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        基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2023-08-01 18:01:11彭勰
        科技資訊 2023年12期

        彭勰

        摘?要:創(chuàng)建高校信息管理系統(tǒng)已成為教育領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。傳統(tǒng)高校信息管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與使用中存在利用率低、運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突與信息浪費(fèi)、不能較好實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兼容與擴(kuò)容等問(wèn)題。鑒于此,為了提升信息傳輸速度,改善信息處理能力,解決數(shù)據(jù)繁雜故障率高的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng),通過(guò)動(dòng)態(tài)視角在系統(tǒng)上對(duì)高校信息資源進(jìn)行分布式調(diào)度,結(jié)合高校具體情況設(shè)計(jì)出子系統(tǒng),隨后通過(guò)ANN算法對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,以仿真實(shí)驗(yàn)形式驗(yàn)證系統(tǒng)效果。實(shí)驗(yàn)表明,基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)具有良好的信息處理能力,能夠在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下降低集群總消耗,不僅提高了高校信息管理水平,也實(shí)現(xiàn)高校信息管理系統(tǒng)的系統(tǒng)化與科學(xué)化,基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)總目標(biāo)。

        關(guān)鍵詞:ANN算法?高校信息管理系統(tǒng)?SOA?模塊?參數(shù)

        中圖分類(lèi)號(hào):TN948.61???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        Design?of?the?University?Information?Management?System?Based?on?the?ANN?Algorithm

        PENG??Xie

        (Yunnan?College?of?Business?Management,?Anning,?Yunnan?Province,?650304?China)

        Abstract:?The?establishment?of?the?university?information?management?system?has?become?a?key?research?direction?in?the?field?of?education.?The?traditional?university?information?management?system?has?the?problems?in?design?and?use,?such?as?the?low?utilization?rate,?data?conflicts?and?information?waste?during?operation,?and?poor?achievement?of?the?compatibility?and?expansion?of?the?system.?In?view?of?these,?in?order?to?improve?the?speed?of?information?transmission,?improve?the?ability?of?information?processing,?and?solve?the?problems?of?the?complex?data?and?high?failure?rate,?a?university?information?management?system?based?on?the?ANN?algorithm?is?designed.?University?information?resources?are?carried?out?distributed?scheduling?on?the?system?through?a?dynamic?perspective,?the?subsystem?is?designed?according?to?the?specific?situation?of?the?university,?then?information?data?is?processed?through?the?ANN?algorithm,?and?the?effect?of?the?system?is?verified?by?simulation?experiments.?Experiments?show?that?the?university?information?management?system?based?on?the?ANN?algorithm?has?the?good?ability?of?information?processing,?and?can?reduce?the?total?consumption?of?clusters?under?the?premise?of?guaranteeing?service?quality,?which?not?only?improves?the?level?of?university?information?management,?but?also?realizes?the?systematization?and?scientization?of?the?university?information?management?system,?and?basically?achieves?the?overall?design?goal.

        Key?Words:?ANN?algorithm;?University?information?management?system;?SOA;?Module;?Parameter

        將現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于高校信息管理中,不僅是信息時(shí)代發(fā)展的客觀需求,也是深化高校管理改革的必要舉措。目前,各類(lèi)型的信息系統(tǒng)不斷出現(xiàn)在高校的教學(xué)、辦公與后勤等各個(gè)方面,許多較為成熟的技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。但由于部分原因,高校信息管理系統(tǒng)仍存在一定問(wèn)題,例如:在設(shè)計(jì)初期因設(shè)計(jì)思路不完善導(dǎo)致后期使用出現(xiàn)利用率低;運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突與信息浪費(fèi);操作系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足新環(huán)境下高并發(fā)、高擴(kuò)展、高集成的技術(shù)要求。種種原因?qū)е聶C(jī)房需要大量人力維護(hù),給管理人員增加了額外工作量。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法(Artificial?Neural?Network,ANN)具有自適應(yīng)以及非線(xiàn)性函數(shù)逼近能力[1]。其容錯(cuò)性較高,可以實(shí)現(xiàn)仿真、預(yù)測(cè)以及模糊控制等功能,是處理非線(xiàn)性系統(tǒng)的強(qiáng)大算法[2]。鑒于此,設(shè)計(jì)了一種基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng),將高校內(nèi)的信息資源進(jìn)行處理與合理分配,不僅解決了高校內(nèi)系統(tǒng)運(yùn)行需求,還改善了服務(wù)器資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)證明,本系統(tǒng)能夠?qū)Ψ?wù)器進(jìn)行合理調(diào)度,有效解決了問(wèn)題,具有較大應(yīng)用價(jià)值。

