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高等教育大数据中心建筑规划方案

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2025-01-09T00:00

高等教育大数据中心建筑规划方案涵盖项目概述、总体技术要求、效益分析、系统建设、系统环境及建设清单等内容。其中，概述部分明确了项目目标设定与背景环境分析；总体技术要求提出了新构架概览、技术路线、强化安全标准等核心要求；效益分析围绕学生、教育专家等用户体验提升及事件预警、行为分析等前沿大数据实践展开；系统建设详细规划了数据管理、流通、抓取、监控、教学质量常态监测、智能教师填报平台、移动数据洞察及业务系统整合等模块，同时配套系统环境配置要求与建设清单。本方案为高等教育大数据中心的规范化建设、高效化运行及数据价值的深度挖掘提供了全面、系统的指导。

高等教育大数据中心建筑规划方案

招标编号：****

投标单位名称：****

授权代表：****

投标日期：****

第1章概述

1.1项目目标设定

构建一体化的综合数据服务平台，该平台包括：建设标准化规范、数据采集与处理、数据存储管理、全面的数据治理、智能决策分析、生成综合报表、深度预测挖掘以及业务接口服务，旨在提供从数据采集源头到全生命周期服务监控的全流程管理，确保业务数据的高效与合规运作。

致力于标准化教育信息化建设，无缝对接学校内部业务系统数据，涵盖日志与互联网数据。在确保严格的数据安全前提下，平台提供开放的数据服务与深度数据挖掘，支持关联分析，灵活运用聚类与分类算法，揭示事件背后的相关性因素。面向高校各类用户，我们提供智能化的数据检索服务。平台采用分布式部署，具有卓越的扩展性和定制灵活性，适应多元化的校园应用场景和用户需求。通过构建学生安全管理、校外媒体监控及网络日志分析等多元大数据应用，助力决策层全面洞察校园运营全貌。在大数据时代，我们致力于打造智慧校园，创建一个融合教学、科研、管理与生活的综合型智慧生态环境。

1.2项目背景与环境分析

至今，教育信息化的平台与业务系统建设，在以数据整合为核心的目标上日益成熟，然而随之而来的问题也不容忽视：师生普遍面临获取和有效利用个人数据的挑战；频繁的数据录入任务使师生承受着额外压力；业务部门虽享有一体化的数据中心，但在数据分析与报表生成上仍需消耗大量资源；信息与网络中心在数据质量管理、动态监控以及问题定位上能力受限；学校管理层难以获取详尽的决策支持与预测工具。随着移动互联、云计算和大数据等新技术的普及，高校信息化策略正经历从侧重管理向服务导向的转变，致力于构建高效的数据服务体系，提升数据价值，通过预测和决策支持功能，推动当前高等教育信息化的深度发展。

第2章总体技术要求

2.1新构架概览

大数据中心系统结构图

2.2技术路线

Logstash、Elasticsearch与Kibana（简称LEK）集成方案

ElasticSearch是一个基于Lucene的搜索服务器。它提供了一个分布式多用户能力的全文搜索引擎，基于RESTfulweb接口。Elasticsearch是用Java开发的，并作为Apache许可条款下的开放源码发布，是当前流行的企业级搜索引擎。设计用于云计算中，能够达到实时搜索，稳定，可靠，快速，安装使用方便。Logstash是一个应用程序日志、事件的传输、处理、管理和搜索的平台。用于统一对应用程序日志进行收集管理。Kibana是一个为Logstash 和ElasticSearch提供的日志分析的Web接口。可使用它对日志进行高效的搜索、可视化、分析等各种操作。

Hadoop

作为一款专为处理海量数据而设计与实现的软件平台，Hadoop展现出其强大的功能与性能。

Apache所开发的一款基于Java的开源软件框架，专为大规模分布式计算而设计，尤其在集群环境中处理海量数据。Hadoop的核心组件包括Hadoop Distributed File System (HDFS)与MapReduce，其中HDFS负责高效的数据存储，而MapReduce则担当起数据处理的重任。

