铁路行业机构知识保存与共享交流系统的设计与实现

2024-03-15郭肖肖李雪山李俊奇李子林刘庆猛

铁路计算机应用 2024年2期

郭肖肖，李雪山，李俊奇，李子林，刘庆猛

（中国铁道科学研究院集团有限公司科学技术信息研究所，北京 100081）

机构知识库是机构实现知识管理的平台，主要针对机构内部产生的或外部获取的专门知识进行系统化收集和长期保存，避免知识资产流失，促进其持续共享和传播利用。机构知识库自产生起就引发了研究与建设热潮，目前已形成多种建设类型，包括机构单独成立的机构知识库，如中国科学院机构知识网格、西安交通大学机构知识门户等；多个机构共同建设的机构知识库，如中国高校机构知识库联盟[1]；国家级的机构知识库，如荷兰的DARE 项目[2]、澳大利亚的ARROW 项目[3]、日本机构知识库[4-5]等。多种类型的机构知识库促进了从单个机构到国家层面知识存储共享的发展[6]。

机构知识库的快速发展丰富了相关领域的研究和实践，也为更多机构建设机构知识库提供了经验[7]。国内高校（如北京大学、西安交通大学）、科研院所（如中国科学院、中国农业科学院）等率先建立了机构知识库系统，用于知识成果存储及交流共享。随着数字化转型及数智化时代的发展，机构知识库逐渐向科学数据管理和知识增值服务拓展[8]。由于学科建设、人员配备、管理机制等因素，综合性大学、学术水平领先的科研院所机构知识库建设工作进展较快，而铁路类高校和科研院所机构知识库建设工作相对滞后。铁路行业涵盖“车、机、工、电、辆”多个专业，涉及基础科学、工程科技、信息科技、经济管理等多个学科领域，一项工作的开展往往需要多个专业、部门共同协作完成。然而，目前机构知识大多分散在各部门、项目组、成员手中，尚未有统一的知识平台将各类知识统一存储与交流共享，在遇到部门职能变化、撤销、合并或部门员工离职、退休等情况时，可能导致知识流失，影响工作开展。建立铁路行业机构知识保存与共享交流系统，及时将形成的知识进行存储管理和共享利用，对于保存机构知识资产、促进机构内沟通和科研协作交流、提高科研效率、营造人才发展的氛围和机制、提升机构知识管理能力及扩大机构在领域内的影响力具有重要价值。鉴于此，本文结合铁路行业机构知识特点和需求，设计了铁路行业机构知识保存与共享交流系统，为后续开展机构知识存储与利用提供支持平台。

1 系统设计

DSpace 是一个较成熟的模块化开源软件，采用高度耦合的模块化功能设计方法，可根据需要定制界面和功能[9]。铁路行业机构知识保存与共享交流系统基于Dspace 进行二次开发，采用Spring 技术框架、VUE 前端框架及Java、Typescript 语言进行开发。

1.1 系统架构

在安全方面，本系统建立了有效的安全管理机制，从物理安全、网络安全、系统安全、应用安全等方面进行约束。采用Nginx 作为中间件，用于HTTPS 解密、负载均衡及安全防护，提高本系统的稳定性与安全性，依托权限管理和备份机制实现数据安全。在应用集成方面，本系统可对外提供Rest API 访问接口，实现与OA 系统、科研管理系统及其他内容管理系统的数据交互。系统架构如图1 所示。

图1 铁路行业机构知识保存与共享交流系统架构

1.1.1 物理层

包括网络设备和客户终端，实现本系统的网络部署和终端访问。

1.1.2 数据层

采用开源关系型数据库PostgreSQL 存储数据，通过ORM、JDBC、MyBatis 等与业务逻辑层交互数据请求。数据类型包括结构化和非结构化数据，如论文、报告、专利、标准、奖励成果、图片、音视频等，用于满足机构成员各类知识成果的存储需求。

采用Solr 提供内容检索服务，减少高频数据对数据库的直接访问，提升本系统性能。

1.1.3 业务逻辑层

核心服务层，向上层提供服务，以实现各类应用功能。主要包括用户注册及登录、成果提交、在线浏览及下载、信息检索与导航、权限管理、用户及用户组管理、模板定制、批量导入导出、系统管理、成果统计、评论交流、审核管理等模块。

