高校學(xué)生工作信息在線(xiàn)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃中海 羅紫航 王萌 朱行浩 黃建銘

摘 要：為解決高校日常學(xué)生工作中信息快速、準(zhǔn)確采集與統(tǒng)一管理的問(wèn)題，介紹一種利用CodeIgniter框架技術(shù)，充分考慮網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?yōu)化，基于B/S架構(gòu)的高校學(xué)生工作信息采集系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所涉及的動(dòng)態(tài)表單創(chuàng)建、存儲(chǔ)與解析，以及電子簽名、Redis消息隊(duì)列等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。通過(guò)測(cè)試運(yùn)行，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)日常學(xué)生工作中信息采集的規(guī)范性與時(shí)效性，保證學(xué)生隱私安全性以及易用性方面取得了較好效果。

關(guān)鍵詞：表格電子化;信息采集;權(quán)限控制;CodeIgniter

DOI：10. 11907/rjdk. 191997 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2020）007-0144-04

The Design and Implementation of an Online Information Collection System

for College Students Work

HUANG Zhong-hai， LUO Zi-hang， WANG Meng， ZHU Xing-hao， HUANG Jian-ming

（School of Management， Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065，China）

Abstract： In order to solve the problem of fast and accurate information collection and unified management in the daily work of college students， this paper introduces an information collection system for college students work based on B/S framework， which uses CodeIgniter framework technology and fully considers the optimization of network traffic. The key technologies of creating， storing and parsing dynamic forms， electronic signature and Redis message queue involved in the implementation of the system are described. Through the test， the system has achieved practical results in realizing the standardization and timeliness of information collection in the daily work of students， the security of students privacy and the ease of use of the system.

Key Words： electronization of forms; information collection; privilege control; CodeIgniter

0 引言

如今各高校學(xué)生工作信息采集及管理方式大多還停留在通過(guò)即時(shí)通訊軟件及電子郵箱收發(fā)Word文件、Excel表格，并輔以紙質(zhì)表格填寫(xiě)存檔的階段。由于每次采集的信息量大小與格式要求不一，若學(xué)生群體基數(shù)很大，可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)填寫(xiě)、格式錯(cuò)誤等問(wèn)題，由此衍生出的進(jìn)一步核查與重填既增加了工作人員的工作量和難度，也降低了信息收集的時(shí)效性。近年來(lái)國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了以騰訊文檔、WPS在線(xiàn)文檔等為代表的在線(xiàn)文檔軟件，可應(yīng)用于多人協(xié)作填寫(xiě)工作，但難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)歸檔、智能化輔助填寫(xiě)等功能，且學(xué)生的隱私敏感信息存在泄露與被利用的風(fēng)險(xiǎn)。

目前，在高校管理信息化建設(shè)方面，很多學(xué)者進(jìn)行了大量研究。如張運(yùn)敏等[1]闡述對(duì)學(xué)生基本信息進(jìn)行精準(zhǔn)管理，推進(jìn)學(xué)生信息采集手段現(xiàn)代化以及強(qiáng)化信息審核力度的思想;李淑玲[2]對(duì)當(dāng)前高校學(xué)生管理信息化建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，提出應(yīng)構(gòu)建學(xué)生數(shù)字化信息管理體系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生信息的快速搜尋、查找、與管理;劉影等[3]提出高校管理信息化建設(shè)中存在的問(wèn)題與解決對(duì)策;張超[4]研究了大數(shù)據(jù)背景下高校學(xué)生隱私保護(hù)的基本問(wèn)題。在應(yīng)用信息技術(shù)方面，程佳等[5]提出通用Web表單數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案;殷旭等[6]闡述了基于Web表單的工作流管理系統(tǒng);黃慧等[7]將AJAX技術(shù)應(yīng)用于B/S電子表單填寫(xiě)模式中，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可交互性和易用性;宋奕爽等[8-9]研究并設(shè)計(jì)了Web動(dòng)態(tài)表單生成引擎;喻瑩瑩等[10]探討了前后端分離開(kāi)發(fā)技術(shù)在動(dòng)態(tài)表單系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

