基于大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息系統(tǒng)研究

左海春，顧志平，曾利娟

（廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東廣州 510900）

1 引言

2016年10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》這一推進健康中國建設(shè)的行動綱領(lǐng)，隨著全民健身時代的來臨以及體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，體育管理、體育康復(fù)等方面的專業(yè)人才尤其緊缺，高校要完成創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，專業(yè)設(shè)置和人才培養(yǎng)要瞄準社會需要和人民群眾需求，這就要求辦學(xué)模式、教學(xué)計劃、課程體系、培養(yǎng)途徑都要進行大的變革，以期待體育管理信息系統(tǒng)有健康體育教育的大數(shù)據(jù)指導(dǎo)能力。同時，目前高校體育健康數(shù)據(jù)增長非?？欤鎸U展能力不強的傳統(tǒng)體育管理信息系統(tǒng)，顯得有些力不從心，體育管理信息系統(tǒng)需支持海量數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理能力,以期待提升科學(xué)決策和提高教學(xué)管理工作效率。

隨著云計算大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，把云大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)引入到體育教學(xué)過程，提出基于大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息系統(tǒng)研究，將依托大數(shù)據(jù)和整合優(yōu)質(zhì)體育資源，構(gòu)建體育大數(shù)據(jù)環(huán)境，建設(shè)大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息平臺，提升高校體育管理信息系統(tǒng)的決策能力以及智能化水平，培養(yǎng)社會所需體育人才以及共享體育大數(shù)據(jù)、協(xié)同創(chuàng)新等具有非常重要的意義。

2 基于大數(shù)據(jù)的體育云信息系統(tǒng)設(shè)計

本文針對目前高校體育管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求進行技術(shù)分析，提出高校體育管理云信息系統(tǒng)總體設(shè)計及集成方案，建立基于高校大數(shù)據(jù)的體育數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)。

2.1 高校體育管理云信息系統(tǒng)總體規(guī)劃

通過對廣州各高校進行系統(tǒng)需求調(diào)研分析，統(tǒng)籌規(guī)劃云信息系統(tǒng)的學(xué)生體質(zhì)監(jiān)控與教學(xué)實施是十分重要的，設(shè)計時要考慮規(guī)劃期內(nèi)的所有可能需求，進行整體設(shè)計，然后可以根據(jù)高校實際情況和需求分步實施，從而保證了系統(tǒng)在規(guī)劃期內(nèi)的一致性、先進性和可擴展性。以下從系統(tǒng)功能層次劃分、工藝子系統(tǒng)劃分和地理位置區(qū)域劃分三個方面，分別進行總體分析介紹。

（1） 系統(tǒng)功能層次劃分采用金字塔式三層體系結(jié)構(gòu)，自底向上分別為大學(xué)生體能監(jiān)控層、教學(xué)實施系統(tǒng)監(jiān)控層和體育云信息管理層，如圖1所示。

基于大數(shù)據(jù)的大學(xué)生體能系統(tǒng)監(jiān)控層是高校體育管理云信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它由多個相對獨立的功能子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)可能是按照體育管理類別劃分子系統(tǒng)，也可能是按區(qū)域位置或高校劃分子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)通過智能終端穿戴設(shè)備進行體能信息自動采集，通過設(shè)計存儲、顯示、語音提示、無線發(fā)射以及無線接收模塊連接計算機，實時監(jiān)測運動者的狀態(tài)并收集學(xué)生個人運動數(shù)據(jù)等模塊組成一個監(jiān)控子系統(tǒng)，可以完成不同類型或區(qū)域高校的體育數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控，并為體育管理系統(tǒng)教學(xué)實施系統(tǒng)層提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖1 三層體系結(jié)構(gòu)

圖2 體能監(jiān)控層設(shè)計

教學(xué)實施系統(tǒng)層是體能系統(tǒng)監(jiān)控層與云信息管理系統(tǒng)的中間層。由各類體育類項目子系統(tǒng)組成，包括田徑子系統(tǒng)，球類子系統(tǒng)，健美子系統(tǒng)等競技體育和娛樂體育系統(tǒng)。對底層采集的數(shù)據(jù)時行分類，分析，并反饋給底層。同時根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行分析處理判斷，結(jié)合云信息管理層下達的命令或設(shè)置的參數(shù)。它是體育資源信息大數(shù)據(jù)平臺的核心，是實現(xiàn)體育教學(xué)的關(guān)鍵。平臺可向教學(xué)管理者，教師，還可以向體育管理部門、健身中心及學(xué)生，社會個人提供各類大數(shù)據(jù)服務(wù)。譬如，教師可根據(jù)授課內(nèi)容，時間發(fā)布授課地點，學(xué)生根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選課，教學(xué)管理部門可以對所屬場館進行實時監(jiān)控；個人根據(jù)體育場館分布和實時人數(shù)，通過終端預(yù)約場地進行運動。

云信息管理層：主要包括有，數(shù)據(jù)交換與系統(tǒng)整合，實現(xiàn)體育資源信息在各相關(guān)部門之間的信息交換管理；目錄管理和服務(wù)系統(tǒng)，它實現(xiàn)目錄內(nèi)容的審核、查詢、發(fā)布等功能；運維管理系統(tǒng)，它主要實現(xiàn)體育信息平臺的日常運行維護；API接口系統(tǒng)，可以實現(xiàn)本平臺的服務(wù)與其他現(xiàn)有系統(tǒng)應(yīng)用集成，也可直接進行資源信息平臺的開發(fā)。平臺系統(tǒng)，用于以平臺為基礎(chǔ)的各種應(yīng)用管理，它面向管理員與個人，針對不同需求提供各類服務(wù)。

