校园大数据管理平台建设方案
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校园大数据管理平台
建设方案
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2017年 01月
目录
1 项目背景 3
2 建设目标 4
3 建设原则 6
4 方案设计 8
4.1 总体方案设计 8
4.2 校园大数据管理平台系统建设 9
4.2.1 系统架构介绍 9
4.2.2 校园热力图系统 11
4.2.3 学生画像系统 12
4.2.4 班级画像系统 13
4.2.5 校园画像系统 14
4.2.6 位置轨迹分析系统 15
4.2.7 网络行为预警系统 16
4.2.8 网贷金融行为预警系统 17
4.2.9 校园消费信用预警系统 18
4.2.10 综合舆情预警系统 19
4.2.11 校园网络审计 20
4.2.12 多权限访问用户管理 21
4.2.13 预警自动发送系统 22
4.3 校园大数据可视化管理中心建设 23
4.3.1 系统架构 23
4.3.2 实施方案 24
4.3.3 系统访问方式 24
4.4 方案可靠性设计 25
4.4.1 大数据计算引擎服务器可靠性设计 25
4.4.2 大数据存储引擎中心可靠性设计 25
4.4.3 大数据平台接口多样性支持 26
4.4.4 大数据可视化支持定制 26
4.5 方案特点 26
5 投资配置及预算 28
5.1 一期建设配置预算 28
项目背景
智慧校园是数字校园升级到一定阶段的表现，是从IT时代跃迁到DT时代的行业变革重要方向之一，核心就是利用云计算、大数据和物联网等新技术来改变教育信息资源建设方式。“智慧校园”首先要有一个统一的基础设施平台，要拥有“有线网”、“WiFi无线”加“物联网”三网合一覆盖的网络环境；其次，要有统一的校园大数据共享平台并以此提供综合信息服务；再次要有结合基础网络的大数据分析平台对校园人和物的数字化解构和可视化呈现，由此构建完整的智慧校园。
从硬件层面来说：实现千兆到桌面、覆盖全校园的有线基础设施；建设“无线校园”，形成覆盖全部校区的高速无线网络，实现移动应用、网络应用和数字教学资源的随时接入；把新型广域物联网感应器嵌入和装备到教室、图书馆、餐厅、停车场、校门、实验室、会议室、 校车、宿舍楼等各楼宇物体、区域并连接它们，形成所谓“物联网”。并通过“校园网”利用“超级计算机”和“云计算服务中心”将“物联网”和“软件应用系统平台”整合起来，实现通信服务、 教学工作、学习活动、安全管理工作与学校设施的整体结合。实现校园各种信息和数字资源的统一化、标准化和集成化管理，为建立校园各种数字资源的共建共享打下良好基础；建设校园基础信息管理平台实现校园标准信息体系的信息共享与交换；建设“可视化”数据分析平台和校园管理平台实现覆盖全校的网格管理信息系统，加强校园所有资产和事件的信息采集、共享和利用，有效提高校园管理的决策水平和精细化水平；
建设目标
随着互联网和物联网的快速发展和广泛应用，世界处于各种数据指数式增长的环境中，进入大数据时代。大数据日益成为推动各个领域变革的强劲力量。从高等教育领域来看，大数据在教学、科研和管理方面引发的创新与变革日益显现。从新时代的大数据角度看，数据来源的准确和完善可以确保后续的工作的方向性和结论的正确。不在传统统计学概念的抽样，精确和因果概念；
在一些学科领域和科研方法中，由大数据技术支撑的海量数据运算，成为整个研究过程的主导性、决定性因素。2009年，***的工程师们 在《自然》杂志上发表论文，准确预测出甲型H1N1流感的暴发。类似的数据密集型和计算驱动型科研模式，将对高校科研活动和评价机制提出新要求。