Hive

Hive是建立在Hadoop(HDFS/MR)上的用于管理和查询结果化/非结构化的数据仓库；一种可以存储、查询和分析存储在Hadoop中的大规模数据的机制；Hive定义了简单的类SQL查询语言，称为HQL,它允许熟悉SQL的用户查询数据；允许用Java开发自定义的函数UDF来处理内置无法完成的复杂的分析工作；使用HQL作为查询接口；使用HDFS作为存储；使用MapReduce作为计算；hive的执行延迟比较高，因为hive常用于数据分析的，对实时性要求不高；hive优势在于处理大数据，对于处理小数据没有优势，因为hive的执行延迟比较高。

Zookeeper

分布式应用程序协调服务，ZooKeeper，作为开源项目的杰出代表，凭借其简洁的核心操作集，支持诸如同步服务、配置管理与命名服务等功能的实现。作为Hadoop项目的分支项目，ZooKeeper的历史沿革无需过多详述。在分布式应用环境中，鉴于工程师在使用锁机制上的局限以及基于消息的协调方法在部分场景下的不足，迫切需要一种可靠、可扩展且具备配置能力的分布式协调机制来统驭系统的状态一致性。ZooKeeper正是为这一需求而生。

Redis

是一个开源的使用ANSIC语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。日志采集后的处理方式多样化，日志产生量巨大，如果直接同步日志对下游服务负荷较重，容易因为故障导致日志阻塞延迟和丢失，所以引入了Redis,消息可以持久化，上游服务和下游服务完全解藕，网络传输会更稳定、更高效、更均衡，避免级联效应。

2.3独特的平台特性

1.数据质量服务

数据的品质管理和动态监控方面，我们强调配置具有灵活性的核查模块，以支持对复杂问题的高效处理和知识库的有效管理，同时，部分功能仍有待进一步优化和完善。

2.个人数据服务

构建个性化的学生信息管理系统，全面收录从入学至毕业、学习至生活的各类数据，生成诸如消费行为分析报告、阅读习惯报告等详细个人数据汇总.

3.统一数据管理与数据检索

我们致力于打造一体化的数据检索解决方案，通过智能化的平台数据分析与检索功能，为高校各类用户提供高效便捷的智能数据检索服务。

4.全面的报表统计

依托于健全的数据仓库架构，我们预先构建了涵盖教育行业的众多标准报表，并支持用户定制化需求。实时响应，便捷推送，旨在提供高效的服务体验。

5.多来源多格式适配的数据采集填报

通过元数据驱动，本系统展现出强大的数据抽取、转换和加载功能。兼容多类型数据源，包括文件、数据库(DB)及数据流，支持高效的数据导入。配置灵活性高，图形化界面设计使得任务设定直观易行，显著缩减了数据抽取的开发周期，易于维护，适用于各种业务场景。它能无缝集成学校所有业务系统、机器日志以及来自互联网的外部数据，打破数据孤岛，有效解决高校业务系统间数据异构的问题，为智慧校园的创新应用奠定稳固的数据基础。

6.该平台专注于提供全面且深入的数据管理与分析服务，其应用范围广泛且功能强大。

构建基于统一数据管理与分析平台的大数据智慧校园，旨在挖掘并实现校园数据的全面价值。该平台支持多元功能，包括但不限于学生安全监控系统、校外媒体动态跟踪分析以及网络日志深入剖析，共同构建信息化时代的教育新生态。

7.全域的系统监控与管理

作为大数据平台的核心枢纽，监控与管理模块负责汇集并展示关键信息。通过高效管理系统，用户能够实时监控平台业务运行状态，并进行灵活调度与优先级设置。借助管理平台的直观展现，用户得以清晰洞悉系统运行的动态演变，进而有效评估其稳定性和健康状况，实现对集群的动态管理与维护。

