朱宇華

摘要：建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會是中央的一項重要任務，高校作為社會構(gòu)成中的重要組成部分，資源占有量大，能源消耗量大，因此“節(jié)約型校園”建設(shè)勢在必行。該文以蘇州工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學院校園一卡通系統(tǒng)的歷史流水為樣本，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對其進行清洗、轉(zhuǎn)換等操作，并最終加載到數(shù)據(jù)倉庫中，找出學院水能源損耗規(guī)律，發(fā)現(xiàn)平時未留意的問題，將學院“節(jié)約型校園”建設(shè)工作提升到一個新的臺階。

關(guān)鍵詞：節(jié)約型校園；數(shù)據(jù)倉庫；OLAP

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）24-0013-03

中國是一個自然資源總量大國，又是一個人均資源小國，各類主要資源的人均占有量遠低于世界平均水平。長期以來，中國經(jīng)濟飛速發(fā)展，粗獷型的經(jīng)濟增長方式導致資源利用率低，浪費破壞現(xiàn)象嚴重，環(huán)境逐步惡化，資源的供需矛盾不斷加劇。為了有效緩解這種矛盾，中央將構(gòu)建“節(jié)約型社會”列為一項重要任務。中國的高校不僅是社會資源占有大戶，而且是能源消耗大戶，更是傳播節(jié)約理念，創(chuàng)造節(jié)約節(jié)能技術(shù)的基地，因此節(jié)約型校園的建設(shè)對整個國家的和諧發(fā)展具有非常重要的意義。

校園一卡通系統(tǒng)學院的各項工作中都起著重要的作用，每天都產(chǎn)生數(shù)以萬計的歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)均具有時效性，在報表完成后，其就變成了垃圾數(shù)據(jù)，每到一定時間系統(tǒng)就將其自動覆蓋掉，但隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應用，如果將歷史數(shù)據(jù)變廢為寶，使其能夠為學院的輔助決策提供依據(jù)成為亟需解決的問題。本文以蘇州工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學院的校園一卡通系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)為樣本，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合使用，找出學院水能消耗規(guī)律，為學院的水能調(diào)配工作提供事實依據(jù)，從而將學院的節(jié)約型校園工作提升到一個新的臺階。

1 數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)簡介

1.1 數(shù)據(jù)倉庫簡介

到底什么叫數(shù)據(jù)倉庫？這可能是每一個技術(shù)人員剛剛接觸數(shù)據(jù)倉庫時都會問的問題，有人說它是一個特別大的數(shù)據(jù)庫，也有人說它是一種數(shù)據(jù)管理和分析的技術(shù)，其實這些都從側(cè)面反映了數(shù)據(jù)倉庫的概念。

目前，業(yè)內(nèi)公認的數(shù)據(jù)倉庫概念的概念是由美國著名信息工程學家 W. H. Inmon 在他的《Building the Data Warehouse》一書中定義的，即數(shù)據(jù)倉庫是集成的反映歷史變化的（Time-variant）、（Integrated）、穩(wěn)定的（Non-volatile）、面向主題的（Subject-oriented）數(shù)據(jù)集合，用于決策支持。正如Inmon所說的，數(shù)據(jù)倉庫具有以下特點：

（1） 面向主題的

與OLTP事務性數(shù)據(jù)庫相比，數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)是面向主題進行組織的。主題就是指將信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)綜合歸類并進行分析利用的抽象。

（2） 數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是集成的

為了更易于訪問和減少用戶的查詢相應時間，應把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源中提取到數(shù)據(jù)倉庫中，而這些被提取的屬于應該進過數(shù)據(jù)預處理，將原始數(shù)據(jù)做出又應用層面到面相主題層面的轉(zhuǎn)變。

（3） 不可更新的

數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)主要是為了決策分析之用，一般情況下并不進行修改操作。數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)相對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)要簡單很多，可以最大限度地對數(shù)據(jù)倉庫進行性能優(yōu)化。

（4） 隨時間不斷變化的

數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)雖穩(wěn)定，數(shù)據(jù)倉庫隨著時間的積累，其中也會不斷增加新的數(shù)據(jù)內(nèi)容和去除過去的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

1.2 數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)庫的比較

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是為特定的應用服務，它的相應時間、數(shù)據(jù)安全性和完整性是人們主要關(guān)心的方面。因此，數(shù)據(jù)庫提供完善的數(shù)據(jù)鎖、事務日志和并發(fā)控制等機制，可以安全可靠的處理業(yè)務。而數(shù)據(jù)倉庫雖然是又數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，但是它更多的作用是為復雜的數(shù)據(jù)分析和高層決策提供支持。盡管目前的數(shù)據(jù)倉庫還是采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)，但是他們面相的應用已是不同，無論是在數(shù)據(jù)模型的設(shè)計還是數(shù)據(jù)的物理組織上都存在很大的差異如表1所示：

2 數(shù)據(jù)倉庫工具簡介

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)越來越被人所重視，各大軟件廠商積極投入到數(shù)據(jù)倉庫解決方案的競爭中，形成了諸侯紛爭的局面，但截至目前為止，還沒有形成某一家廠商的產(chǎn)品壟斷的局面。本文選用Microsoft的SQL server 2005作為數(shù)據(jù)倉庫工具。