        1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)采用SOA的底層結(jié)構(gòu),SOA面向管理者,管理者通過(guò)后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理,例如信息查詢(xún)、數(shù)據(jù)導(dǎo)入等交互性操作。系統(tǒng)整體分為展示層、管理層、服務(wù)層與數(shù)據(jù)層,如圖1所示。展示層包括管理員界面,使用Json技術(shù)開(kāi)發(fā);管理層利用Adobe?Flex平臺(tái),并調(diào)用其功能完成界面設(shè)計(jì),界面功能主要包括后臺(tái)數(shù)據(jù)處理,信息管理等[3]。服務(wù)層由RIA搭建,該層作為系統(tǒng)整體架構(gòu)的核心,具有不可替代的中間層功能。用戶(hù)操作后,服務(wù)器發(fā)出的HTTP請(qǐng)求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,最終通過(guò)服務(wù)器成功向客戶(hù)端傳輸處理后的結(jié)果;數(shù)據(jù)層基于Relational?Database數(shù)據(jù)庫(kù),提供空間、屬性、數(shù)據(jù)于一體存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)服務(wù)[4]。Relational?Database數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理,當(dāng)接收服務(wù)器處理任務(wù)后,運(yùn)用相關(guān)組件提供功能,實(shí)現(xiàn)提取、分析、計(jì)算、處理各類(lèi)數(shù)據(jù)。

        圖1?系統(tǒng)架構(gòu)

        2子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要確定系統(tǒng)功能,本系統(tǒng)的核心功能是高校信息的共享與分類(lèi),同時(shí)便于管理維護(hù)[5]。所以,基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)包括諸多子系統(tǒng),各子系統(tǒng)之間通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接,能夠有效進(jìn)行信息交換,實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。核心子系統(tǒng)包括學(xué)生管理、教師管理、職工管理、綜合查詢(xún)、后勤管理、圖書(shū)管理、設(shè)備管理、財(cái)務(wù)管理等,具體如圖2所示。

        圖2?子系統(tǒng)劃分

        因內(nèi)容所限,僅對(duì)財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。根據(jù)高校運(yùn)行實(shí)際所需,財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)劃分為繳費(fèi)與資金管理兩部分。財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)要正常工作就必須有數(shù)據(jù)支撐,例如存款信息、憑證信息、預(yù)算信息等,而這些信息需要維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)[6]。在這些模塊的基礎(chǔ)上,財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)又形成了包括查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、審判等功能,如圖3所示。

        圖3?財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)

        為了對(duì)財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā),應(yīng)對(duì)其進(jìn)行需求分析,并得出數(shù)據(jù)流圖,如圖4所示。

        圖4?財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

        3軟件設(shè)計(jì)

        3.1模塊設(shè)計(jì)

        3.1.1登錄

        用戶(hù)打開(kāi)界面后加載App.js文件,彈窗提示使用個(gè)人信息,點(diǎn)擊同意后運(yùn)行WxLogin方法,獲得標(biāo)識(shí)Open?ID與版本信息SessionKey,執(zhí)行成功后攜帶Open?ID,使用Get方法調(diào)用API,與后端數(shù)據(jù)開(kāi)始交互,根據(jù)結(jié)果進(jìn)行判斷并進(jìn)入相應(yīng)頁(yè)面[7]。

        3.1.2提交

        高校信息管理系統(tǒng)錄入的信息量較大,為了減少代碼量,提升使用效率,可將提交功能放于Eteringinformation文件,各類(lèi)記錄內(nèi)容通過(guò)EnteringInformation?id=class調(diào)用。將數(shù)據(jù)放于Data內(nèi),攜帶Open?ID請(qǐng)求后臺(tái),后臺(tái)處理后反饋結(jié)果。

        3.2標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)

        在Restful風(fēng)格中,使用資源特定名字作為統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符(Uniform?Resource?Identifier,URI),并設(shè)計(jì)與資源特征符合的控制器與模型類(lèi)[8]??刂破鬟x用Deployment,該設(shè)備能夠有效處理API調(diào)用邏輯;模型類(lèi)主要用于處理數(shù)據(jù)庫(kù)操作。根據(jù)高校信息涉及數(shù)據(jù),標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)如表1所示。

        3.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

        數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)采用ANN算法,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并提取數(shù)據(jù)特征,為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)保障。數(shù)據(jù)分為正常數(shù)據(jù)與異常數(shù)據(jù),一般標(biāo)記正常數(shù)據(jù)為01,異常數(shù)據(jù)為10,可采用歸一化處理方式,將同序列的數(shù)據(jù)歸一至(0,1)之間,并獲取適用于本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)值。提取網(wǎng)絡(luò)特征作為前置的計(jì)算公式可表示為

        在公式中,表示具有數(shù)據(jù)特征的向量,表示數(shù)據(jù)歸一處理后的值,Φ表示提取網(wǎng)絡(luò)激活函數(shù)。通過(guò)計(jì)算得出特征提取網(wǎng)絡(luò),從而獲取數(shù)據(jù)的特征向量構(gòu)成。通過(guò)ANN算法全方位檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況,獲取流量異常信息。在運(yùn)行環(huán)境中提取流量信息,分析其特性并從流量信息中獲取觀測(cè)向量。