8.完善的安全管理策略

构建了一套全面的用户权限管理体系，强调了对数据的严谨管理。并内置了用户行为追踪模块，对平台的使用行为实施全方位监控。

9.丰富的函数模型库

构建了一整套封装的统计、数值计算和字符处理功能模块。涵盖了广泛的数据挖掘模型与算法集成，支持动态扩展新的算法模型。作为一款功能强大的工具，它提供了类似商业智能（BI）的分析和可视化界面，深度挖掘数据，包括数据关联分析在内。灵活运用了聚类、分类等核心算法，以及先进的自然语言处理技术，旨在揭示驱动事件发展的相关性因素，进行深入探究和预测。

10.开放的数据服务

对外提供各种数据服务，外部系统/用户可通过oauth2.0接口等方式按权限访问相应的数据。在确保数据安全的前提下为学校提供开放的数据服务接口，帮助高校的开发人员和所有授权的数据应用开发商进行基于高校大数据的应用开发。统一控制，对用户访问和数据访问的统一管控，访问日志记录，保证数据安全。统一数据缓存机制，接口访问稳定性和速度的提升。可扩展，可定制，满足未来的数据访问需求。

11.配置式的服务配置工具

通过精心设计的配置机制，我们降低了平台的实施和技术难度，确保用户能够轻松上手。利用标准化的配置模板，实现了对数据计算的精确定义与脚本执行，规则驱动的自动化流程得以实现。借助直观的可视化分析工具和自定义报表生成器，用户能够借助XML定义文件，以编程方式高效创建报表。围绕报表引擎，我们构建了用户友好的图形界面，用户可以通过向导模式，无需编程知识，仅通过工具逐步配置即可生成所需的报表。我们的数据展示形式丰富多样，充分满足各类用户的个性化数据需求。同时，我们的多维分析工具提供了丰富的图形化界面和接口，便于数据深入理解和分析。

