某大学智慧化校园数据挖掘建设方案(36页 Word)

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xx 大学 智慧化校园数据挖掘建设方案 目录 一、项目背景.................................................................................................................................. 1 1. 国家政策..............................................................................................................................1 2. 发展趋势..............................................................................................................................1 二、信息化现状.............................................................................................................................. 2 1. 高校信息化建设蓝图..........................................................................................................2 2. 高校信息化现状及分析...................................................................................................... 4 3. 存在问题与思考..................................................................................................................5 三、建设目标.................................................................................................................................. 7 1. 建设全量数据库..................................................................................................................7 2. 建设学校完整数据链条...................................................................................................... 7 3. 构建学校数据挖掘系统和分析展示平台...........................................................................7 四、总体规划.................................................................................................................................. 9 1. 技术架构..............................................................................................................................9 2. 设计思路............................................................................................................................10 3. 建设原则............................................................................................................................11 五、 建设内容...............................................................................................................................12 1. 数据挖掘存储平台............................................................................................................12 2. 数据挖掘分析展示平台....................................................................................................14 六、预期效果................................................................................................................................ 33 1. 助力教育教学良性发展....................................................................................................33 2. 共享教育资源避免投资过剩............................................................................................33 3. 科学数据分析支持管理层决策........................................................................................33 七、 项目预算...............................................................................................................................34 一、项目背景 1. 国家政策 教育信息化建设是国家信息化建设的重要组成部分，是国家信息化基础性、 全局性、先导性的战略任务。实施教育信息化是教育改革和发展的创新动力， 是促进教育公平、创新人才培养模式、推进终身学习不可或缺的重要手段，是 支撑引领教育现代化发展和学习型社会构建、建设人力资源强国的必由之路。 《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）》（简称《教育规划 纲要》）明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重 视”。 随着国家强化政府对义务教育的保障责任，加大中央和省级政府对财政困 难县义务教育经费的转移支付力度，公共教育资源向农村、中西部地区、贫困 地区、民族地区以及薄弱学校、贫困家庭学生倾斜，促进教育公平，中央启动 和实施了一系列的重大改革项目和配套政策，包括高等学校、中等职业学校、 中小学学生资助，校舍安全工程等重大项目，这些都对提高教育管理中部分业 务的监管力度和信息公开提出了更高的要求。 2. 发展趋势 随着国家信息化建设发展的不断推进，教育信息化建设也得到突飞猛进的 发展，全国高校基础设施都基本满足需求，数字校园基础平台建设基本完成， 随着应用的不断提高，形成了大量数据积累和沉淀，促使高校对数据应用需求 的不断提高；再加上“互联网+教育”模式的不断推进，高校信息化从数字校园到 智慧校园的应用在快速演变；那么数据又是是通往智慧校园的必有之路，大数 据时代已经到来了。虽然近几年各个高校数据量在不断增大，但有效数据质量 并不是很高，严重影响到教育信息化建设的深度化和智能化应用，因此数据治 理和数据挖掘则是高校今后信息化发展的必然趋势。 二、信息化现状 1. 高校信息化建设蓝图 数据集成 基础数据 数据挖掘 数据治理 数据集成 数据标准 身份认证 有效数据 元数据管理 主数据管理 治理监管 质量监控 … 应用系统（低阶） 教务 学工 人事 科研 一卡通 … 低价值、低质量数据层 低价值、高质量数据层 高值数据 挖掘平台 挖掘工具 挖掘模型 挖掘算法 … 高价值、高质量数据层 应用系统（高阶） 智慧校园、大数据时代 服务化、智能化、移动化、泛在化、融合化 统一 门户 基本 校情 掌上 校园 （第一代） 精华科技致力于教育信息化建设 17 年，河南高校数字校园建设项目占有 80%市场份额，积累了丰富的校园信息化建设经验，根据高校信息化建设发展 历程，可以从数据角度把高校信息化建设分为五个阶段。 第一阶段：应用系统建设阶段 建设任务 立意于解决学校业务部门（教务、学工）繁琐、重复、低效的手工作业模 式，通过信息化系统的使用，规范了业务流程，替代了手工作业，从而让师生 从繁琐、重复的工作中解放出来，提高了工作效率，增强了管理的规范性。 建设的成效 学校各个业务部门采用了高效快捷的信息化系统办公，很大程度上消除了 繁琐、重复、低效的手工作业模式，提高了工作效率。 产生的新问题 各个业务部门在信息化建设的初期，缺乏统一规划，时间上也有前有后， 应用系统来自不同的厂家，数据标准、数据存储等各不相同，导致部门间数据 无法兼容、共享，形成了一个个“信息孤岛”。 第二阶段：数据集成阶段 建设任务 高校信息化建设第二阶段的产生，立意解决第一阶段产生的“信息孤岛”问题。 数据集成阶段主要任务是，建立一个数据共享中心，汇集学校各种类型的数据， 在数据共享中心与各部门的应用系统之间，构建数据通信通道，实现数据的实 时通信，最终达到资源共享的目的。 建设的成效 通过数据集成后，各个部门之间的数据可以实时通信，同一数据在各部门 可以保持一致，减少了重复管理数据的臃肿工作，形成了完整的数据链，为各 个部门使用数据提供了便利。 产生的新问题 在各部门间数据通信畅通的同时，数据质量成为了制约工作效率的突出问 题，比如：学生信息中的身份证号码错误时，在信息化系统中业务流程很难顺 畅的办理，通过身份证号码无法查询学生或无法通过终端设备读取学生信息等。 从某种程度上讲，数据质量问题制约了学校信息化长久发展的步伐。 第三阶段：数据治理阶段 建设任务 第二阶段产生的数据质量问题，成为高校信息化建设过程的瓶颈。为了提 高数据质量，对数据集成过程中的数据来源、处理和使用进行集中管理，形成 可重复利用的高质量的有效数据。 建设的成效 通过有效的数据治理，学校的各类型的信息，形成了相对完整、正确的数 据，有效的促进了信息化管理的高效性。 产生的新问题 高质量数据的积累，需要完善的制度与运营团队，但紧紧提高了部分工作效率， 解决了部分问题，投入与产出不均衡，如何利用高质量的数据进行更深层次的 使用，成为了新的问题。 第四阶段：数据分析挖掘阶段 建设任务 高校信息化建设的数据挖掘阶段，立意于提高数据的使用价值，进行更深 层次的挖掘，从海量数据中揭示出隐含的、先前未知的并有潜在价值的信息， 识别出存在于数据中有效的、新颖的、具有潜在价值的乃至最终可以理解的模 式，为管理层决策提供支持。 建设的成效 通过对学校大数据的挖掘与分析，可智能为管理层提供数据决策支持，量 化决策依据。 第五阶段：智能化应用服务阶段 建设任务 大量高阶应用系统的出现，才意味着真正踏入了智慧校园的时代。高值数 据层是实现高阶应用系统的一个必要条件，但是还需要其它的基础。如：无线 网络的密集覆盖、基于 NFC 技术的精确身份识别、各类感知网络的覆盖…这些 系统在带来直接应用价值的同时，也带来了丰富和重要的基础数据。 