疫情防控常態(tài)下的多源融合校園行動軌跡追溯系統(tǒng)研究

劉淑梅 杜彬 楊宏偉 季秋玉

摘? ?要：隨著疫情防控工作的推進(jìn)，常態(tài)化防控的要求逐漸被提到日程。學(xué)校面臨著畢業(yè)季學(xué)生返校、秋季新學(xué)期學(xué)生集中復(fù)學(xué)的需求，如何利用信息化手段助力高校疫情防控常態(tài)化，是對高校智慧校園建設(shè)的一大考驗。文章以北京化工大學(xué)為例，搭建校內(nèi)疫情防控大數(shù)據(jù)平臺，以企業(yè)微信支撐移動化校園，構(gòu)建多源融合的校園行動軌跡追溯系統(tǒng)，實(shí)時追蹤師生個體的行蹤軌跡及健康狀況，精準(zhǔn)確定特定人員在某時間段、某地點(diǎn)有密切接觸的周邊人員情況，做到第一時間處置突發(fā)事件，為疫情防控工作提供支撐。

關(guān)鍵詞：疫情防控;多源融合;校園軌跡追溯

中圖分類號：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）03-0067-04

一、引言

《教育信息化2.0行動計劃》的發(fā)布推進(jìn)了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的具體實(shí)施，是加快實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的有效途徑。[1]以教育信息化支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化，是新時代我國教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，對構(gòu)建教育強(qiáng)國和人力資源強(qiáng)國具有重要意義。智慧校園是高校教育信息化的一種展現(xiàn)模式，利用信息化技術(shù)建設(shè)更全面的校園信息管理，讓師生擁有更便捷、更安全的校園生活。

習(xí)近平總書記在科學(xué)家座談會上的講話指出，研究方向的選擇要堅持需求導(dǎo)向，從國家急迫需要和長遠(yuǎn)需求出發(fā)，真正解決實(shí)際問題。近年來，北京化工大學(xué)一直致力于智慧校園建設(shè)。迄今為止已經(jīng)建設(shè)了全校范圍的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)治理，消除數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的融合貫通，做到人人記錄在檔、校園全方位無人員死角。新冠疫情發(fā)生后，為避免人員聚集、控制疫情傳播，一方面，基于企業(yè)微信部署疫情防控平臺，實(shí)現(xiàn)校外人員遠(yuǎn)程每日打卡、校內(nèi)師生每日三次打卡;另一方面，建設(shè)基于企業(yè)微信的校際移動化門戶，助力師生遠(yuǎn)程線上教學(xué)、科研、管理、協(xié)作。[2]不僅有助于了解師生的健康狀態(tài)，還可以為校際疫情防控提供技術(shù)支撐。

隨著全國疫情防控形勢日漸明朗，防控常態(tài)化的需求日益凸顯，各高校需要為畢業(yè)年級學(xué)生返校、秋季新學(xué)期學(xué)生復(fù)學(xué)做好充足準(zhǔn)備。因此，建立校內(nèi)師生的移動軌跡溯源系統(tǒng)是疫情防控常態(tài)化的必然要求，了解師生健康狀況，掌握師生校園行動軌跡，控制關(guān)鍵場所人員密度;一旦發(fā)生突發(fā)情況，快速排查密切接觸人員?，F(xiàn)有技術(shù)手段大多是基于電信運(yùn)營商或鐵路、航空等系統(tǒng)提供用戶省際、地區(qū)之間的移動軌跡追蹤，如何實(shí)現(xiàn)校園范圍內(nèi)短距離人員移動定位，是本文主要解決的問題。[3]針對上述需求，本文以北京化工大學(xué)為例，充分利用學(xué)校現(xiàn)有平臺，以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺作支撐，基于學(xué)校企業(yè)微信的移動化門戶，融合二維碼掃碼識別系統(tǒng)和人臉識別測溫門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)共享，構(gòu)建疫情防控大數(shù)據(jù)平臺，設(shè)計一套多源融合的校園行動軌跡追溯系統(tǒng)，為全校疫情防控工作提供了強(qiáng)有力支撐。