        4系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

        4.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

        開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C+,能夠支持面向?qū)ο?,同時(shí)具有穩(wěn)定的程序結(jié)構(gòu)。編程工具使用Visual?Studio實(shí)現(xiàn),用于創(chuàng)建并運(yùn)行下一代程序組件,可管理多類(lèi)與開(kāi)發(fā)軟件相關(guān)的插入工作,創(chuàng)建與部署安全可靠。隨后即是診療過(guò)程的程序開(kāi)發(fā),在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中使用API接口,同時(shí)還可傳遞參數(shù)。通過(guò)各類(lèi)界面與程序代碼,將數(shù)據(jù)的錄入、修改、查詢(xún)進(jìn)行串聯(lián),從而形成了信息管理系統(tǒng)。

        4.2實(shí)驗(yàn)參數(shù)

        數(shù)據(jù)一般為多維數(shù)據(jù),在改進(jìn)過(guò)程中以距離為基礎(chǔ),采用數(shù)值型數(shù)據(jù)集。如表2所示,數(shù)據(jù)集包括Mnist、Softmax、Cifar-10,共計(jì)247條數(shù)據(jù)。

        將基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)高校信息管理系統(tǒng)進(jìn)行比較,選取聚類(lèi)純度作為有效性指標(biāo),聚類(lèi)純度計(jì)算公式可表示為

        式(2)中,為聚類(lèi)純度;為樣本總數(shù);為聚類(lèi)數(shù);為正確類(lèi)別;表示聚類(lèi)數(shù)量;為對(duì)象數(shù)量;為第個(gè)聚類(lèi)中的樣本;為第個(gè)類(lèi)別中的真實(shí)樣本。這里的取值范圍為[0,1],越大表示效果越好,測(cè)試參數(shù)如表3所示。

        4.3性能分析

        通過(guò)傳輸率與故障率雙指標(biāo)進(jìn)行性能評(píng)估測(cè)試,傳輸率的計(jì)算公式可表示為:

        式(3)中,為傳輸率;為數(shù)據(jù)量;為傳輸時(shí)間,誤報(bào)率的計(jì)算公式可表示為

        式(4)中,為故障率;為故障樣本數(shù)量;為樣本總數(shù)目。其中,傳輸率越快,故障率越小,表明性能越好。在測(cè)試中,基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)的傳輸率為58%,故障率為0.219%;傳統(tǒng)高校信息管理系統(tǒng)的傳輸率為34%,誤報(bào)率為0.426%。所以,基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)的性能與效果也更為良好。

        4.4處理效果

        因?yàn)楦咝P畔⒑A壳乙?guī)模大,對(duì)于高校信息管理系統(tǒng)而言,如何快速準(zhǔn)確查詢(xún)信息就格外重要,所以信息查詢(xún)時(shí)間與查詢(xún)精度能夠衡量高校信息管理系統(tǒng)的處理能力,測(cè)試進(jìn)行了6次信息查詢(xún),每次查詢(xún)不同數(shù)量和類(lèi)型的信息如表4所示。

        4.5對(duì)比效果

        為評(píng)價(jià)基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果,在相同測(cè)試環(huán)境中,選擇A高校的傳統(tǒng)信息管理系統(tǒng)作為比較測(cè)試方法,采用校領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家、教師、學(xué)生對(duì)高校信息管理系統(tǒng)應(yīng)用情況進(jìn)行評(píng)分,統(tǒng)計(jì)每種系統(tǒng)的分值情況,結(jié)果如表6所示。對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn),基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)所得分值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)信息管理系統(tǒng),本系統(tǒng)能夠?yàn)楦咝O嚓P(guān)人員提供有效服務(wù),具有良好的信息管理效果。

        5結(jié)語(yǔ)

        綜上,基于ANN算法的高校信息管理系統(tǒng)經(jīng)測(cè)試后已在部分高校投入使用,且在教學(xué)管理、注冊(cè)繳費(fèi)以及日??己酥卸既〉昧肆己眯Ч?。同時(shí),該系統(tǒng)在具體應(yīng)用中集成了各方有效資源,發(fā)揮了信息管理的核心作用,為高校日常管理提供了精確、及時(shí)、有效的依據(jù)。無(wú)論是業(yè)務(wù)抑或是技術(shù),都在不斷發(fā)展,因此筆者將對(duì)系統(tǒng)的功能與技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與改進(jìn),從而更好地適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。此外,該系統(tǒng)在具體應(yīng)用時(shí)還存在部分尚待完善的地方,信息終端存儲(chǔ)了各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù),如何用大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析這些數(shù)據(jù),為決策提供支撐是未來(lái)應(yīng)努力的方向。

        參考文獻(xiàn)[1]?徐景彩.智能化學(xué)生管理評(píng)估信息系統(tǒng)構(gòu)建中ANN算法的應(yīng)用研究[J].粘接,2021,45(3):88-91.

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