大數(shù)據(jù)時代校園一卡通數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用研究

王華+李伶+楊帆

摘 要： 為了提高高校大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)水平，從校園一卡通系統(tǒng)海量的數(shù)據(jù)中提取分析出對高校管理層進行輔助決策有幫助的信息，為高校數(shù)據(jù)資源的分析和利用提供參考。在研究大數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合校園一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)特點與應(yīng)用，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的校園一卡通數(shù)據(jù)分析平臺模型，并將此模型應(yīng)用到高校消費分析、圖書館設(shè)計服務(wù)、綜合預(yù)警等校園場景中，利用分析結(jié)果輔助學(xué)校決策，對推動高校數(shù)據(jù)服務(wù)及數(shù)據(jù)應(yīng)用具有積極的作用與價值。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù)應(yīng)用； 校園一卡通； 數(shù)據(jù)分析； 平臺模型； 利用價值； 數(shù)據(jù)服務(wù)

中圖分類號： TN911?34； TP393 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）04?0056?04

Abstract： To improve the big data application service level in university， the information helpful to auxiliary decision of the university management staff is extracted from the huge amount of data in the campus card system to provide a reference for analysis and utilization of data resources in universities. A campus card data analysis platform model based on big data is built on the basis of research on big data and related technologies， combining with data characteristics and application of campus card system. This model is applied to university consumption analysis， library design services， comprehensive warning and other campus scenes to assist the decision making in university， which has a positive function and value for promoting data services and application in university.

Keywords： big data application； campus card； data analysis； platform model； utilization value； data service

大數(shù)據(jù)時代，數(shù)字化正改變著人類的生活，大數(shù)據(jù)已給各個行業(yè)的發(fā)展和決策帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。國務(wù)院于2015年印發(fā)的《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》指出大數(shù)據(jù)正日益對全球生產(chǎn)、流通、分配、消費活動以及經(jīng)濟運行機制、社會生活方式和國家治理能力產(chǎn)生重要影響[1]。校園一卡通在高校中的應(yīng)用已日趨成熟，其功能涉及到校園生活的方方面面，如何更好地利用這些海量數(shù)據(jù)，成為很有價值的研究課題。

1 大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與特征

大數(shù)據(jù)（big data），也被稱為巨量資料，其被定義為無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)軟件工作對其內(nèi)容進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合[2]。

大數(shù)據(jù)科學(xué)決策是高校治理體系和治理能力現(xiàn)代化的關(guān)鍵。在教育領(lǐng)域中，管理和決策越來越依賴于數(shù)據(jù)和分析[3]。在高校信息化建設(shè)過程中，積累了大量的教學(xué)、科研、運行管理等方面的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的有效利用，能讓管理決策者更全面地對校情進行把控，提高決策能力。對師生用戶而言，大數(shù)據(jù)也可為用戶提供更多個性化的服務(wù)。數(shù)據(jù)是高校的無形資產(chǎn)，對數(shù)據(jù)進行分析和挖掘應(yīng)成為高校推進教育信息化建設(shè)的一項重要內(nèi)容[4]。

2 校園一卡通數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

校園一卡通最早用于食堂消費及浴室刷卡，并逐漸應(yīng)用于圖書借閱，上機登記等場合，統(tǒng)一身份認證平臺的建立，使校園卡更是具備了校園身份證的功能。目前幾乎所有高校都建成了應(yīng)用范圍不一的校園一卡通系統(tǒng)[5]。通過校園一卡通能夠清晰掌握一卡通用戶的活動軌跡，以此為基礎(chǔ)，進一步推動高校數(shù)字化管理系統(tǒng)建設(shè)和信息管理水平[6]。在校園一卡通系統(tǒng)的使用過程中，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)真實地反映了師生在校園內(nèi)的多種行為記錄，但極少被學(xué)校管理者所用。

3 基于大數(shù)據(jù)的校園一卡通數(shù)據(jù)分析平臺模型

結(jié)合校園一卡通數(shù)據(jù)特點，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)支持的數(shù)據(jù)處理過程，構(gòu)建一卡通數(shù)據(jù)分析平臺。該平臺主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)分析層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層構(gòu)成，依托一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)，基于統(tǒng)一身份認證，結(jié)合人事、學(xué)生、教學(xué)、上網(wǎng)計費等多個相關(guān)數(shù)據(jù)庫建設(shè)不同主題的數(shù)據(jù)分析模型，進行可視化展示及應(yīng)用。體系架構(gòu)如圖1所示，其中管理規(guī)范與信息標(biāo)準(zhǔn)體系，信息安全與運維保障體系自始至終貫穿于這4個層次中。

3.1 數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層主要是對數(shù)據(jù)通過不同的方式有效地采集到數(shù)據(jù)庫中。校園一卡通數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)源除了刷卡產(chǎn)生的流水?dāng)?shù)據(jù)外，還包括其基于身份認證的各種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，以及所代表的人、物和行為軌跡等。采集的數(shù)據(jù)主要有以下幾個方面。

