王江雨，胡鼎峰，王賽

（1.南京工程學院計算機工程學院，南京 211167；2.南京工程學院自動化學院，南京 211167）

0 引言

信息化社會中，工作及日常事務的增加使人們對日程管理的需求不斷提高。一款好的日程管理軟件不僅可以提高短期任務規(guī)劃執(zhí)行效率，還為個體間互動協(xié)作提供便利。

目前，大多數(shù)日程管理軟件還使用手動添加、管理內(nèi)容的方式，其操作過程過于機械繁瑣。即使部分已經(jīng)支持語音輸入，但僅能在此基礎(chǔ)上完成簡單的增刪操作，并不能滿足人們管理規(guī)劃復雜日程的需求。同時，日程管理軟件多追求通用性，未能針對特定人群的需求進行優(yōu)化。以學生群體為例，普通日程管理軟件尚未能將課程信息與一般日程有機整合，而主流課程表軟件（如超級課程表）也未能良好實現(xiàn)這一功能。再者，目前主流日程管理軟件的功能多集中在日程預約與任務陳列，在長期任務的規(guī)劃、時間的靈活調(diào)配和數(shù)據(jù)的視覺表現(xiàn)方面有待提升。

基于自然語言處理的學生日程規(guī)劃管理系統(tǒng)以在校學生為目標人群，能夠通過語音快速方便地添加日程，并利用B/S結(jié)構(gòu)的跨平臺性，實現(xiàn)多終端的日程規(guī)劃和數(shù)據(jù)展示。

1 技術(shù)路線

1.1 面向多終端的RESTful架構(gòu)

分析項目實際需求，整個項目包括多個終端（App，網(wǎng)頁等），因此考慮使用RESTful架構(gòu)。具體而言，使用同一套后端系統(tǒng)，前端通過特定的URI和HTTP協(xié)議約定的動詞訪問后端系統(tǒng)，后端系統(tǒng)返回一個約定好的數(shù)據(jù)格式（采用JSON格式），前端根據(jù)返回的數(shù)據(jù)處理結(jié)果實現(xiàn)與用戶的交互。

RESTful架構(gòu)主要指面向資源，這里的資源泛指一切項目架構(gòu)中可能會使用到的數(shù)據(jù)。典型的包括用戶信息、日程信息等。傳統(tǒng)的MVC架構(gòu)將頁面渲染的功能交給后端完成，用戶收到HTML頁面數(shù)據(jù)，這種做法能夠保證各個用戶所看到的頁面基本一致，但是加大了服務器的負擔。隨著計算機和瀏覽器性能不斷提升，降低了在用戶端渲染頁面的難度。相對于傳統(tǒng)架構(gòu)，RESTful架構(gòu)返回的不再是渲染好的HTML頁面，而是JSON格式的數(shù)據(jù)。

1.2 后臺框架

考慮到項目實際需要以及項目組成員的普遍水平，項目預計使用Java語言完成后端設(shè)計。具體來說使用 Spring 系列組件，包括 Spring MVC，Spring，MyBa?tis，Shiro等，其中MyBatis主要完成數(shù)據(jù)訪問層底層封裝，Spring MVC提供基礎(chǔ)的RESTful架構(gòu)和控制器，Shiro提供基本的用戶訪問控制。

1.3 數(shù)據(jù)庫

綜合考慮成本和效率等因素，項目選擇MySQL數(shù)據(jù)庫作為主要數(shù)據(jù)庫；但是涉及到不同的資源，同樣考慮選擇合適的替代方案。例如，項目核心的模型之一——日程，相對來說日程較為多樣化，難以用一個統(tǒng)一的抽象模型表示，傳統(tǒng)上日程的詳細信息基本是文本格式，往往不能很好地針對各個日程的特點進行提醒；但是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫受到范式約束，難以表述這樣的邏輯。項目組考慮使用MongoDB這種文檔型數(shù)據(jù)庫來存儲日程信息，使存儲更加靈活。除此之外，針對需要短期緩存的信息，使用Redis來存儲，在以往項目的實踐中，這種做法可以大大提高數(shù)據(jù)訪問速度，降低主數(shù)據(jù)庫的訪問壓力。

1.4 Android端

（1）界面設(shè)計

對比市面上Axure、墨刀等界面規(guī)范化設(shè)計的工具，項目組將采用墨刀作為原型設(shè)計工具。墨刀是一款在線移動應用原型工具，團隊可以快速制作出可直接手機運行的演示App交互的原型，快速構(gòu)建移動應用產(chǎn)品設(shè)計，除了墨刀，還會使用Mark Man等工具輔助原型的設(shè)計。

（2）JSON解析能力

移動端與服務器通信的數(shù)據(jù)格式一般使用JSON格式，Android系統(tǒng)原生提供了解析的API，但速度非常慢，而且沒有提供簡潔方便的接口來提高開發(fā)者的效率和降低出錯的可能，因此選擇阿里巴巴公司開發(fā)的Fastjson，采用“假定有序快速匹配”的算法，接口簡單易用適合多場景使用。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1 系統(tǒng)需求分析

