第2章相關理論技術2.1智慧校園概述智慧校園是基于物聯(lián)網的綜合性工作、學習和生活環(huán)境。包括了不同應用服務系統(tǒng)支撐的教學、科研、管理、校園生活的全面整合?？梢詾槲覀兲峁o處不在的網絡學習、高效的學校管理、豐富多彩的校園文化。最終形成舒適貼心的校園生活——“安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能”。2.1.1數(shù)字化、智慧化、信息化校園的區(qū)別數(shù)字化校園、智慧化校園、信息化校園三者是一個漸進的時代產物。信息化校園側重于信息化平臺的搭建和校園網絡化建設。數(shù)字化更注重資源，信息化只完成了對資源等信息的電子化處理[19]，并沒有實現(xiàn)資源等信息的數(shù)字化，也不能基于相關的數(shù)值分析。智慧校園是人工智能、大數(shù)據(jù)、云技術等先進技術在校園應用中的美好愿景。它可以實現(xiàn)數(shù)值分析，智能地解決校園決策問題，所以叫智慧校園。信息化階段還處于初期，數(shù)字化校園還沒有完全建立和建設。一般都是完成了智慧化校園中某一模塊的智能化，只有在完成整個校園各個環(huán)節(jié)的智能化，并且被師生有效的使用起來才能稱之為智慧校園。2.1.2智慧校園的應用智慧校園的應用過程中，感知層為數(shù)字化校園和大數(shù)據(jù)技術提供數(shù)據(jù)支持，再經過數(shù)字化校園的業(yè)務整合和大數(shù)據(jù)技術的分析處理，進而為我們提供豐富多彩的智慧應用。智慧校園的應用過程如圖2-1所示：圖2-1智慧校園應用過程感知層：校園智能感知層主要由攝像頭、樓宇系統(tǒng)控制器、資產管理系統(tǒng)、二維碼等采集模塊組成，本文主要以校園卡為例。數(shù)字化校園：數(shù)字化校園的建設主要包含了數(shù)據(jù)中心的建設，感知層為數(shù)字校園提供了大量的數(shù)據(jù)。對于海量數(shù)據(jù)的采集和應用，感知層可以為校園結構提供大量的數(shù)據(jù)參考，對實現(xiàn)數(shù)字化校園建設目標起到積極的作用。大數(shù)據(jù)技術：數(shù)據(jù)是智慧校園的核心，通過對各種數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析和處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流動性和價值性。經過大數(shù)據(jù)技術的分析處理為各種智慧應用提供科學依據(jù)。智慧應用：通過感知層、數(shù)字化校園、大數(shù)據(jù)技術的層層支持，智慧應用才能得到很好的發(fā)展。例如智慧門禁、智慧圖書館、智慧簽到、智慧校園卡等，本文主要是對智慧校園卡數(shù)據(jù)進行了可視化處理。2.2Mysql數(shù)據(jù)庫Mysql是一款可廣泛應用于各類流行的操作系統(tǒng)平臺的關系式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),它擁有了分布式的數(shù)據(jù)庫管理。Mysql自己搭建的數(shù)據(jù)庫既可以在網上任何位置或者其他地方進行訪問,也同樣可以在互聯(lián)網上與任何其他人進行共享。Mysql具有功能強大、應用簡單、管理更加容易、運行更加迅捷、可靠程度更高、安全和保密等特點。2.3EclipseEclipse是作用于\o"Computerprogramming"計算機編寫代碼的\o"整合開發(fā)環(huán)境"集成開發(fā)環(huán)境（英文簡稱：IDE），目前使用最普遍的JavaIDE就是這個集成開發(fā)平臺。其中，它包括有一個基礎的工作區(qū)和一個可延伸擴展的插件管理系統(tǒng)。目前，這個平臺主要的使用語言對象是Java，但是這只是適用的語言對象的一個支流，此平臺中包含的插件管理系統(tǒng)，可以對目前較為火熱的C、C++等語言實行管理。Eclipse是最初由IBM公司開發(fā)的，因此其內部的主要代碼庫也是來自于此公司的VisualAge。此平臺不僅僅開發(fā)Java語言，因此，使用對象也可以通過集成EclipsePlatform的插件管理平臺來選擇自己所需要的開發(fā)語言。這是一個開源的平臺，因此，用戶也可以將自己編寫的插件模塊向大眾貢獻，從而也能夠達到方便他人的目的。