高校智能定位服務(wù)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

姜建峰

【摘 要】校園位置服務(wù)是智慧校園建設(shè)的重要組成部分，在校園信息化管理與服務(wù)體系中起著越來越重要的作用。伴隨著無線通訊技術(shù)、智能移動終端技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)的高速發(fā)展，高?？梢詰{借這一卡通、門禁、wifi、人臉識別等系統(tǒng)的日志數(shù)據(jù)，建立完善校園智能定位服務(wù)分析系統(tǒng)，為師生學(xué)習(xí)生活提供服務(wù)，為學(xué)校提供管理支持。

【關(guān)鍵詞】位置服務(wù)；無線定位；數(shù)據(jù)挖掘；日志分析；行為畫像

中圖分類號： TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）32-0092-002

【Abstract】Campus location service is an important part of smart campus construction. It plays an increasingly important role in campus information management and service system. With the rapid development of wireless communication technology， intelligent mobile terminal technology and cloud computing technology， colleges and universities can establish and improve the campus intelligent positioning service analysis system by virtue of the log data of the cartoon， access control， wifi， face recognition and other systems and learn from teachers and students Life provides services to provide management support for schools.

【Key words】Location Service； Wireless Location； Data Mining； Log Analysis； Behavior Portrait

0 引言

位置服務(wù)（location based services，LBS）又稱定位服務(wù)，是近年來隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)和智能移動終端的普及而興起并蓬勃發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一，它是指通過無線通信網(wǎng)絡(luò)向用戶提供與位置有關(guān)的服務(wù)。位置服務(wù)的目標(biāo)是幫助用戶通過移動終端獲得空間信息及其相關(guān)的社會信息和進(jìn)行信息查詢。[1]目前高校數(shù)字化校園基礎(chǔ)平臺均已基本建設(shè)完成，大部分高校都憑借之前的數(shù)據(jù)技術(shù)沉淀、互聯(lián)網(wǎng)+以及大數(shù)據(jù)云等技術(shù)方面的突破，投入到了更加個性化、智能化的智慧校園建設(shè)中，以高校位置服務(wù)為代表的校園信息服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用正逐漸成為智慧校園建設(shè)的重要組成部分。

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的大眾參與的計(jì)算模式，其計(jì)算資源（包括計(jì)算能力、存儲能力、交互能力等）是動態(tài)、可伸縮、被虛擬化的，以“服務(wù)”的方式提供，可以方便地實(shí)現(xiàn)分享和交互，并形成群體智能。[2]使用云計(jì)算手段，對地理數(shù)據(jù)、人員行為日志數(shù)據(jù)、智能終端應(yīng)用記錄等進(jìn)行分析，構(gòu)成的地理信息大數(shù)據(jù)資源，已超出傳統(tǒng)測繪的范疇，成為感知校園內(nèi)社群和個人行為畫像，校情分析和數(shù)據(jù)預(yù)警等構(gòu)建智慧校園的重要手段。

1 智能定位數(shù)據(jù)來源

1.1 一卡通刷卡日志

校園一卡通是高校數(shù)字化校園建設(shè)最重要的組成部分。它通過非接觸刷卡方式，一般采用M1卡技術(shù)或者CPU卡技術(shù)，將校內(nèi)人員信息與財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)綁定在校園卡上，是目前高校內(nèi)使用最廣泛的金融消費(fèi)管理手段。目前常規(guī)的使用場景包括食堂消費(fèi)，購水購電，超市消費(fèi)，洗澡消費(fèi)，校車乘車，門禁刷卡，教室簽到等。校內(nèi)人員在校內(nèi)的學(xué)習(xí)與生活離不開校園一卡通。

校園一卡通刷卡記錄每年產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常包括時間、卡號、人員姓名、POSE機(jī)編號、刷卡金額等，日志清單如圖1所示。將一卡通刷卡日志進(jìn)行采集、清洗、分析，能夠獲取校內(nèi)人員最基礎(chǔ)的生活軌跡，分析人員消費(fèi)水平，分析校內(nèi)人員大致分布等。

