用于校園開放體育設(shè)施的智能服務(wù)管控平臺研究

王 瑛

[同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司,上海 200092]

0 引 言

學(xué)校體育設(shè)施向社會開放工作在我國已經(jīng)開展多年,廣大健身鍛煉活動的人員因此獲益良多。但是對學(xué)校而言,開放各類室內(nèi)外體育設(shè)施后,隨之而來的校園安防工作、清潔工作以及管理工作額外增加。本文討論了在現(xiàn)有學(xué)校安防管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上,對部分系統(tǒng)升級改造的可行性,并且在政府政務(wù)云的框架下,提出建立統(tǒng)一的校園開放體育設(shè)施的智能服務(wù)管控平臺,用較少的管理人員實現(xiàn)校園安全以及鍛煉者安全可控,體育設(shè)施服務(wù)優(yōu)化。

1 學(xué)校設(shè)施安防管理系統(tǒng)規(guī)范基礎(chǔ)

國家及各地方政府均針對學(xué)校建筑安防系統(tǒng)出臺過國家及地方規(guī)范。本文以2019年上海市技防辦的最新要求作為主要參照的地方規(guī)范?，F(xiàn)行規(guī)范中校園安防設(shè)置要求以及聯(lián)網(wǎng)要求的相關(guān)條例如表1所示,列舉了GB/T 29315—2012《中小學(xué)、幼兒園安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求》、《中小學(xué)學(xué)校(幼兒園)安全防范建設(shè)標(biāo)準》以及DB31/T 329.6—2019《重點單位重要部位安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求 第6部分:中小學(xué)、幼兒園、托育機構(gòu)》中校園安防設(shè)置室外部分以及聯(lián)網(wǎng)要求的相關(guān)條例[1-3]。

表1 現(xiàn)行規(guī)范中校園安防設(shè)置要求以及聯(lián)網(wǎng)要求的相關(guān)條例

根據(jù)我國建筑設(shè)計規(guī)范,中小學(xué)校建筑通常是以封閉建筑的形式設(shè)計的,因此校園的周界設(shè)置都是以外圍墻為界限。很多學(xué)校為了方便管理開放的體育鍛煉區(qū)域,僅依靠設(shè)置柵欄封閉區(qū)域管理。這種周界設(shè)置方法并不能滿足開放校園設(shè)施后的學(xué)校安防需求,需要采用更靈活的安防區(qū)域控制以及智能管理手段。校園管理周界的變化如圖1所示,由固定邊界轉(zhuǎn)換為靈活邊界。將第一道周界與第二道周界間區(qū)域定義為體育設(shè)施相關(guān)區(qū)域,如何利用安防措施更好實現(xiàn)兩道周界間區(qū)域的安防管理是論述的重點。

2 體育設(shè)施相關(guān)區(qū)域安防管理措施

圖1中,在重新定義校園安防周界后,可以根據(jù)現(xiàn)有的安防技術(shù)對校園安防進行模塊化管理。體育設(shè)施相關(guān)區(qū)域安防管理措施如圖2所示。

圖1 校園管理周界的變化

圖2 體育設(shè)施相關(guān)區(qū)域安防管理措施

2.1 出入口管理系統(tǒng)

近幾年人臉識別技術(shù)飛速發(fā)展,廣泛應(yīng)用在安防領(lǐng)域,以上海市為例,進入學(xué)校必須進行人臉信息采集、身份認證,相關(guān)人臉信息與公安大數(shù)據(jù)平臺聯(lián)網(wǎng)。因此,人臉識別對于學(xué)校體育設(shè)施開放而言是基于已有安防設(shè)施進一步利用。采用人臉識別技術(shù)對出入口進行管控有如下優(yōu)點:

(1)人臉識別一步完成體溫探測、訪客登記以及人流統(tǒng)計?？梢詫M出校園人員進行精確管控,減少閉園時安保收尾工作。

(2)實名身份認證,方便校園及時預(yù)警有犯罪記錄人員進入校園的情況,可聯(lián)動附近公安人員采取相應(yīng)的措施。

(3)可設(shè)置積分管理體系對鍛煉人員行為進行規(guī)范。積分數(shù)據(jù)可納入個人征信平臺。

2.2 停車管理系統(tǒng)

停車管理系統(tǒng)基于學(xué)校已有安防系統(tǒng),僅需要開放體育設(shè)施開放時段的車位預(yù)約功能即可滿足使用需求。以上海市為例,停車管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入“市級公共停車信息平臺”,實現(xiàn)停車預(yù)約、停車導(dǎo)航功能。

2.3 緊急報警系統(tǒng)