2.4本章小結智慧校園的發(fā)展是在高校信息化建設背景下，在互聯(lián)網技術的推動下所取得的。而校園卡也是在智慧校園背景下的智慧應用。本章對智慧校園的相關概念、使用到的數(shù)據(jù)庫等進行了介紹。通過本章的理論學習，為后面的設計奠定理論基礎。第3章需求分析伴隨著高校信息化建設的不斷深入，智慧校園的建設不僅為師生提供了便利的生活功能，而且解決了許多問題。為了解決這些問題，本章分析了智慧校園在運行過程中存在的問題和狀況，根據(jù)智慧校園的應用需求，提出了基于大數(shù)據(jù)的智慧校園資源利用模型，可以更充分地利用校園信息，使智慧校園更加智能化，使師生的工作和學習更加舒適高效。3.1基于大數(shù)據(jù)的智慧校園分析流程以大數(shù)據(jù)為基礎，針對智慧校園建設的不足和需求，首先描述了智慧校園的拓撲結構，然后提出了基于大數(shù)據(jù)的智慧校園資源利用模型，并詳細闡述了其體系結構。對其中的資源池這一模塊，通過列舉了校園卡的應用作了詳細的分析，對校園卡中的消費數(shù)據(jù)作了不同維度的分析，從而為智慧校園的建設提供科學性的建議。基于大數(shù)據(jù)的智慧校園分析整個流程如圖3-1所示：圖3-1基于大數(shù)據(jù)的智慧校園分析流程圖3.2智慧校園的發(fā)展突出問題分析隨著云計算[5]、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術的廣泛應用，校園建設逐漸向智慧校園轉變。近年來，高校信息化建設在推廣多種多樣智能圖書館、多功能教室、網上教學等方面取得了明顯成效。許多應用場景也把智慧校園作為一種可持續(xù)的戰(zhàn)略，不斷探索和建設，但也仍然會面臨著多種多樣的問題：1、沒有統(tǒng)一的資源認證機制[20]。使用者的身份信息資源管理復雜，數(shù)據(jù)源不可靠。例如，校園內存中有許多獨立的用戶數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，用戶需要不同的用戶名和密碼才能訪問不同的系統(tǒng)，這將導致重復輸入相同的信息，這不僅會增加工作量，還會導致發(fā)生錯誤。2、各種業(yè)務系統(tǒng)是孤立的。由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準。業(yè)務系統(tǒng)之間的隨時隨地的資源管理和交流和業(yè)務體系之間的資源交流很難實現(xiàn)。3、信息化融合不強[21]。在建設智慧校園的過程中，高校各部門都會根據(jù)高校的實際情況和需求進行發(fā)展，但信息和團隊管理能力的不足將嚴重影響應用系統(tǒng)的開發(fā)和使用。4、信息分散。數(shù)據(jù)多樣，存儲空間大。這些數(shù)據(jù)不能真正整合，不能為高校管理者提供科學的決策支持。5、智能手機已經成為一種干擾，而不是一種教學工具。很多學生在課堂上無法抵制智能手機的誘惑，影響了學生們的學習。很少能將智能手機作為教學工具來推廣教學，在實際教學過程中，智能手機的引入缺乏應用性和機制性[6]?！爸腔刍卑l(fā)展面臨許多問題，其中經過了三個階段。3.3智慧校園模型的不同人員需求分析在分析智能化校園現(xiàn)狀和智能化校園建設需求的基礎之上，提出了一種以大數(shù)據(jù)為基礎的智能化校園資源開發(fā)模式。其中校園里的不同群體的需求有一定的差別，不同群體的需求如圖3-2所示：圖3-2不同人員需求分析圖師生：校園是師生學習和工作的場所，其功能必須特別強大。衡量智能校園優(yōu)劣的關鍵因素之一是它能否滿足所有人的需求。校園里的各種資源非常豐富，如課件信息、圖書信息、監(jiān)控資源等。大家可以統(tǒng)一管理這些資源和信息，以避免記住多個密碼。同時，智能化學校網絡為教職工們提供了越來越多的有用消息。此外，資源釋放的路徑除了電腦、手機這些移動端的設備之外，還發(fā)展了許多終端設備，這已成為發(fā)展的主流。因此，校園還需要建設大量的終端，使老師和學生們可以使用學校內的各種信息并不受到其他的限制[22]。管理者：對于管理者來說，快速且準確地進行管理和服務是他們需要達到的目標。對于不同部門的管理者來說，必須更有效地參與整個智慧校園的管理，按照各自的職責及時滿足師生們的需求，打破部門之間的壁壘，實現(xiàn)資源共享的目標，與所有的管理者共享一個公共資源池，并獲取他們所需的資源。