基于Wi—Fi連接MAC綁定的高校點名及數(shù)據(jù)挖掘探究

董偉偉 郭新樂

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展，在計算機和互聯(lián)網(wǎng)領域，我國也取得了巨大的進步。越來越多的大學生卻未能行之有效的利用網(wǎng)絡，反而深陷其中。極大的影響了在高校的學習，逃課也已然成了家常便飯。針對此狀況，我們設計了一套基于Wi-Fi連接MAC鑒權(quán)以及人臉識別等多種技術(shù)的點名及信息處理系統(tǒng)。并且引入了互聯(lián)網(wǎng)的解決方案將考勤數(shù)字化，便捷化，并由此記錄并分析學生的各方面數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的挖掘分析。不僅解決了點名的問題，還可以為高校提供全校學生的深度數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，為學生的學習，學校的建設提供幫助。

【關鍵詞】Wi-Fi MAC地址 數(shù)據(jù)挖掘 高校點名 互聯(lián)網(wǎng) 人臉識別

1 項目目標綜述

本項目主要是為了設計一個可以方便高校學生考勤，并且和學生進行信息交流的平臺，并在次基礎上通過對學生和老師的全方位，多層次的在校數(shù)據(jù)的收集，并進行數(shù)據(jù)挖掘。得出一系列的比如教師價值曲線，學生能力增長曲線等數(shù)據(jù)結(jié)果。來強化學校的建設。在后期甚至于可以搭建一個全國的數(shù)據(jù)中心平臺，大家一起共享高校建設等相關信息。

2 系統(tǒng)交互模型

2.1 前提

（1）數(shù)據(jù)中心已經(jīng)導入了學生教務中的個人信息，包括成績和選課等信息。

（2）用戶連接到Wi-Fi時自動跳轉(zhuǎn)到該系統(tǒng)的網(wǎng)站，Wi-Fi所連接數(shù)據(jù)中心是單純的在學校內(nèi)網(wǎng)，不可以連接到外部網(wǎng)絡。

（3）連接后MAC地址的獲取和對比驗證時在服務器端自動進行的，對用戶來說是不可感知的。

（4）教室里的電腦是通過以太網(wǎng)插口連接到數(shù)據(jù)中心的，教師不僅可以用教室內(nèi)電腦瀏覽器，還可以通過手機，iPad，筆記本電腦等設備的瀏覽器控制點名。

2.2 點名鑒權(quán)流程為

學生帶手機到教室連接Wi-Fi，利用手機自帶瀏覽器，首次連接需要注冊綁定手機MAC地址，提交三張頭像照片。非首次可直接登陸，只需要提交自己的座位號和一張照片即可（可選）。至此鑒權(quán)過程結(jié)束。另外由于頭像識別有一定的出錯率，只是可選的提交選項，如果判斷不是某人，將會有教師直接點名判斷。

以上原理為：a.學生的屬性有（1）位置不固定；（2）與手機有強隸屬關系，因此一般不會輕易把手機給別人；（3）有頭像，指紋等生物信息。b.手機的屬性有MAC地址，MAC地址有全球唯一性；（2）有攝像頭，可以實時獲取圖像。c.教室的屬性有（1）位置固定；（2）擁有Wi-Fi，則Wi-Fi的地址就可以和教室綁定，確定教室地址。當手機連到Wi-Fi并獲取MAC地址時，這時候b和c就能確定在同一位置，只要a是本人且和b能保證在同一位置，就能完全保證點名的準確性。這時候就利用了a的屬性（2）（3）以及教師的隨機抽查來最大限度地保證準確性。

2.3 教師和管理員操作流程

教師為操控點名的進行以及分發(fā)文件。管理員為監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況，以及進行數(shù)據(jù)的分析挖掘得到對學校建設等有價值的信息。

3 系統(tǒng)設計方案

3.1 系統(tǒng)設計環(huán)境

本系統(tǒng)主要呈現(xiàn)載體是網(wǎng)站，采用C/S的結(jié)構(gòu)，便于維護和實現(xiàn)全平臺的訪問，降低開發(fā)成本。是在ASP.NET環(huán)境下以C#為主要開發(fā)語言，采用MVC三層架構(gòu)，將業(yè)務邏輯，數(shù)據(jù)，界面顯示分離組織，并結(jié)合HTML，CSS，js，AJAX等技術(shù)完成整個系統(tǒng)的主要模塊的搭建。