“使用人員多,管理人員少”是學(xué)校體育設(shè)施開放的一大痛點,學(xué)校內(nèi)通常使用的緊急報警按鈕不能滿足這項使用需求,取而代之的是在學(xué)校主要道路以及體育場地安裝若干個“一鍵求助可視對講設(shè)備”。使用此套系統(tǒng)既可以幫助管理人員遠程完成部分業(yè)務(wù)咨詢?nèi)蝿?wù),也可以幫助鍛煉者在需要幫助時及時聯(lián)系管理人員。此系統(tǒng)廣播功能能自動提醒使用者使用時限(如室外網(wǎng)球場);配合視頻識別系統(tǒng)及時規(guī)范鍛煉人員不文明行為等[4]。

學(xué)校用一鍵求助可視對講設(shè)備如圖3所示。

圖3 學(xué)校用一鍵求助可視對講設(shè)備

“一鍵求助可視對講系統(tǒng)”作為一套可獨立使用的設(shè)備,系統(tǒng)成熟,造價不高,布線邏輯簡單,非常適合應(yīng)用在學(xué)校體育設(shè)施智能化管理之中。作為緊急報警手段,采用可視化的呼叫終端替代普通的緊急報警按鈕更符合學(xué)校安防系統(tǒng)“及時告警,快速反應(yīng)”的需求。

2.4 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)行校園安防規(guī)范,監(jiān)控設(shè)備在校園內(nèi)的覆蓋率基本能滿足監(jiān)控的需求,但是視頻監(jiān)控更多的還是應(yīng)用于事件的事后回溯,或者根據(jù)其他安防設(shè)備的報警信號聯(lián)動相關(guān)區(qū)域的監(jiān)控探頭。盡管智能視頻分析已被廣泛應(yīng)用于很多方面,如交通管理、建筑工地管控,但很少規(guī)?；瘧?yīng)用于教育建筑,究其原因,中小學(xué)、幼兒園設(shè)施均由政府投資,作為一個封閉管理單位,教學(xué)時間內(nèi)管理人員較為充裕,實現(xiàn)監(jiān)控視頻流大規(guī)模實時智能分析所需軟、硬件成本較高,但實際獲得的管理收益較低。校園體育設(shè)施開放后,學(xué)校內(nèi)流動人員不再固定,而開放的時段恰恰是學(xué)校內(nèi)管理人員最少的時候,急需人工智能輔助管理,在開放區(qū)域進行行為識別分析刻不容緩。使用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時視頻巡更而非傳統(tǒng)的利用巡更棒巡更,有效減輕人員負荷。配合警戒線功能,可以隨時根據(jù)需求劃分警戒區(qū)域,對圖1中的第二道周界進行管控,實現(xiàn)智能周界管理。

開放體育設(shè)施區(qū)域智能視頻分析系統(tǒng)行為識別分析內(nèi)容如圖4所示。

圖4 開放體育設(shè)施區(qū)域智能視頻分析系統(tǒng)行為識別分析內(nèi)容

所有進入校園的人員在進入校園時已進行人臉識別,在系統(tǒng)中登記了身份,因此行為識別分析中的人臉識別更多的是應(yīng)用于發(fā)生其他事件時人員身份信息匹配。

智能視頻分析系統(tǒng)根據(jù)分析設(shè)備的設(shè)置位置可以分為近端、遠端及云端。近端分析采用內(nèi)嵌智能算法的專業(yè)攝像機或者就近安裝在攝像機附近的專業(yè)開發(fā)工控機內(nèi)。遠端分析通常是將視頻流集中推送到學(xué)校消防安保控制中心,利用邊緣計算技術(shù)進行視頻分析。云端分析則是將視頻流推送上云,基于近年來興起的云計算技術(shù)進行視頻分析,通常由第三方統(tǒng)一進行管理。智能視頻分析系統(tǒng)分析設(shè)備設(shè)置位置優(yōu)缺點對比如表2所示。

表2 智能視頻分析系統(tǒng)分析設(shè)備設(shè)置位置優(yōu)缺點對比

(1)數(shù)據(jù)庫實時性。僅對預(yù)約人員開放的學(xué)校體育設(shè)施,若采用網(wǎng)上實名預(yù)約,可提前獲得人臉識別生物信息,在運營前更新前端設(shè)備的數(shù)據(jù)庫,則可采用近端分析實現(xiàn)智能視頻分析。但對于大多數(shù)學(xué)校體育設(shè)施,人員進出信息并不能提前獲取,必須根據(jù)出入口收集的人臉識別信息實時更新數(shù)據(jù)庫。