還需要為某些高度機密的資源確立某些權限?？蒲腥藛T：對于科研人員來說，工程建設和計算機建設的場景越簡單越好。學術的成果可以最終與大家共享或者發(fā)掘其中的特別。屬于個人的某些信息的保密性也可獲得提升。最后，也需要強大的計算和存儲能力。3.4智慧校園資源利用模型的功能需求分析基于大數(shù)據(jù)的智慧校園資源利用模型需要擁有以下能力：1、存儲能力：它可以實時采集和存儲大量的數(shù)據(jù)和信息。它需要一個大而可靠的服務器來支持整個智慧校園系統(tǒng)，并且在系統(tǒng)體系結構中扮演著資源池的角色，為用戶和管理者提供了大量的資源。2、計算能力：強大的計算能力也是智慧校園系統(tǒng)的核心[23]。一方面，大量的數(shù)據(jù)采集需要通過計算機系統(tǒng)進行處理；另一方面，從各種數(shù)據(jù)中選擇有用且有價值的信息是一項非常復雜的任務。同時，強大的計算能力也有利于對網絡的優(yōu)化管理和對實時突發(fā)狀況的處理。3、安全性：防火墻將為以大數(shù)據(jù)為基礎的校園智能資源的使用提供強有力的保障。避免網絡病毒的攻擊，造成網絡癱瘓，保證信息安全和系統(tǒng)穩(wěn)定。4、共享性：統(tǒng)一的資源管理技術和訪問技術將系統(tǒng)中的所有資源放入資源池。避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)中所有資源都分配到不同計算機的問題，實現(xiàn)了資源的統(tǒng)一管理[7]。只要您通過門戶訪問數(shù)據(jù)庫，就可以找到并共享所有信息。5、方便操作性：利用不一樣的使用端口和Web終端，這樣能極大地方便使用者和管理人員的操作和使利用。6、可擴展性：可以容易地將新的應用和設備兼容到整個應用中去。3.5智慧校園拓撲分析分析了智慧校園建設的現(xiàn)狀、智慧校園建設過程中存在的問題，了解了大數(shù)據(jù)技術的基礎，首先構建出智慧校園的拓撲。介紹了其中資源池的應用，結合獲取到的數(shù)據(jù)源，常州工學院校園卡部分流水數(shù)據(jù)，將校園卡流水數(shù)據(jù)進行可視化，分析消費數(shù)據(jù)背后隱藏的信息，為智能化校園的構建提供智能化的決策機制，為學校的建設和日常運營提供更有效的指導。智慧校園的拓撲如圖3-3所示：圖3-3智慧校園拓撲圖該拓撲的核心便是服務器組成的資源池，該服務器主要負責智慧校園體系中的計算任務、存儲任務，能提供強大的計算能力以及存儲能力，形成一個龐大的資源池。從該智慧校園的拓撲圖中可以看到智能校園的創(chuàng)建實際上是一種私有云[8]，需要有自己獨立的中央服務器，通過防火墻與外界隔離。在保證內部網絡安全的同時，還提供校外服務。傳感器網絡可以在傳統(tǒng)網絡的基礎上更新或添加新的設備，構建更大的網絡，然后訪問服務器，通過預先設置好的軟件和處理程序對采集到的海量數(shù)據(jù)進行處理和存儲。在智慧校園的拓撲中，數(shù)據(jù)分析是資源庫的重要組成部分，關系到資源庫中數(shù)據(jù)滿足師生需求的有效性和可用性[9]。校園卡是其應用之一，通過對校園卡消費數(shù)據(jù)的分析，得出消費群體的特征并發(fā)現(xiàn)其中的問題，有利于更好的實現(xiàn)智慧校園的管理。3.6智慧校園應用之校園卡資源池中數(shù)據(jù)的信息量巨大，需要通過進一步處理得到對師生有用的信息。通過對數(shù)據(jù)層中校園卡的流水數(shù)據(jù)分析，得出消費群體的特征并發(fā)現(xiàn)其中的問題，了解大家的學習、生活和愛好等，進而掌握學校的運行規(guī)律，有利于更好的實現(xiàn)智慧校園的管理，為智慧校園的建設提供科學、個性化的服務。校園卡部分數(shù)據(jù)分析的流程如圖3-4所示：圖3-4校園卡分析流程3.7本章小結本章介紹了智慧校園建設中存在的不足和需求，并且結合了當前較為流行的大數(shù)據(jù)技術，建設了智慧校園的拓撲結構圖，資源池中存儲了海量的數(shù)據(jù)信息，在整個拓撲中有著很重要的地位。以校園卡在食堂各終端的消費流水數(shù)據(jù)為例，對各食堂、各樓層的消費金額和消費次數(shù)進行圖表可視化，列出了從數(shù)據(jù)獲取到最終能夠為智慧校園建設提供建議支持的整個過程。第4章總體設計4.1智慧校園資源利用模型4.1.1資源模型在分析智慧校園現(xiàn)狀和未來大數(shù)據(jù)智慧校園建設需求的基礎上，提出了基于大數(shù)據(jù)的智慧校園資源利用模型。