本文首先介紹學(xué)校校內(nèi)疫情防控大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)及企業(yè)微信應(yīng)用部署，然后介紹疫情防控掃碼定位、人員軌跡追溯及密接人員定位，再介紹人臉識別測溫門禁，最后是對整體工作的總結(jié)。

二、數(shù)據(jù)中心建設(shè)，打造校內(nèi)疫情防控大數(shù)據(jù)平臺

打造校內(nèi)疫情防控大數(shù)據(jù)平臺、助力疫情防控常態(tài)化。我?；A(chǔ)數(shù)據(jù)平臺經(jīng)過近幾年建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，實(shí)現(xiàn)全?；A(chǔ)數(shù)據(jù)共享、共通。一方面，實(shí)現(xiàn)全校在職、在籍師生企業(yè)微信線上匯集，保障疫情防控基礎(chǔ)人員數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確;另一方面，校園內(nèi)主要樓宇數(shù)據(jù)統(tǒng)一到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，為疫情防控時期校內(nèi)人員軌跡追蹤定位奠定了基礎(chǔ)。

1.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺為應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的主要任務(wù)是統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、提升數(shù)據(jù)質(zhì)量、消除數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)全校范圍的數(shù)據(jù)共享。[4]學(xué)校數(shù)據(jù)中心通過對各業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、整合后，逐步形成了健全、完整、獨(dú)立的各類主題數(shù)據(jù)庫，再通過數(shù)據(jù)開放共享平臺提供給第三方應(yīng)用。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)解決了之前各業(yè)務(wù)系統(tǒng)相互獨(dú)立、各自為政導(dǎo)致的數(shù)據(jù)孤島問題。使用規(guī)范一致的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，大大降低了學(xué)校在數(shù)據(jù)交換工作上的投入?；A(chǔ)數(shù)據(jù)平臺的架構(gòu)如圖1所示。

最下層“數(shù)據(jù)源”涵蓋現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)中核心的人事管理系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、研究生系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)及人臉庫管理平臺等，他們作為數(shù)據(jù)源提供全量數(shù)據(jù)給基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，經(jīng)數(shù)據(jù)治理后形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成第二層“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺”，其中的人員主題庫包含全校所有在崗在籍的教職工及本、碩、博學(xué)生（含人員基本信息、教職工行政職務(wù)信息、輔導(dǎo)員管理班級信息、學(xué)生所屬班級-輔導(dǎo)員信息、人臉照片知識庫等內(nèi)容），樓宇資產(chǎn)主題則包含校內(nèi)主要樓宇位置及安全管理人員信息，如實(shí)驗室、教室、圖書館及體育場館等。第三層的“第三方應(yīng)用”通過調(diào)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺的通用接口，獲取人員信息和樓宇信息。其中人員信息推送給第三方應(yīng)用的企業(yè)微信、二維碼掃碼識別系統(tǒng)及人臉識別測溫門禁系統(tǒng)，作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)賬戶。應(yīng)用系統(tǒng)不需要自行管理用戶信息，所有組織結(jié)構(gòu)、人員屬性都統(tǒng)一來自于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)了一個賬戶走遍校園的愿景。樓宇信息推送給二維碼掃碼識別系統(tǒng)和人臉測溫門禁系統(tǒng)，做到資源信息統(tǒng)一管理。

2.構(gòu)建疫情防控大數(shù)據(jù)平臺

掃碼識別系統(tǒng)支持校內(nèi)師生在樓宇或場館入口處執(zhí)行二維碼掃碼操作，獲取人員定位信息。在關(guān)鍵樓宇入口處的刷臉測溫門禁系統(tǒng)支持刷臉、測溫，獲得人員定位和健康信息。最后，人員定位數(shù)據(jù)記入行動軌跡數(shù)據(jù)庫，健康數(shù)據(jù)記入健康狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，共同構(gòu)成疫情防控大數(shù)據(jù)平臺，如圖1第四層所示。