1.1.4 应用层

面向用户层次，采用Servlet/JSP 容器（如Tomcat web 应用服务器）与下层通信，前端基于Vue3、Element Plus 和Node 等技术进行开发，实现用户交互及模板渲染等功能。根据部署方式的不同，用户可通过互联网、机构局域网进行访问。用户可分为匿名访客、注册用户及管理用户，主要模块包括用户中心、导航/浏览/检索、数据管理、成果统计及后台管理，根据用户权限的不同，展示的模块有所区别。

1.2 功能设计

铁路行业机构知识保存与共享交流系统提供用户及权限管理、数据管理、检索/浏览/导航、统计分析、内容组织管理、系统管理等功能[10]，功能架构如图2 所示。

图2 铁路行业机构知识保存与共享交流系统功能架构

1.2.1 用户及权限管理

（1）用户管理：提供用户注册、登录、个人空间管理、用户增删改、批量导入导出等功能。

（2）用户组管理：通过将用户加入某一用户组，对某组用户进行统一管理。用户组可按照部门或研究课题组来进行设置，通过设置用户组可将资源权限划分得更为详细，保障知识传播的安全性。

（3）操作权限管理：提供5 类操作权限，包括管理、提交、审核并编辑元数据、审核元数据、编辑元数据，可按专题、用户、用户组赋予相应权限。上述5 类权限由高到低排列，当赋予用户管理权限后，用户便成为子管理员，具有对该专题下内容、用户的管理权限，并可进行二次授权。

（4）访问权限管理：提供4 类访问权限，包括全文下载、在线浏览、元数据访问、专题访问，可按专题、用户、用户组赋予相应权限。上述4 类权限由高到低排列，具有高级访问权限的用户自动具有低级别权限。

1.2.2 数据管理

（1）数据提交：授权用户可在选择相应的专题和资源类型模板后进行数据的提交发布工作。

（2）批量导入导出：管理员和子管理员可将已有的数据批量导入本系统中，支持CSV、Excel 等通用格式，支持全文数据自动导入。

（3）数据增删改：用户可对自身提交的数据进行删除、修改，管理用户可对权限范围内的数据进行删改。

1.2.3 检索/浏览/导航

提供简单检索、高级检索，支持多个字段的组合查询，对检索结果提供按相关性、时间等排序的功能；支持按学科、文献类型等的分类导航、在线预览、下载等功能。

1.2.4 统计分析

（1）基本统计：包括提交统计、检索统计、访问下载统计，可对各专题、各类型数据设定不同统计条件，进行多角度、多维度的统计，采用ECharts技术进行可视化展示[11]。

（2）个人学术计量：统计个人发布的各类型论文、成果、作品及其所涉及的专业、研究领域及关键词，全面展示个人的学术能力和业绩。

1.2.5 内容组织管理

（1）元数据定义：以都柏林核心（Dublin Core）元数据为基础，支持灵活定义各种元数据字段，用于描述资源对象信息，如题名（title）、作者（author）、关键词（subject）、摘要（abstract）、年（year）、卷（volume）、期（issue）、页（page）、来源（source）、日期（date）等，各字段可根据需要修改其显示名称，如标识符（identifier）字段，在标准规范中可显示为标准号，在项目合同中显示为合同编号，在管理办法中显示为文号，在专利发明中显示为专利号。

（2）模板定制：支持灵活定义各种资源类型，通过将元数据与模板关联，可为各资源类型设定元数据（字段），如针对期刊论文，可在元数据中选择题名、作者、关键词、摘要、年、卷、期、页、来源等作为描述字段；针对标准规范，可在元数据中选择标准号、题名、作者、发布日期、实施日期、关键词、摘要、状态等作为描述字段，实现对不同类型知识对象的扩展管理。