12.数据运营服务

依托系统智能监控，配合人工巡检，联动多渠道的异常反馈机制，致力于实现全方位、优质且无遗漏的数据运营管理服务。

2.4强化安全标准

资源控制

1)系统并发会话的最大连接数受到平台的管控限制。

2)系统实施了对每个用户单次会话的并发访问控制机制。

3)该平台实施了对特定时段内潜在并发会话连接数的管控措施。

编码规范约束

1)在系统开发过程中，严格遵循安全标准，确保代码编写的合规性，避免在程序中硬编码固定密码。

2)在系统上线之前，务必对程序代码进行详尽的审查，目标是发现潜在的后门程序、恶意代码以及可能存在的安全漏洞，如缓冲区溢出漏洞，以确保系统的安全稳健。

防止敏感信息泄漏

1)在平台系统正式启用前，需确保所有测试脚本与程序已悉数删除。

2)在生产服务器上，对于与Web应用程序无关的文件，应设立独立的子目录，确保其与应用程序分离，并对这个目录实施严格的访问权限管理。

3)确保Web应用程序的错误提示中不包含详尽的用户可识别信息，禁绝调试详情的展示给终端用户。

4)确保用户敏感信息在Web应用程序服务器端的安全存储策略中受到严格限制，禁止储存行为。

5)实施严格的Web服务器目录权限管理策略，以确保仅授权用户能够访问。

6)用户在尝试访问非存在的或受限目录时，系统将统一显示'目录不存在'的错误提示信息。

防止SQL注入攻击

1)系统严谨地对用户提交的全部表单与参数进行合法性的校验，并执行严格的非法字符筛查，旨在防范潜在的SQL注入攻击，确保安全防护措施的有效性。

2)客户端应严谨禁止采取脚本形式对用户输入进行实时的合法性验证及字符筛选操作。

3)在设计数据库结构时，优先考虑采用存储过程和参数化查询，并对数据库用户的权限进行严谨划分和角色界定。

身份鉴别

1)确保所有访问操作系统和数据库的用户均需进行身份标识与验证，禁止无名用户登录。

2)为适应各类操作系统及数据库环境，分别为用户分配专用账号，并设定独特的初始密码，严格禁止账号与密码的共用政策。

3)新用户注册系统后必须进行初始密码修改，并设置定期密码更改提示。

4)密码设置需满足最低6位的要求，且必须包含字母与数字的组合。

5)采取严格措施实施高强度密码加密，杜绝明文密码的使用。

6)在接受用户请求重置密码的阶段，首先确保用户身份验证无误，然后方可进行后续处理步骤。

访问控制

1)按照'业务必需'的指导原则，为每个用户分配执行其特定职责所必需的最低权限，同时确保各用户权限间相互制约，实现权限的有效划分与制衡。

2)设计并实施用户级别的明确划分，确保操作系统和数据库特权账户之间的权限独立分配。

3)实施严格的用户访问权限管理，对系统预设账号进行重命名，确保修改默认用户密码，并及时清理无用或已过期的用户账户。

4)确保对操作系统关键目录及文件的访问权限实施严谨管控。

安全审计

1)审计工作应当全面涵盖所有位于服务器及管理终端上的访问平台用户。

2)审计范畴须涵盖关键用户操作行为以及系统资源的异常安全事件分析。

3)审计日志详细记载了时间戳、事件类别、访客身份标识、访问目标的唯一标识以及相应的操作结果。

4)确保审计记录的安全，防止未经授权的消除、篡改或数据覆盖行为。

日志管理

1)该日志系统详尽记载了系统管理员的登录时间、登录途径、未成功的访问尝试，以及管理员执行的各项操作，特别关注与数据安全相关的所有访问记录。

2)实施定期的日志审计，深入分析并审核潜在的异常记录。

备份与恢复

确保实施每日重要数据的全面备份策略，实施至少每日一次的增量备份措施。

2.5非功能性要求

稳定性

系统运行稳定可靠，实现24小时不间断服务，采用分布式部署策略，有效防止单一故障点的发生。

处理能力

平台具备吞吐量大，响应时间小的特点。

容错性

提供对数据的异常检测，能自动完成纠错。

可扩展、易维护

系统架构需具备合理性，层次划分明确，各个功能模块独立性强，同时应具备良好的可扩展性和易于维护性。

界面友好

界面设计应契合管理人员的软件操作习性，注重操作流程的直观易懂，文字表述精炼且清晰明确。

标准化

平台需兼容并支持一系列国际、国家、行业及部门相关的标准化要求，确保其功能的规范化实施。

第3章效益分析

3.1提升用户界面体验

本章节将针对学生、教师、行政管理人员、信息化管理人员、各级领导、家长及社会公众等多元化角色，详细探讨各自独特的工作学习方式与生活服务需求，以呈现丰富的用户体验分析。

3.1.1学生

各个系统，包括选课、校内邮箱及图书信息查询，均提供明确的引导，并采用统一的用户名和密码登录，大大减少了信息记忆的负担。学校的重要通知与公告将直接推送到个人门户，省去了频繁查找对应应用的步骤。借助在线指南，新生能迅速适应校园生活，消除对新环境的陌生感。系统的设计使得学生能够轻松按照个人兴趣导向，发掘并加入相关的兴趣小组或社团活动。

图：学生选课、消费、阅读等应用示意图

借助网络课程协作系统，课堂上的疑问得以及时与教师交流，便利了自我学习并获取专业指导。同时，虚拟班级的构建强化了同学们之间的沟通纽带，促进了情感共鸣。

简化每年度奖学金、贷款、资助及申请的冗余数据录入，审批流程高效易行。在线平台亦支持实时查询个人课程表与学分状况，审批结果一目了然，全程信息透明，令人安心。

图：网上课程协作系统示意图

系统支持生成自定义的学生基本信息报表，包括详细清单和汇总表格。用户可以根据需求（例如：学习成绩、姓名、籍贯、当前年级、班级、学院等）进行数据筛选、统计分析，并进行导出或打印操作。