1） 身份信息?；诮y(tǒng)一身份認證，從校園卡號識別到用戶身份、性別、年齡、籍貫、所在學(xué)院、專業(yè)等基本身份信息。

2） 消費流水。全面記錄了用戶在校內(nèi)期間包括校內(nèi)食堂、周邊超市及各種開放設(shè)施的刷卡消費情況，同時還包括各種小額繳費、校園卡充值、充值方式等數(shù)據(jù)。

3） 圖書借閱。校園卡兼具圖書借閱功能，通過校園卡結(jié)合圖書館書目檢索系統(tǒng)可獲得當(dāng)前借閱、歷史借閱等全部圖書借閱信息。endprint

4） 上網(wǎng)記錄。校內(nèi)學(xué)生用戶通過校園一卡通卡號作為上網(wǎng)虛擬賬號，結(jié)合認證計費系統(tǒng)獲得學(xué)生的上網(wǎng)記錄。

3.2 數(shù)據(jù)處理層

該層負責(zé)處理底層的數(shù)據(jù)源，并實現(xiàn)各類信息的存儲和管理，為分析層提供有效及可用的數(shù)據(jù)，其主要功能包含數(shù)據(jù)的清理、轉(zhuǎn)換、整合、提取、維護等。該層校園一卡通系統(tǒng)中存儲了用戶及相關(guān)聯(lián)的海量數(shù)據(jù)，為了保證分析的可靠性和穩(wěn)定性，需將影響數(shù)據(jù)真實性的或無效的數(shù)據(jù)去除，并將來自不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行整合，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)分析樣本，為上層提供輸入，相對準(zhǔn)確的描述分析結(jié)果。

3.3 數(shù)據(jù)分析層

大數(shù)據(jù)技術(shù)最核心的價值在于對海量數(shù)據(jù)進行存儲和分析[7]。大數(shù)據(jù)分析是在強大的支撐平臺上運行分析算法發(fā)現(xiàn)隱藏在大數(shù)據(jù)中潛在價值的過程[8]。數(shù)據(jù)分析層整合聚類、分類、回歸、時序等深度分析算法，通過建立相關(guān)模型，實現(xiàn)校園一卡通數(shù)據(jù)的綜合分析、管理及數(shù)據(jù)挖掘。按照分析應(yīng)用的需要，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)資源和服務(wù)資源進行綜合分析，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)分析層獲取到大數(shù)據(jù)的價值，以及大量數(shù)據(jù)間隱含的模式。通過深度分析算法進行數(shù)據(jù)預(yù)測和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性洞察，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)含義和價值的深度挖掘。

3.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用層

該層主要將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果通過圖表等方式進行可視化的展示，根據(jù)研究主題，將分析結(jié)果應(yīng)用于學(xué)校管理、分析決策以及為學(xué)生提供個性化應(yīng)用等，為高校管理部門提供快速的信息查詢及更好更科學(xué)的決策依據(jù)。

4 校園一卡通數(shù)據(jù)利用價值分析

應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析平臺，可對校園一卡通及其相關(guān)系統(tǒng)進行以下維度的分析應(yīng)用，對學(xué)生資助、學(xué)業(yè)預(yù)警、圖書管理、個人數(shù)據(jù)服務(wù)等方面進行初步應(yīng)用，取得了很好的效果。

4.1 消費分析

校園一卡通系統(tǒng)主要記錄的為用戶消費流水?dāng)?shù)據(jù)，僅通過時間維度來進行消費情況分析，可獲得消費總額、人均消費情況等，用于反映整體消費趨勢。在消費分析中，可采用K?means算法對清洗和集成后的數(shù)據(jù)做聚類分析，將消費次數(shù)、消費金額、就餐地點等屬性作為輸入屬性，挖掘?qū)W生的消費習(xí)慣。

結(jié)合大數(shù)據(jù)分析方式，將消費情況與學(xué)生家庭狀況結(jié)合，還可采用apriori算法進行關(guān)聯(lián)分析，即從校園一卡通所有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)各項之間的隱藏關(guān)系，如貧困生與消費額的關(guān)聯(lián)度等，可作為貧困學(xué)生助學(xué)金及貸款的發(fā)放依據(jù)，輔助學(xué)校精準(zhǔn)資助貧困生。

4.2 圖書館設(shè)計服務(wù)

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為高校圖書館的功能拓展和服務(wù)創(chuàng)新帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。通過校園一卡通的借閱功能，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，可從讀者、圖書館、學(xué)校三個維度對傳統(tǒng)圖書館功能進行新的設(shè)計分析，逐步構(gòu)建高校的智慧圖書館。

應(yīng)用該設(shè)計服務(wù)模型，對讀者來說，可獲得個性化信息推送，如分析借閱偏好、借閱趨勢等，獲得精準(zhǔn)薦書服務(wù)，并可了解自己在全校范圍內(nèi)的圖書閱讀情況；對圖書館來說，可獲得圖書的累計借閱量、熱門借閱等數(shù)據(jù)，使圖書館資源最大化利用，提升服務(wù)質(zhì)量；對學(xué)校層面，在此數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，還可結(jié)合學(xué)生的專業(yè)、成績等信息進一步形成圖書借閱數(shù)據(jù)報告，為高校圖文信息分析提供一定的依據(jù)。高校圖書館借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以有效地提高服務(wù)效率、降低服務(wù)的成本[9]。