在管理方面，利用大数据全方位提升校园管理。例如，通过对饭卡刷卡数据的监控，可以实现对贫困学生的兜底式资助；通过采集和比对学生进出寝室、夜间用电的时间等数据，可以将最适合的人安排在同一个宿舍；通过对图书馆和自习室座位信息的动态推送，可以解决“占座”问题；通过对选课系统的数据分析，可以在瞬间 评出最受欢迎的课程和老师。当各方面管理数据的丰富度和系统化水平达到一定程度后，海量数据之间的相互关联将生成以即时分析和动态预测为基本功能的智能化 校园管理系统，为学生自我管理提供便利，帮助学校破解一些管理上的难题。比如利用标签化技术，可以对学生的情绪进行动态采集和量化监控。发现严重的负面情绪累积和社交异常时，校园管理部门可以及时启动心理咨询和行为干预。当然，智能化校园管理平台建设，要以校园法治化水平提高为前提。对学生学习生活数据 的采集和运用，必须得到学生的同意和授权。
在教学育人方面，利用大数据全方面的实现千人千面的个性化教学和辅导，升级现有的教育手段。大数据时代中，高校承担着重要的责任，即人才培养和技术研究。当前的大数据就是一个深海资源，如何围绕某一个特定的应用点开展研究工作，尚有差距。大数据是美好的，但须大浪淘沙，才能见到金子。从教育教学的角度，“大数据+教育”有4个方面的重要价值。
首先，让教育管理更有效。大数据对如何提高高校精细化、规范化管理，促进高校现代化具有非常重要的意义。它可以支持大学的管理更加有序和有效，可以 真正实现教师、后勤、科学研究、人才培养方面的分类管理，而且可以实现在目标导向、问题驱动下的过程监控，也可以对未来趋势进行预测，同时，对可能出现的 问题进行早期的预防和预警。
其次，教育评价可以做到更精准。因为大数据建立在海量、多类型，以及实时采集的各种数据基础之上，它的样本是海量化的，采集方式是实时多元化的、分析是多维度的，数据采集分析挖掘也是根据不同的类型，采取不同的多样的分析手段。所以可以做到更加精准。
第三，也是最重要的，是指导教师如何面向学生，在“教与学”上可以做到更加智慧。在学生层面上，学生可以对自己的实时学习行为进行跟踪分析，可以找 到自己的学习兴趣点、关注点，可以进行有效的学习路径的设计和选择，在海量资源中可以深度挖掘并且实现资源的精准化订阅，可以实现知识的学习。从教师层 面，可以实现真正的互为师生关系，跨地域的资源整合和共享学习协作，实现多人的协同教学;可以进行班级或者针对专业学生的自身诊断;可以开展课程评估;可 以对学习者进行兴趣的聚类或者进行资源的有效聚合。
第四，为老师和学生提供个性化的资源推荐和服务，包括文献资源、绩效评价、各课程教学管理、手机APP。从目前来看，大数据确实将对高校的管理、人才培养、科学研究、社会服务等等方面做出前所未有的支撑和服务
数烨的校园大数据管理系统，就是在前述指导原则的前提下，充分的利用自有的基础网络数据的优势，结合自有平台的接口弹性能力和研发定制能力，将学校内多层次跨部门的数据进行汇总和二次分析，并根据校方的管理进行可视化的数据呈现。
建设原则
结合***IT系统的实际应用和发展要求，方案主要遵循以下原则进行设计：
先进性原则
系统须结合国内外先进的大数据处理系统架构和算法；
系统要结合教育先进的教学理论以及校园管理理论，形成有针对性的先进校园大数据系统；
系统的处理能力要达到业内领先，对于本次业务的使用要留有一定的余某某，以满足后续升级的需求；
开放性原则
系统必须支持国际上通用的标准网络存储协议、国际标准的应用开放协议；
与校园其他主流服务器之间保持良好的兼容性；
可以与第三方管理平台集成，提供给客户定制化的管理维护手段；
满足今后的发展，留有充分的扩充余地；
易维护性原则
系统支持简体中文，通俗易懂，操作方便、简单；
系统具有充分的权限管理，日志管理、故障管理，并能够实现故障自动报警；
系统设备安装使用简单，无需专业人员维护；
支持WEB管理方式或集中管理方式；
扩展性原则
系统易于扩充；
系统选择标准化的部件，利于灵活替换和容量扩展；
系统设计遵守各种标准规定、规范；
安全可靠性原则
系统器件选择要考虑能支持7×24小时连续长时间大压力下工作；
系统具有充分的冗余能力、容错能力；
系统具有专业的技术保障体系以及数据可靠性保证机制；
对工作环境要求较低，环境适应能力强；
确保系统具有高度的安全性，提供安全的登录和访问措施，防止系统被攻击；
