基于校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用
——以徐州財(cái)經(jīng)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校為例

滕巍

（江蘇省徐州財(cái)經(jīng)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇徐州，221008）

1 大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

隨著數(shù)字化信息技術(shù)發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)融入了各個(gè)行業(yè)，政府、醫(yī)療、交通、金融、教育等都從大數(shù)據(jù)中獲取了當(dāng)下真正有價(jià)值的信息。在醫(yī)療行業(yè)，建設(shè)全民電子健康系統(tǒng)工程，提高診療效率，降低病人看病成本；在交通行業(yè)，建立基于大數(shù)據(jù)的現(xiàn)代航運(yùn)物流服務(wù)體系；在金融行業(yè)，通過(guò)大數(shù)據(jù)算法對(duì)來(lái)自社交媒體和網(wǎng)站新聞的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以決定在未來(lái)幾秒內(nèi)是買進(jìn)還是賣出；在能源行業(yè)，電力公司通過(guò)掌握海量的用戶用電信息，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析用戶用電模式，合理設(shè)計(jì)電力需求響應(yīng)系統(tǒng)，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全[1]……各行各業(yè)在數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)以及決策中，提供著十分強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。而大數(shù)據(jù)的價(jià)值，遠(yuǎn)不止于此，由其在教育行業(yè)，更離不開(kāi)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智能感知等先進(jìn)技術(shù)的支持。職業(yè)院校在智慧校園建設(shè)過(guò)程中，充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)推進(jìn)決策支持平臺(tái)建設(shè)，不僅有利于教學(xué)質(zhì)量和效率的提高，也能夠?yàn)閷W(xué)生未來(lái)的發(fā)展提供幫助，從而推動(dòng)我國(guó)人才的培養(yǎng)和教育事業(yè)的發(fā)展。

2 我校網(wǎng)絡(luò)與信息化建設(shè)情況

■2.1 智慧校園建設(shè)概述

智慧校園整合學(xué)校日常行政辦公、教務(wù)教學(xué)、選課調(diào)課、資產(chǎn)管理、考試管理、校園環(huán)境安全等多個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)教務(wù)教學(xué)管理的智能化、協(xié)同辦公的無(wú)紙化、考試管理的在線化、教學(xué)資源的數(shù)字化目標(biāo)，努力提升學(xué)校管理智慧化水平。

近年來(lái)，我校先后投入資金用于智慧校園建設(shè)，建成了主干萬(wàn)兆，千兆到桌面的校園網(wǎng)絡(luò)，覆蓋全校的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，完成以統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一門戶、統(tǒng)一數(shù)據(jù)三大基礎(chǔ)平臺(tái)為核心，包含教務(wù)管理、學(xué)工管理、協(xié)同辦公、人事管理、科研管理等系統(tǒng)的“智慧財(cái)校”平臺(tái)[2]。我們將校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的上網(wǎng)行為數(shù)據(jù)以及各類系統(tǒng)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化清洗、加工，得到滿足于學(xué)校各部門需要的有決策價(jià)值的數(shù)據(jù)，為其提供決策方向。

■2.2 我校校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

如圖1所示，我校采用扁平化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。整體網(wǎng)絡(luò)為三層設(shè)計(jì)，校園網(wǎng)絡(luò)出口總帶寬2000M，采用銳捷N18007系列交換機(jī)為核心，匯聚交換機(jī)與核心交換機(jī)之間采用雙鏈路冗余鏈接。區(qū)域內(nèi)的樓棟匯聚交換機(jī)通過(guò)千兆、雙光纖的方式匯聚到區(qū)域交換機(jī)上。為充分利用有限的帶寬資源，在出口部署流量控制設(shè)備，如防火墻、出口路由器等，使出口區(qū)域安全、可管、可控。同時(shí)，骨干網(wǎng)絡(luò)具有極高可用性和可靠性，為智慧校園建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.2.2 覆蓋范圍

采用場(chǎng)景化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，避免同頻干擾，隱藏節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)感知漫游，提高訪問(wèn)速率。校園網(wǎng)絡(luò)覆蓋學(xué)校辦公區(qū)、教學(xué)區(qū)、宿舍區(qū)等共27棟樓宇及室外區(qū)域，可管理各類交換機(jī)32臺(tái)，無(wú)線AP共1129個(gè)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域率達(dá)到95%以上。目前，我校校園網(wǎng)用戶已經(jīng)超過(guò)6000人。

2.2.3 智慧校園網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)通過(guò)采集用戶賬號(hào)信息、用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源的上下線數(shù)據(jù)、用戶接入網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證方式、出口設(shè)備采集的NAT日志、用戶訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的URL信息、出口流量的使用、異常告警等信息，為智慧校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)支撐。

圖2 網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)

3 我校校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模式下的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了高速、穩(wěn)定、可靠、可運(yùn)營(yíng)、可管理的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，滿足了師生隨時(shí)隨地上網(wǎng)學(xué)習(xí)、工作的需求，同時(shí)，為我校大數(shù)據(jù)決策平臺(tái)提供可供挖掘分析的校園網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，為學(xué)校決策、管理提供更多的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層面的支撐，充實(shí)智慧校園的數(shù)據(jù)分析維度，為智慧校園建設(shè)打下結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。