图：自定义信息报表

3.1.2教育专家

系统登录一次即可实现全校范围内无缝切换，提升操作便利性。各业务系统间实现高效协同，信息实时同步，查询更为便捷。学校的通知会自动推送到个人门户，无需主动搜索获取。对于那些难以分身登录的情况，关键信息亦能即时推送至手机，确保任务与重要事务的及时处理，避免遗漏。

图：教师日程安排示意图

在人事考核阶段，系统自动导出的报表极大地减少了冗余信息的录入工作，节省了员工的重复劳动。同时，考核流程实现了全程线上公开，其简洁明了的步骤赢得了高度的信任度。

图：教师个人办公示意图

智慧校园的构建在科研项目的立项申请、审批流程以及经费管理中，显著提升了服务效率。实现了项目立项信息的实时查询，审批结果能迅速反馈，系统会提示所需补交的文件，确保整个操作环节的透明与公正。

教育者的职责在于教学，每年的教学内容积累构成了坚实的基础，对后续的教学实践具有导向作用。通过课程合作机制，教师负责学生的作业管理与疑问解答，这促进了师生间的有效互动，从而显著提升了教学成效。

图：教师个人业务管理中心

3.1.3管理人员职责与管理架构

通过实施学校信息化建设，我们成功消除了信息孤岛现象，如今，数据的获取不再依赖于传统的U盘拷贝或电话核实，而是实时从系统中自动获取最新且精确的数据。

在各系统协同运作的环境中，业务流程的明确性和条理性显著提升，从而释放了管理层的行政负担，促使他们能更专注于核心业务。以往学生入学离校过程中，繁琐的盖章手续常常消耗大量时间与精力，易产生错误。借助信息化建设，流程标准化得以实现，通过网络操作即可高效地完成这些任务，极大地便利了所有使用者。

图：行政办公自动化系统界面

3.1.4信息化角色深化

在信息化管理的进程中，我们致力于通过有效的IT运维体系构建，旨在优化系统实用性，防止系统繁多与复杂度提升而效益不彰。对于服务对象，这将提升服务质量；而对于运维管理人员，目标在于提升工作效率与服务品质。

图：运维管理界面

借助全面的学校信息化建设项目与运维体系的优化，我们构建了一套智能的网络监控与运行管理系统。它提升了网络运行的配置管理、故障应对、性能监控和安全保障能力。大规模的监控室通过可视化管理模式，实现了对各类信息化设备的全方位监控。同时，通过精细化的数据库配置，积累了丰富的精确数据，显著提升了服务效率和服务质量，以至于中心员工的工作已离不开这些配置数据支持。这一转变标志着IT运维管理正从繁琐的管控转向以高效服务为核心。

图：系统安全中心示意图

实时监控数据中心的数据统计状况，确保数据服务的精确与安全得以有效管理。

图：数据中心界面

3.1.5企业各级管理团队

智慧校园所构建的各类信息系统，能够实时提供详尽的统计数据。校领导借此能够洞察每年科研项目的全面概况，通过图表形式梳理历年项目趋势，从而相对精确预估本年度的科研项目动态。此外，系统还能深入剖析科研经费的结构与使用效益，为招引科研投资及优化经费管理提供决策支持，从而简化了教育资源配置的决策过程。

图：教师信息分析示意图

系统内精确查询学校的基础资料是可行的。通过对师资队伍的学科专长、科研实力与教学质量等多维度考察，有助于识别学校学科建设的核心领域，从而凸显其学科特色。此外，评估生源素质、教育资源分配、专业建设力量、师资构成以及就业市场动态，为招生策略的制定提供了宝贵的数据支持。这些信息在优化招生决策过程中发挥着实质性的作用。通过对历届各专业毕业生的就业状况、专业对口性、行业需求趋势、岗位与专业契合度的深入分析，为优化教学大纲及确定专业发展方向提供了决策参考。

