高校科研成果信息智能统计分析系统设计

俞啸 袁文涛 金宏飞 万红 张立

摘 要：在高校科研管理过程中，不断增长的统计指标和数据量成为影响教师科研数据统计与分析的重要问题，文章利用智能信息处理和数据挖掘方法建立高校科研成果信息智能统计分析平台。一方面，通过系统平台的构建，统计科研成果信息，提供各种分析报表，为科研工作者和相关管理人员提供实时的科研成果动态信息。另一方面，将关联分析算法应用到分析系统中，挖掘出科研成果与影响因素之间的内在的关联关系，为科学的科研管理和服务方法提供决策支持。

关键词：科研成果；统计管理；智能分析；决策支持

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）29-0085-03

Abstract： In the process of scientific research management in colleges and universities， the increasing statistical indexes and the amount of data have become an important problem that affects the statistics and analysis of teachers' scientific research data. This paper uses intelligent information processing and data mining methods to set up an intelligent statistical analysis platform of scientific research information in colleges and universities. On the one hand， through the construction of the system platform， statistical information of scientific research results， provide a variety of analysis reports， to provide real-time dynamic information of scientific research results for scientific research workers and relevant managers. On the other hand， the association analysis algorithm is applied to the analysis system to find out the internal relationship between the scientific research results and the influencing factors， so as to provide decision support for scientific research management and service methods.

Keywords： scientific research achievements， statistical management， intelligent analysis， decision support

2018年7月24日國务院发布了《国务院关于优化科研管理提升科研绩效若干措施的通知》，《通知》中指出要强化科研项目绩效评价，实行科研项目绩效分类评价，充分调动科研人员积极性，多出高水平成果[1]。科研成果的数量和质量是衡量高校科研能力的重要指标，同时也是反映高校综合校力的标准之一。及时准确的将科研成果信息进行统计分析，对于掌握学校科研发展现状，合理制定发展规划，推动科研工作发展有着重要作用[2]。随着高校招生规模和师资力量的扩大，高校科研成果的数据量大幅增加，若使用传统的半人工方式进行管理和数据分析，不仅会大大增大管理工作复杂程度，而且容易发生错误。面对海量的数据，如何实现科研成果信息高效维护和管理，充分对数据进行整合挖掘并提取有用的信息，进而为高校的科研发展提供决策支持是当前亟待解决的问题[3]。

针对高校科研成果管理效率低下的现状，本文提出通过引进高校科研成果管理系统，提高管理效率，同时加强我国的高校科研信息化管理建设，进而促进我国高校科研水平的提高的想法。利用现代信息技术搭建高校科研成果信息智能统计分析系统，实现科研成果的统计、检索、转化和管理的统一化标准化。建立以高校科研管理工作中为主导的综合信息管理平台，充分发挥信息技术的优势将云计算、智能信息处理、数据挖掘等技术应用在科研成果的管理和统计分析上来，提高信息的安全性和信息统计分析的准确性高效性，为高校科研管理和相关计划的制定提供真实有效的依据，具有重要的理论意义及推广价值。

1 系统分析与研究内容

1.1 数据存储与服务接口设计

系统需要为各类科研成果数据提供统一的服务标准和接口，在科研成果内容访问方面需要综合考虑服务接口的兼容性、有效性和服务效率。要求数据存储中心能够满足服务访问量和数据存储逻辑结构的需要，即利用各种手段，为不同种类的科研成果数据建立统一的存储结构，并提供标准的服务层抽象，建立研究成果信息分析库，为后续利用信息、提炼知识、解决问题等应用提供基础条件。

1.2 系统模块设计与性能需求

系统的软件模块包含用户信息管理模块、权限管理模块、科研人员信息管理模块，科研成果信息管理模块（论文、著作、知识产权等），科研项目信息管理模块等部分组成。为了提高系统的访问效率和安全性，还需要增加相关的算法模块，主要包括信息过滤算法模块、快速搜索算法模块、隐私保护模块、关联分析算法模块、推荐算法模块等。在提供科研成果信息管理与查询服务的同时满足系统访问性能的需求。

1.3 感兴趣信息推送与科研成果关联因素分析

依据科研工作者和管理人员的访问行为构建模型并从成果分析平台中挖掘出用户感兴趣的信息，针对不同用户的需求，为用户提供个性化定制和精确推荐两种方式。信息定制是主动获取信息的方式，用户通客户端的平台，向信息综合服务平台定制感兴趣的信息；精确推荐方式是以用户访问的行为为统计分析的基础，为用户提供科研成果信息的定期推送服务。采用关联因素分析算法对科研成果的多种影响因素进行关联分析，从而更好为科研和管理提供决策支持，采用Apriori算法来提高系统分析的整体性能。

2 系统研发

2.1 软件系统研发

系统的研发采用开发平台是Microsoft Visual Studio 2013，该平台软件由微软公司2010年4月推出，是目前最为流行的平台开发软件，其操作界面简洁，功能强大，可以实现C、C++、C#、VB、SQLServer 等诸多语言的编程开发。并且 Microsoft Visual Studio 2013还支持在Windows Server 2012平台下的创建智能设备应用程序、应用程序、网络应用程序、网络服务和Office插件等。

采用WPF（Windows Presentation Foundation）技术完成应用系统界面设计，WPF是由微软公司发布的新型的计算机图形学表现层技术[4]，WPF技术是基于.NET的，需要HTML、XML以及Flash等软件技术和硬件图形化技术的支持。它为模块化显示接口、二维三维图形开发、多媒体业务以及文档接口提供了统一的描述和操作方法，WPF可以给开发人员和设计人员提供更优良的开发平台，用于开发客户端应用程序，给用户创造更优的视觉效果。WPF技术的出现使得丰富功能的实现成为可能，其中Windows系统中个性化的半透明效果的窗体是WPF技术的一个具体实例，总体来说，WPF技术的出现使用户对于视觉冲击的追求得到满足。WPF能够提升终端用户的体验质量以及对界面接口的高级需求，采用基于XML的XAML为界面描述语言，便于前台界面的设计与维护。系统论文信息管理与查询分析界面如图1所示。