該模型在傳統(tǒng)云計算服務架構的基礎上，提高了大數(shù)據(jù)的利用率。提供了完整的校園智能化資源利用的模型，充分發(fā)揮了云計算服務架構的優(yōu)勢。該模型以智能化校園建設為基礎，結合校園服務的特點，在現(xiàn)有校園網的基礎之上與服務器建立統(tǒng)一的資源庫，并且整合統(tǒng)一的校園資源存儲和計算能力。資源利用率由虛擬化技術定義，并且提供了豐富而且簡單的應用程序級用戶界面。整個校園智能網絡不僅可以保證自身的安全，還可以通過一個入口與第三方供應商或運營商合作，共享校園資源和其他社會資源。智慧校園資源利用模型如圖4-1所示：圖4-1基于大數(shù)據(jù)的智慧校園資源利用模型在以大數(shù)據(jù)為基礎的校園資源智能化利用模型中，底層是物理層，即基礎設施層。它包括了校園內的各種傳感器、網絡接入設備、終端等，其中最重要的是大型服務器。這是整個系統(tǒng)的核心。它基于基礎架構層，通過虛擬化技術[11]實現(xiàn)各種業(yè)務應用。在有效利用資源的基礎上，可以對不同的應用和用戶進行管理和操作。上層是直接面向用戶的Web應用，為用戶和管理者提供了大量方便的應用服務。4.1.2各層次提供的功能服務以大數(shù)據(jù)為基礎的校園資源智能化利用模式。它主要包括基礎設施層、虛擬化技術應用層、平臺支撐層和軟件應用層。每個層次發(fā)揮各自不同的作用，從而滿足不同人員的需求，也針對存在的問題建設出新的功能。1、基礎設施層：在云計算服務中心，基礎設施層為整個架構提供物理硬件基礎設施。它包括了大量服務器、存儲、底層網絡設備和傳感器。在基礎設施層，更重要的是，建立了一個由大量硬件組成的資源池，為上層的實現(xiàn)奠定了基礎。對于智能校園等系統(tǒng)，需要在校園內建立一個獨立的資源庫。創(chuàng)建一個單一的服務器資源池，然后構建一個相對獨立的資源服務系統(tǒng)。這樣就可以擁有多種存儲資源，保證智慧校園資源池的安全。通過預留的外部接口，可以連接到外部公有云或私有云。對于存儲在校園中的各種信息資源，需要非常大的存儲容量。這種資源利用模式是基于更有效的資源管理，并且有利于資源共享。2、虛擬化技術：虛擬化技術的應用充分利用了云計算架構的資源。虛擬化技術意味著原始計算機是以虛擬為基礎，在這之上運行的，而不是以真實的為基礎運行。虛擬化技術可以將單個處理器虛擬化為多個處理器。任何虛擬化處理器都可以有獨立的存儲和操作系統(tǒng)。應用程序在每個虛擬化存儲空間中獨立運行，沒有任何交互，大大提高了工作效率。在基于大數(shù)據(jù)的智慧化校園資源利用模式中，利用虛擬化技術實現(xiàn)了計算容量、存儲容量和網絡容量的虛擬化，使不同的員工和用戶能夠在整個資源庫中獲得所需的計算資源，提高整個系統(tǒng)的利用率，節(jié)約硬件成本。用戶只要通過網絡訪問資源池并請求所需的資源，就可以從資源池中提取所有的數(shù)據(jù)，所有處理后的數(shù)據(jù)都存儲在資源池中。虛擬化技術為實現(xiàn)校園資源的智能化利用模式提供了技術基礎。3、平臺支撐層：平臺支撐層是介于軟件應用層和基礎設施層之間的平臺。平臺支持層使底層硬件連接對用戶不可見。平臺支持層可以為研究人員提供個性化的研發(fā)中間平臺，研究人員可以根據(jù)軟件應用開發(fā)不同的程序。這一層包括數(shù)據(jù)庫和應用服務器，有助于研究人員為軟件應用層和基礎設施管理提供技術支持，實現(xiàn)資源的智能化利用。以大數(shù)據(jù)為基礎的智能化校園，它在基礎設施建設，特別是負載均衡和接口服務中發(fā)揮著重要作用，為上層軟件應用層提供分布式支持[12]、和計算平臺服務。4、軟件應用層：軟件應用層以平臺支持層為基礎，直接面向用戶，為用戶提供直接的界面和Web服務，為一般用戶和管理者提供直接的網站。模型中的資源池為應用軟件提供了基礎設施，平臺支持層提供了硬件訪問的方式。在此基礎上，研究人員還可以開發(fā)出智慧校園資源利用模型所需的應用程序，如課程管理程序、圖書館資源管理程序等。在海量數(shù)據(jù)的基礎上，將原有的管理系統(tǒng)應用到模型中，大大提高了平臺的可擴展性和兼容性。此外，所有的應用程序安排在同一個資源池上，進而可以統(tǒng)一資源利用，方便不同人員對資源的共享。