基于大數(shù)據(jù)的學(xué)生消費(fèi)行為分析和預(yù)警平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

竇琨

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；消費(fèi)行為分析；一卡通

1引言

隨著智慧校園建設(shè)的蓬勃發(fā)展，學(xué)校建設(shè)的重點(diǎn)也從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)轉(zhuǎn)移到應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)和大數(shù)據(jù)建設(shè)，從而助力學(xué)生成長(zhǎng)、教育教學(xué)、學(xué)校管理的發(fā)展變革。2015年，相關(guān)部門印發(fā)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，明確了教育大數(shù)據(jù)發(fā)展的方向，在決策支持、師生服務(wù)、優(yōu)化管理等方面開展重點(diǎn)建設(shè)，探索大數(shù)據(jù)對(duì)變革教育方式、促進(jìn)教育公平、提升教育質(zhì)量的支撐作用，大數(shù)據(jù)已成為推動(dòng)高等教育創(chuàng)新發(fā)展的重要引擎，也是促進(jìn)高校教育管理現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的強(qiáng)大技術(shù)力量。本文主要以學(xué)生一卡通消費(fèi)數(shù)據(jù)為對(duì)象，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，抽取學(xué)生一卡通消費(fèi)數(shù)據(jù)、學(xué)生基本信息、人事基本信息等進(jìn)行數(shù)據(jù)加工處理，以分析學(xué)生的就餐和消費(fèi)行為，并進(jìn)行預(yù)警，可以通過大數(shù)據(jù)分析判斷異常消費(fèi)，并進(jìn)行預(yù)警，也可判斷學(xué)生家庭情況，對(duì)嚴(yán)重低于平均消費(fèi)的學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注，及時(shí)與學(xué)生溝通，幫助其解決生活困難，實(shí)現(xiàn)對(duì)困難學(xué)生的關(guān)心關(guān)愛，從而發(fā)揮大數(shù)據(jù)深度應(yīng)用的價(jià)值，并以數(shù)據(jù)大屏展示分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

2分析與預(yù)警目標(biāo)

基于大數(shù)據(jù)的學(xué)生消費(fèi)行為分析和預(yù)警的主要目標(biāo)，分析學(xué)生刷卡消費(fèi)流水?dāng)?shù)據(jù)，針對(duì)刷卡次數(shù)、金額等異常波動(dòng)進(jìn)行預(yù)警，輔助學(xué)生管理工作者發(fā)現(xiàn)三餐不規(guī)律、經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生、接待外校人員或接受異常資助等現(xiàn)象，對(duì)某特定時(shí)間段內(nèi)一些人不就餐的情況進(jìn)行特別預(yù)警。支持從校級(jí)、院級(jí)、輔導(dǎo)員等不同視角查看群體和個(gè)人的消費(fèi)分析和預(yù)警情況。

3平臺(tái)總體架構(gòu)

基于大數(shù)據(jù)的學(xué)生消費(fèi)行為分析與預(yù)警平臺(tái)以數(shù)據(jù)大屏模式進(jìn)行展示，分析和預(yù)警主要有學(xué)院級(jí)、分院級(jí)和班級(jí)三種視角?？傮w框架有：校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)運(yùn)行平臺(tái)、分析預(yù)警展示平臺(tái)。展示平臺(tái)包含智能預(yù)警、數(shù)據(jù)挖掘、多維分析、關(guān)鍵指標(biāo)等。大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)運(yùn)行平臺(tái)負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，并將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)和清洗：綜合分析主要是對(duì)采集到的大數(shù)據(jù)分析建模，再對(duì)其進(jìn)行深度挖掘和智能化分析：智能預(yù)警主要是利用分析結(jié)果對(duì)學(xué)生的異常行為進(jìn)行智能預(yù)警以及自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的監(jiān)督措施。

學(xué)院級(jí)視角一般提供給學(xué)校相關(guān)部門，如學(xué)生處、后勤處等進(jìn)行瀏覽，可從歷史、本年、本月維度展示消費(fèi)總額和單筆消費(fèi)最高金額等分析比較數(shù)據(jù)，可設(shè)置消費(fèi)額度區(qū)間并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以及展示三餐就餐率、不同分院人均消費(fèi)金額，同時(shí)對(duì)異常消費(fèi)金額、異常消費(fèi)次數(shù)、經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生等進(jìn)行預(yù)警，并能統(tǒng)計(jì)出特殊時(shí)間段的異常消費(fèi)人數(shù)。

分院級(jí)和班級(jí)視角一般提供給各分院、班級(jí)相關(guān)負(fù)責(zé)人瀏覽。可顯示消費(fèi)信息、預(yù)警信息、三餐就餐率等，并且三餐就餐率、單餐人均消費(fèi)可以與學(xué)校整體水平進(jìn)行比較?？蓪?duì)異常消費(fèi)金額、異常消費(fèi)次數(shù)、經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生、特殊月份消費(fèi)異常進(jìn)行預(yù)警。

