摘 要:針對傳統(tǒng)高校財務(wù)系統(tǒng)存在運行效率低、運行成本高以及運行性能不穩(wěn)定等問題,本文設(shè)計了一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的高校輕量級財務(wù)系統(tǒng)。結(jié)合業(yè)務(wù)層、技術(shù)層及數(shù)據(jù)層的工作原理對系統(tǒng)電路和編碼器等硬件進行優(yōu)化,并引入決策樹擬合構(gòu)建財務(wù)管理關(guān)系模型,對高校財務(wù)數(shù)據(jù)進行交叉驗證,由此完成了軟件設(shè)計。系統(tǒng)測試表明,與傳統(tǒng)財務(wù)系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)實現(xiàn)了對高校財務(wù)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控與有效挖掘,在運行效率、運行成本以及運行性能等方面均具有顯著優(yōu)勢,對提高高校財務(wù)管理水平具有積極意義。
關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù);高校財務(wù)系統(tǒng);輕量級;關(guān)系模型
中圖分類號: F 27 文獻標志碼:A
作為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略指導(dǎo)方向,“創(chuàng)新驅(qū)動”離不開財務(wù)系統(tǒng)的有效輔助。目前,多數(shù)高校已有智能財務(wù)系統(tǒng),在一定程度上成為高校正常運轉(zhuǎn)的必要組成部分。作為現(xiàn)代高校發(fā)展的趨勢,數(shù)字化已成為重點推進工作,為提高工作效率、實現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)目標提供了支持[1]。而作為高校數(shù)字化建設(shè)過程中的核心,財務(wù)系統(tǒng)設(shè)計儼然成為當下所關(guān)注的重點。我國學(xué)界對高校財務(wù)系統(tǒng)方面的研究較多,例如趙男男[2]提出一種基于改進C4.5算法的高校財務(wù)系統(tǒng),對原始財務(wù)數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,降低數(shù)據(jù)屬性的冗余性;胡歐哲等[3]提出設(shè)計一種基于OCR技術(shù)的高校財務(wù)管理系統(tǒng),實現(xiàn)了信息化建庫管理,使財務(wù)安全管理效率得到提高。綜合文獻可知,雖然目前系統(tǒng)具有一定應(yīng)用性,但是仍存在部分問題,例如缺少統(tǒng)一串口,導(dǎo)致運行效率低;海量數(shù)據(jù)未得到利用,無法起到管理作用。因此,依托大數(shù)據(jù)技術(shù)思想,本文設(shè)計了一種高校輕量級財務(wù)系統(tǒng),試驗證明,與傳統(tǒng)財務(wù)系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)能夠顯著提升運行效率、運行成本以及運行性能,具有良好的推廣價值。
1 整體設(shè)計
系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)了財務(wù)職能與決策管理等相關(guān)應(yīng)用。在系統(tǒng)中,主要功能集中在數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)萃取以及數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域,通過這些功能,高??梢缘玫揭粋€具有良好擴展性的財務(wù)平臺。從技術(shù)層面來看,系統(tǒng)整體設(shè)計采用了基于面向服務(wù)技術(shù)(Service Oriented Architecture,SOA)的輕量級SQLite數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)架構(gòu)利用SOA思想,從業(yè)務(wù)層、技術(shù)層以及數(shù)據(jù)層3個方面切入,構(gòu)建一系列規(guī)則來約束架構(gòu)過程。其中,根據(jù)業(yè)務(wù)和用戶需要,技術(shù)層負責提取整合后的數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行深度分析,從而發(fā)現(xiàn)隱藏數(shù)據(jù)規(guī)律;財務(wù)數(shù)據(jù)通過技術(shù)層處理后進入業(yè)務(wù)層,該層將批量數(shù)據(jù)收集和線上數(shù)據(jù)收集作為核心業(yè)務(wù)模塊,將數(shù)據(jù)倉庫作為該層主體;數(shù)據(jù)層為用戶提供完善的訪問空間,該層通過多類型程序?qū)崿F(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢工作。由此可見,在業(yè)務(wù)層、技術(shù)層以及數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)形成了一個起于數(shù)據(jù)收集,再經(jīng)數(shù)據(jù)挖掘分析,最后到展示的數(shù)據(jù)流控制系統(tǒng)。