异常掉电后不丢失数据，供电恢复后自动重新启动并自动恢复正常连接；
方案设计
总体方案设计
校园大数据管理平台系统的上线，可以从“人物”静态画像，动态轨迹和即时产品反馈等多种抽象维度进行反馈，提升校园的智慧水平，让学校管理者体验到先进的智慧管理和智慧校园系统。
全新升级的数据管理思维
通过多方面的数据采集，比如网络访问记录，WiFi位置，MOOC等音视频资源，社交网络信息，教务系统，日常生活消费数据等，结合多元的呈现方式将和以前毫不关联的系统数据之间产生奇妙的化学反应；形成的可以掌握学生学习和生活习惯的数据画像，为推动教育质量的实质性提高，提供了一个全新的数据视角；彻底拜托之前谈人生太理想的主观性极强的阶段；可以做到预知判断，可以做到因材施教和个性化的知道服务。
紧贴教学实用型大数据系统；
在大数据的概念阶段，很多层级的应用更多的关注数据画像和关联，技术上多根据爬虫或者历史数据的整合。对于如何紧贴教学开展数据系统的部署和基于数据结果的现实应用的关注较少。在进行基础网络建设（特别是WiFi这种位置和数据属性强的网络）的同时综合考虑大数据平台的建设，是非常好的。通过XX的无线网络实现网络教学，通过移动端工作实现点名出勤数据情况， Wi-Fi使用情况、学生评教信息以及教师教学的情况进行全面的了解，有利于规范组织教学、示范教学，提升高等教育管理水平。
紧贴校园管理的大数据系统
大数据除了对人进行画像外，也对物进行的综合画像；并且提供了诸如位置，轨迹和人气等保卫类数据；这些数据的提供，为更好的做现代化的校园安保和后勤管理做了充足的技术问题，只要业务部门提供相关的业务诉求和开放相关的数据，大数据管理平台的开放接口属性以及数据分析能力都可以快速的实现有效的数据分析。
校园大数据管理平台系统建设
系统架构介绍
校园大数据管理平台云管理系统。主要模块包括：
校园热力图系统：基于无线WiFi的智能嗅探和接入数据构建校园人员分布的热力图系统，可以据此做到人员聚集防范，校园校舍管理智能均衡规划，以及潜在的监控系统联动等。
学生画像系统：是大数据系统的核心功能，平台结合网络访问数据，校园统一认证数据，校园消费数据，教育教学数据，通过数据的深度挖掘和聚类分析，形成的学生在校园内部的多角度的立体标签画像，该画像可以为教育教学，心理问题干预，校园安全，就业指导等多领域提供数据决策依据。
班级画像系统：在学生个体画像的基础上，根据学校提供的班级分布数据，利于聚类算法，提供班级群体的特性描述，该类型的描述一方面可以为班主任（或者辅导员）提供管理侧重点导向，也可以为学校的横向评比提供更加详细科学的依据，并据此形成更加有效和正向循环的教育改进决策。
校园画像系统：以个体和班级画像为依据，对学校整体做数据描述，形成校园整体的网络行为，位置分布，兴趣消费偏好等群体画像，该数据画像可以为校园管理，教学质量提升等提供决策依据。
位置轨迹分析系统：基于对WiFi接入（包括嗅探和接入）形成学生运行轨迹的数据记录，可以做到精细化校园安全管理，防止校园失联；敏感位置（诸如楼顶）的频繁出现告警；异性楼宇的频繁出现告警等。再结合教学数据，形成诸如成绩与位置，性格与位置之间的关联关系等报告。
网络行为预警系统：基于对互联网的访问数据形成对于网络行为的预警，诸如游戏长时间沉溺，娱乐影视频的长时间沉溺，不良网站的沉溺的预警等。结合教育教学数据可以形成成绩与网络行为时长，偏好之间的关联关系报告。
网贷金融行为预警系统：目前网络贷款等行为在学生群体中比较普遍，但本行为对学生有较大的风险，特别是诸如裸贷等。系统结合第三方数据以及网贷平台的访问记录形成了网贷系统预警，可以大幅度的降低该类行为对于校园管理工作者的风险。
校园消费信用预警系统：通过对校园一卡通，电商消费金融等第三方等数据的积累和分析，可以形成对学生消费能力的综合判断，在校园助学金和奖学金的申领发放过程中形成智能的判断，避免发生不公平的是失信行为。亦可以用来防止校园过度或者恶意消费行为的发生。
心理行为预警系统：系统平台通过对网络行为和位置的长期记录和归类分析，可以对个体的心理情况做一定程度的预判，用来做心理疾病的预防和治疗辅助。