4.2智慧校園建設架構模型由感知層、網絡層、數(shù)據(jù)層和應用層構成了智慧校園建設的架構模型，各層又分別負責不同的功能，如圖4-2所示：圖4-2智慧校園架構模型感知層：充分融合RFID射頻識別技術、ZigBee紫蜂協(xié)議、IPCAM(IPNetworkCamera)網絡攝像機等技術，實時獲取學習、生活環(huán)境、校園業(yè)務和活動數(shù)據(jù)，全面了解校園各種設施的運行情況、師生的具體生活和學習情況，師生互動和校園環(huán)境等。智能化校園的綜合性資源的收集都是以這些設施為基礎的。2、網絡層：充分利用有線校園網、無線網、移動網、物聯(lián)網等信息技術，為各類校園應用系統(tǒng)提供可靠的連接服務。實現(xiàn)高傳輸性能，促進師生隨時隨地快速獲取信息，提高信息獲取能力。3、數(shù)據(jù)層：負責對收集到的校園環(huán)境、活動、業(yè)務數(shù)據(jù)采集，并且將數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘等技術信息進行綜合集成、分析和利用。通過使用專門的數(shù)據(jù)庫，智能化校園的設計理念是提供個性化的服務，因此數(shù)據(jù)分析必須基于用戶的實際需求。我們可以借鑒師生的習慣和愛好，掌握校園運行規(guī)律，改善用戶體驗，優(yōu)化服務流程和服務質量，構建科學、完善、智能化的校園服務體系。4、應用層：應用層是實現(xiàn)智慧校園功能的關鍵。它以海量數(shù)據(jù)為基礎，為師生提供個性化服務，幫助校園用戶進行智能決策。4.3資源池應用之校園卡智慧校園模型中資源池部分潛藏了大量多樣的數(shù)據(jù)資源，人們研究數(shù)據(jù)是以從其中尋找出價值為目標的，并不是單純的為了研究，沒有價值的數(shù)據(jù)是沒有分析的意義的。然而，隨著數(shù)據(jù)量的增加，人們越來越難以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值，數(shù)據(jù)的價值將對人們的生活和教育產生深遠的影響。4.3.1數(shù)據(jù)選取學校非常重視信息化技術在各項管理工作中的應用。伴隨著學校新校區(qū)基礎網絡的建設以及不斷推進，在校園網的基礎上不斷地完善自身智慧化校園的建設。隨著校園卡系統(tǒng)一次次的升級，從僅有吃飯、打水功能到現(xiàn)在的學生僅需攜帶一張校園卡就能夠在校園內實現(xiàn)消費、借還書、考勤、門禁等所有功能，校園卡己經成為智慧化校園建設中不可或缺的一部分。文中分析主要用到的數(shù)據(jù)包括了各終端消費次數(shù)和消費金額，從不同食堂消費、不同樓層消費的維度分析。所用到的校園卡數(shù)據(jù)是從學校財務處獲取的2021年的部分校園卡消費流水。部分交易流水信息如圖4-3所示：圖4-3部分交易流水信息4.3.2數(shù)據(jù)篩選在Excel中將上圖所示的交易流水信息進行篩選，得出了不同食堂的終端交易總次數(shù)和總金額、各食堂不同樓層的交易總次數(shù)和總金額，如下表所示：表4-1各食堂交易次數(shù)和交易金額食堂名稱交易次數(shù)（次）交易金額（元）一食堂9737533二食堂186216334.5三食堂163414934.5巫山路食堂3803022表4-2一食堂各樓層交易次數(shù)和交易金額一食堂各樓層交易次數(shù)（次）交易金額（元）一樓5813266二樓3654112.5三樓27154.5表4-3二食堂各樓層交易次數(shù)和交易金額二食堂各樓層交易次數(shù)（次）交易金額（元）一樓9135954.5二樓94910380表4-4三食堂各樓層交易次數(shù)和交易金額三食堂各樓層交易次數(shù)（次）交易金額（元）一樓8345628.5二樓7178421三樓83885表4-5巫山路食堂各樓層交易次數(shù)和交易金額巫山路食堂各樓層交易次數(shù)（次）交易金額（元）一樓2982116.5二樓8290數(shù)據(jù)可視化通過對校園卡應用數(shù)據(jù)進行可視化，可以更全面直觀地展示數(shù)據(jù)規(guī)律，為學生的學習生活和教職工的管理工作提供決策支持?？梢暬夹g是利用計算機圖形和圖像處理技術將數(shù)據(jù)轉換成圖形或圖像的理論、方法和技術。