2 硬件優(yōu)化
2.1 通信電路
因為系統(tǒng)功能外設(shè)及內(nèi)部芯片對電壓需求存在差異,所以需要向系統(tǒng)提供2種不同電壓(3V和5V),并且為了保證斷電后系統(tǒng)能夠正常運行,采用雙電源供電的方式,即額外增加鋰電池供電,由此確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性[4]。通信電路實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互,電路采用DART設(shè)計,如圖1所示。當單片機發(fā)送數(shù)據(jù)時,控制引腳為高電平,通過TXD發(fā)送數(shù)據(jù);當單片機接收數(shù)據(jù)時,控制引腳為低電平,通過RXD接收數(shù)據(jù)。當自動收發(fā)(不用單片機引腳)數(shù)據(jù)時,數(shù)據(jù)會自動通過RXD到單片機,當需要發(fā)送數(shù)據(jù)時,自動通過TXD發(fā)送出去,即僅需要連接RXD和TXD引腳,不需要用引腳連接RE、DE引腳。
2.2 編碼器
系統(tǒng)設(shè)計以混合架構(gòu)為依據(jù),其原因是系統(tǒng)業(yè)務(wù)繁雜且變換性較大,各功能需要應(yīng)對不同場景[5]。在高校財務(wù)管理中,高流暢度極為重要,因此響應(yīng)速度就成為開發(fā)重點。選用E6A2光電編碼器進行設(shè)計,編碼器工作原理如圖2所示。編碼器通過傳感裝置將輸入信號轉(zhuǎn)換為電信號,轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過濾波、放大和數(shù)字化等處理,便于后續(xù)計算;處理后的電信號被發(fā)送到服務(wù)器,這些數(shù)字信號表示輸入信號在時間與空間上的變化。服務(wù)器對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理,并根據(jù)控制目標調(diào)整輸出信號,以實現(xiàn)期望工作。此外,在編碼項目上,可以設(shè)立項目入賬、動態(tài)分析以及成本管控等內(nèi)容,由于編碼器是獨立運行的,因此可以有效實現(xiàn)上述功能。編碼器還附帶許多功能,可以提高高校財務(wù)的管理效率和財務(wù)管理的應(yīng)用性[6]。利用高校財務(wù)管理系統(tǒng)電路設(shè)計并結(jié)合編碼器工作原理,進一步完成系統(tǒng)的硬件優(yōu)化。
3 軟件設(shè)計
3.1 構(gòu)建回歸模型
基于決策樹擬合構(gòu)建高校財務(wù)自變量與因變量之間的關(guān)系模型,通過線性回歸對其進行深度分析。因此,為了解2個變量之間具有何種關(guān)系,應(yīng)構(gòu)建包括n個自變量的線性模型f,如公式(1)所示。
f=ω1+ω2z1+ω3z2+…+ωnzn+k1 " " "(1)
式中:k1為關(guān)系模型中的常數(shù)項;ωx(x=1,2,3,…,n)為第x個解釋變量zx(x=1,2,…,n)中的回歸系數(shù)。
線性回歸模型需要將方差作為常量,同時各個觀測值之間的關(guān)系也應(yīng)互相獨立,殘差項與解釋變量也應(yīng)處于獨立狀態(tài),且要與正態(tài)分布相符合。當構(gòu)建模型時,通過計算決策樹預(yù)估量與方差預(yù)估量,實現(xiàn)高校財務(wù)管理的線性回歸,預(yù)估量e如公式(2)所示。
e=∑(f-ω'1-ω'2z1-ω'3z2-…ω'nzn)2 " " "(2)
式中:f為財務(wù)線性模型;ω'x(x=1,2,3,…,n)為財務(wù)管理中第x個殘差項zx(x=1,2,…,n)的回歸系數(shù)。
方差預(yù)估量e(v)如公式(3)所示。
(3)
式中:e為預(yù)估量;y為選取指標數(shù);n為自變量數(shù)量。
通過決策樹擬合構(gòu)建自變量與因變量之間的關(guān)系模型,測算決策樹與方差的預(yù)估量,以此構(gòu)建財務(wù)線性回歸模型。
3.2 分析財務(wù)數(shù)據(jù)
不對高校財務(wù)信息進行假設(shè),預(yù)測自變量與因變量的線性相關(guān)性,在財務(wù)數(shù)據(jù)分析上,采用樣本預(yù)估法測試高校財務(wù)數(shù)據(jù)的準確性,同時進行交叉驗證,如公式(4)所示。
(4)
式中:accuracy為預(yù)估精度;d為指標數(shù)量;λ為指標函數(shù);f為財務(wù)線性模型;ωx為回歸系數(shù);zn為解釋變量。