在傳統(tǒng)日程管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加自然語言識別功能，將信息錄入方式從打字輸入變?yōu)檎Z音輸入。針對在校學生，實現(xiàn)添加課程信息。

（1）信息管理模塊：對于各種不同類型的日程的分類管理，對于長期日程進行可進行分段安排；將每個用戶的日程自動在云端數(shù)據(jù)庫中同步，實現(xiàn)跨平臺使用。

（2）日程展示模塊：當用戶需要概覽一天或更長時間的日程安排時，可以通過日程視圖獲得直觀了解；日程視圖分為日視圖、周視圖、月視圖（時間單位依次為一天、一周、一個月）；支持在同一時間段內(nèi)出現(xiàn)多個任務，符合實際情況；App端和Web端使用視覺展示，同時對用戶日程數(shù)據(jù)進行分析并增強視覺表現(xiàn)。

（3）日程錄入：語音添加，通過自然語言描述日程信息，系統(tǒng)分析出時間、事項、地點等；具體信息并添加進日程安排中或修改日程安排；使用傳統(tǒng)方式手動輸入各項具體信息添加日程安排；針對學生人群添加課程表信息。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計

（1）前端視圖切換

本日程規(guī)劃管理系統(tǒng)支持三種日程視圖類型，如日視圖、周視圖、月視圖，如圖1。

圖1 前端日程視圖切換流程圖

（2）自然語言處理

自然語言處理流程圖如圖2。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，分析系統(tǒng)需求，可以抽取出相關(guān)實體，包含用戶信息表（userinfo）、日程規(guī)劃表（task）和用戶日程表（user_task）三張數(shù)據(jù)表。

用戶信息表以user_id為主鍵存放用戶個人信息，日程規(guī)劃表以任務的task_id為主鍵存放日程規(guī)劃的詳細信息，用戶日程表user_id和task_id聯(lián)合主鍵主要用來查詢?nèi)粘痰奶嵝褧r間。

圖2 自然語言處理流程圖

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫ER圖如圖3所示。以查看、修改或刪除該日程。每周日程分時間和天展示日程安排，實現(xiàn)的效果展示在下方，當然，如果日程持續(xù)一天或更久，則會在“all day”一行顯示持續(xù)的天數(shù)便于查看。每月日程像日歷一樣展示日程安排，會顯示該月一天的安排，但不顯示時間段的圖表，而是以文字敘述代替。

圖4 添加日程規(guī)劃界面圖

圖3 數(shù)據(jù)庫ER圖

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 添加日程規(guī)劃界面實現(xiàn)

該添加日程規(guī)劃界面可以添加日程規(guī)劃，這里在Web端實現(xiàn)時，只能手動輸入日程的信息，如標題、開始時間、結(jié)束時間、是否需要郵件提醒等，而在Android端實現(xiàn)時，通過調(diào)用集成的騰訊云智能語音服務（AAI，Artificial Audio Intelligence）進行語音識別并自建業(yè)務服務器接收回調(diào)信息，最終將獲取的語音文本分詞后添加到日程界面中，此時用戶仍然可以自己校對、修改日程規(guī)劃內(nèi)容。

添加日程規(guī)劃界面如圖4。

3.2 周日程規(guī)劃界面實現(xiàn)

該日程規(guī)劃系統(tǒng)可以查看每日日程、每周日程和每月日程。每日日程分時間展示一天的安排，如果安排有重疊，則表現(xiàn)為兩個或多個方框疊加在一起，在方框中，可以查看到日程的時間和日程的標題，點擊后可

每周日程規(guī)劃界面如圖5。

圖5 周日程規(guī)劃界面圖

3.3 語音識別

該系統(tǒng)使用騰訊云AAI中的語音識別提供的API實現(xiàn)語音的文本轉(zhuǎn)換。在使用語音識別功能前，需要開發(fā)者申請該服務，取得appId、secretId和secretKey，并自建業(yè)務服務器接收回調(diào)數(shù)據(jù)。

這里不涉及騰訊云AAI RESTful API中的語音識別服務的調(diào)用方式，只說明自建服務的接口實現(xiàn)[3]。

業(yè)務服務器接口表如下：

表1 業(yè)務服務器接口表

4 結(jié)語

本系統(tǒng)主要使用Python和Java語言開發(fā)，通過數(shù)據(jù)庫設(shè)計、Web前端設(shè)計、服務端設(shè)計，已基本完成基于自然語言的日程規(guī)劃管理功能，用戶可以通過語音輸入或手動添加日程內(nèi)容，同時可以添加在校學生的課程信息，不僅便于用戶的日常日程規(guī)劃管理，也方便查看課程表。根據(jù)對現(xiàn)國內(nèi)外日程管理應用的現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢的分析，該系統(tǒng)具有一定的實用性、可操作性。該系統(tǒng)在設(shè)計上采用較新穎的技術(shù)，順應目前行業(yè)發(fā)展潮流，可擴展性強。