校师生的请假管理、健康管理、到校管理、家校信息发布等功能，并把全校师生的健康信息、到校情况发布至地区级。

6）区级数据中心。实现区域性师生健康数据智慧收集、实时性大数据可视化分析、健康信息动态分级预警、智慧化现场指挥、逐级数据源追溯等功能，实现健康突发防控大数据应用，实时预警，现场指挥[5]。

7）多端信息服务中心。以数据中心为核心，实现微信应用、钉钉应用、Web应用、移动应用等多种服务端的数据汇聚，并实现大数据融合、清洗，为可视化数据分析、图表呈现、应急指挥提供规范化数据。功能模块设置详见图2。

4 优化与拓展

本系统运行三年以来，构建起基于个体健康情况的家校互动通道，各校对师生健康情况做到了清晰明了，地区教育主管部门对辖区内师生健康信息做到了快速收集、监控、分析、预警、处置，并根据实施情况进行了优化与拓展，主要增强与物联设备的交互性、应用系统间数据的兼容性，实现“连上”“融下”“理内”的作用。

1）“连上”是指与上级平台进行互联，通过动态数据接口开发技术，形成接口模型池，与政府部门相关平台实现数据共享、应用联动，突破数据治理的难点。

①有效对接“IRS”平台的公共数据资源。IRS是浙江省政府统筹整合全省政务数字应用、公共数据和智能组件等数字资源的一体化智能化公共数据平台，是全省数字化改工作核心数据平台，其丰富的数据资源是提升学校数字化治理能力的有效载体和实现校园应用多跨协同的途径，例如师生疫情数据对接可灵活应对校内疫情防控，信用指数对接可助力干部任前政审。

②重视数据归集工作。推进数据归集，作为倒逼机制，促使校园应用系统向融合、协同、开放的方向发展，以提供动态的教育大数据、校园数据为中心，由本级大数据向开放大数据升级，实现教育数据流的价值最大化。

③根据教育部对职业教育数据中台建设要求进行对接。数据字典代码集按教育部要求编制，主要包含学院概况、教育教学、教材选用、实习实训、日常活动、综合素养六方面的数据字典。根据字典规定，按相应代码标识进行推送，并根据接口字段数据推送要求，全量推送与定时增量推送相结合。

2）“融下”是指与基层学校的智慧化系统、设备进行融合，使本平台与学校的智慧校园建设充分融通，从而发挥本平台更大的作用。

①兼容人脸识别、高频感知、二维码等技术，构建校园级即时、协同的物联环境。根据学校级物联环境，针对人脸道闸、人脸摄像机、访客机、电子班牌、一卡通等，通过应用场景模型开发，提供系统间、终端设备间的联动功能，实现设备与晨检系统、请假系统、访客系统、课堂考勤等教育健康场景应用实时触发、功能联动、数据融合。以此为基础，学校可以在这个环境里开发更多的拓展应用。

②构建以数据中心为内核的信息共享辐射体系，無论是Web应用、钉钉应用、微信应用、移动系统应用都需共同遵守一套访问协议，共享一个数据仓库，保证各校数据的统一性。

③建立以多应用联动的，深度融合性的技术架构，同一项事务可以在多个应用端进行，充分发挥不同应用端的特长。如学生请假，教师在钉钉端快捷审批，而学生家长在微信端得到实时反馈。

3）“理内”是指进一步整理、清洗现有数据，进一步深入挖掘，引入健康数字模型库，形成基于师生个体的智慧健康分析干预功能。

①推进接口模型池建设。通过动态数据接口开发建立接口模型库，作为统一管理平台间的数据中间件，增强平台数据的融合能力。

②学生健康管理数据舱建设。根据数据接口创建点对点数据通道，实现数据容错与数据点对点交互应答，针对学生日常管理内容，以圆饼图、直方图、趋势图等多形式呈现；具备对管理对象的即时动态感知，实时数据呈现。

③即时预警与自定义提醒相结合。系统对符合预警模型的情况通过短信、微信、钉钉进行即时预警，同时对于容易遗忘的操作事项进行提醒的自定义，进行提醒信息的发送。

5 结束语

教育健康大数据管理平台弥补了教育行政机关对师生健康管理上数据滞后、数据精准度不足等问题，为每位教师、学生提供了个体健康日志。进一步推广应用，以更丰富的第一手数据，赋能师生健康。

参考文献：

[1] 段旭升，王智慧.数据分析在信息技术教学中的应用探究——以“制作新冠肺炎疫情交互型可视化数据报告” 为例[J].中小学信息技术教育，2020（11）：76-79.

[2] 杨婷.创业教育健康维度与指标层构建[J].昭通学院学报，2021，43（2）：110-114.

[3] 王文良.以学校为例谈场所健康促进工作及其评价问题[J].中国健康教育，2000，16（2）：108-110，95.