首先，數(shù)據(jù)可視化只用于簡單的數(shù)據(jù)成像，而數(shù)據(jù)可視化技術通常指的是大型數(shù)據(jù)庫或存儲庫中的數(shù)據(jù)可視化，因此人們不僅可以可視化數(shù)據(jù)，在顯示觀察和分析信息的同時，還可以可視化關系數(shù)據(jù)表來捕獲數(shù)據(jù)及其結構關系。在智慧校園中，通過智能卡、攝像頭、手機等網絡設備，可以充分捕捉和及時感知師生在校園活動中的信息[13]。利用可視化技術查看用戶的現(xiàn)狀，找出實際問題，分析原因，實時查看校園對象，并將相關信息傳遞給管理者。本文的數(shù)據(jù)信息是借用Echarts來實現(xiàn)的。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，應用過程中前端使用了CSS、JS。4.4數(shù)據(jù)庫設計4.4.1表的設計校園卡消費流水數(shù)據(jù)的分析，將消費數(shù)據(jù)在前端界面顯示消費次數(shù)和消費金額的柱狀圖和直線圖，可以一目了然的看到數(shù)據(jù)的變化情況，分析這些數(shù)據(jù)的信息有利于為智慧校園的建設提供科學化的建議。利用了Mysql數(shù)據(jù)庫，進行可視化分析數(shù)據(jù)，使用的數(shù)據(jù)表如表4-6所示：表4-6數(shù)據(jù)分析所用的數(shù)據(jù)表表名表存儲內容data校園卡流水表canteen各食堂流水表canteen_one一食堂各樓層流水表canteen_two二食堂各樓層流水表canteen_three三食堂各樓層流水表canteen_wushan巫山路各樓層流水表4.4.2具體展示各表校園卡流水表如表4-7所示：表4-7校園卡流水表序號字段說明數(shù)據(jù)類型長度主鍵不允許空1id編號int11√√2khh客戶號varchar255××3jzrq記賬日期varchar255××4jysj交易時間varchar255××5zdmc終端名稱varchar255××6kyye_q可用余額（前）varchar255××7jyje交易金額varchar255××續(xù)表序號字段說明數(shù)據(jù)類型長度主鍵不允許空8kyye_h可用余額（后）varchar255××9zdh終端號varchar255××各食堂流水表如表4-8所示：表4-8各食堂流水表序號字段說明數(shù)據(jù)類型長度主鍵不允許空1id編號int11√√2stmc食堂名稱varchar255××3jycs交易次數(shù)varchar255××4jyje交易金額varchar255××一食堂各樓層流水表如表4-9所示：表4-9一食堂各樓層流水表序號字段說明數(shù)據(jù)類型長度主鍵不允許空1id編號int11√√2canteen_one一食堂樓層varchar255××3jycs交易次數(shù)varchar255××4jyje交易金額varchar255××二食堂各樓層流水表如表4-10所示：表4-10二食堂各樓層流水表序號字段說明數(shù)據(jù)類型長度主鍵不允許空1id編號int11√√2canteen_two二食堂樓層varchar255××3jycs交易次數(shù)varchar255××4jyje交易金額varchar255××三食堂各樓層流水表如表4-11所示：表4-11三食堂各樓層流水表序號字段說明數(shù)據(jù)類型長度主鍵不允許空1id編號int11√√2canteen_three三食堂樓層varchar255××3jycs交易次數(shù)varchar255××4jyje交易金額varchar255××巫山路食堂各樓層流水表如表4-12所示:表4-12巫山路食堂各樓層流水表序號字段說明數(shù)據(jù)類型長度主鍵不允許空1id編號int11√√2canteen_wushan巫山路食堂樓層varchar255××3jycs交易次數(shù)varchar255××4jyje交易金額varchar255××4.5本章小結建設智慧校園模型，以及完成校園卡數(shù)據(jù)可視化過程中的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)篩選模塊作了介紹。列出了數(shù)據(jù)庫中存儲的各表的設計，由此對數(shù)據(jù)層中校園卡的流水數(shù)據(jù)從不同維度分析。第5章校園卡數(shù)據(jù)可視化的實現(xiàn)5.1軟件下載5.1.1Java安裝Java是一種面向對象的程序設計，它不同于傳統(tǒng)的面向函數(shù)的程序設計，如C語言。