1.2 智能移動終端

教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》文中專門要求推進(jìn)“無線校園”建設(shè)，各類學(xué)校應(yīng)實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。伴隨著數(shù)字化校園的推進(jìn)，目前大部分高校已基本實(shí)現(xiàn)wifi信號全覆蓋。同時隨著以及智能移動終端特別是智能手機(jī)在校園內(nèi)全面普及，依靠無線通信技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力的提高，無線定位技術(shù)已基本成熟。無線定位技術(shù)能夠基于WiFi技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位、監(jiān)測目標(biāo)的位置，AP將收集的MU（Mobile Unit，移動設(shè)備）信息發(fā)送到相關(guān)的大數(shù)據(jù)平臺，通過大數(shù)據(jù)平臺根據(jù)一定的算法和規(guī)則進(jìn)行位置計(jì)算，然后將計(jì)算的位置數(shù)據(jù)傳給GIS軟件。在軟件上用戶可以通過地圖、表格或者報(bào)告等多種形式直觀的獲取物資的位置信息。

只需使用設(shè)備登陸網(wǎng)絡(luò)一次，無線AP與網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證設(shè)備就能將MU信息與認(rèn)證信息相匹配，產(chǎn)生MAC地址、賬號、姓名的對應(yīng)信息。進(jìn)入大數(shù)據(jù)平臺之后，只要移動終端處于校園WiFi覆蓋范圍內(nèi)，并且無線開關(guān)處于開啟狀態(tài)，無需連接網(wǎng)絡(luò)，AP就能偵聽終端連接數(shù)據(jù)，記錄并計(jì)算出相應(yīng)的位置信息。主要可應(yīng)用在人員熱區(qū)展現(xiàn)，人員軌跡繪制及失物查詢等方面，平臺架構(gòu)如圖2所示。

1.3 人臉識別系統(tǒng)

智能人臉識別系統(tǒng)，指的是采用基于視覺通道信息的面部感知識別系統(tǒng)，包括人臉檢測和跟蹤、面部特征定位、面部特征提取、人臉信息歸類、人臉身份比對等分系統(tǒng)，通過由人像采集設(shè)備采集到的人臉圖像信息，經(jīng)過人臉動態(tài)識別，實(shí)現(xiàn)無感知、快速精準(zhǔn)的人員身份確認(rèn)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，從而對人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、管理的綜合性應(yīng)用平臺。endprint

通過智能人臉識別系統(tǒng)，可完成對不同功能區(qū)域的人員統(tǒng)計(jì)、管理，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)人員上課、會務(wù)考勤的查詢與統(tǒng)計(jì)以及校內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)生活軌跡進(jìn)行展示，如宿舍區(qū)智能身份識別、會議考勤、考試身份認(rèn)證等。具體架構(gòu)圖如圖3所示，主要涵蓋了宿舍管理、實(shí)時考勤統(tǒng)計(jì)、考試人員身份核實(shí)以及數(shù)據(jù)分析、預(yù)警等。

1.4 其它

承載校園用戶行為數(shù)據(jù)的來源還包括車輛識別，云桌面終端，宿管系統(tǒng)等，這些數(shù)據(jù)通過清洗，均可以展示在特定時間點(diǎn)或時間段上校內(nèi)相應(yīng)人員的活動信息。

2 系統(tǒng)應(yīng)用場景分析

2.1 學(xué)生畫像

高校學(xué)生管理錯綜復(fù)雜，除了對學(xué)生考試成績進(jìn)行管理之外，還要對學(xué)生生活學(xué)習(xí)各方面進(jìn)行管理。高校智能定位服務(wù)分析系統(tǒng)可以為學(xué)生工作處，輔導(dǎo)員提供決策參考。它可以分析學(xué)生是否能夠上課前吃飯，進(jìn)入圖書館頻率，喜歡看什么書，上課總?cè)鼻诼室约霸谛@內(nèi)軌跡分析等數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)與學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可以形成學(xué)生的行為畫像。