在已有研究基礎(chǔ)上，本文針對(duì)高校學(xué)生工作信息采集系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種新型信息采集業(yè)務(wù)流程，在權(quán)限管理與學(xué)生隱私安全方面作了進(jìn)一步探究，考慮在實(shí)際應(yīng)用中移動(dòng)終端設(shè)備的人機(jī)交互問(wèn)題與網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?yōu)化問(wèn)題，并進(jìn)一步探討在典型應(yīng)用場(chǎng)景下所需的擴(kuò)展功能如電子簽名設(shè)計(jì)與應(yīng)用等。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 功能模塊設(shè)計(jì)

學(xué)生工作信息采集系統(tǒng)以電子表單為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息采集表單的多樣性、通用性與可共享性[11]。系統(tǒng)功能模塊如圖1所示，系統(tǒng)運(yùn)維模塊主要包括用戶(hù)基礎(chǔ)信息管理、權(quán)限配置以及系統(tǒng)日常運(yùn)行維護(hù)功能;匯總表模塊主要針對(duì)工作信息采集統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)，通過(guò)匯總表創(chuàng)建、組織填寫(xiě)、班級(jí)干部審核，最終完成統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)導(dǎo)出工作;工作表模塊主要包括登記、申請(qǐng)類(lèi)Word表格在線(xiàn)填寫(xiě)與文檔打印導(dǎo)出功能。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)實(shí)踐要求，學(xué)生工作信息采集系統(tǒng)應(yīng)具備安全性、可靠性、可維護(hù)性、可容錯(cuò)性以及可拓展性。系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server）架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，主要服務(wù)設(shè)施包括：①Apache Web服務(wù)器，受理用戶(hù)連接請(qǐng)求;②應(yīng)用服務(wù)器，處理系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯;③MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

為提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取性能，系統(tǒng)采用Redis作為系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)。Redis是一個(gè)key-value存儲(chǔ)系統(tǒng)，支持存儲(chǔ)的value類(lèi)型包括string（字符串）、list（鏈表）、set（集合）、zset（有序集合）和hash（哈希類(lèi)型），數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在內(nèi)存中[12]。

系統(tǒng)前端基于HTML5規(guī)范，遵循前后端分離的設(shè)計(jì)思想，數(shù)據(jù)交互使用JSON（JavaScript Object Notation），且易讀性強(qiáng)、解析快速[13]。系統(tǒng)后端應(yīng)用程序基于MVC設(shè)計(jì)模式，使用PHP環(huán)境下的CodeIgniter作為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)框架。CodeIgniter是一種基于PHP開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的輕量級(jí)開(kāi)發(fā)框架，具有代碼庫(kù)豐富、配置簡(jiǎn)單以及快速、簡(jiǎn)潔的特性[14]。CodeIgniter較好地實(shí)現(xiàn)了MVC設(shè)計(jì)模式，即將系統(tǒng)分為模型（Model）、視圖（View）、控制器（Controller）3個(gè)模塊。各模塊相對(duì)獨(dú)立，降低了系統(tǒng)模塊間的耦合性，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

1.3 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

1.3.1 信息采集匯總流程

學(xué)生信息采集匯總是系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)功能之一，涉及的主要工作流程如圖2所示。其核心流程為：信息采集方登錄系統(tǒng)，創(chuàng)建匯總表任務(wù)，包括編輯數(shù)據(jù)項(xiàng)、配置屬性、設(shè)置匯總對(duì)象與審核人權(quán)限等;任務(wù)創(chuàng)建完成后，通過(guò)分享鏈接到工作群的形式通知填寫(xiě)對(duì)象填報(bào)信息，并通知審核人按時(shí)完成審核工作;填寫(xiě)人（一般為學(xué)生）通過(guò)鏈接進(jìn)入系統(tǒng)，填寫(xiě)必填的條目?jī)?nèi)容，確認(rèn)無(wú)誤后提交;信息采集需求方可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前匯總完成狀態(tài)與各班填寫(xiě)進(jìn)度，匯總完成后即可查看或?qū)С霾杉男畔?，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)分析與信息歸檔管理工作[15]。