（3）知识组织：支持按照学科分类、组织架构、学科分类+组织架构等多种方式进行知识成果组织，可根据需要灵活设置知识组织展示方式[12]。

1.2.6 系统管理

（1）参数配置：支持如网站名称、域名、邮件服务器、水印、版权内容等网站参数的灵活配置。

（2）主题设置：可预先设置界面主题样式和logo 标识，管理员可通过后台对其进行灵活切换。

（3）备份及恢复：包括系统备份、数据库备份、文件备份，可进行增量备份和全量备份，可根据需要设置备份策略。

2 关键技术

2.1 元数据非编程性动态定制扩展

铁路领域数据来源广泛、知识类型多样，包括期刊/会议/学位论文、研究报告、专利、演示文稿、图片、音视频、专著/译著、软件、软件著作权、各类申报书、部门内部管理文件等，元数据字段类型众多。

针对资源类型及其元数据多样的特点，本文采用元数据非编程性动态定制扩展技术，在遵循都柏林核心元素集的基础上定义了108 个元数据，自定义形成14 种资源类型，包括期刊论文、简报内参、标准规范、奖励成果等，每种资源类型可由管理员从已建立的元数据集中选择相应字段进行描述，最终形成该资源类型模板，用于数据提交和资源展示。该技术的应用为机构数据的统一归集和检索利用奠定基础，也可为后续与OA 系统、科研管理系统等系统间数据的交互提供便利。

2.2 基于组合模式的知识组织方式灵活定义

机构对知识的组织和展示方式有不同需求，机构知识可按照学科分类、机构组织架构、学科分类+组织架构相结合的方式进行组织。

针对上述需求，本文将知识组织方式抽象化为树形结构展示，基于面向对象的思想，采用组合模式实现灵活的树形结构构建，管理员、子管理员可根据知识组织及展示需要，自定义创建子节点（部门）、叶子节点（专题），将容器对象与叶子节点对象进行递归组合，以层次化形式展示知识成果。同时，这种知识组织方式也是权限管理的基础，管理员、子管理员可对用户组、用户赋予树形结构中各个部门、专题的操作和访问权限。

2.3 细粒度知识权限管理

机构知识安全是铁路行业机构知识保存与共享交流系统稳定运行的前提，不同资源开放传播的范围不同，不同用户对资源的操作、访问权限也不同。

针对数据开放范围对用户权限要求的不同，采用细粒度的权限设置、灵活的权限组合，支持目录级权限及单文件权限设置，支持对用户组、单个用户进行权限设置。本系统分为5 类操作权限和4 类访问权限，管理员、子管理员可根据数据开放范围及管理需要为所属用户组、用户赋予对各个部门、专题的操作、访问权限。此外，本系统支持文件级权限管理，可对单个文件设置访问权限，实现在促进机构知识共享的同时防止文档外泄，有效保护机构知识资产。

3 应用场景

3.1 机构知识仓储

知识已成为一种重要的无形资产，及时积累、保存机构所产生的知识，将机构内各部门、各项目组、各成员散存的各类知识统一存储、再组织、展现，可以避免因机构职能变化、撤销、合并及员工的离职、退休等导致的知识流失。铁路行业机构知识保存与共享交流系统作为一种管理机构知识的工具，能够将机构内各下属机构、项目组、成员散存的各类知识成果记录、集成、再组织、展现，实现机构知识的长期积累、保存和传承。

3.2 跨部门知识共享与协作

铁路是一个多学科交叉的专业，机构成员在研究方向上存在相近和交叉，铁路行业机构知识保存与共享交流系统的建设能够为机构成员提供一个互相认识、了解彼此研究领域、交流协作的平台，为不同部门和团队协作共享提供契机，不同部门和团队可基于某一研究主题，共同在该领域推进研究，进而发挥机构成员的专业综合优势。此外，通过对部门乃至整个机构的知识成果或知识碎片进行统一收集，为机构内知识的共享、相互借鉴提供了基础，便于后人对前人研究成果的再利用、再研究，有助于提升机构创新能力，并在一定程度上可避免重复研究、减少资源浪费、提升科研效率。

3.3 人才发现与技能提升

铁路行业机构知识保存与共享交流系统为机构成员提供了展示自身、发展自身的机会，机构成员通过上传自身的工作成果，汇总自身相关知识成果的同时展示了自己的研究领域、方向、学术能力和业绩，为机构发现人才、培养人才提供了途径，也为机构遴选领域专家、查找相近领域研究人员提供了线索，对营造积极向上的人才发展、成才氛围具有重要意义。