2.2 管理支持

高校智能定位分析系統(tǒng)能夠?yàn)橹腔坌@管理決策提供支持，系統(tǒng)能夠提供學(xué)校管理相關(guān)的校園熱點(diǎn)、人流監(jiān)控、不在校預(yù)警等指標(biāo)。

2.3 師生服務(wù)

高校智能定位服務(wù)分析系統(tǒng)還能根據(jù)校內(nèi)人員所在位置為師生提供學(xué)校內(nèi)各類活動、社團(tuán)活動的發(fā)布推薦，展現(xiàn)校內(nèi)各場地的實(shí)時占用情況，為校內(nèi)人員提供各類校園導(dǎo)航，能夠通過無線定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動終端的定位，方便師生對此類失物的查詢，同時它還具有社交功能，為相同生活學(xué)習(xí)習(xí)慣的人員提供溝通機(jī)會。

2.4 智慧校園

智能定位對接智慧校園平臺，通過平臺智能推送校園介紹等相關(guān)信息，特別在校園迎新的時候，全方位提供地理位置支持，實(shí)現(xiàn)智能迎新等功能。

3 系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵問題

3.1 數(shù)據(jù)清洗

利用數(shù)據(jù)中心平臺提供的UC（U：使用數(shù)據(jù)，C：創(chuàng)建數(shù)據(jù)）調(diào)研矩陣工具，在對應(yīng)用系統(tǒng)和涉及到的數(shù)據(jù)利用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，明確共享數(shù)據(jù)使用關(guān)系和范圍，確定數(shù)據(jù)的UC關(guān)系。

對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集中的規(guī)劃調(diào)研，分析出應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)中心平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取和訂閱時采用的方案，初始化數(shù)據(jù)中心平臺的數(shù)據(jù)整合工具。使這套工具能夠成功的從業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心平臺。

3.2 平臺對接

建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理中心。位置數(shù)據(jù)同步要求具有實(shí)時性，數(shù)據(jù)可以通過如ODI等技術(shù)實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)同步，也需要發(fā)布WEB服務(wù)、公共接口，供其它系統(tǒng)調(diào)用，也可以調(diào)用其它系統(tǒng)提供的接口和WEB服務(wù)。統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理中心數(shù)據(jù)應(yīng)包括用戶身份數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)等，同時也要與數(shù)字化校園平臺以及教務(wù)系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、會議系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)等多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

數(shù)據(jù)處理中心要具有兼容性和可擴(kuò)展性，便于與其他平臺和采集系統(tǒng)的對接?？梢詫⒍喾N采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)以及獲取的其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，供系統(tǒng)統(tǒng)一使用，無縫融合，能夠?qū)崟r獲取和分析處理一卡通數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)采集、人臉識別數(shù)據(jù)采集、車輛識別系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、云桌面終端、人工錄入等多個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各類地理信息統(tǒng)計(jì)分析功能，并可將數(shù)據(jù)按需推送到校內(nèi)其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)可以獲得相關(guān)必須的數(shù)據(jù)并按需處理，也可以將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行按需推送到各個應(yīng)用。

4 結(jié)束語

在智能定位服務(wù)分析系統(tǒng)支撐下的智慧校園平臺能夠極大的簡化傳統(tǒng)校園管理、會議考勤的處理方式，對教學(xué)、管理與生活形成獨(dú)有的創(chuàng)新。借助現(xiàn)代化的手段提升綜合管理能力，最終實(shí)現(xiàn)高校管理水平與內(nèi)涵建設(shè)的提升。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李德毅.大數(shù)據(jù)時代的位置服務(wù)[J].測繪科學(xué)，2014.08， 39（8）：3-6.

[2]杜炤.高校數(shù)字校園位置服務(wù)體系研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012.01，29（1）：102-105.endprint