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

滕巍

（江蘇省徐州財經(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

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)中獲取了當下真正有價值的信息。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)代航運物流服務(wù)體系；在金融行業(yè)，通過大數(shù)據(jù)算法對來自社交媒體和網(wǎng)站新聞的數(shù)據(jù)進行分析，以決定在未來幾秒內(nèi)是買進還是賣出；在能源行業(yè)，電力公司通過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)計電力需求響應(yīng)系統(tǒng)，確保電網(wǎng)運行安全[1]……各行各業(yè)在數(shù)據(jù)預(yù)測以及決策中，提供著十分強大的數(shù)據(jù)支撐。而大數(shù)據(jù)的價值，遠不止于此，由其在教育行業(yè)，更離不開云計算、大數(shù)據(jù)、智能感知等先進技術(shù)的支持。職業(yè)院校在智慧校園建設(shè)過程中，充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)推進決策支持平臺建設(shè)，不僅有利于教學(xué)質(zhì)量和效率的提高，也能夠為學(xué)生未來的發(fā)展提供幫助，從而推動我國人才的培養(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)境安全等多個方面，實現(xiàn)教務(wù)教學(xué)管理的智能化、協(xié)同辦公的無紙化、考試管理的在線化、教學(xué)資源的數(shù)字化目標，努力提升學(xué)校管理智慧化水平。

近年來，我校先后投入資金用于智慧校園建設(shè)，建成了主干萬兆，千兆到桌面的校園網(wǎng)絡(luò)，覆蓋全校的無線網(wǎng)絡(luò)，完成以統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一門戶、統(tǒng)一數(shù)據(jù)三大基礎(chǔ)平臺為核心，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“智慧財校”平臺[2]。我們將校園無線網(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)進行標準化清洗、加工，得到滿足于學(xué)校各部門需要的有決策價值的數(shù)據(jù)，為其提供決策方向。

■2.2 我校校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲

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，校園網(wǎng)絡(luò)出口總帶寬2000M，采用銳捷N18007系列交換機為核心，匯聚交換機與核心交換機之間采用雙鏈路冗余鏈接。區(qū)域內(nèi)的樓棟匯聚交換機通過千兆、雙光纖的方式匯聚到區(qū)域交換機上。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，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)打下堅實的基礎(chǔ)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

2.2.2 覆蓋范圍

采用場景化無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，避免同頻干擾，隱藏節(jié)點，實現(xiàn)無感知漫游，提高訪問速率。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32臺，無線AP共1129個，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域率達到95%以上。目前，我校校園網(wǎng)用戶已經(jīng)超過6000人。

2.2.3 智慧校園網(wǎng)絡(luò)管理平臺

網(wǎng)絡(luò)管理平臺通過采集用戶賬號信息、用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源的上下線數(shù)據(jù)、用戶接入網(wǎng)絡(luò)的認證方式、出口設(shè)備采集的NAT日志、用戶訪問互聯(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)平臺提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)支撐。

圖2 網(wǎng)絡(luò)管理平臺

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

校園無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，實現(xiàn)了高速、穩(wěn)定、可靠、可運營、可管理的無線網(wǎng)絡(luò)，滿足了師生隨時隨地上網(wǎng)學(xué)習(xí)、工作的需求，同時，為我校大數(shù)據(jù)決策平臺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)實的基礎(chǔ)。

我校大數(shù)據(jù)決策平臺，梳理分析源數(shù)據(jù)模型，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，根據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)模型，將源數(shù)據(jù)進行篩選采集。數(shù)據(jù)平臺采用大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)(Hadoop/Clickhouse)和關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲技術(shù)(Oracle/Mysql)來存儲過程數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)質(zhì)量、安全和主數(shù)據(jù)的管理，為平臺提供數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)共享和預(yù)警等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，同時根據(jù)學(xué)校實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

根據(jù)學(xué)校的數(shù)據(jù)建設(shè)標準和高校數(shù)據(jù)治理的經(jīng)驗構(gòu)建了14個數(shù)據(jù)子集，并構(gòu)建200多個基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)模型用于學(xué)校各類型的數(shù)據(jù)存儲。同時，為確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，系統(tǒng)增加了數(shù)據(jù)校驗組件，數(shù)據(jù)校驗組件會根據(jù)數(shù)據(jù)標準，校驗數(shù)據(jù)治理組件傳輸過來的數(shù)據(jù)，對不符合要求的數(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)治理組件對其組件進行調(diào)整，以滿足校驗規(guī)則的要求。最終實現(xiàn)對我校數(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，通過挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值，透析過去，預(yù)測未來，為學(xué)校發(fā)展決策提供數(shù)據(jù)支撐，實現(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，一百多個和學(xué)校治理密切相關(guān)的數(shù)據(jù)動態(tài)指標，校園實時數(shù)據(jù)一目了然。校領(lǐng)導(dǎo)可以隨時了解校園運行和治理的動態(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

運用信息和通信技術(shù)手段，感測、分析、整合學(xué)生的行為數(shù)據(jù)，通過全面挖掘和深入分析，將學(xué)生在校行為軌跡按照時間順序描繪成動態(tài)軌跡。大數(shù)據(jù)分析平臺中的軌跡分析功能模塊抓取學(xué)生的校園無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，進而查詢到該學(xué)生個人的行為軌跡[3]。行為軌跡數(shù)據(jù)分析為我校對學(xué)生的安全管理提供準確的數(shù)據(jù)支撐，幫助學(xué)校對學(xué)生的行為進行分析、評判和預(yù)警，加強學(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)將某一時間內(nèi)用戶集中上網(wǎng)區(qū)域以熱力圖的形式展示。通過用戶熱力圖，校領(lǐng)導(dǎo)及安保部門能夠及時掌控非法闖入、異常滯留等個體安全隱患，以及非法聚集、聚集過載等群體安全隱患，從而進行及時干預(yù)，及時防范。對于班主任，能夠根據(jù)學(xué)生的日常行為來理解他們，實現(xiàn)個性化教育。

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)，對比用戶活動特征，一旦發(fā)現(xiàn)跟歷史特征有嚴重偏差，就會發(fā)送數(shù)據(jù)預(yù)警。預(yù)警中心對平臺產(chǎn)生的所有預(yù)警數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計和橫向?qū)Ρ确治觥崟r報告最新發(fā)生的預(yù)警事件，并對未來階段時間內(nèi)發(fā)生的預(yù)警事件進行趨勢預(yù)測。

表1 預(yù)警事件類型

3.3.4 學(xué)生畫像

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

圖8 學(xué)生個人畫像

圖9 學(xué)生群體畫像

4 結(jié)束語

基于校園無線網(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)、后勤等多項校園管理與師生生活行為實現(xiàn)可視的綜合聯(lián)動，使之成為一個基于大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵應(yīng)用。