Microsoft SQL server 2005有兩大體系，一是關(guān)于數(shù)據(jù)庫管理的，一是關(guān)于商業(yè)智能應用的。其中商業(yè)智能方面SQL Server 2005提供了三大服務，分別是：SQL Server 2005 Analysis Services（SSAS）、SQL Server 2005 Integration Services（SSIS）、SQL Server 2005 Reporting Services（SSRS），其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：

本文通過使用SSIS服務從各種異構(gòu)數(shù)據(jù)源中整合業(yè)務數(shù)據(jù)，構(gòu)建能耗分析數(shù)據(jù)倉庫，再使用SSAS服務構(gòu)建數(shù)據(jù)立方（Cube），也就是多維數(shù)據(jù)集，最后進行OLAP分析。

3 項目具體實施步驟

能耗分析數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建工作主要分為以下幾個步驟：

3.1 校園一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)理解建立數(shù)據(jù)倉庫模型

首先，需要對校園一卡通的業(yè)務數(shù)據(jù)進行詳盡的了解，進而確定分析主題。經(jīng)了解，校園一卡通包含了學生消費、圖書借閱、考勤等多種數(shù)據(jù)，此次目的是對學院的水能消耗情況進行一個宏觀觀察，因此選取學生消費信息中的水能消費流水為基礎(chǔ)，建立能耗分析主題，抽取相關(guān)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)倉庫模型，模型如圖2所示：

3.2 校園一卡通數(shù)據(jù)預處理

因為現(xiàn)實中的數(shù)據(jù)或多或少的都會存在數(shù)據(jù)不完整，數(shù)據(jù)不一致和包含不需要的成分等各種問題，而這些問題會給分析結(jié)果帶來干擾，因此為了提高數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準確性，數(shù)據(jù)預處理非常的重要。

經(jīng)查詢發(fā)現(xiàn)，校園一卡通數(shù)據(jù)庫中由于賬戶的異動、讀卡錯誤、流水丟失等問題，也產(chǎn)生了部分噪聲數(shù)據(jù)，需要通過數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)歸約等技術(shù)對校園一卡通數(shù)據(jù)庫內(nèi)的噪聲數(shù)據(jù)進行預處理，其主要過程如圖3所示：

3.3維度的設(shè)計與建立

根據(jù)E-R模型，分別建立學生維度表、商戶維度表、時間維度表和事實表，在此只展示商戶維度表（如表2）和事實維度表（如表3），其他類似。

鑒于時間維度表的特殊性，不能夠從校園一卡通數(shù)據(jù)庫中直接抽取，因此需要使用SQL對其進行轉(zhuǎn)換，其部分代碼如下：

SELECT @addday = 1

SELECT @dDate = '08/31/2013' --開始日期

WHILE @dDate < '08/31/2014' --結(jié)束日期

BEGIN

SELECT @Month = DATENAME（ mm， @dDate ）

SELECT @DayOfMonth = DATENAME （ dd， @dDate ）

SELECT @ WeekString = DATENAME （ dw， @dDate ）

SELECT @Year = DATENAME （ yy， @dDate ）

SELECT @MonthOfYea r = DATEPART（ month， @dDate ）

SELECT @WeekOfYea = DATENAME （ week， @dDate ）

SELECT @Quarter = 'Q' + CAST （DATENAME （ quarter， @dDate ） as varchar（1））

End

3.4 使用OLAP進行分析處理

接下來通過SQL Server數(shù)據(jù)倉庫工具對數(shù)據(jù)源和維度表進行設(shè)置即可形成數(shù)據(jù)立方體，然后通過OLAP聯(lián)機分析處理技術(shù)對其進行鉆取、切片、旋轉(zhuǎn)對學院的水能消耗情況進行一個全方位立體分析，將分析結(jié)果通過excel透析表方式進行呈現(xiàn)，結(jié)果如圖4所示：

從上圖可以看出，有的月份用水量較高，而有的月份用水量偏少，結(jié)合學院的自身情況和天氣規(guī)律，就很容易找到學院水能消耗規(guī)律，從而有針對性的調(diào)配水資源。

4 結(jié)論和展望

通過對數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)和OLAP聯(lián)機分析處理技術(shù)的綜合運用，對校園一卡通數(shù)據(jù)庫內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)完成了篩選，清洗，加載等操作，建立了水能消耗數(shù)據(jù)倉庫，找到了學院水能消耗規(guī)律，為學院后勤對水能的供應調(diào)配，提供了事實依據(jù)，既滿足了學生的用水，又防止了盲目供熱，浪費能源，最大限度地節(jié)約了學院能源損耗。

落實科學發(fā)展觀、建設(shè)生態(tài)文明是全社會的一項重要舉措，節(jié)約型校園的建設(shè)對全社會有著重要的現(xiàn)實意義。水資源作為我國珍貴的稀缺資源，本文通過先進的技術(shù)手段，對學院的水資源的合理調(diào)配，最大限度地節(jié)約了水能消耗，既滿足了學院廣大師生的需求，又切實地將節(jié)約型校園工作落到了實處。同樣，依照此方法，也可以對學院的其他能源做出相應的處理，最終形成學院能耗檢測平臺，使學院的節(jié)能減排工作上升到一個新的臺階。

參考文獻：

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