一種基于云平臺的校園COVID-19防控管理系統(tǒng)研究

摘要：根據(jù)校園常態(tài)化疫情防控需要，為提高校園疫情防控效率，該文利用物聯(lián)網技術設計一種基于云平臺的校園疫情防控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多模態(tài)人臉識別、RFID校園卡考勤測溫等，實現(xiàn)高精度測溫、非接觸測溫、實時上報體溫數(shù)據(jù)，體溫異常報警等功能，滿足智能化、實時化、科學化和功能化管理要求，為整個校園的防疫管理提供有力支持。

關鍵詞：云平臺;管理系統(tǒng);校園;新冠肺炎

中圖分類號：TP393? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）17-0069-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on A Campus COVID-19 Safeguard Management System Based on Cloud Platform

LI Zhi-yong

（School of Digital Creation & Animation， Shenzhen Polytechnic， Shenzhen 518055， China）

Abstract： According to the needs of normal COVID-19 prevention and control on campus，In order to improve the efficiency of campus COVID-19 safeguard，. This paper uses the Internet of things technology to design a campus COVID-19 safeguard? management system based on cloud platform. The system has the functions of multi-modal， use face recognition and? RFID campus card to report attendance ，take temperature and so on，To achieve high-precision temperature measurement， non-contact temperature measurement， real-time temperature data reporting， abnormal temperature alarm and other functions.This system Meets the requirements of intelligent， real-time， scientific and functional management，Provide strong support for the whole campus epidemic prevention management.

Key words： cloud platform; management system; campus; COVID-19

1引言

自新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)以來，校園疫情防控一直未有松懈。根據(jù)校園防疫管理需求，各類學校都進行了封閉或半封閉式管理，外部截斷病毒輸入，內部做到高效及時的防疫監(jiān)控。校方、老師、家長為了保障學生安全，降低疫情風險， 需要每天簽到、登記、上報學生健康狀況，使用的一般是傳統(tǒng)的手動錄入方式，低效耗時。針對學校傳統(tǒng)考勤以及測溫方式的效率低下、數(shù)據(jù)手動上傳、疫情反應不及時等弊端， 本文提出一種基于云平臺的校園疫情防控管理系統(tǒng)，具有多模態(tài)人臉識別、RFID校園卡考勤、測溫，可達到遠距離、不排隊、檢測快、篩查準的效果，實時上報體溫數(shù)據(jù)和體溫異常報警，不僅提高了學校工作人員的工作效率，而且降低了人與人近距離接觸帶來交叉感染的風險，讓師生和家長們放心、安心。該系統(tǒng)同時也提供校車安全管理，校車上的智能終端具有校車運行軌跡上報，位置異常報警、超速報警，車內學生遺留報警等功能。

系統(tǒng)以方便靈活的多種方式實現(xiàn)疫情常態(tài)化防控下學生在校生活的管理，不僅大大地降低了由于人為疏忽導致出錯的風險，而且也極大地提高了相關工作人員的工作效率，解決了多種校園安全隱患，讓學校和家長了解學生的校園生活軌跡。通過大數(shù)據(jù)分析校園生活數(shù)據(jù)，幫助學校實現(xiàn)智慧校園建設，使用云端數(shù)據(jù)管理及移動終端App，便于家長實時了解子女的在校狀況。

2系統(tǒng)的設計思路

為把好學生入校第一關，做好體溫檢測以及學生的身份核驗，系統(tǒng)設計了多模態(tài)的身份識別及體溫測量智能終端，該終端設備可以安裝在校車上、校園門禁閘機上、食堂、圖書館、教室、辦公室等地，滿足學校的固定場景安裝和移動式體溫監(jiān)測的要求，具有人臉識別驗證、刷卡身份驗證等多模態(tài)的核驗方式。

身份識別及體溫測量智能終端可以在多種環(huán)境下迅速部署，結合高保密性的云軟件平臺，極速響應，為過往人員同時進行考勤簽到和體溫測量，體溫正常同時身份核驗通過即可迅速通行，若體溫異?；蛘呱矸莓惓t開啟禁止開門模式，同時進行語音播報提醒向管理人員報警，管理人員進行二次體溫復查和身份查驗。該系統(tǒng)依托校園管理云平臺，如圖1所示。

