智慧校园信息系统设计书

以 XX 大学为例
姓名：
专业：
学号：
需求分析 (2)
(一) 系统整体需求分析 (2)
(二) 功能需求分析 (2)
二、总体设计 (4)
(一) 总体架构 (4)
(二) 技术路线 (5)
(三) 功能设计 (5)
1. 校园地图系统 (6)
2. 学生管理系统 (6)
3. 教务管理系统 (7)
4. 一卡通系统 (7)
(四) 数据库设计 (8)
1. 属性数据库 (8)
2. 空间数据库 (10)
(五) 系统环境要求 (11)
1. 服务器端运行环境： (11)
2. 客户端运行环境： (11)
需求分析
(一) 系统整体需求分析
随着信息化和可视化技术的快速发展，各行各业对于此的需求越来越强烈。

作为大学来说，师生对信息化的要求更加迫切。

大学校园占地面积普通较大，校内各种设施齐备，就好像一个微缩版的城市，因此师生希翼校园信息化建设除了提供传统的教学和管理功能之外，还能更多地关注师生在校园中的生活，为他们的生活和社交提供更多便捷，提升他们对于大学的归属感和幸福感。

XX 大学是系统实现的实例，系统必须考虑XX 大学本身的特点和需求。

在校园的规模上，学校总占地面积达到*多万平方米，这样的规模管理需要采用先进的技术。

在人员上，学校拥有在职教职工*人，全日制在校生*人，继续教育和网络远程教育在读生*人。

校内及其周边还有各类商场和餐厅，邮局、银行、快递、理发店等一应俱全。

由于校园面积较大，各种设施较多，因此师生普遍希翼学校尽快建设一个具有校园地形地貌展示、校园亮点查询、校园虚拟漫游、校内道路显示。

通过这个系统为泛博师生提供多种多样的LBS(位置服务)，通过这个系统让新生能够迅速查询校内路线，让教师和教学管理人员能够及时发布基于教室位置的课程信息，让师生能够及时了解、发布校园生活信息，从而在整体上提高校园生活的智慧化水平，提高师生的学习、工作、生活的效率，提升师生的幸福感，最终使得泛博师生的学习和生活更加便捷、高效和舒适。

(二) 功能需求分析
智慧校园信息系统的用户群主要是全校师生、学生家长和关心学校发展的社会各界人士。

他们对学校的校园风貌、功能分区、设备设施以及校园内的学习和生活充满了兴趣，渴望从各个方面全方位地了解甚至融入到校园生活学习中去，但他们的计算机知识和操作水平良莠不齐，因此分析对系统功能的需求应该满足以下几个方面：1、系统功能使用和操作应简单方便，易学易用；2、系统应具备丰富的客户体验功能，支持多种体验模式，让用户有身临其境的感觉；3、系统应满足用户对校园生活和学习的基本需求，提供多种数据查询和呈现方式；4、系统应具备良好的服务功能，相关数据应形成联动。

综合上述分析，即可对系统的各个子系统功能需求进一步细化。

通过对现有智慧校园信息系统的调查研究和对用户实际需求的分析，本系统需要完成以下几点功能：
1. 三维校园可视化：
系统可以显示校园及周围相关地图信息，并集成三维校园场景的放大、缩小、漫游、平移等功能以及对室内的360 度全景数据的浏览，完成三维到全景的切换。

还可在三维场景中设置飞行路线，对其进行飞行浏览地理景观。

满足用户真实感的需求。

2. 空间分析及查询：
用户选中相关地物，选择查询弹出该地物的地理及属性信息，实现空间位置、文字、视频的融合。

可以根据用户设定的起终点进行路径分析，提供路径查询服务。

可以针对用户输入的信息进行空间分析，根据用户需求进行空间查询分析。

3. 学生信息管理：
校园管理者需要对学生的基本信息进行登记和管理，信息需要涵盖学生基本信息、住宿信息、奖助信息等。

同时，要向学生、教职工提供学生及其相关信息查询、管理功能。

4. 教室信息查询：
用户可以通过地图选取或者在相关界面选择相应教室，对教室信息进行查询，弹出窗口显示属性信息，包括教室的具体位置、可容纳人数、本教室的课表、该教室的视频课件以及该教室的监控信息。

满足师生需要了解教室实时信息的需求。

5. 教务信息管理：
学校相关工作人员需要通过智慧校园信息系统完成学生学籍管理、学生成绩管理、排课管理、日常教学管理等工作。

因此，智慧校园信息系统需要包含对教务信息的管理操作功能。

6. 一卡通系统建设：
智慧校园信息系统包含的一卡通系统，需要对学生身份识别、校内消费、门禁管理等功能进行整合，实现一张卡通用校园。

二、 总体设计
(一) 总体架构
系统总体架构设计总共分为三层，即数据层、技术层与应用层，系统体系架构图如图1。

图 1 智慧校园信息系统体系架构图
应 用 服 务
三维校园可视化 功能模块
教务信息管理
空间数据 操作组件
ArcSDE
数据库管理系统
数 据 库
空间数据库
基础地理 数据 空间信息 数据
三维数据
学生信息 数据
教务信息 数据
财务信息 数据
……
属性数据 操作组件
ArcServer 运行组件
属性数据库
学生信息管理
教室信息管理
空间分析查询 一卡通系统
……
技 术 层
应
用 层
数 据 层
(二) 技术路线
智慧校园信息系统需要在开辟前期进行详细的需求分析与相关业务情况调研。