校园网络审计系统：平台自带的网络数据记录和分析功能，可以满足国家信息安全部门对网络安全审计的要求（所有的上网行为要存储90天以上）。
此外，平台提供了多权限的访问控制功能，可以根据系统指定提供1-4级的访问权限控制（也提供权限定制分级），可以根据使用者的角色（比如辅导员，院长，校长，平台管理员）指定平台的功能模块的使用权限。以及每个模块的用户隐私查阅级别。在预警系统中，可以根据行为发生的频度和行为影响后果设定不同的响应提醒（通过短信，邮件，站内消息等多种方式）。
校园热力图系统
通过WiFi定位算法确认的位置以及接入点的流量使用情况汇总，将其特殊高亮的形式，叠加校园位置的属性（比如男女生宿舍楼，图书馆，教室等）显示在校园教辅平台上；可以实时的呈现校园的人群聚集热点。通过接入点的位置信息导航记录，可以将学生或者教工的精确校园位置轨迹做保存和回放，形成独特和精准的位置管理管理，可以帮助学校管理者实时观察全校学生位置分布情况，随时了解校园各区域的人流密集程度，掌握学生校园行为习惯，为学校提供更好的校园服务，对现有校园校舍的管理使用调整提供数据依据。下图是一个简单的校园热力图的呈现。
系统可以按照时间维度，或者位置维度，进行人员组成分析；对应位置的行为预测分析，从而形成合理的校舍筹划安排。也提***级别的热力图，方便***之间进行更细颗粒横向对比（诸如发现不同院系的早读比例，自习比例，到勤比率等）。
学生画像系统
在传统的校园场景下，学生个体更多是从班委，辅导员的口述，或者通过成绩维度做主管或者片面客观的情况下做直接的评判，但是该学生全面的校园行为没有技术做数字化的综合的记录以及呈现；比如该学生虽然成绩较好，但是更多是天赋还是努力还是其他手段获取？比如某学生的国家助学金的申请是否真实的体现在他日常的消费行为中？学生的社交圈是否真实的体现辅导员口中的品学兼优？这些疑问都可以通过综合该学生在网络使用和教务数据进行客观评价。数烨的校园大数据管理平台可以清晰的进行相关功能的提供；
通过大数据的分析帮助学生制定生涯规划，促使学校在人才培养方面更加注重综合人才的培养，在大数据的支撑下学校通过电子心理档案，通过学业发展的柱状图，通过学生成长的态势雷达图，可以分析学生的兴趣爱好和能力倾向，来预测学生的发展趋势。学校从课程选择指导、参与职业体验、提升兴趣特长等方面为学生制定个性化的生涯规划，扬长补短促进其综合素质。 通过大数据的分析还可以推动教学决策调整，比如通过对网络选课课程满选时间的快慢、课程通过率、学生评价的数据，与学生兴趣教学时效和教师的教学水平三个方面，综合分析选修课程的时效再制定开设方案。
班级画像系统
传统的班级（或者系专业等）群体，是通过配置辅导员等角色进行统一管理，但是管理行为通常是零散的，以防止发生意外等维稳为第一要素。对于教育改进，能力提升，群体特性了解等均无有效的手段和工具辅助。在评比时也只能通过单一的成绩或者专项比赛成绩进行。
校园大数据管理平台通过对日常学生画像行为做聚类分析，通过对网络行为，位置行为，成绩行为，社群活动行为等多角度做群体描述，让辅导员或者与院系管理者清晰的看到不同群里的多角度描述，为做群体教育手段的改进提供数据化的支撑。
校园画像系统
以个体和班级画像为依据，对学校整体做数据描述，形成校园整体的网络行为，位置分布，兴趣消费偏好等群体画像，该数据画像可以为校园管理，教学质量提升等提供决策依据。通过网络流量分析，可以为校园网络改进提供方向。通过对于招生就业的趋势分析，可以提高生源质量，提高就业率和满意度。
通过公开接口数据信源可以有针对性的提供与其他学校之间的多维度横向比较，找到学校的薄弱环节予以改进，发现优势专业并多角度的继续提升。这些都可以用数据的维度进行多种可视化的呈现。
位置轨迹分析系统
基于对WiFi接入（包括嗅探和接入）形成学生运行轨迹的数据记录，可以做到精细化校园安全管理，防止校园失联；敏感位置（诸如楼顶）的频繁出现告警；异性楼宇的频繁出现告警等。再结合教学数据，形成诸如成绩与位置，性格与位置之间的关联关系等报告。