4.3 上網(wǎng)情況分析

網(wǎng)絡(luò)日益普及，大學(xué)校園成為網(wǎng)絡(luò)用戶最為密集的區(qū)域。入網(wǎng)認證計費系統(tǒng)與學(xué)校的統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)進行對接，實現(xiàn)基于統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)的校園網(wǎng)接入策略，即可通過校園一卡通卡號作為登錄認證客戶端的惟一賬號，這就使通過校園卡號結(jié)合認證系統(tǒng)進行上網(wǎng)情況分析成為可能，即可通過不同時間段在線賬號數(shù)分析、用戶使用時長分析、訪問目的地址分析等了解大學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)使用情況。除對高校網(wǎng)絡(luò)輿情進行有效監(jiān)控外，還可對上網(wǎng)時間過長的用戶進行預(yù)警，防止網(wǎng)絡(luò)沉迷，對用戶上網(wǎng)情況的分析也是進行校園網(wǎng)流量控制、提升校園網(wǎng)運行質(zhì)量的一個有效途徑。

4.4 學(xué)生綜合預(yù)警

通過對校園一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，確定相關(guān)指標(biāo)的閾值，建立模型，一旦達到臨界值范圍，系統(tǒng)自動發(fā)出警報[10]，實現(xiàn)學(xué)生安全、消費、上網(wǎng)等情況的預(yù)警機制，更進一步地了解學(xué)生心理動向，進行成績、就業(yè)的預(yù)測，做到事先預(yù)防、適時干預(yù)、過程管控。

以不在校預(yù)警為例，傳統(tǒng)方式通過消費、圖書借閱及場館出入、上網(wǎng)每單一指標(biāo)，很難確認該學(xué)生是否在校，如學(xué)生可能不在食堂就餐或者不去圖書館等，但如果將此三方面信息綜合考慮，當(dāng)校園卡所有應(yīng)用均為空時，為其輔導(dǎo)員推送不在校預(yù)警信息，讓輔導(dǎo)員及時關(guān)注了解學(xué)生行蹤。結(jié)合校園一卡通數(shù)據(jù)分析研究學(xué)生在校生活習(xí)慣和學(xué)習(xí)規(guī)律，可作為學(xué)校學(xué)生管理預(yù)警機制的一部分，協(xié)助及早發(fā)現(xiàn)學(xué)生異常信息，發(fā)揮管理和教育的功能，有效提升教育質(zhì)量，幫助學(xué)生順利完成學(xué)業(yè)。

4.5 個人數(shù)據(jù)服務(wù)

校園一卡通涵蓋了大學(xué)生活的大部分信息，通過大數(shù)據(jù)對校園一卡通數(shù)據(jù)的分析，不僅可以做宏觀的分析研究，為管理者提供決策，也可對師生在校行為進行個性化分析，保證個人數(shù)據(jù)全面精準(zhǔn)，為用戶提供參考。

以江蘇師范大學(xué)為例，自2015年起，應(yīng)用校園一卡通大數(shù)據(jù)分析，為畢業(yè)生送出數(shù)字禮物“我的大學(xué)”，通過微信應(yīng)用在手機端為畢業(yè)生展示其在校四年來的生活、學(xué)習(xí)軌跡，為學(xué)生打造了一份獨特的校園回憶，收到了良好的效果。

后續(xù)，還可為在校生推出個性化應(yīng)用，如實時掌握個人消費情況，適時進行消費提醒；了解個人圖書館借閱情況，精準(zhǔn)推薦圖書等。校園一卡通里記錄了學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律和生活習(xí)慣，對這些信息進行收集整理、挖掘和分析，可為學(xué)生及時調(diào)整自己的學(xué)習(xí)、生活習(xí)慣提供參考，幫助學(xué)生更有效地成長。

5 結(jié) 語

大數(shù)據(jù)時代加速了社會的變化與發(fā)展，對高校數(shù)據(jù)資源利用與數(shù)據(jù)服務(wù)創(chuàng)新提出了新的挑戰(zhàn)。本文僅以校園一卡通數(shù)據(jù)為例，對高校數(shù)據(jù)資源進行分析利用，其獲得的結(jié)果不僅為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了有用的信息，也為高校信息資源的應(yīng)用和增值，構(gòu)建完整的校情分析應(yīng)用系統(tǒng)及決策支持系統(tǒng)提供了實踐經(jīng)驗和實現(xiàn)方法；同時，也為在校學(xué)生的個體行為提供了一定的參考。隨著大數(shù)據(jù)在教育行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析對高校其他數(shù)據(jù)資源的利用價值也必將得到更大的顯現(xiàn)。endprint

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