Java研究了如何用數(shù)據(jù)來描述，并設計了實現(xiàn)不同功能的算法，它只需考慮所研究對象是做什么的，有哪些屬性和方法。到Java官網下載JDK（JavaDevelopmentKit），然后進行安裝。打開命令提示符，輸入java。輸入java-version，出現(xiàn)版本號，如圖5-1所示：圖5-1結果顯示3、配置Java的環(huán)境變量。新建JAVE_HOME環(huán)境變量[14]，并設置成JDK安裝目錄的路徑，如圖5-2所示：圖5-2結果顯示修改Path。命令提示符中輸入javac，安裝成功，如圖5-3所示：圖5-3安裝成功顯示5.1.2Mysql安裝1、下載Mysql并安裝2、查看是否安裝成功輸入mysql，如圖5-4所示：圖5-4輸入mysql顯示輸入登錄密碼，如圖5-5所示：圖5-5輸入密碼顯示5.2使用Navicat導入Mysql數(shù)據(jù)庫Navicat是一套數(shù)據(jù)庫管理工具，可以創(chuàng)建多個連接，方便管理不同類型的數(shù)據(jù)庫，包括Mysql、Oracle、PostgreSQL、SQLite、Sqlserver、MariaDB、Mongodb等，還支持阿里云管理、騰訊云等云數(shù)據(jù)庫[15]。Navicat的功能足以滿足專業(yè)開發(fā)人員的所有需求，初學者可以輕松地從數(shù)據(jù)庫服務器上學習如何以安全舒適的方式創(chuàng)建、組織、訪問和共享信息。連接數(shù)據(jù)庫頁面如圖5-6所示：圖5-6連接Mysql進入數(shù)據(jù)庫管理工具的頁面如圖5-7所示：圖5-7導入Mysql數(shù)據(jù)庫5.3校園卡數(shù)據(jù)流向以Java為編程語言，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，其中校園卡流水數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流向流程圖如圖5-8所示：圖5-8數(shù)據(jù)流向流程圖5.4Echarts可視化顯示Echarts是一個開放的Web平臺級框架，允許快速創(chuàng)建交互式可視化[16]。它使用方便，具有豐富的嵌入式交互和高性能。Echarts使用聲明式可視化語言構建嵌入式圖表類型。底層流式結構和高性能渲染大大提高了Echarts的可擴展性和性能。使用Echarts的主要代碼為:<scriptsrc=”/npm/echarts-nightly@5.1.2-dev.20210512/dist/echarts.min.js”></script>，前端頁面可視化的網址為http://localhost:8088/sj/fx5.4.1各終端交易展示學校食堂所有終端的消費次數(shù)、消費金額的柱狀圖和折線圖如下圖所示，由于學校食堂中存在著大量的終端，截取了圖表的部分進行展示。部分終端交易次數(shù)柱狀圖如圖5-9所示：圖5-9部分終端交易次數(shù)柱狀圖部分終端交易次數(shù)折線圖如圖5-10所示：圖5-10部分終端交易次數(shù)折線圖部分終端交易金額柱狀圖如圖5-11所示：圖5-11部分終端交易金額柱狀圖部分終端交易金額折線圖如圖5-12所示：圖5-12部分終端交易金額折線圖由于終端數(shù)量非常多，以各終端為視角觀察數(shù)據(jù)的特征不是非常明顯。所以，將數(shù)據(jù)進一步篩選過后，從各食堂之間、食堂的各樓層之間的維度觀察數(shù)據(jù)的特征。5.4.2各食堂交易展示學校包括了兩個校區(qū)，新校區(qū)有三個食堂，巫山路校區(qū)有一個食堂。下面將展示四個食堂各自的交易次數(shù)和交易金額，如下圖所示：圖5-13各食堂交易次數(shù)柱狀圖圖5-14各食堂交易金額柱狀圖從第一幅柱狀圖中，可以清楚地看到我校各食堂的刷卡量比例懸殊較大。二食堂靠近田徑場并且二食堂最近進行了裝修，內部環(huán)境非常舒適，所以毋庸置疑它的刷卡量肯定是最大的。三食堂是最大的食堂并且靠近教學樓和男生宿舍，不管是平時上下課還是周末待在宿舍里，三食堂都是最方便去的，所以它的刷卡量也是很大的。巫山路食堂在老校區(qū)，目前只有極少部分專業(yè)的學生在那邊，所以它的刷卡量不大。結合各食堂的交易金額，經過簡單的計算可以得到學生個人的單次消費。