图：学生信息汇总示意图

借助该系统，可以进行与兄弟院校的指标对比分析。通过对各项指标的深入考察，智慧校园得以全面掌握学校的综合状况，从而提升管理水平。通过对现有状况与评估指标的对比评估，系统为制定优化策略提供了有价值的参考，确保学校始终维持高水平的综合实力。同时，系统亦能清晰展现学校的经费收支动态，为学校的决策制定提供坚实的数据支持。

图：学生基本信息统计图

3.1.6家长参与政策

在当前教育环境下，作为家长，掌握学生动态并实现与学生高效的信息共享是日益重要的潮流。相较于以往仅能通过与教师或学校管理部门沟通获取信息的方式，现有需求已显著提升。诸如成绩查询、班级活动照片集、学习进度报告以及学费代缴等功能，旨在促进学生、学校与家庭间的无缝信息流通。优化三者之间的交流便捷性，正是我们构建智慧校园的核心目标之一。

3.2前沿大数据实践

3.2.1事件预警策略

通过对上网日志、防火墙记录、一卡通消费数据以及WiFi访问记录的综合收集与分析，系统评估网络流量中的个人敏感信息数据库操作，依据IP地址、操作持续时间和行为模式，识别潜在的查看他人隐私信息行为。一旦发现异常，立即向用户推送警报，旨在防止账号信息泄露风险。同时，该系统会统计学生上周的各项数据，并将其与全体学生的平均数据进行对比，从而揭示个体特征，展示低消费学生的分布、消费详情及其对应补助发放状况。此外，系统还对登录日志进行深度审核，鉴别异常IP和登录时段，为可能遭遇盗号行为的用户提供预警，通过整合多元信息，准确评估并针对高嫌疑盗号风险用户实施信息通报策略。

3.2.2客户日常活动分析

旨在提升辅导员及校领导对学生的日常动态实时掌握，包括详细活动轨迹，实现他们对于学生行动轨迹的随时随地查阅便捷性。

100%

昨日轨迹

3.2.3预警行为管理系统

向校领导及辅导员推送潜在问题学生的相关信息，旨在促使管理人员迅速掌握学生面临的问题，从而尽早进行沟通并有效解决。

上周的总消费额为178.03元，相比上期增长了3%。

三餐就餐情况

活动轨迹

上网时长 31.6h(环比增加3%)

3.2.4成绩预警推送

针对可能面临成绩下滑风险的学生，向校领导和辅导员推送相关预警信息。同时，通过深入分析学生的行为数据，探寻导致成绩下滑的潜在因素。辅导员应及时与学生进行有效沟通，以便尽早识别问题源头，迅速采取措施，协助学生恢复学术表现。

oo BELL 100%

学生成绩预警

邱宁的学术表现位于数学学院/信息与计算机科学专业的第33名

上网时间过长常常不在校

郑毅成绩专业排名 34

数学学院/信息与计算机科学专业

上网时间过长消费过高

3.2.5学生消费行为剖析

针对最新的学生消费统计数据，同时结合贫困生的档案资料，我将编撰一份详尽的低消费学生分析报告，内容涵盖低消费群体的分布特性、消费行为模式以及相应的补助信息。此报告旨在为校领导和辅导员提供便利，使他们能实时掌握贫困学生的状况，从而提升补助发放的及时性和公正性。

3.2.6过去一天的行动轨迹分析

通过对一卡通消息、Wi-Fi接入记录、课程表等信息的收集与分析，以及对账号认证后的网页浏览行为进行深入挖掘，我们构建了描绘学生个人日常学习生活轨迹的数据地图。

BELL 4:21PM 100%

昨日轨迹