2.2 云信息系統(tǒng)功能設(shè)計

建設(shè)基于大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息系統(tǒng)，挖掘現(xiàn)有體育資源數(shù)據(jù)，將為需要體育資源數(shù)據(jù)的各類教與學(xué)應(yīng)用提供支撐與服務(wù)，按功能劃分，可以分三個功能子系統(tǒng)，（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，主要獲取以往的體育資源信息，及以收集現(xiàn)有高校學(xué)生體質(zhì)的實時數(shù)據(jù)。利用5G、WIFI、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、安全的網(wǎng)絡(luò)通道，實現(xiàn)完成數(shù)據(jù)收集和整合。（2）大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：體育資源信息大數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)支撐、交換數(shù)據(jù)與系統(tǒng)整合、運行維護系統(tǒng)，智化指導(dǎo)教學(xué)的核心子系統(tǒng)等。（3）大數(shù)據(jù)應(yīng)用管理：大數(shù)據(jù)應(yīng)用管理是基于大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息系統(tǒng)實現(xiàn)管理的應(yīng)用層核心，是實現(xiàn)體育管理、體育教學(xué)的關(guān)鍵。

大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

圖3 體育管理云信息系統(tǒng)構(gòu)成

2.3 基于大數(shù)據(jù)的體育管理數(shù)據(jù)倉庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

大數(shù)據(jù)倉庫是體育數(shù)據(jù)集中存儲和綜合數(shù)據(jù)挖掘分析統(tǒng)計、管理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖3是本系統(tǒng)大數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)架構(gòu)圖。體育大數(shù)據(jù)倉庫功能實現(xiàn)了智慧決策管理支持、數(shù)據(jù)挖掘統(tǒng)計分析，其主要的工作流及過程包括：采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫、信息集市中心等。

（1）采集數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風，都是數(shù)據(jù)采集工具，本項目是利用一種軟硬裝置，采用無線網(wǎng)采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個接口，包括接口裝載、數(shù)據(jù)接收處理、檢查校驗等主要組件。

（2）數(shù)據(jù)倉庫：在大數(shù)據(jù)智能大環(huán)境下，數(shù)據(jù)倉庫可以為高校網(wǎng)解決方案以及大數(shù)據(jù)方面提供了高效的計算資源，主要特點，效率足夠高，數(shù)據(jù)質(zhì)量高，可護展性。本項目通過濾器裝置完成過濾工作。

（3）信息集市中心：完成從大數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)化，提供云信息化管理所需數(shù)據(jù)，是層次體系結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計：本項目有別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的維度設(shè)計，主要包括有維度模型、ODS（operational data store）、OLAP等。本項目的數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)遵循基于高校體育大數(shù)據(jù)維度建模、包含聚合數(shù)據(jù)、集中體育數(shù)據(jù)源、支持高校歷年數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)一致性。為了提高系統(tǒng)訪問效率，項目設(shè)計上充分利用數(shù)據(jù)分區(qū)技術(shù)，通過空間來換取存儲性能。OLAP支持多維大數(shù)據(jù)分析查詢，建立立方體數(shù)據(jù)模型；數(shù)據(jù)抽取集完成從學(xué)生體能數(shù)據(jù)采集、匯聚到 ODS、集成到主數(shù)據(jù)表的過程；可視化模塊通過虛擬仿真，可視手段直觀顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系。

大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)倉庫相融合思路，將大量需要聚合的數(shù)據(jù)預(yù)處理并存儲，大大提高了信息管理系統(tǒng)的查詢效率，同時也實現(xiàn)了向深度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變。本項目在應(yīng)用層與數(shù)據(jù)倉庫間使用Mon DB非文檔數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，運行聚合數(shù)據(jù)和預(yù)處理及開發(fā)系統(tǒng)接口，將大數(shù)據(jù)倉庫與Mon DB建立關(guān)系，完成體育各分類數(shù)據(jù)的批量實時加載與更新。數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)架構(gòu)示意圖

根據(jù)項目數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計需要建設(shè)的數(shù)據(jù)庫有：索引庫，它是整合體育數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，由注冊庫所產(chǎn)生；注冊庫：注冊庫完成主索引庫，它由注冊服務(wù)完成；體育數(shù)據(jù)庫：通過采集現(xiàn)有系統(tǒng)中的數(shù)所來整合，按照本系統(tǒng)標準設(shè)計的數(shù)據(jù)庫；分析庫：設(shè)計的目的是為了將教學(xué)管理業(yè)務(wù)和統(tǒng)計分開以保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用性能,它由體育報告共享庫和體育數(shù)據(jù)庫ETL而產(chǎn)生。交換庫：是數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與平臺交換的前置庫。

3 結(jié)論

本文提出基于大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息系統(tǒng)研究，將依托大數(shù)據(jù)和整合優(yōu)質(zhì)體育資源，構(gòu)建體育大數(shù)據(jù)環(huán)境，建設(shè)大數(shù)據(jù)的高校體育管理云信息平臺，提升高校體育管理信息系統(tǒng)的決策能力以及智能化水平，培養(yǎng)社會所需體育人才以及共享體育大數(shù)據(jù)、協(xié)同創(chuàng)新等具有非常重要的意義。