基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

周江迪

摘 要：隨著我國(guó)教育事業(yè)的不斷發(fā)展擴(kuò)大，校園安全事件頻發(fā)，校園的安全性、智能化面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)，因此文中在現(xiàn)有校園安防體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“智能安防系統(tǒng)”，以加強(qiáng)校園的安全防衛(wèi)工作，大力促進(jìn)“平安高?！钡慕ㄔO(shè)。文中介紹了用于實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，詳細(xì)闡述了基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、系統(tǒng)組成及整套設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；校園安防系統(tǒng)；火情自動(dòng)報(bào)警；宿舍防盜

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）04-00-02

0 引 言

近年來(lái)，發(fā)正在各大高校的威脅學(xué)生權(quán)益的事故基本分為校園內(nèi)的惡性人生侵害事件、踩踏事件、宿舍火災(zāi)事件等方面，客觀反映出校園安全存在的問(wèn)題。

校園出入。目前絕大多數(shù)的校園出入口以及寢室的門(mén)禁無(wú)論是人行入口還是機(jī)動(dòng)車(chē)入口大多數(shù)仍采用人工管理方式，無(wú)法及時(shí)對(duì)出入人員進(jìn)行身份驗(yàn)證。雖然在個(gè)別公共場(chǎng)所如圖書(shū)館等地安裝了應(yīng)用無(wú)源RFID近距離射頻識(shí)別技術(shù)（需要觸碰）的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，但由于人員流動(dòng)量大、行進(jìn)緩慢、持非本人卡等問(wèn)題的限制，有些系統(tǒng)已被閑置。使得外來(lái)非法人員、可疑商販可自由進(jìn)入校園甚至學(xué)生寢室而不被發(fā)現(xiàn)。

校園內(nèi)的視頻監(jiān)控。校園中很多主要“安全位置”的流動(dòng)通道和重要公共場(chǎng)所出入口等位置的視頻監(jiān)控大多只能記錄片面位置，存在監(jiān)控死角，且過(guò)程中的畫(huà)面無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)捕捉，沒(méi)有加入人臉識(shí)別等已經(jīng)成熟的技術(shù)，因此無(wú)法提供全面的活動(dòng)信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)異常篩選。此舉大大降低了“視頻監(jiān)控”的準(zhǔn)確性、及時(shí)性，只能在事故發(fā)生后進(jìn)行手動(dòng)回放操作，增加了監(jiān)控人員的工作量及勞務(wù)開(kāi)支。

險(xiǎn)情預(yù)警。目前校園對(duì)于火災(zāi)預(yù)警的執(zhí)行力度比較大，尤其在教學(xué)樓，圖書(shū)館等公共場(chǎng)合隨處可見(jiàn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的觸發(fā)器、防火卷簾等硬件設(shè)備，而寢室里違章用電的處罰力度也很大。這些手段都極大地避免了火險(xiǎn)災(zāi)害造成的損失，但還沒(méi)有形成完整的預(yù)警體系。視頻監(jiān)控、火險(xiǎn)探測(cè)器、報(bào)警器人員疏散等沒(méi)有實(shí)現(xiàn)一體化，相互之間無(wú)法智能聯(lián)動(dòng)，導(dǎo)致漏報(bào)、誤報(bào)的問(wèn)題得不到有效解決。

通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)可以解決以下問(wèn)題：

（1）火情自動(dòng)報(bào)警；

（2）智能門(mén)禁；

（3）防盜系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)校的安防系統(tǒng)越來(lái)越趨于智能化、信息化、集成化。學(xué)校通過(guò)對(duì)學(xué)校宿舍、教學(xué)樓等建筑安裝傳感器、無(wú)線傳輸設(shè)備等來(lái)提高學(xué)校的安全系數(shù)，減少因安防不到位等原因造成的不必要的生命和財(cái)產(chǎn)損失。針對(duì)上述需求，基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)可分為火情自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、防盜自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、智能門(mén)禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

各系統(tǒng)之間不能被單獨(dú)分割出來(lái)，而單獨(dú)工作的系統(tǒng)無(wú)法提供校園安防的各項(xiàng)功能。只有每個(gè)系統(tǒng)相互連接，建立一個(gè)完整的體系網(wǎng)絡(luò)才能體現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)的真正價(jià)值。其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如圖2所示。

1.1 火情自動(dòng)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)ZigBee進(jìn)行傳感網(wǎng)絡(luò)的搭建，收集溫度、煙霧等數(shù)據(jù)，傳輸?shù)紸RM端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及分析，如果溫度或煙霧濃度達(dá)到一定程度后，則控制樓宇總閘斷電并報(bào)警提醒學(xué)生撤離。