對因變量預(yù)估精度來說,通過樣本測試與交叉驗證的方法分析財務(wù)數(shù)據(jù),隨后計算回歸預(yù)估精度,如公式(5)所示。
(5)
式中:accuracy為預(yù)估精度;d為指標數(shù)量;p為預(yù)估因子;f為財務(wù)線性模型;ωx為回歸系數(shù);zn為解釋變量。
對財務(wù)數(shù)據(jù)進行交叉驗證后再計算回歸預(yù)估精度,以此完成財務(wù)數(shù)據(jù)分析過程。
3.3 設(shè)計運算流程
在JSP模式的基礎(chǔ)上,采用輕量級SQLite設(shè)計數(shù)據(jù)庫,由此實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接。SQLite能夠簡化操作,使數(shù)據(jù)庫在功能上更規(guī)范。系統(tǒng)運算流程如圖3所示,可以將其概括為5個步驟。1)通過loadclass模式,根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫版本將傳入?yún)?shù)設(shè)置為Sqlite。2)設(shè)定數(shù)據(jù)用戶名、密碼以及地址等連接,并采用Getconnection()將參數(shù)傳入到系統(tǒng)中。3)通過Gotostatement()創(chuàng)建對象。4)根據(jù)各次返回的next實現(xiàn)數(shù)據(jù)移動,將數(shù)據(jù)表與索引關(guān)聯(lián)在一起,判定返回結(jié)果。5)關(guān)閉步驟2,其間會產(chǎn)生部分運算損耗,因此在關(guān)閉前應(yīng)完成所有步驟。根據(jù)運算流程實現(xiàn)了財務(wù)管理步驟與系統(tǒng)軟件設(shè)計。
4 系統(tǒng)測試
4.1 試驗參數(shù)
為了驗證本系統(tǒng)在運行效率與運行成本等方面的性能,在Simulia仿真平臺上將其與傳統(tǒng)高校財務(wù)系統(tǒng)進行比較測試,根據(jù)系統(tǒng)驗證試驗設(shè)定來確定試驗參數(shù),見表1。
4.2 運行效率
基于試驗參數(shù),2種系統(tǒng)的運行效率試驗結(jié)果如圖4所示。由試驗可知,本系統(tǒng)在管理財務(wù)數(shù)據(jù)信息時的運行效率最高,其原因是本系統(tǒng)能夠?qū)ω攧?wù)數(shù)據(jù)信息進行線性回歸分析,同時可以利用輕量級SQLite減少系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量,由此顯著提高系統(tǒng)的運行效率。
4.3 運行成本
比較本系統(tǒng)與傳統(tǒng)高校財務(wù)系統(tǒng)的運行成本,結(jié)果如圖5所示。由試驗可知,本系統(tǒng)在數(shù)次迭代過程中的運行成本始終比傳統(tǒng)高校財務(wù)系統(tǒng)低,表明本系統(tǒng)在傳輸財務(wù)數(shù)據(jù)信息的過程中能夠保持較高水平,其原因是本系統(tǒng)在運行時先對財務(wù)數(shù)據(jù)進行分析,從而降低運行成本。
4.4 運行性能
為了進一步驗證系統(tǒng)運行性能,將財務(wù)數(shù)據(jù)分別寫入本系統(tǒng)的SQLite數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)高校財務(wù)系統(tǒng)的MariaDB數(shù)據(jù)庫,并在2種數(shù)據(jù)庫中對客戶端數(shù)據(jù)進行查詢和檢索等操作。針對數(shù)據(jù)庫特點進行性能測試,在建立Sharding進程的基礎(chǔ)上測試單線程批量數(shù)據(jù)寫入,結(jié)果如圖6所示。由試驗可知,在相同讀寫次數(shù)狀態(tài)下,本系統(tǒng)始終保持較短的反應(yīng)時間,運行性能穩(wěn)定。
5 結(jié)語
綜上所述,為了進一步完善高校內(nèi)部財務(wù)管理制度、持續(xù)優(yōu)化資源配置,本文針對傳統(tǒng)財務(wù)系統(tǒng)存在的各類問題設(shè)計了一種輕量級財務(wù)系統(tǒng),該系統(tǒng)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù),在設(shè)計環(huán)節(jié)使項目入賬、動態(tài)分析以及成本管控統(tǒng)一,通過系統(tǒng)軟硬件優(yōu)化完成了系統(tǒng)整體設(shè)計,實現(xiàn)了財務(wù)數(shù)據(jù)的有效管控。試驗表明,系統(tǒng)在運行效率、運行成本以及運行性能等方面具有良好的效果,起到了加強高校財務(wù)數(shù)據(jù)管理效果與便于制定決策的作用,現(xiàn)實意義與應(yīng)用價值均滿足現(xiàn)實需求。后續(xù)可在輕型數(shù)據(jù)加密與解密方面深入研究,以此不斷改進并完善系統(tǒng)功能。
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