4大數(shù)據(jù)分析及算法

采集校園智慧食堂系統(tǒng)門店消費(fèi)流水?dāng)?shù)據(jù)、校園人事系統(tǒng)中班主任輔導(dǎo)員數(shù)據(jù)、學(xué)生工作管理系統(tǒng)中學(xué)生基本數(shù)據(jù)和院系組織架構(gòu)數(shù)據(jù)，匯總相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源至大數(shù)據(jù)中心，建立數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換任務(wù)，并通過數(shù)據(jù)治理、清洗，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在數(shù)倉標(biāo)準(zhǔn)層，并篩選相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入主題庫，通過設(shè)計(jì)物理模型，匯總相關(guān)數(shù)據(jù)建立寬表，再疊加邏輯分析模型，生成分析數(shù)據(jù)，構(gòu)建專題庫。各類分析結(jié)果再次疊加分析可獲得多維度分析數(shù)據(jù)，識(shí)別異常數(shù)據(jù)生成預(yù)警信息，最終推送至可視化平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警展示，數(shù)據(jù)處理過程如圖1所示。

4.1數(shù)據(jù)處理

通過數(shù)據(jù)接口或中間庫對(duì)接的形式定時(shí)接收智慧食堂系統(tǒng)推送的一卡通消費(fèi)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含消費(fèi)時(shí)間、金額、檔口編號(hào)、機(jī)具編號(hào)等重要的數(shù)據(jù)源，對(duì)源數(shù)據(jù)的分析不在原業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，而是將學(xué)生的消費(fèi)流水?dāng)?shù)據(jù)提取到指定的數(shù)據(jù)庫中，把數(shù)據(jù)處理成可用的數(shù)據(jù)后再分析。一卡通消費(fèi)數(shù)據(jù)中包含大量信息，根據(jù)分析需求對(duì)消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，去除包含噪聲的無意義數(shù)據(jù)以及無用的字段，并對(duì)清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

4.2數(shù)據(jù)倉庫

建立消費(fèi)行為分析主題庫、教職工基本信息主題庫、學(xué)生基礎(chǔ)信息主題庫。其中消費(fèi)行為分析主題庫由多個(gè)專題表構(gòu)成，包含時(shí)間（包括區(qū)間時(shí)間）、三餐、金額（包括區(qū)間金額）、消費(fèi)次數(shù)等多種數(shù)據(jù)，并在專題表的基礎(chǔ)上通過開發(fā)平臺(tái)生成寬表，更好的支撐數(shù)據(jù)查詢和BI呈現(xiàn)。而教職工基本信息主題庫、學(xué)生基礎(chǔ)信息主題庫主要為消費(fèi)行為主題庫提供學(xué)生信息，負(fù)責(zé)教師信息，權(quán)限層級(jí)劃分等各類擴(kuò)展信息的數(shù)據(jù)支撐。

4.3建立模型

邏輯模型的建立主要用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)維度，對(duì)學(xué)生基本信息、消費(fèi)流水、消費(fèi)終端信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、同屬類別歸并，邏輯模型如圖2所示。建立物理模型的目的是構(gòu)建合理的數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)，通過合理規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、字段、索引、存儲(chǔ)等來實(shí)現(xiàn)模型的建立，從而可以清楚地對(duì)一卡通消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

5分析與預(yù)警

消費(fèi)大數(shù)據(jù)分析與預(yù)警體現(xiàn)在很多方面，如多維分析、智能預(yù)警、關(guān)鍵指標(biāo)、專題分析等。其中多維分析可以從學(xué)院、分院、班級(jí)等維度分析學(xué)生日均消費(fèi)、單餐消費(fèi)、最高消費(fèi)、三餐就餐率等。智能預(yù)警主要利用平臺(tái)所分析的結(jié)果對(duì)學(xué)生的異常行為進(jìn)行智能預(yù)警以及自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的監(jiān)督措施，例如消費(fèi)金額異常預(yù)警、刷卡次數(shù)異常預(yù)警、經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生識(shí)別、特殊月消費(fèi)預(yù)警等。

5.1三餐就餐率分析

以班級(jí)為合集，將滿足一定消費(fèi)比例的日期作為交易日判斷條件，通過邏輯模型計(jì)算出不同班級(jí)的交易日，以該交易日作為其班級(jí)成員就餐日的標(biāo)準(zhǔn)，抽取其在特定日寸間段（三餐），特定額度區(qū)間的消費(fèi)情況，甄別該學(xué)生三餐就餐情況。以此為前提，建立學(xué)院、分院、班級(jí)三個(gè)集群維度，以日、月、季、年或特定月份的時(shí)間維度形成三餐就餐率信息匯總。對(duì)于單一學(xué)生，對(duì)其就餐率不同的區(qū)間予以不同的顏色進(jìn)行顯示，計(jì)算其三餐平均就餐率及總平均就餐率，甄別其就餐不規(guī)律等異常行為。