掃碼識別系統(tǒng)基于疫情防控大數(shù)據(jù)平臺對用戶行為軌跡進(jìn)行溯源分析，精準(zhǔn)定位人員聚集樓宇、健康狀態(tài)異常人員行動軌跡及密接人員等關(guān)鍵信息，支持疫情防控常態(tài)化下師生的正常生活，為校園安全管理提供決策支持。

三、企業(yè)微信支撐移動校園

企業(yè)微信作為一個通訊平臺、辦公工具，具有溝通快捷、部署迅速等特點(diǎn)，作為移動校園的支撐平臺已經(jīng)在我校全面部署。截至2020年7月1日全校共有近3萬人使用企業(yè)微信，加入率占全校人員的97%，其中本科生99.5%，研究生99.9%，在職教職工90.2%。

企業(yè)微信與學(xué)校使用頻率較高的業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如辦事大廳、OA等）對接，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份認(rèn)證，師生可以在企業(yè)微信下直接訪問應(yīng)用系統(tǒng)，而不需要再通過單獨(dú)的賬戶訪問。學(xué)校基于企業(yè)微信開發(fā)部署輕量型應(yīng)用，這些輕應(yīng)用具有需求單一、開發(fā)周期短、整體框架短小精悍等特點(diǎn)。截至2020年3月30日北京化工大學(xué)企業(yè)微信共有應(yīng)用70余個，按功能分類包括信息交互類、消息自動推送類、消息人工發(fā)布類三種。信息交互類有疫情防控每日打卡、校園通行等;消息自動推送類有溫濕度監(jiān)控、流程平臺消息提醒等;消息人工發(fā)布類有各職能部門的新聞通告等。

企業(yè)微信利用接口程序?qū)崿F(xiàn)了與學(xué)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)平臺對接，每日對企業(yè)微信中通訊錄成員進(jìn)行自動更新。新舊學(xué)年交替，畢業(yè)生賬戶如果在業(yè)務(wù)系統(tǒng)下變更為“畢業(yè)”、“結(jié)業(yè)”或“休學(xué)”等，企業(yè)微信自動同步賬戶數(shù)據(jù)，注銷賬戶;新生錄取結(jié)束獲得學(xué)籍后，企業(yè)微信同步創(chuàng)建賬戶，使新生人還沒有進(jìn)入校門，已經(jīng)可以訪問校內(nèi)資源，完成疫情打卡等操作。

通過平臺全校教師均可以建立工作群、發(fā)布消息通知及與學(xué)生互動溝通。企業(yè)微信憑借其操作方便、入手快捷等特點(diǎn)，在全校范圍內(nèi)得到快速推廣、普及，作為移動化校園門戶平臺逐漸成為在校人員必備的基本通訊工具。本文充分利用企業(yè)微信廣泛普及的優(yōu)勢，將其應(yīng)用到掃碼系統(tǒng);利用消息發(fā)布功能推送健康數(shù)據(jù)給學(xué)生本人及其領(lǐng)導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)消息實(shí)時、精準(zhǔn)送達(dá)。

四、掃碼識別系統(tǒng)

人員、時間和地點(diǎn)是構(gòu)成行動軌跡追溯信息的三要素。根據(jù)學(xué)校防控要求，校園內(nèi)所有教室、圖書館、食堂、運(yùn)動場館等都需要防控，超過1000個場所，收集人員四要素信息的話，需要部署人臉識別測溫門禁系統(tǒng)，投入成本太高。經(jīng)過分析，采用二維碼掃碼識別系統(tǒng)，為每個地點(diǎn)生成單獨(dú)的二維碼，人員進(jìn)出時掃描二維碼，就可以記錄下人員、時間、地點(diǎn)三要素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軌跡追蹤。通過場所進(jìn)、出人員記錄，可以統(tǒng)計場所內(nèi)部人員數(shù)量，實(shí)現(xiàn)場所人員擁擠度的監(jiān)控。