1.3.2 工作模板表流程

工作模板表一般是高校各部門(mén)基于工作需要，采集信息并進(jìn)行存檔的專(zhuān)用表，如學(xué)分申請(qǐng)表、獎(jiǎng)學(xué)金申請(qǐng)表、社會(huì)實(shí)踐認(rèn)證表等。這類(lèi)表通常以Word表格形式為主，有嚴(yán)格的填寫(xiě)規(guī)范，編制完成后可復(fù)用時(shí)間較長(zhǎng)，需要填寫(xiě)人簽字以及打印存檔。

為確保官方信息的準(zhǔn)確性，工作模板表由管理員上傳，檢查并配置相關(guān)屬性。學(xué)生登錄系統(tǒng)，通過(guò)填寫(xiě)鏈接或直接搜索兩種途徑獲取所需表格，然后直接在瀏覽器上在線(xiàn)編輯填寫(xiě)，系統(tǒng)提供格式驗(yàn)證功能輔助規(guī)范輸入，填寫(xiě)無(wú)誤后即可打印或?qū)С鑫臋n。

1.4 權(quán)限控制設(shè)計(jì)

作為信息采集入口，用戶(hù)隱私與數(shù)據(jù)安全至關(guān)重要[16-17]。系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩種權(quán)限控制模式：①基于組織結(jié)構(gòu)的權(quán)限控制。根據(jù)高校組織結(jié)構(gòu)中的層級(jí)關(guān)系設(shè)置權(quán)限類(lèi)別，如學(xué)院管理員、年級(jí)管理員、班級(jí)管理員等，主要管理學(xué)生基礎(chǔ)信息及部分學(xué)生事務(wù)數(shù)據(jù);②以表創(chuàng)建者為中心的權(quán)限控制。表創(chuàng)建者對(duì)其創(chuàng)建的表?yè)碛泄芾砼c編輯權(quán)限，并能分配表的查看、審核及填寫(xiě)權(quán)限。

對(duì)于新創(chuàng)建的表，通過(guò)系統(tǒng)管理員審核，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛诮M織結(jié)構(gòu)的權(quán)限控制模式，表中數(shù)據(jù)供組織結(jié)構(gòu)在權(quán)限控制下共享。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 動(dòng)態(tài)表創(chuàng)建、存儲(chǔ)與解析

由于每次信息采集的內(nèi)容與類(lèi)型可能都不太一致，提供給用戶(hù)的根據(jù)具體情況自定義表結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)生成與管理表單等功能是簡(jiǎn)化信息采集及適配各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)鍵。

（1）動(dòng)態(tài)表創(chuàng)建。用戶(hù)與網(wǎng)站交互生成的表定義數(shù)據(jù)，將以序列化JSON的方式傳遞給后臺(tái)服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)規(guī)則動(dòng)態(tài)創(chuàng)建關(guān)系表并存儲(chǔ)表的定義信息。動(dòng)態(tài)表定義的主要JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

標(biāo)題：“”，描述：“”，審核方式：“”，審核人：“”，回收方式：“”，截止時(shí)間：“”，數(shù)據(jù)項(xiàng)配置：？[ {項(xiàng)編號(hào)：1，項(xiàng)名稱(chēng)：“”，輸入控件類(lèi)型：“”，必填設(shè)置： “”，數(shù)據(jù)驗(yàn)證規(guī)則： “”， 數(shù)據(jù)綁定規(guī)則： “”，填寫(xiě)提示： “”}，……]