3.2 系統(tǒng)主要功能模塊

管理員：（1）登錄；（2）查看全部點名信息；（3）導入數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)分析與挖掘，將離散化的數(shù)據(jù)綜合分析（利用AdaBoost，GSP等多種數(shù)據(jù)挖掘算法和KNIME等多種數(shù)據(jù)挖掘工具）；（4）導出數(shù)據(jù)到外盤（提供excel、xml、txt、word格式）。

教師：（1）注冊；（2）登錄；（3）查看學生信息；（4）點名（其中只提供抽查點名，原因交互模型中已經(jīng)有說明）；（5）查看點名信息；（6）分發(fā)文件給學生；（7）導出數(shù)據(jù)到外盤（提供excel、xml、txt、word格式）。

學生：（1）注冊綁定MAC；（2）登錄（無需輸入密碼，綁定的時候也不需要設置密碼，通過MAC校驗，座位號判斷，頭像識別判斷）；（3）查看個人信息及文件；（4）對本節(jié)課及教師評價。

3.3 技術(shù)要點

3.3.1 數(shù)據(jù)安全

使用RSA-128位公鑰加密算法，屬于對稱加密。利用公鑰在數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸過程進行加密，再利用私鑰進行解密。

3.3.2 人臉識別

人臉識別是計算機視覺和模式識別的當紅的研究課題，其具有非強制性，非接觸性，并發(fā)性等特征。此系統(tǒng)并沒有完全的自己搭設一套人臉識別系統(tǒng)，而是直接利用百度的人臉識別SDK來實現(xiàn)此項目需要的功能，當然人臉識別并不是100%的準確的，所以這個只是為了點名鑒權(quán)的一個輔助措施。

3.3.3 數(shù)據(jù)挖掘

一般指從大量的數(shù)據(jù)中通過算法搜索隱藏于其中信息的過程。我們可以通過統(tǒng)計、情報檢索模式識別等諸多方法挖掘出學生的出勤率和成績的關系，教師的評價和學生成績的關系等信息。

4 系統(tǒng)搭建方案

4.1 搭建云平臺數(shù)據(jù)中心

（1）配置應用服務器：進行IIS配置，打開網(wǎng)絡服務等操作，用來部署系統(tǒng)，內(nèi)部域名解析，提供用戶訪問的站點；

（2）配置數(shù)據(jù)庫服務器：部署SQL Server2008等系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，存儲所有數(shù)據(jù)；

（3）配置備份服務器：進行完全備份，降低RTO（系統(tǒng)恢復時間）。還可以進一步進行利用第三方SaaS（軟件即服務）服務平臺，進行遠程備份，進一步提高容災性。

（4）若要實現(xiàn)全國性的數(shù)據(jù)共享，和更深度的大數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)挖掘，考慮到設備昂貴，可以購買阿里云這類服務，與各個高校的數(shù)據(jù)中心相連接，進行統(tǒng)一管理

4.2 配置校內(nèi)Wi-Fi環(huán)境

（1）在每個教室根據(jù)其大小搭設無線Wi-Fi發(fā)射器，用于用戶連接。

（2）將Wi-Fi基站和內(nèi)網(wǎng)云平臺連接，使用戶只能訪問內(nèi)網(wǎng)云數(shù)據(jù)中心。

（3）鑒于我們學校現(xiàn)在已經(jīng)建設好了可以連接外網(wǎng)的Wi-Fi，可以直接利用這些設備，只需要簡單的WEB登錄重定向到內(nèi)網(wǎng)目標網(wǎng)站即可，無需連接外網(wǎng)。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)通過將人臉識別，數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)挖掘等新技術(shù)引入到傳統(tǒng)的教育行業(yè)，實現(xiàn)了跨界的應用，并且充分利用了互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，將數(shù)據(jù)、業(yè)務信息化，連接化。順應了如今Connect Everything的潮流，大學生創(chuàng)新，萬人創(chuàng)業(yè)的世情。在將來一方面我們會繼續(xù)完善此系統(tǒng)，另一方面也會繼續(xù)探索互聯(lián)網(wǎng)下的新型的應用。

參考文獻

[1]馮偉興，梁洪，王臣業(yè).Visual C++數(shù)字圖像模式識別典型案例詳解[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]董梅，楊曾，張健，王能.基于信號強度的無線局域網(wǎng)定位技術(shù)[J].計算機應用，2004（12）.

作者單位

大連海事大學信息科學技術(shù)學院 遼寧省大連市 116026