3平臺的體系結構

校園管理云平臺采用分層體系結構，包括采集層、網絡層，數(shù)據(jù)層、集成層和應用層，如圖2所示。各個層之間相互支撐，各司其責，互不干擾，這樣可以降低平臺內部的耦合性，提供平臺的健壯性。

該平臺采取云部署，聚合應用服務和其他服務，對外提供標準接口，與外部系統(tǒng)無縫結合。對內隱藏業(yè)務之間復雜的交互和依賴關系，提高系統(tǒng)的可維護性、可擴展性。

采集層是平臺的感知采集中心，負責采集不同終端的信息，例如攝像頭采集人臉數(shù)據(jù)、測溫儀采集溫度數(shù)據(jù)等。為了適配各種類型的終端和采集方式的多樣性，采集層采用采集層中間件針對不同終端進行適配，并向數(shù)據(jù)層上報采集的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)層是平臺的數(shù)據(jù)加工、處理、存儲中心，負責將采集層采集的諸如文本、圖片、視頻、語音等不同類型的數(shù)據(jù)進行存儲、處理、分析以及查找數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)等原始操作，它為系統(tǒng)應用提供專業(yè)的基礎數(shù)據(jù)支持和統(tǒng)。

集成層體是平臺的基礎服務中心，集成各種公共服務，響應和處理來自上一層的請求， 根據(jù)請求內容，將向應用層返回請求的數(shù)據(jù)結果;集成層也與處于下一層的數(shù)據(jù)層進行交互，負責數(shù)據(jù)的查詢提取、修改、刪除和增加等，是整個平臺系統(tǒng)的核心組成部分。

應用層提供需要的各種業(yè)務服務，專注于自己的業(yè)務邏輯和界面呈現(xiàn)， 比如教務管理信息系統(tǒng)，通知信息發(fā)布系統(tǒng)等。

平臺專注于系統(tǒng)各種不同數(shù)據(jù)的采集、加工、集中處理和提供一些基礎性的公共服務，應用系統(tǒng)則專注于基于平臺之上的各種不同的應用業(yè)務系統(tǒng)，側重于業(yè)務邏輯和交互處理。基于基礎云平臺上快速部署外接不用應用系統(tǒng)的模式使系統(tǒng)的擴展性大大地提高。新冠病毒肺炎防控管理系統(tǒng)就是基于云平臺上的一個具體的應用系統(tǒng)。

4系統(tǒng)的實現(xiàn)方案

4.1人臉識別+體溫檢測

針對學校等固定人員的場景 ，采用人臉識別+ 測量體溫的工作方式。 內部固定人員在進行人臉信息采集之后下發(fā)到人臉識別智能終端上 ，實現(xiàn)通過人員的身份認證和識別，同時進行體溫監(jiān)測， 如為體溫正常的內部固定人員，則可直接通行，如體溫異?；蛘叻莾炔抗潭ㄈ藛T，則會進行語音播報提醒。

人臉識別技術屬于生物特征識別技術，它是基人的臉部特征為識別依據(jù)，進行人的身份甄別的一種技術。因其準確度高、體驗性好等優(yōu)點被廣泛應用于金融、公安、交通、教育、稅務等行業(yè)。

人臉識別技術的應用過程包括：圖像采集及預處理、人臉檢測與分析、特征校準與身份辨識等三個部分。圖像采集及預處理主要包括圖像采樣、訓練學習、建立個體特征信息庫等內容。人臉檢測及分析主要包括識別人臉檢測、關鍵點定位，人臉特征提取，活體特征判斷等內容。特征校準與身份辨識主要包括特征模型調整優(yōu)化、人臉對比，身份驗證等內容 [1]。

該系統(tǒng)通過人臉識別+體溫檢測可以快速確認人員身份信息并做體溫檢測，人臉識別與測溫功能一體機，減少設備維護管理的花費。通過非接觸式紅外精準測溫，無感通行，避免交叉感染風險。 通過測溫儀采集到的測溫數(shù)據(jù)實時上傳至平臺進行統(tǒng)一管理，做到實時準確，便于第一時間進行決策和處理緊急情況。系統(tǒng)建有人臉庫，做到快速識別，秒速通行。 采用智能寬帶動態(tài)傳感器，紅外和RGB雙補光、可以進行弱光識別。該系統(tǒng)還可智能聯(lián)動，支持與第三方人員通道對接，人員權限管控，并輸出 I /O 開關量控制閘機開門。