建设的成效 通过高阶应用系统的使用，减少人工作业与分析，真正的实现了教学、管 理、办公智能化。 产生的思考 教育在变革，科学技术在发展，与时俱进是长足发展的必然。因此，校园 信息化建设是一个长期发展、完善的过程。 2. 高校信息化现状及分析 学校对信息化建设认识比较深刻，先后建设了各个业务部门级别的应用系 统，在为各部门的工作提供高效处理手段同时，也为师生提供了便捷了信息化 服务。随着学校信息化系统建设逐渐增加，为使各部门数据通信畅通，学校又 开始了数字化校园三大平台方面建设的工作，对已建成的信息化系统进行整合， 初步实现了部分信息和资源的共享，保障了同一个数据在各个部门一致。 在现有信息集成过程中，各个业务部门各自为政，各自选取自己的业务系 统，在做数据集成的时候，部分部门由于种种原因未开放数据接口。而且各个 业务系统，由于都是使用了很长时间，原有的应用功能也不能更好的满足学校 新的管理模式。 随着学校信息化的逐步建设，各种应用系统陆续上线，数据集成范围逐步 拓展，共享库中的数据价值并没有被充分挖掘利用。各部门大量的业务数据沉 积，仅能供个别部门使用，不能被全面有效梳理、整合与分析，无法为管理层 提供决策支持。 近年来，随着信息化技术的发展以及教育行业信息化技术应用的日渐成熟， 全国大部分高校，都已经或正在通过引入信息化管理理念与信息化服务，提升 学校的教学、管理、办公、服务水平。信息化与教育教学结合已经成为大势所 趋，学校现有信息化建设水平已经成为衡量学校软实力的新标准。 因此，在学校当前信息化建设的基础之上，谋求新的突破与创新，创造新 的亮点和特色，引入更为先进的校园信息化服务理念，构建一套可持续发展的 信息化服务体系，提升学校信息化服务水平，进而从整体上提升学校的综合实 力，应成为学校下一步的信息化建设战略。建议学校全面投入信息化建设，通 过本次的综合数据分析系统建设，从整体上提升学校的综合实力。 3. 存在问题与思考 通过前章的现状分析得知，学校已建成了部分的部门级别的应用系统以及 数字化校园三大平台，结合高校信息化建设的五个阶段。规划建设思路如下： 对各业务系统产生的数据进行集成，尽可能多的抽取数据，包括结构化数据、 半结构化数据、非结构化数据，建成全量数据库，形成基础数据层。然后通过 数据治理工具，提高基础数据的质量，形成高质量的有效数据层。 最后对高质 量的数据进行挖掘和分析，形成高价值数据层，为教师和学生提供个性化的应 用，为管理层提供决策支持。 针对不同的对象（用户角色），以不同主题（基本校情、院系竞争力、科 研力量、师资力量、资产建设、财务状况等），在不同的场景和层次（校、院 系、专业、班）上进行数据综合统计分析，为广大师生、各级管理机构和校领 导提供一个实时、全景式的数据分析和展现渠道，及时发现管理与教学活动中 的问题和规律，为学校及各部门的决策提供辅助支持和依据。 同时，通过本次项目解决以下问题： 1、解决部分业务系统数据未与数据平台进行数据对接，数据平台中既采集不到 这些系统的数据，也无法为这些系统提供基础数据的问题。 2、解决已对接的部分系统，由于业务部门在使用系统时的原因（未使用或仅使 用部分功能），导致部分基础性或共享性、交叉分析性质较强的业务类数据缺 失的问题。这些数据和信息的缺失，导致目前学校的数据链条不够完整，尤其 是关键性信息的缺失，导致数据链断裂为孤立的几段，无法拼接成完整的信息 图谱，不利于数据的长期积累。 3、解决已对接并能够正常流入数据平台的数据中，由于缺少数据清洗和数据质 量的管控，还存在不少的错误数据或流入的数据不够完整（字段信息不完整或 在时间上不连续）问题。 三、建设目标 经过多年的信息化建设，数字化校园系统中存储了大量的学生数据。通过 搭建数据挖掘平台，利用多种挖掘模型和工具，为学校在提高管理效率、提升 服务水平、支撑教学改革、改变管理理念、增强核心竞争力等方面提供决策支 持。分析模型实时、自动和不间断的运转，提取信息系统中有价值数据，帮助 学校实时了解学生的情况，并对可能出现的情况做出预期与预警。 通过本次项目，实现具体建设目标为： 1. 建设全量数据库 依据国家教育信息化标准，建立统一数据模式。结合学校已积累的数据资 产，进行数据标准内容的扩充与完善，形成完整信息标准，内容涵盖学校所有 数据类型的数据集合。包括学生管理数据集、教学管理数据集、一卡通消费数 据集以及相应的数据编码集，基本数据项包括编号、数据项名、中文简称、类 型、长度、约束、值空间、引用编号等基本关键内容，形成统一的信息分类规 则、信息编码规则、逻辑对象编码规则、实体对象编码规则。，把学校已建成 的应用系统产生的数据无缝接入，保障各部门间应用系统信息互联互通，实现 资源共享，并为后续的数据整合、挖掘分析提供支撑。 2. 建设学校完整数据链条 对于学校已建成应用系统在使用过程中，由于未使用或仅使用部分功能， 导致部分基础性或共享性、交叉分析性质较强的业务类数据缺失的问题。通过 本次建设数据分析平台，督促各部门开放数据接口，进行更大范围的数据集成， 最终形成完整的信息链条。 3. 构建学校数据挖掘系统和分析展示平台 对学校现积累的数据资产，构建跨部门、跨系统的数据挖掘系统和展现平 台，建立不同主题和层次的数据挖掘类应用系统，为校领导、各级管理机构和 教师，提供一个实时、全景式的数据分析挖掘和展现平台。 四、总体规划 1. 技术架构 结构化数据 非结构化数据 半结构化数据 数据库（OLDP） 超级数据立方体（cube） 图数据库 （Neo4j） 分布式数据系统（Hadoop+ MapReduce+ Spark） 现有数据 数据层 分布式挖掘引擎 挖掘模型 挖掘算法 分布式数据高速缓存 挖掘层 图表生成引擎 知识层 高价值数据、信息和知识 展现层 接口层 标准化服务接口 应用系统（高阶） 2. 设计思路 通过统一的数据交换，实现各个业务应用系统之间、业务应用系统与学校 全量数据仓库之间的数据交换，通过统一接入的方式，简化各个业务应用系统、 学校全量数据仓库之间交互的复杂度，实现各个业务应用系统和学校全量数据 仓库接口的重用和扩展。 对集成后的学校数据进行综合数据治理，进行数据清洗和数据质量的管控， 提高数据质量，形成完整的信息链条。 对集成后的学校数据，定制面向师生和决策层的数据挖掘分析模型，建立 不同主题和层次的数据挖掘类应用服务