（2）動(dòng)態(tài)表存儲(chǔ)。系統(tǒng)采用三級(jí)表結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)表：①管理表：記錄基本屬性、結(jié)構(gòu)框架定義以及狀態(tài)跟蹤信息，如標(biāo)題、創(chuàng)建人、審核方式、回收方式、回收狀態(tài)、提醒郵箱等;②設(shè)計(jì)表：記錄表數(shù)據(jù)項(xiàng)的名稱(chēng)、格式、提示、綁定規(guī)則等;③內(nèi)容表：存儲(chǔ)用戶(hù)填寫(xiě)、提交的數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的關(guān)系表，表的命名規(guī)則是“f_content_”前綴加上表的編號(hào)，如“f_content_2019010”。

（3）動(dòng)態(tài)表解析。系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的動(dòng)態(tài)表定義信息，通過(guò)后端模板映射規(guī)則生成HTML文檔，添加CSS樣式及JS行為交互代碼，完成對(duì)動(dòng)態(tài)表的解析，并對(duì)解析得到的HTML文檔進(jìn)行緩存。

2.2 綁定項(xiàng)自動(dòng)完成

在創(chuàng)建與定義動(dòng)態(tài)表過(guò)程中，可為數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置綁定規(guī)則，實(shí)現(xiàn)綁定項(xiàng)自動(dòng)完成。例如對(duì)“姓名”一項(xiàng)進(jìn)行綁定，用戶(hù)在進(jìn)入填寫(xiě)頁(yè)面時(shí)，“姓名”一項(xiàng)將直接填充用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的姓名信息，以避免重復(fù)輸入。

綁定項(xiàng)自動(dòng)完成實(shí)現(xiàn)原理如下：動(dòng)態(tài)表在解析過(guò)程中會(huì)根據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的綁定規(guī)則，解析為一段JS異步請(qǐng)求代碼片段，插入到填寫(xiě)頁(yè)面中;填寫(xiě)頁(yè)面在瀏覽器端渲染加載完成后，執(zhí)行該代碼片段;瀏覽器異步請(qǐng)求綁定數(shù)據(jù)，返回得到服務(wù)器查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，自動(dòng)填充相應(yīng)表單項(xiàng)。

2.3 輸入控件與格式驗(yàn)證

對(duì)于普通的學(xué)生信息采集，系統(tǒng)默認(rèn)采用短文本輸入控件，對(duì)于有選項(xiàng)的輸入框，則以下拉列表形式供用戶(hù)選擇填寫(xiě)。該方式既能降低系統(tǒng)操作復(fù)雜度，又能滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，用戶(hù)體驗(yàn)較好。

同時(shí)，對(duì)于格式要求嚴(yán)格的工作信息采集，系統(tǒng)提供諸如單選、多選、數(shù)值、日期、時(shí)間、郵箱等輸入控件以規(guī)范用戶(hù)輸入[18]。用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)以異步方式傳遞給系統(tǒng)后臺(tái)，通過(guò)正則表達(dá)式工具對(duì)用戶(hù)輸入進(jìn)行驗(yàn)證，并反饋相應(yīng)提示信息，以幫助用戶(hù)以規(guī)范的格式填寫(xiě)表格。

2.4 電子簽名

電子簽名是紙質(zhì)手寫(xiě)簽名的替代方案，也是在無(wú)紙化辦公過(guò)程中進(jìn)行身份驗(yàn)證與責(zé)任追溯的重要一環(huán)[19-20]。

簽名數(shù)據(jù)采集由前端JS庫(kù)Signature Pad實(shí)現(xiàn)，調(diào)用 SignaturePad（canvas，{backgroundColor：‘rgba（255，255，255，0）}）方法，傳入一個(gè)空白的Canvas畫(huà)布對(duì)象，即可生成一個(gè)背景透明的簽名面板，并能監(jiān)聽(tīng)用戶(hù)行為，采集鼠標(biāo)軌跡或觸屏手寫(xiě)筆跡數(shù)據(jù)，調(diào)用signaturePad.toDataURL（）方法導(dǎo)出簽名數(shù)據(jù);用戶(hù)提交后，簽名數(shù)據(jù)以base64編碼格式通過(guò)HTTP POST方法發(fā)送給后臺(tái)服務(wù)器，在服務(wù)器端進(jìn)行圖像空白區(qū)域裁剪、縮放至指定大小等操作后，以圖像格式存儲(chǔ)簽名數(shù)據(jù)，并將存儲(chǔ)路徑和簽名時(shí)間戳添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中;電子簽名最終以圖片形式顯示在瀏覽器頁(yè)面上，或通過(guò)CodeIgniter集成PHPOffice插件導(dǎo)出到Word、Excel、PDF等文件中。