1.單點(diǎn)登錄

為方便系統(tǒng)賬戶管理與權(quán)限劃分，掃碼識別系統(tǒng)對接學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單點(diǎn)登錄;對接資產(chǎn)系統(tǒng)，獲取樓宇及管理人員信息;通過單點(diǎn)認(rèn)證且具有樓宇管理權(quán)限的賬戶被授權(quán)為掃碼識別系統(tǒng)的分級管理員。

2.掃碼識別

（1）分級管理員創(chuàng)建打卡點(diǎn)、生成二維碼。疫情期間凡是允許師生進(jìn)入的場所均創(chuàng)建打卡點(diǎn)并生成專屬二維碼，卡點(diǎn)支持手動添加，也可以對接基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺中自己管理范圍內(nèi)的樓宇信息。創(chuàng)建后的卡點(diǎn)管理員自行維護(hù)，并可以對進(jìn)出人員的掃碼記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析?？c(diǎn)類別根據(jù)樓宇性質(zhì)不同，可以分別設(shè)置為入場、出場兩次掃碼，或是入場一次掃碼。目前已經(jīng)實(shí)際部署卡點(diǎn)1800多個，覆蓋校內(nèi)主要活動場所，如圖2所示。

（2）出入場館掃碼。為實(shí)現(xiàn)對每個場景的精準(zhǔn)控制，在校師生凡進(jìn)出具有掃描標(biāo)識的公共場所，均需要通過企業(yè)微信或微信進(jìn)行掃碼登記，做到有碼即掃，掃碼后的信息如圖3所示。

（3）接收企業(yè)微信掃碼信息。用戶掃碼成功后，企業(yè)微信返回一條成功消息，掃碼識別系統(tǒng)接受、記錄后，形成本地的行動軌跡庫，為后續(xù)軌跡追蹤使用。

3.軌跡追蹤

（1）統(tǒng)計分析場館人員流量、人口密度。根據(jù)指定場館單位時間內(nèi)掃碼記錄數(shù)計算場館內(nèi)人員流量及密集程度，如果超出給定閾值，需及時提請預(yù)案。如體育場館、超市、食堂等地出現(xiàn)人群聚集時，采取人為限流措施，嚴(yán)格控制場館內(nèi)人數(shù);宿舍樓、實(shí)驗室入口人員聚集的話，增設(shè)樓宇出入口，保證人間距離小于1米。

（2）人員軌跡追蹤?；谛@疫情防控大數(shù)據(jù)平臺對指定人員進(jìn)行軌跡追蹤，如圖4所示，查詢在“時間范圍”內(nèi)，給定“學(xué)號”出入“卡點(diǎn)”的記錄，可以得出人員的校內(nèi)行動軌跡。

（3）密切接觸者查詢。對于健康狀態(tài)異常人員，人員“學(xué)號”在“時間范圍”內(nèi)出入指定“樓宇”作為判斷條件，此人掃碼前后5分鐘內(nèi)在同一位置執(zhí)行過掃碼操作的人員定義為密切接觸者。如圖5所示。

五、人臉識別測溫門禁系統(tǒng)

1.人臉識別測溫門禁

掃碼識別系統(tǒng)成功獲取人員移動軌跡，除此以外還需要監(jiān)測人員健康狀態(tài)。于是針對校園內(nèi)學(xué)生必經(jīng)的宿舍樓宇進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)防，部署人臉識別門禁測溫系統(tǒng)。人臉識別自動獲得人、時間、地點(diǎn)三要素，測溫模塊監(jiān)測健康信息，構(gòu)成健康軌跡四要素。