5.2消費(fèi)金額異常預(yù)警

以24小時(shí)為周期，以單一學(xué)生為個(gè)體，檢索其歷史消費(fèi)記錄，橫向比對(duì)其上一個(gè)時(shí)間維度和近期消費(fèi)金額的差異，抽取差異數(shù)值過大的學(xué)生的相關(guān)信息，通過特定的文本形式及消息管理平臺(tái)，推送給負(fù)責(zé)該學(xué)生的管理員。與此同時(shí)，檢索單一學(xué)生不同時(shí)間維度的平均消費(fèi)金額和消費(fèi)次數(shù)，分析其可能存在的異常狀態(tài)，如疑似貧困生大量時(shí)間內(nèi)的低額消費(fèi)，疑似被盜刷的短期內(nèi)大額度消費(fèi)等。

5.3經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生識(shí)別預(yù)警

相關(guān)研究表明，貧困生尤其是特困生在食堂里的用餐次數(shù)明顯高出非貧困生：貧困生在食堂的整體用餐金額低于非貧困生：貧困生的用餐金額相比之下更為穩(wěn)定。以24小時(shí)為周期，以單一學(xué)生為個(gè)體，檢索其歷史消費(fèi)記錄，橫向篩選其在一段時(shí)間維度內(nèi)，滿足一定消費(fèi)次數(shù)（同時(shí)滿足一定消費(fèi)金額，篩除購置零散物品的消費(fèi)記錄）的平均消費(fèi)金額，并以這些數(shù)據(jù)為消費(fèi)特征數(shù)據(jù)，根據(jù)聚類算法建立經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生認(rèn)定模型，篩選出消費(fèi)水平較低的學(xué)生進(jìn)行預(yù)警。并以班級(jí)、分院為集群維度，統(tǒng)計(jì)觸發(fā)該類預(yù)警學(xué)生總和。

5.4特殊月異常消費(fèi)預(yù)警

以班級(jí)作為合集，將滿足一定消費(fèi)比例的日期作為交易日判斷條件，通過邏輯模型計(jì)算出不同班級(jí)的交易日，以該交易日作為其班級(jí)成員就餐日的標(biāo)準(zhǔn)，抽取其在特定時(shí)間段（三餐），特定額度區(qū)間的消費(fèi)情況，甄別該學(xué)生三餐就餐情況。同時(shí)，以單一學(xué)生為個(gè)體，檢索其歷史消費(fèi)記錄，統(tǒng)計(jì)其在特定時(shí)間周期，特定時(shí)間段（三餐），特定額度區(qū)間的消費(fèi)情況，計(jì)算出三餐就餐率和總就餐率，對(duì)就餐率低于指標(biāo)值的學(xué)生進(jìn)行預(yù)警，并以班級(jí)、分院為集群維度，統(tǒng)計(jì)觸發(fā)該類預(yù)警學(xué)生總和，通過權(quán)限模型和管理駕駛艙，展示給相應(yīng)權(quán)級(jí)的管理員。

6實(shí)現(xiàn)價(jià)值

6.1家庭困難學(xué)生認(rèn)定

通過分析學(xué)生日常消費(fèi)數(shù)據(jù)，根據(jù)學(xué)生的消費(fèi)行為判斷學(xué)生的家庭收入情況，從而為家庭經(jīng)濟(jì)困難學(xué)生的認(rèn)定提供輔助決策支持。在實(shí)際學(xué)生工作中，經(jīng)過調(diào)研顯示，平臺(tái)預(yù)警的這些經(jīng)濟(jì)困難生確實(shí)都是家庭困難學(xué)生，其具有一定的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

6.2提升后勤服務(wù)水平

通過對(duì)學(xué)校的消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)群體消費(fèi)的偏好以及潛在的問題，能夠向后勤處管理層展示校內(nèi)營(yíng)收情況，發(fā)掘熱門及冷門消費(fèi)地點(diǎn)，為校領(lǐng)導(dǎo)綜合判斷商家提供決策依據(jù)，為學(xué)校商家和食堂分別提供其在校內(nèi)的營(yíng)收情況，幫助其了解自身的營(yíng)收流水和客戶類型等，為其后續(xù)開展?fàn)I銷提供依據(jù)。

6.3關(guān)心關(guān)愛學(xué)生

通過分析學(xué)生大額消費(fèi)、三餐就餐率，展示個(gè)體消費(fèi)曲線及就餐率曲線，督促學(xué)生養(yǎng)成好的生活習(xí)慣和消費(fèi)習(xí)慣，樹立正確的消費(fèi)觀，對(duì)異常消費(fèi)行為做出科學(xué)的引導(dǎo)，對(duì)特別貧困生進(jìn)行密切關(guān)注及心理疏導(dǎo)，對(duì)學(xué)生的關(guān)心關(guān)愛更加精準(zhǔn)。