在前期调 研分析的基础上， 提出系统的关键技术及相关技术规范， 并进行深入研究。

在深入研究相关 技术规范的基础上， 结构和前期分析， 制定系统设计规范与开辟规范， 分布进行系统形体设 计、结构设计、数据库设计及详细设计，并在此基础上进行系统开辟。

系 统 测 试 与 维 护
需 求 分 析 与 前 期 调 研
图 2 智慧校园信息系统技术路线图
(三) 功能设计
智慧校园信息系统包含 4 个子系统， 分别为： 校园地图系统、 学生管理系统、教务管理 系统、一卡通系统，其功能设计如图 3。

技术规范
软件工程 规范
接口规范
命名规范
系统模块开辟
校园电子地图模块 学生信息管理模块
教务管理模块 一卡通模块
系统设计
总体设计 结构设计 数据库设计 详细设计
ArcGIS Engine
技术
关键技术研究
数据库连接技术 技术
图 3 智慧校园信息系统功能结构图
1. 校园地图系统
该系统为用户提供了直观的校园展示，并可根据用户需求与喜好进行三三维视图联动及 转换，根据用户需求进行空间查询。

(1)地图显示及导航
通过电子地图显示校园及其周边基本情况，并实现地图的放大、缩小、漫游、导航、测 距等基本地图功能。

(2)三维校园展示
提供三维场景浏览的基本功能，如缩放、漫游、旋转、三维导航、环视等功能，二维导 航图、三维视图以及 360°全景图实时联动，以多视角全方位的展示了校园的真实风貌以及 校园的详细信息， 360 度全景照片展示校园建造的内部景观。

(3)空间查询
用户可在地图显示的校园及其周边范围内，根据需求进行空间查询，筛选目标地物。

2. 学生管理系统
该模块主要是为校园管理者设计， 主要有学生信息的录入和信息查询的功能， 而学生只 能查看自己的信息。

(1)学生信息编辑
工作人员以管理员身份进入系统，可有学生编辑的功能，点击信息录入，系统进入学 生管理的子系统。

用户可新建、修改、保存学生信息。

(2)学生信息查询
管理员可输入学生的学号， 可对所有学生信息进行查询， 并弹出对话框现实学生的基本 信息。

，普通学生通过登录学生账号后，可查询本人相关信息。

(3)学生奖助管理
管理员可对学生奖助信息进行编辑管理， 并通过输入学号查询该生受奖助情况， 或者输入 奖助项目，查询该奖助项目下包含的学生情况。

(4)学生宿舍管理
门 禁 管 理
消 费 信 息 管 理
身 份 信 息 管 理
教 室 管 理
教 室 管 理
成 绩 管 理
考 试 管 理
课 程 管 理
学 生 宿 舍 管 理
学 生 奖 助 管 理
学 生 信 息 管 理
空 间 查 询
三 维 地图
地 图 导 航
校园地图系统 学生管理系统 智 慧 校 园 信 息 系 统
教务管理系统 一卡通系统
管理员可对学生宿舍信息进行编辑管理，并通过输入学号查询该生所在宿舍，或者输入宿舍号，查询该宿舍所住学生及宿舍相关信息。

3. 教务管理系统
该模块主要是为教务管理人员设计，主要有课程管理、考试管理、成绩管理、教室管理以及报表输出等功能，学生可查询与自身相关的教务信息。

(1)课程管理
教务管理人员以管理员身份进入系统，可对课程信息进行创建、编辑、删除等操作，可以查询课程的相关信息；学生用户登录系统后可查询各课程的相关信息。

(2)考试管理
教务管理人员以管理员身份进入系统，可对课程信息进行创建、编辑、删除等操作，可以查询考试的相关信息；学生用户登录系统后可查询与自身相关考试的信息。

(3)成绩管理
教务管理人员以管理员身份进入系统，可对学生成绩进行录入、修改、删除等操作，可以通过学号、课程等条件查询相关成绩信息；学生用户登录系统后可查询所修课程的成绩。

(4)教室管理
教务管理人员以管理员身份进入系统，可对教室成绩进行管理编辑等操作，可对教室使用计划进行编辑；学生用户登录系统后可查询各教室信息及教室空暇情况。

(5)报表输出
系统可根据用户的不同权限与需求输出多种形式的报表，满足用户数据同居与分析需求。

4. 一卡通系统
该模块主要是针对校园一卡通系统设计，主要有身份信息管理、消费信息管理、门禁管理等功能。

(1)身份信息管理
一卡通是学生校内身份主要标识工具，可通过一卡通来识别、获取学生基本信息，管理人员可通过信息管理系统，编辑数据库内的学生信息，校内各终端设备可通过一卡通识别持卡人信息。