人臉識別門禁測溫系統(tǒng)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺定期獲得進(jìn)校人員的最新照片數(shù)據(jù)。師生進(jìn)入樓宇后，刷臉核驗身份，同時測量體溫，兩者都檢驗合格后方可進(jìn)入樓宇。人員定位數(shù)據(jù)和體溫健康數(shù)據(jù)分別記入學(xué)生行動軌跡數(shù)據(jù)庫和學(xué)生健康狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，以提供行動軌跡追溯。同時，調(diào)用企業(yè)微信接口，以實(shí)時消息的形式將體溫數(shù)據(jù)推送給學(xué)生本人，如圖6所示。如果體溫超過設(shè)定閾值，告警消息會即時推送給學(xué)生所在學(xué)院的負(fù)責(zé)人及所在班級的輔導(dǎo)員，實(shí)現(xiàn)學(xué)生異常狀態(tài)及時獲取并自動上報。

2.企業(yè)微信推送體溫數(shù)據(jù)

企業(yè)微信服務(wù)端提供“消息推送-發(fā)送應(yīng)用消息”的API接口，[5]人臉識別測溫門禁系統(tǒng)測得個人體溫數(shù)據(jù)后，調(diào)用該接口，向指定企業(yè)內(nèi)部成員主動推送自定義格式的消息，處理流程如下。

（1）調(diào)用企業(yè)微信API接口的第一步是獲取用戶憑證access_token，此憑證由企業(yè)ID（AgentID）與應(yīng)用憑證秘鑰（secret）共同生成，是檢驗接口是否具備訪問權(quán)限的重要依據(jù)。

（2）完成企業(yè)微信認(rèn)證后，將結(jié)合接收到的消息推送格式生成消息數(shù)據(jù)，并向企業(yè)微信后臺發(fā)送消息數(shù)據(jù)。消息數(shù)據(jù)中通常包含接受消息的成員ID、消息類型、企業(yè)應(yīng)用ID、消息內(nèi)容等。

（3）企業(yè)微信后臺在接收到推送消息后，會將消息數(shù)據(jù)的推送對象與企業(yè)通訊錄中的用戶進(jìn)行比對：若推送對象在企業(yè)通訊錄中，將以企業(yè)應(yīng)用作為發(fā)送方進(jìn)行消息推送;若推送對象不在企業(yè)通訊錄中，即接收方不是企業(yè)成員，則會返回報錯信息，終止消息發(fā)送。

（4）企業(yè)微信消息發(fā)送后，系統(tǒng)記錄消息推送日志，以做備案。

六、結(jié)語

本系統(tǒng)在疫情防控常態(tài)化的大環(huán)境下，很好地輔助在校師生的行為管控，做到人員精準(zhǔn)定位、室內(nèi)場館嚴(yán)格把控、各項管理規(guī)定有據(jù)可循，為兄弟高校的疫情防控工作起到引領(lǐng)作用。系統(tǒng)使用簡單易行，師生體驗好，可以保障疫情防控常態(tài)化長期執(zhí)行的需求;針對學(xué)校上千個場所，可以快速部署，整體投入成本低。在秋季學(xué)生復(fù)學(xué)、新生入學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，2萬多學(xué)生有序進(jìn)入校園，學(xué)生健康狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、學(xué)生出入重點(diǎn)場所的軌跡密切追蹤，學(xué)生的正常學(xué)習(xí)生活均沒有受到影響，為學(xué)生正常返校復(fù)課提供了安全保障。

參考文獻(xiàn)：

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[3]顏強(qiáng)，韓亦舜.網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)技術(shù)助力新冠肺炎疫情防控[J].中國國情國力，2020（6）：50-52.

[4]佀潔，楊建鋒，高垣.大數(shù)據(jù)背景下基于企業(yè)微信的高校一站式服務(wù)平臺建設(shè)與研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019（32）：209-210.

[5]企業(yè)微信API相關(guān)接口開發(fā)指南[EB/OL].https：//work.weixin.qq.com/api/doc/90000/90135/90193.

（編輯：王天鵬）