在数据库方面，系统采用开源的MySQL数据库。MySqL的核心数据操作支持多线程编程机制，在线程方面，它是一个轻量级的过程，不仅为用户提供了灵活性，而且还较少的利用了系统资源[5]。MySqL的内存调配系统基于线程，具备快速和稳定的特性，所以可以不间断使用而不用担心其稳定性，当面对大规模的数据库查询时，MySqL可以提供高效率的的运行支持。MySqL能够支持有WHERE语句和查询的SELECT语句的一切函数和操作符。在同一个查询中，MySqL可以混合并使用不同的数据库表，并且查询将变得更加简单快捷。

2.2 关联分析算法设计

为了综合分析各因素对科研成果产出的影响，从而为科研和相关管理工作提供决策支持，需要在科研成果信息统计分析综合服务平台中挖掘多个影响因素之间的关联规则。挖掘数据中关联规则可以抽象为两个步骤：第一，在数据中挖掘出所有频繁项集。第二，对频繁项集进行迭代，寻找同时满足最小置信度以及最小支持度强关联规则。采用Apriori算法[6]分析科研成果相关科研人员、成果数量、研究经历等信息的关联模型，挖掘出科研成果与影响因素之间的内在的关联关系。经过关联分析后，系统统计的科研人员之间的关联度结果如图2所示。

2.3 数据安全设计

科研成果信息管理系统中存在部分科研者隐私相关的信息，系统面向公共网络开放接口时，需要增加对数据安全的考虑。同时考虑保证数據的私密性和传输速度两个方面的因素，这里采用AES算法对隐私数据进行加密处理。

AES算法主要包含：有限域（GF，28）、有限域上的多项式、有限域上的字节运算、有限域上的字运算[7]。其中有限域的定义为：结构如果满足条件是一个交换环与除了中的元素0以外，F中的其他所有元素关于运算“·”在F中均存在逆元素，就称这个结构F为一个域。在加密算中大多为元素个数有限的系统。如果在域F中存在有限个元素，则该域为有限域。在该域中，元素的数目称为该域的阶。对于m阶的域，存在当而且仅当m为素的幂时，就存在整数n与素数p可以使m=pn。阶数相同的有限域也是同构的。因此二者有着近乎相同的代数结构，它们的区别仅仅在元素的表述方面。即对任何素数的方幂m而言仅存在唯一的有限域可用GF（pn）表示。除此之外其他的表示是同构的。对有限域的例子。素数p阶域为GF（p），阶域的组成元素用整数1，2，…，p-1进行表示。域运算有两种运算法则：“模p的整数加法”与“模p的整数乘法”。对阶数为非素数的有限域的加法以及乘法运算，不可以表示成某一个数的加法与乘法模。当n？叟1时，可以选择有限域GF（p）上的多项式表示法[8][9]。

图3所示为AES算法加密过程。解密过程是加密过程的逆过程。这两个过程使用同一个密钥，明文P为未经过加密的数据，密钥K是用来加密明文的密码。在对称加密算法中，加密与解密的密钥相同，为加密者与解密者协商产生，不可泄露，否则会被攻击者还原密文。C为经过加密函数处理后的数据。设定AES算法加密函数为E，则C=E（K，P）。P表示明文、K代表密钥、C是密文。处理过程中，把明文P与密钥K当作加密函数的输入，那么加密函数E将会把密文C输出。同样，将密文和密钥作为输入，经过AES算法解密函数将会得到明文P。

3 结束语

高校科研成果信息智能统计分析系统实现了高校科研人员科研成果信息的常规管理操作，利用AES算法保证了数据的安全性，同时利用关联算法挖掘出科研人员与科研成果间的关联关系，为学校有关决策部门提供了准确的数据，克服了当前高校各部门间数据交流的障碍，实现了数据的高效共享。实现了科研成果记录、检索、转化、统计分析的智能化，提高了科研管理人员的工作效率，同时对高校科研成果转化具有指导性意义。

参考文献：

[1]国务院.国务院关于优化科研管理提升科研绩效若干措施的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2018-07/24/content_53

08787.htm.2018-07-24.

[2]杨丽英.高校教师科研信息管理系统的设计与实现[D].吉林大学，2016.

[3]周丽琴.高校科研统计信息数字化管理研究——基于江苏高校的实证研究[J].科技管理研究，2015，35（21）：102-106.

[4]赵燕东，涂佳炎，刘圣波，等.基于WPF的粮仓三维激光测绘系统设计与开发[J].农业工程学报，2016，32（11）：265-270.

[5]康文杰，王勇，俸皓.云平台中MySQL数据库高可用性的设计与实现[J].计算机工程与设计，2018，39（01）：296-301.

[6]黄文成，贾立，彭道刚，等.基于Apriori的关联规则算法及其在电厂中的应用[J].系统仿真学报，2018，30（01）：266-271.

[7]崔琦，王思翔，段晓毅，等.一种AES算法的快速模板攻击方法[J].计算机应用研究，2017，34（06）：1801-1804.

[8]陈庄，叶成荫.基于AES和ECC的云审计数据加密方案[J].计算机科学，2017，44（S1）：333-335+371.

[9]张伟.基于ARM的数据加密算法实现[D].南京理工大学，2006.