1.2 智能門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)RFID等技術(shù)，采集宿舍內(nèi)人員的進(jìn)出情況，上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)時(shí)記錄宿舍人員的變動(dòng)。

1.3 防盜自動(dòng)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)

將通過(guò)紅外檢測(cè)以及宿舍進(jìn)出管理系統(tǒng)采集的宿舍內(nèi)人員情況數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端進(jìn)行處理?？刂品欠ㄈ藛T進(jìn)入，最大限度保障宿舍的安全。

1.4 視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)“物聯(lián)網(wǎng)”手段匯聚視頻采集到的各種信息，并將其上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，組成龐大的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 火情自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

通過(guò)MQ-2氣體傳感器和溫濕度傳感器檢測(cè)每個(gè)樓層各位置的煙霧、溫度等情況。再通過(guò)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)傳輸至協(xié)調(diào)器，由協(xié)調(diào)器通過(guò)串口傳送至上位機(jī)。上位機(jī)再將數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)是否異常，如有異常，則關(guān)閉樓宇總閘并報(bào)警。

2.2 智能門(mén)禁系統(tǒng)

由于目前大多數(shù)采用無(wú)源RFID近距離射頻識(shí)別技術(shù)需要“刷卡”會(huì)產(chǎn)生諸多弊端，因此我們使用有源RFID產(chǎn)品。該產(chǎn)品在原工作原理上進(jìn)行（超高頻433 MHz，微波2.45GHz和5.8 GHz）遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別?？梢源蟠筇岣咦R(shí)別距離及人流行進(jìn)速度。且在寬度較大的出入口將形成類(lèi)似超市“防損門(mén)”樣式的無(wú)障礙通行門(mén)，將大股人流分為多個(gè)并肩跨度在1～2人的小股人流以分開(kāi)探測(cè)?？梢杂行Фㄎ欢粫?huì)影響學(xué)生的流動(dòng)速度。且“合法通行”的概念也要轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)模式下的“合法通行”即身份驗(yàn)證合法后，通過(guò)短暫打開(kāi)機(jī)械圍欄讓行人通過(guò)的方式雖然效率相比古老的人力核對(duì)信息要高很多，但是卻算不上智能門(mén)禁！在新的思路下，我們僅關(guān)注所謂的“非法”，就如超市“防損門(mén)”，即只在未消磁物品通過(guò)時(shí)才報(bào)警，正常合法情況下不會(huì)啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制。所以我們將大股人流化為小股人流分開(kāi)檢測(cè)，并增添了紅外線感應(yīng)器，當(dāng)感應(yīng)器感應(yīng)到人體紅外光譜的變化時(shí)，自動(dòng)接通負(fù)載（即RFID射頻識(shí)別），如果合法則不采取任何措施，反之則啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制。這樣我們重點(diǎn)關(guān)注的就是“非法”而并非每一位同學(xué)。

2.3 防盜系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警

防盜系統(tǒng)從智能門(mén)禁系統(tǒng)中獲取宿舍內(nèi)的人員出入信息，當(dāng)宿舍內(nèi)所有人員都已外出時(shí)，宿舍內(nèi)就會(huì)運(yùn)行基于紅外的人體檢測(cè)模塊，當(dāng)有人員入侵時(shí)，自動(dòng)報(bào)警并鎖定門(mén)窗，以保證宿舍內(nèi)的財(cái)產(chǎn)安全。

2.4 智能監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)意義下的監(jiān)控系統(tǒng)即在人為選取的重點(diǎn)檢測(cè)位置（交通要道，公共場(chǎng)合等）固定架設(shè)監(jiān)控器，24小時(shí)不間斷錄像并在監(jiān)控室采用人力方式監(jiān)督。該模式不但消耗了大量人力資源，還存在監(jiān)控區(qū)域死角，及人為監(jiān)督實(shí)時(shí)性不足，大多只能事后調(diào)取等問(wèn)題。 而智能監(jiān)控系統(tǒng)采用圖像處理、模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析模塊，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過(guò)濾掉視頻畫(huà)面無(wú)用或干擾信息，自動(dòng)識(shí)別不同物體，憑借人臉識(shí)別等功能分析抽取視頻源中的關(guān)鍵信息，快速、準(zhǔn)確的定位現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，判斷監(jiān)控畫(huà)面中出現(xiàn)的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)或觸發(fā)其它動(dòng)作，從而有效進(jìn)行事前預(yù)警，事中處理，事后及時(shí)取證的全自動(dòng)、全天候、實(shí)時(shí)監(jiān)控的智能系統(tǒng)。

3 結(jié) 語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)可以運(yùn)用當(dāng)下十分成熟的技術(shù)，使校園安全監(jiān)測(cè)變得更智能化，以最大限度減少校園危險(xiǎn)和突發(fā)事件的發(fā)生。

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