系統(tǒng)采用用戶(hù)認(rèn)證、文檔消息摘要、數(shù)據(jù)資源隔離等策略，確保簽名數(shù)據(jù)的采集與修改僅由簽名人控制，并且對(duì)數(shù)據(jù)電文內(nèi)容的任何改動(dòng)都能被發(fā)現(xiàn)，以此保障用戶(hù)電子簽名的法律效力[19]。

2.5 Redis消息隊(duì)列

對(duì)于工作信息采集匯總業(yè)務(wù)，由于學(xué)生群體基數(shù)較大，短時(shí)間內(nèi)大量用戶(hù)提交的請(qǐng)求與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理難以得到穩(wěn)定保障，甚至可能引起服務(wù)器宕機(jī)。系統(tǒng)采用Redis消息隊(duì)列寫(xiě)入的方式，對(duì)短時(shí)間內(nèi)的突發(fā)請(qǐng)求，在合理負(fù)載下進(jìn)行排隊(duì)處理?；驹砣鐖D3所示。

用戶(hù)提交的數(shù)據(jù)會(huì)傳遞到Redis消息隊(duì)列中，并快速釋放與用戶(hù)終端的連接。在服務(wù)器后臺(tái)一直運(yùn)行著一個(gè)小型處理程序，作為消息的消費(fèi)者，每隔一段時(shí)間會(huì)被喚醒，從Redis消息隊(duì)列中選取一條或一組消息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。如發(fā)生錯(cuò)誤，則回退數(shù)據(jù)到消息隊(duì)列中，程序進(jìn)入休眠狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)資源和用戶(hù)數(shù)量合理設(shè)置程序運(yùn)行間隔，可以起到網(wǎng)絡(luò)流量削峰填谷的作用。采用消息隊(duì)列寫(xiě)入方式，對(duì)于用戶(hù)突發(fā)的大量填寫(xiě)請(qǐng)求，系統(tǒng)仍能保證在合理負(fù)載下穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，從而保障采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)無(wú)誤。

3 系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)實(shí)例

系統(tǒng)信息采集匯總業(yè)務(wù)已在武漢科技大學(xué)管理學(xué)院大三學(xué)生群體中投入運(yùn)營(yíng)，采集匯總?cè)蝿?wù)創(chuàng)建（見(jiàn)圖4）和匯總狀態(tài)查看（見(jiàn)圖5）是五一假期學(xué)生去向信息采集過(guò)程中的系統(tǒng)運(yùn)行界面，共收集了802份去向信息。

4 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)營(yíng)后，為在校師生提供了一個(gè)在線(xiàn)采集與管理信息的平臺(tái)，為學(xué)生管理工作提供了便利。通過(guò)對(duì)日常信息采集流程進(jìn)行電子化與規(guī)范化，提高了信息采集效率，在校師生反饋良好。

系統(tǒng)提供了一個(gè)采集學(xué)生工作信息的入口，但其數(shù)據(jù)和信息管理還處于初級(jí)階段，因此下一步需要進(jìn)行的工作有：①高校事務(wù)活動(dòng)繁雜，信息采集需要細(xì)分各個(gè)場(chǎng)景，系統(tǒng)后期擴(kuò)展需要設(shè)計(jì)高并發(fā)、高可擴(kuò)展性架構(gòu)，為各場(chǎng)景提供功能支持;②系統(tǒng)需要對(duì)接高校各個(gè)數(shù)據(jù)源，整合信息資源，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與挖掘工作，以更好地支持高校事務(wù)工作管理。

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（責(zé)任編輯：黃 ?。?/p>