位置数据刻画辅助位置的停留时间，可以准确的反应一个人的行为偏好。这个数据长时间积累以后可以有效的形成个人位置档案。可以告诉管理者为何学霸成为学霸，如果通过位置管控形成良好的生活和学习习惯。
位置数据也可以用来做电子围栏，做到实时的位置定位，防止异常的失联，或者特定位置沉溺（比如过宅行为）。也可以通过位置和消费数据的同时发生比率，辅助心里测试做校园孤独者的判断。
下图是位置轨迹系统的平台截图：
个体轨迹定位和回溯
位置记录图表
学院轨迹热图
网络行为预警系统
目前校园网用户网络行为中存在的主要问题有：（1）非法网站带来的法律责任风险，一些色情暴力网站以及网络游戏对学生学习生活所带来的负面影响；（2）随意使用在线音频和视频应用、P2P?类下载工具所引起的网络带宽资源的拥塞；（3）对Web电子邮件、BBS信息发布或MSN、QQ等即时通信工具的不当使用而导致的重要信息泄露；（4）隐藏在各类娱乐或交易类网页中的病毒、蠕虫、木马等恶意程序带来的安全事故风险。
平台系统可以有效的对学校内的学生上网行为数据进行大数据分析分析， 可以实时监测并记录用户访问的网址、网页，并根据特征库检查出是否为禁止访问的恶意网站，有效的控制反动、黄色、暴力等信息的传播。实时帮助辅导员等管理者掌握学生的网络行为， 从而对学生的思想动向和网络行为习惯进行有对性的干预；防止频繁的访问不符合其学习身份的内容；防止长时间的沉溺于网络的行为；可按照时间维度为单位进行统计查询，也可通过专业年级等属性进行精准查询。在显示形式上可以根据内容属性，也可以根据人的行为属性进行分门别类的呈现。
网贷金融行为预警系统
目前网络贷款等行为在学生群体中比较普遍，2015年8月，中国人民大学信用管理研究中心发布的报告显示，有8.77%的大学生使用贷款获取资金，其中小额信用贷款占比5.33%、网络贷款占比3.44%。另据速途研究院《2015大学生分期消费调查报告》调查结果，61%的大学生倾向于选择分期付款消费。但本行为对学生有较大的风险，一些***为拓展业务，风险把控不严，贷款审核更是形同虚设。部分网贷平台甚至恶意放贷，编织出“服务费”、“逾期费”、“催收费”等等陷阱，通过各种方式催收本金利息，谋取暴利，以至于很多学生陷入网贷泥沼。2016年6月教育部、银监会办公厅联合印发《关于加强校园不良网络借贷风险防范和教育引导工作的通知》（以下简称《通知》），要求多方合力建立校园不良网络借贷日常监测机制和实时预警机制，高校辅导员、班主任、学生骨干队伍要密切关注学生异常消费行为，教育和引导学生树立正确的消费观念。
系统结合第三方数据以及网贷平台的访问记录形成了网贷系统预警，可以大幅度的降低该类行为对于校园管理工作者的风险。通过预警提示的信息可以做到有针对性的实时教育，制止不良行为发生。同时 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。
数量
参考预算（万元）
1
校园大数据计算和存储交换引擎服务器（标准版）
校园大数据计算和接口交换引擎服务器
2颗Xeon E5-2620,8CoreCPU；64GB DDR3内存；1块1TB STAT磁盘；2个2TB STAT存储；4个千兆以太网端口；专业大数据处理引擎芯片
5台
25
3
大数据管理运营中心大屏
49寸高清拼接屏（含安装柜）
工业级窄边DID液晶拼接显示屏，500流明亮度，4000：1的对比度；10000K的色温超窄小拼缝双边3.5mm；高分辨率，单屏可达1920X1080；
9台
20
高清视频拼接处理器
图形处理器和矩阵，最大可支持到256个液晶拼接单元。
1套
5
4
校园大数据管理平台软件标准版
实时计算分析软件
支持对多维度数据进行实时分析，异步分析，数据清理，以及多维度可视化呈现处理
1套
30
分布式存储软件和访问接口处理
支持多种形式的数据进行存储和对外接口提供，支持第三方数据的处理，存储和对外接入。
1套
20
总价
100
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