(2)視頻傳輸需求。不同視頻格式所需的比特率并不相同,現(xiàn)在比較主流的是采用1080P的監(jiān)控攝像頭,每路所產(chǎn)生的比特率約為4 Mbps,經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮后,碼流基本在2～4 Mbps。若一個體育設(shè)施開放區(qū)域內(nèi)約有15個攝像頭,平均碼流為3 Mbps,則這些攝像頭所需的上行帶寬約為3 Mbps(視頻格式的比特率)×15(攝像機的路數(shù))=45 Mbps(上行帶寬)。對于遠端分析系統(tǒng),現(xiàn)主流安防設(shè)備所在的智能化專網(wǎng)基本為萬兆帶寬,因此并行這些數(shù)據(jù)流量毫無問題。而云端分析系統(tǒng)則需經(jīng)過運營商網(wǎng)絡(luò)傳輸,上、下行的帶寬大小就會限制系統(tǒng)的傳輸規(guī)模。例如電信光纖寬帶上、下行比理論值為1∶10,若使用500 Mbps寬帶,理論可以獲得的上行帶寬為50 Mbps,可以達到傳輸15路監(jiān)控數(shù)據(jù)至云端分析的要求。但經(jīng)過調(diào)研多地的簽約數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),大多數(shù)地區(qū)的上行帶寬均小于40 Mbps。因此,將所有數(shù)據(jù)均上傳至云端進行分析是不可行的。

(3)系統(tǒng)先進性。智能分析系統(tǒng)作為一套先進的分析系統(tǒng),需要大量數(shù)據(jù)去支撐算法的更新,構(gòu)建新策略,實現(xiàn)量變到質(zhì)變的突破。實際使用中,采用近端或遠端分析的系統(tǒng)由于訓(xùn)練樣本數(shù)量限制以及系統(tǒng)維護的頻率較低,投入使用后基本不會更新系統(tǒng)策略,很少會拓展出新功能。若采用云端分析,基于大數(shù)據(jù)收集的樣本可對視頻流進行后期處理及深度分析,挖掘事件潛在的規(guī)律和關(guān)聯(lián),優(yōu)化算法、更新策略,并且可一個中心同時管理多個學(xué)校的開放體育設(shè)施區(qū)域。

基于上述分析方式優(yōu)缺點,推薦采用邊(邊緣計算)云(云端分析)結(jié)合的視頻分析策略。本地視頻流邊緣計算,實現(xiàn)智能分析的基本功能后,將相關(guān)報警視頻流或者可疑視頻流上傳至云端,由云端進行后期處理。云端同時收到報警信息,對違規(guī)行為記錄建檔。

3 適用于校園開放體育設(shè)施的智能服務(wù)管控平臺

出入口管理系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、緊急報警系統(tǒng)以及智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置需求突破了傳統(tǒng)學(xué)校安防設(shè)置要求,更加人性化、智能化。將這幾大系統(tǒng)整合后,可以構(gòu)建一個基于政府大數(shù)據(jù)的智能服務(wù)管控平臺。

由政府投資建設(shè)的智能安防平臺不僅能夠做到人臉識別信息安全有保障、隱私可控,若有危險人員進入也可自動發(fā)送提醒至公安平臺,并在后臺進行軌跡追蹤,對潛在犯罪行為做到預(yù)防為主;結(jié)束開放后,校園內(nèi)滯留人員可防可控;實現(xiàn)各類特殊事件自動巡查、實時告警、管理人員主動介入、事件實時跟蹤;實現(xiàn)管理人員最少化,安全最大化。適用于校園開放體育設(shè)施的智能服務(wù)管控平臺如圖5所示。

圖5 適用于校園開放體育設(shè)施的智能服務(wù)管控平臺

校園停車開放預(yù)約不僅可以實現(xiàn)公共停車位資源共享,也鼓勵更多市民去公共交通不便利的學(xué)校開展體育鍛煉。輔以配套的體育設(shè)備租賃、售賣以及場地租賃,可以盡可能地為此公益平臺帶來一部分的收入?！耙绘I求助可視對講系統(tǒng)”也可以幫助使用者最快得到人性化的服務(wù),彌補現(xiàn)在各類學(xué)校體育開放設(shè)施服務(wù)功能的不足?；谥悄芊?wù)管控平臺的體育設(shè)施使用流程如圖6所示。

圖6 基于智能服務(wù)管控平臺的體育設(shè)施使用流程

在非體育設(shè)施開放時段,學(xué)?？蓴嚅_與設(shè)施開放平臺的通信連接,維護學(xué)校教學(xué)隱私。但提升后的各項安防軟硬件設(shè)施可更好地為校園管理服務(wù),相關(guān)行為識別的告警信息也可通過教育專網(wǎng)送遞教育主管部門的相關(guān)平臺,優(yōu)化校園監(jiān)管。

4 結(jié) 語

更新學(xué)校體育設(shè)施開放區(qū)域相關(guān)出入口管理系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、緊急報警系統(tǒng)以及智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)施,符合智能化系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展性與先進性,可以極大程度優(yōu)化校園管理。根據(jù)邊云結(jié)合的技術(shù),提出基于政府主導(dǎo)的統(tǒng)一智能服務(wù)管控平臺,可以精簡管理人員數(shù)量,充分發(fā)揮政務(wù)云平臺的優(yōu)勢,提升開放體育設(shè)施區(qū)域服務(wù)品質(zhì)。