我校大數(shù)據(jù)決策平臺(tái)，梳理分析源數(shù)據(jù)模型，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型，將源數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選采集。數(shù)據(jù)平臺(tái)采用大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)(Hadoop/Clickhouse)和關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)(Oracle/Mysql)來(lái)存儲(chǔ)過(guò)程數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量、安全和主數(shù)據(jù)的管理，為平臺(tái)提供數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)共享和預(yù)警等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，同時(shí)根據(jù)學(xué)校實(shí)際需求可定制分析和服務(wù)，如：校情大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)、一卡通大數(shù)據(jù)、個(gè)人數(shù)據(jù)中心等。

圖3 一體化數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)

■3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)

根據(jù)學(xué)校的數(shù)據(jù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和高校數(shù)據(jù)治理的經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建了14個(gè)數(shù)據(jù)子集，并構(gòu)建200多個(gè)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)模型用于學(xué)校各類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。同時(shí)，為確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，系統(tǒng)增加了數(shù)據(jù)校驗(yàn)組件，數(shù)據(jù)校驗(yàn)組件會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)治理組件傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)不符合要求的數(shù)據(jù)，直接丟棄并將結(jié)果反饋給數(shù)據(jù)治理組件，以便數(shù)據(jù)治理組件對(duì)其組件進(jìn)行調(diào)整，以滿足校驗(yàn)規(guī)則的要求。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)我校數(shù)據(jù)的可視化管理，提高了數(shù)據(jù)利用的效率和透明性。

圖4 平臺(tái)數(shù)據(jù)信息總覽

■3.2 校情大數(shù)據(jù)

校情大數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)多樣化和集中為基礎(chǔ)，將教學(xué)、科研、管理充分融合，通過(guò)挖掘數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，透析過(guò)去，預(yù)測(cè)未來(lái)，為學(xué)校發(fā)展決策提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化校園管理和服務(wù)。系統(tǒng)覆蓋人才培養(yǎng)、師資建設(shè)、學(xué)科建設(shè)3大主題，一百多個(gè)和學(xué)校治理密切相關(guān)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，校園實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一目了然。校領(lǐng)導(dǎo)可以隨時(shí)了解校園運(yùn)行和治理的動(dòng)態(tài)成果，根據(jù)需求定制數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式，并提供數(shù)據(jù)匯總結(jié)果下載功能。

圖5 校情總覽

■3.3 網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)

3.3.1 行為軌跡分析

運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段，感測(cè)、分析、整合學(xué)生的行為數(shù)據(jù)，通過(guò)全面挖掘和深入分析，將學(xué)生在校行為軌跡按照時(shí)間順序描繪成動(dòng)態(tài)軌跡。大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)中的軌跡分析功能模塊抓取學(xué)生的校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)而查詢到該學(xué)生個(gè)人的行為軌跡[3]。行為軌跡數(shù)據(jù)分析為我校對(duì)學(xué)生的安全管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，幫助學(xué)校對(duì)學(xué)生的行為進(jìn)行分析、評(píng)判和預(yù)警，加強(qiáng)學(xué)生的有效管理。

3.3.2 區(qū)域密集度分析

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)行為軌跡，系統(tǒng)將某一時(shí)間內(nèi)用戶集中上網(wǎng)區(qū)域以熱力圖的形式展示。通過(guò)用戶熱力圖，校領(lǐng)導(dǎo)及安保部門能夠及時(shí)掌控非法闖入、異常滯留等個(gè)體安全隱患，以及非法聚集、聚集過(guò)載等群體安全隱患，從而進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，及時(shí)防范。對(duì)于班主任，能夠根據(jù)學(xué)生的日常行為來(lái)理解他們，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育。

圖6 校園人群軌跡圖

圖7 用戶熱力圖

3.3.3 學(xué)生在校安全管理

系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)比用戶活動(dòng)特征，一旦發(fā)現(xiàn)跟歷史特征有嚴(yán)重偏差，就會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)預(yù)警。預(yù)警中心對(duì)平臺(tái)產(chǎn)生的所有預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和橫向?qū)Ρ确治?、?shí)時(shí)報(bào)告最新發(fā)生的預(yù)警事件，并對(duì)未來(lái)階段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的預(yù)警事件進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

表1 預(yù)警事件類型

3.3.4 學(xué)生畫(huà)像

在校園里，任何行為都可被數(shù)字化。用戶的購(gòu)買支付行為、行為軌跡、搜索分享、瀏覽收藏、借書(shū)歸還等行為都會(huì)留下足跡，并且以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。通過(guò)對(duì)在校學(xué)生上網(wǎng)行為數(shù)據(jù)的分析，大數(shù)據(jù)為每個(gè)學(xué)生貼上具有行為或思想的特征標(biāo)簽，并按照群體分類，用戶可以查看每個(gè)分類的人群特征，并從院系、年級(jí)、男女比例三個(gè)方面進(jìn)行群體標(biāo)簽的分析，幫助學(xué)校定位不同標(biāo)簽人群的特征和規(guī)律，協(xié)助學(xué)校進(jìn)行精細(xì)化學(xué)生管理。

圖8 學(xué)生個(gè)人畫(huà)像

圖9 學(xué)生群體畫(huà)像

4 結(jié)束語(yǔ)

基于校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，數(shù)據(jù)可視化能有效推動(dòng)校園管理向智能化、科學(xué)化發(fā)展。教學(xué)、保衛(wèi)、后勤等多項(xiàng)校園管理與師生生活行為實(shí)現(xiàn)可視的綜合聯(lián)動(dòng)，使之成為一個(gè)基于大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵應(yīng)用。