一食堂人均消費大概八元，二食堂大概九元，三食堂大概九元，巫山路食堂大概八元，可見學校的各食堂交易次數(shù)與交易金額是相匹配的，人均消費也不是很高。5.4.3一食堂各樓層交易展示圖5-15一食堂各樓層交易次數(shù)柱狀圖圖5-16一食堂各樓層交易金額柱狀圖一食堂共有三層，一樓主要經營簡餐，它的刷卡次數(shù)最多，但交易金額不是最多的；二樓主要經營特色美食，刷卡次數(shù)不是最多，但交易金額卻是最多的；三樓是教工餐廳，交易次數(shù)非常少。結合兩幅圖來看，一樓人均消費六元，二樓人均消費十一元，說明二樓的特色小吃價位稍微高一些。5.4.4二食堂各樓層交易展示圖5-17二食堂各樓層交易次數(shù)柱狀圖圖5-18二食堂各樓層交易金額二食堂是幾個食堂中環(huán)境最舒適的，因此吸引了許多的同學來刷卡吃飯。一樓同樣是經營一些簡餐；二樓經營特色小吃，其中有些新品是最近新出的，最重要的一點是二樓有飲品售賣，受到大量學生的喜愛。結合兩幅圖來看，二樓的人均消費金額比一樓高了許多。5.4.5三食堂各樓層交易展示圖5-19三食堂各樓層交易次數(shù)圖5-20三食堂各樓層交易金額三食堂的地理位置是最好的，也是最大的食堂，共有三層。一二樓分別經營簡餐和特色小吃，三樓是一個小型的清真食堂，可以滿足一些少數(shù)民族學生的需要，非常有地域特色。結合兩幅圖來看，一樓交易次數(shù)非常多，這主要歸因于它靠近宿舍區(qū)和教學樓，對于學生們上下課吃飯非常方便，也很節(jié)約時間，但是一樓的人均消費不高，說明一樓是很實惠的。二樓交易次數(shù)少，但是交易金額卻是最多的，說明特色小吃定價比較高。5.4.6巫山路食堂各樓層交易展示圖5-21巫山路食堂各樓層交易次數(shù)圖5-22巫山路食堂各樓層交易金額巫山路食堂位于老校區(qū)，老校區(qū)的學生不多，結合兩幅圖也可以看到食堂的交易量并不大，一樓交易次數(shù)大，更受學生們的歡迎。5.5對智慧校園建設的建議通過對以上幾幅圖的分析，得出了各食堂之間、各食堂的樓層之間交易的特色，并結合了它們的地理位置與環(huán)境建設等因素，發(fā)現(xiàn)其中存在的優(yōu)勢和不足，為校園建設提供建議，從而促進智慧校園的管理與發(fā)展。1、把食堂里做一些裝飾美化，以優(yōu)美舒適的就餐環(huán)境來吸引學生們就餐。2、各食堂建立飲品售賣區(qū)，可以帶動就餐消費。3、各食堂一樓盡量多增加一些窗口，可以方便學生們在就餐高峰期快速地買到飯。4、增加一些地區(qū)的名小吃，可以滿足學生們的家鄉(xiāng)情感。5、食堂二樓可以適當降低定價。6、食堂可以定期進行一些活動，讓學生們樂于去食堂吃飯，減少點外賣的次數(shù)。5.6本章小結介紹了可視化顯示的實現(xiàn)過程，對校園卡中的數(shù)據(jù)進行篩選，對各食堂之間、食堂的各樓層之間的交易進行分析，得出了二食堂交易次數(shù)最多最受歡迎、食堂一樓交易次數(shù)多、食堂二樓交易金額大等結論。針對其中存在的一些不足，提出了一些改進建議。第6章總結及展望分析了智能化校園建設的現(xiàn)狀，智能化校園建設過程中存在的問題，提出了解決問題的對策。隨著信息化社會的發(fā)展，智能化校園的理念也隨之而產生。企業(yè)和高校高度重視智能化校園的建設。智慧校園的建設有利于提高校園管理效率，改善對師生的服務，提高學生的資源和教育水平。資源庫中的數(shù)據(jù)具有信息量大、分布廣的特點，需要進一步的處理才能獲得對教師和學生有用的信息。校園卡是應用之一，通過對校園卡消費數(shù)據(jù)的可視化，對各食堂之間、食堂的各樓層之間的交易進行分析，得出了二食堂交易次數(shù)最多最受歡迎、食堂一樓交易次數(shù)多、食堂二樓交易金額大等結論。針對其中存在的一些不足，提出了一些改進建議。由于數(shù)據(jù)較為單一，只有相關學生食堂、超市的消費記錄，沒有學生學習成績、宿舍門禁、圖書館進出記錄、借還書等信息，無法進行更多維度的觀察。在這次畢業(yè)設計的過程中，從獲取數(shù)據(jù)開始就經過了很多坎坷，再到之后完成畢業(yè)設計的各個步驟都遇到了很多困難。但是，這次的困難也讓我認識到，無論做什么事情都要腳踏實地，一步一個腳印，急于求成是沒有用的，完成任何事情首先都要做好規(guī)劃。參考資料[1]蔣東興,宓詠,郭清順.高校信息化發(fā)展現(xiàn)狀與政策建議[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