(2)消费信息管理
一卡通具备金额存储、刷卡消费功能，可满足用户在校内的消费需求。

消费信息管理系统可对用户消费、充值等信息进行记录，管理员可对消费记录进行查询，用户可凭一卡通及登录密码对消费记录进行查询。

(3)门禁管理
通过在学校各建造出入口设立终端设备，可对进出建造的人员进行识别、限制，便于校园管理，有利于安全校园建设。

(四) 数据库设计
智慧校园信息系统数据库分为属性数据库和空间数据库， 为避免数据干扰， 实行分别建 库。

1. 属性数据库
属性数据库关系模型 E-R 图如图 4。

图 4 智慧校园数据库关系模型 E-R 图
属性数据库中有学生基本信息表、教室信息表、课程信息表、考试信息表、 一卡通信息 表、一卡通操作记录表、宿舍信息表等数据表，部份数据表如表1—表 7。

表 1 学生基本信息表
学生标识 学生姓名 学生所在班级 学生性别 学生出生日期 学生民族 学生入学时间 学生宿舍
学号 姓名 班级 性别 出生日期 民族
入学时间 宿舍
nchar nvarchar int nchar date nvarchar date nchar
主键 非空 可空 可空 可空 可空 可空 可空
宿舍号 卡号 宿舍楼 ...
...
学号 姓名
课程编号
课程名称
...
考试编号 课程编号
...
教室号
教学楼
卡号
学号 编号
...
...
...
照片
课程考试安排奖助情况
备注
教室号教学楼容纳人数多媒体
备注
课程编号
名称
学分开课院系任课老师课程容量上课时间上课教室考核形式
备注
考试编号课程编号课程名称考试人数考试教室考试时间命题教师监考教师
备注
学生照片
学生课程
学生考试安排
学生所受到的奖助
备注信息
表2 教室信息表
教室标识
教室所在教学楼
教室容纳人数
教室多媒体信息
备注信息
表3 课程信息表
课程标识
课程名称
课程学分
课程开课院系
课程任课教师
课程最大人数
课程上课时间
课程上课教室
课程考核形式
备注信息
表4 考试信息表
考试标识
考试课程编号
考试课程名称
参加考试人数
考试所在教室
考试时间
试卷命题教师
考试监考教师
备注信息
varbinary
nchar
nchar
nvarchar
nvarchar
nchar
nvarchar
int
nchar
nvarchar
nchar
nvarchar
double
nvarchar
nvarchar
int
nvarchar
nchar
nvarchar
nvarchar
nchar
nchar
nvarchar
int
nchar
nvarchar
nvarchar
nvarchar
nvarchar
可空
可空
可空
可空
可空
主键
可空
可空
可空
可空
主键
非空
非空
可空
可空
可空
可空
可空
可空
可空
主键
非空
可空
可空
非空
非空
可空
可空
可空
表5 一卡通信息表
卡号一卡通编号nchar 主键
学号持卡人学号nchar 非空
姓名持卡人姓名nvarchar 可空
性别持卡人性别nvarchar 可空
发卡日期一卡通发卡日期nvarchar 可空
余额一卡通余额double 非空是否可用一卡通是否可用bool 非空
备注备注信息nvarchar 可空
表6 一卡通操作记录表
编号操作编号nchar 主键
卡号操作卡号nchar 非空
类型操作类型nvarchar 非空
金额操作金额double 非空
余额操作后余额double 非空
时间操作时间date 可空
备注备注信息nvarchar 可空
表7 宿舍信息表
宿舍号宿舍标识nchar 主键
宿舍楼宿舍所在宿舍楼nvarchar 可空
宿舍人数宿舍容纳人数int 可空
名单宿舍名单nvarchar 可空
备注备注信息nvarchar 可空
2. 空间数据库
空间数据包含了校园地图及其相关功能所需要的数据，包括矢量数据、栅格数据、三维数据等，为校园地图设计、三维建模、空间查询提供数据支持。

空间数据库部份数据如表8。

表8 一卡通操作记录表
校内道路
校外道路
教学楼
办公楼地理地图
宿舍楼
食堂
运动场
绿化区线线面面面面面面
(五) 系统环境要求
智慧校园信息系统需要在地质大学局域网内运行，系统具体环境要求为：1. 服务器端运行环境：
操作系统：Windows Server 2022
数据库系统：SQL Server 2022
开辟环境：.NET Framework 4.0
GIS 运行平台：ArcGIS Server
2. 客户端运行环境：
操作系统：Windows XP 及以上操作系统
内存要求：512MB 以上内存
网络要求：XX 大学局域网连接。