4.2 RFID學生證識別+體溫檢測

在學校門口，食堂、圖書館門口部署閘機，閘機內置RFID接收器，學生用內嵌RFID電子校園卡驗證身份，閘機檢測體溫，體溫數(shù)據(jù)與學生信息上傳至校園管理大數(shù)據(jù)庫，體溫正常才允許學生通過。

無線射頻識別即射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）技術是一種非接觸式自動識別技術，可以在有沖擊、振動、電磁、污染等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫和傳輸，無須人工干預。該技術通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的[2]，因其具有識別效率高、識別速度快、識別距離遠、識別信息量大、識別可靠性高等傳統(tǒng)識別技術所不可比擬的優(yōu)勢，被認為是一種具有革命性的自動識別技術，也是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g之一。

電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三部分構成了一套完整的RFID系統(tǒng)。RFID系統(tǒng)的核心是電子標簽，它是系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲中心，充當數(shù)據(jù)載體的角色。電子標簽附著在被標識物體上用來標識目標對象，每個標簽都具有唯一的電子編碼和數(shù)據(jù)存儲區(qū)。閱讀器就是一個射頻收發(fā)器，通過天線發(fā)射一定頻率的射頻信號，一旦標簽進入到閱讀器磁場感應范圍之內時，標簽憑借感應電流所獲取的能量而被激活，將自身電子編碼和存儲在標簽內的相關信息通過內置天線發(fā)送出去。閱讀器接受由標簽反射會的射頻信號并讀取信息，并送至計算機主機應用系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。工作原理圖如圖3所示[3]：

本系統(tǒng)在校園內相關地方部署RFID閱讀器，通過讀取內嵌RFID的學生校園卡實時采集識別學生身份、位置、活動軌跡等信息，實現(xiàn)相關信息采集和識別的智能化、實時化和精確化。結合系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行相關的處理，可以實現(xiàn)校園定位、電子圍欄、軌跡追蹤，緊急上報位置，多卡監(jiān)控，歷史軌跡回放等功能。學生校園卡不僅輕薄小巧、便攜方便、還可以對學生卡中的RFID標簽信息進行多樣配置，例如存儲配置學生的姓名、學號、身份證號、班級等身份信息以及其他信息。

4.3 校車智能管理終端+體溫檢測

針對校車應用場景，通過刷校園卡或人臉識別來驗證上車學生身份，并完成體溫檢測。體溫數(shù)據(jù)與學生信息上傳至校園管理大數(shù)據(jù)庫，體溫正常才允許學生上車，為學校把好疫情防護第一關。系統(tǒng)中預存有乘車人員相關信息，在學生上下車時會進行對比檢測和甄別，在學生上錯車時會自動提示，避免坐錯車。校車行駛時，系統(tǒng)會通過內置于座位處的感應器對乘客未系安全帶進行報警，也會通過GPS或北斗系統(tǒng)和4G/5G網絡實時上報校車位置、行駛路徑以及校車車內視頻，家長可以通過移動終端App實時獲取以上信息。校車熄火停駛時，系統(tǒng)會自動檢測車內是否有遺留人員、乘客未系安全帶報警等。

5 結束語

本文設計的基于一種云平臺的校園新冠病毒肺炎防控管理系統(tǒng)，基于云平臺部署便捷，多模態(tài)人臉識別、RFID校園卡識別與測溫一體，非接觸式測溫，檢測時間短，準確率高，人臉識別準，超溫自動報警，安全高效。系統(tǒng)接入已有云管理平臺系統(tǒng)，終端可以快速部署至校園和校車上。通過該系統(tǒng)可以方便靈活地實現(xiàn)多種方式實現(xiàn)疫情常態(tài)化防控下學生在校生活的管理，不僅工作人員的工作效率得到了大大的提高，而且人為疏忽的風險極大地降低了，解決了多種校園安全隱患。

參考文獻：

[1] 盧文峰.人臉識別研究技術發(fā)展綜述[J].電子世界，2017（17）：97.

[2] 李成淵.射頻識別技術的應用與發(fā)展研究[J].無線互聯(lián)科技，2016（20）：146-148.

[3] 李志勇，陳立.一種車聯(lián)網體系結構的設計[J].電腦知識與技術，2014，10（2）：387-390，413.

【通聯(lián)編輯：梁書】