基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校園智能安防系統(tǒng)設(shè)計

陳 芹,陸桂龍,蔡 銀,李家成,郭丹丹,黃 瑞

(南通理工學院,江蘇 南通 226000)

0 引言

隨著校園網(wǎng)絡(luò)平臺的不斷發(fā)展,教育事業(yè)也朝著信息化時代漸進,實現(xiàn)了教育管理方式向現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展。校園智能安防系統(tǒng)主要由信息的收集、數(shù)據(jù)傳輸、應(yīng)用處理等組成,在進行安防系統(tǒng)設(shè)計過程中也需要將這3個要素有效結(jié)合,進一步完善我國的校園智能安防系統(tǒng)。

1 當前校園安防建設(shè)現(xiàn)狀

國家的發(fā)展與教育事業(yè)息息相關(guān)。校園是開展教育的棲息地,也是培養(yǎng)國家棟梁和人才的重要場所。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步,國與國之間的競爭可以說是人才與人才之間的競爭,也是教育水平的競爭。因此,國家政府和地方教育部門越來越重視校園的安防技術(shù),為了有效開展校園的安防工作,校園內(nèi)部的大量設(shè)備和設(shè)施都進行了改造創(chuàng)新,雖然在一定程度上起到積極的作用,但是針對社會的發(fā)展來說還遠遠不足。尤其是在當前科技信息發(fā)展迅速的新時代下,很多校園依舊采用人防形式。這種模式需要大量的人力供給,還存在一定的監(jiān)控死角。人為監(jiān)控缺少高效性,只能在問題發(fā)生后進行調(diào)整處理。人防技術(shù)不能滿足當代的發(fā)展需求。信息融合度偏低,無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的互通互聯(lián),雖然各個子系統(tǒng)可以進行連接,但是無法實現(xiàn)校園智能安防的目標。這種情況嚴重阻礙了我國教育事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展,對于國家的社會經(jīng)濟和科學技術(shù)等方面產(chǎn)生了一定影響[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下校園智能安防系統(tǒng)的設(shè)計思路

2.1 硬件基礎(chǔ)設(shè)計

校園智能安防系統(tǒng)中要求IP高清攝像機呈現(xiàn)出的實時畫面和信號需要達到HDTV的質(zhì)量顯示標準,對于收集一些細微的特征有一定的促進作用,比如人的面部特征、行為舉止等,可以更好地進行識別、取證工作以及智能視頻的細節(jié)分析。與此同時,在錄像覆蓋范圍方面,HDTV的覆蓋范圍更大一些,而且可以在不改變顯示圖像的信號和清晰程度的基礎(chǔ)上,再次擴大監(jiān)視的范圍,也可以利用一臺攝像機替代更多的攝像機,這種做法不僅滿足了使用者的需求,還減少了網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)儲存和設(shè)備維護等方面的花銷,減少資源的成本投入,實現(xiàn)最合理的投資效益。除此之外,智能安防系統(tǒng)還需要收集校園內(nèi)一些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù),比如教學樓的溫度和煙霧濃度等。由于周邊環(huán)境和投入資金等問題的影響,大多數(shù)校園安防系統(tǒng)會采取ZigBee技術(shù)進行無線數(shù)據(jù)傳輸,更好地進行系統(tǒng)遠程控制。ZigBee技術(shù)的紅外線報警及無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)都具有先進的預(yù)測功能,不管是鎖定目標的具體動向還是采取跟蹤型錄像,都可以向監(jiān)控中心傳輸實時性的信息,根據(jù)拍攝目標的細節(jié)特征信息采取記錄保存并及時上報。這對監(jiān)控覆蓋區(qū)域內(nèi)發(fā)生的突發(fā)性事故和意外等都可以及時進行救援和處理,極大地發(fā)揮了校園智能安防系統(tǒng)的應(yīng)用價值。但是這項技術(shù)只適用于小批量和簡易的數(shù)據(jù)格式之間的信息交換,這點要求需要相關(guān)人員加以重視[2]。

2.2 智能安防系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議

在安防系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)傳輸是一項非常重要的功能,可以在中央控制系統(tǒng)與子系統(tǒng)兩者之間進行有效的數(shù)據(jù)傳遞,使得智能安防系統(tǒng)更加方便、精準、快捷,但是為了確保傳輸出的數(shù)據(jù)的準確性和安全性,必須要根據(jù)實際情況選取合適的傳輸協(xié)議,這也是智能安防系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵要點。一般情況下,在智能安防系統(tǒng)的設(shè)計過程中,設(shè)計人員會采用RTP協(xié)議簇和TCP協(xié)議簇,兩種協(xié)議簇對于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量有著很大的作用。因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸方式多種多樣,主要由當?shù)氐倪\營商提供各種類型的廣域MQ通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成,可以借助Internet網(wǎng)絡(luò)或WiFi等網(wǎng)絡(luò)形式進行數(shù)據(jù)的準確傳輸,并且可以在不同的因素影響下進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

2.2.2 數(shù)據(jù)存儲

在安防系統(tǒng)中,信息中心也是重要的組成部分。從整體來看,各方面的數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容多種多樣。信息中心的數(shù)據(jù)存儲過程需要更加靈活,波動性比較大,更側(cè)重于信息的存儲功能,主要包括手動存儲、時間表存儲、報警觸發(fā)存儲等重要內(nèi)容。存儲的主要需求是對正常的錄像和報警的錄像進行區(qū)分并設(shè)置不同的錄像周期。在數(shù)據(jù)存儲過程中,設(shè)計人員需要嚴格把控項目的實際情況,合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備部署,可以利用手動、報警、時間表等不同形式對監(jiān)控的錄像進行有效保存[3]。

2.3 系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計

校園智能安防系統(tǒng)軟件平臺包括客戶端工作站和核心數(shù)據(jù)服務(wù)器兩大部分。其中,核心數(shù)據(jù)服務(wù)器主要包括核心軟件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等,是系統(tǒng)軟件平臺的重要組成部分?？蛻舳斯ぷ髡鞠到y(tǒng)主要包含種類繁多的管理功能,比如故障管理、用戶管理、配置管理、日志管理和權(quán)限管理等功能。系統(tǒng)需要具備日志管理功能,可以通過具體的操作日志記錄操作人員的進入和退出系統(tǒng)的實際時間,還可以針對具體的操作步驟和情況進行記錄,支持日志信息的查詢和相關(guān)報表的制作等程序功能。校園安防需要物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代移動通信技術(shù)的智能安防系統(tǒng),這也是新時代信息技術(shù)發(fā)展的標準要求。借助先進的科學技術(shù)和無線傳感器以及射頻識別等技術(shù)建立物質(zhì)和物質(zhì)之間的連接,并對已經(jīng)收集到的數(shù)據(jù)信息進行有效的識別和深層次的分析探究,可以全程監(jiān)測周圍環(huán)境的實時情況,并在第一時間針對發(fā)生的非法行為和不安情況進行有效解決。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,加上信息化和智能化的發(fā)展,我國的校園智能安防系統(tǒng)會在不久的將來得到廣泛的推廣和應(yīng)用[4]。

2.4 消防報警系統(tǒng)設(shè)計

消防報警是智能校園建設(shè)的必要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)化的安防系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容中,設(shè)計人員經(jīng)常會使用有線連接的方式。在現(xiàn)代化社會中,安防系統(tǒng)的設(shè)計主要由無線傳感器節(jié)點、報警裝置、無線路由器等功能組成。設(shè)計人員利用這些功能設(shè)備對校園內(nèi)的實驗室和教學樓在溫度、煙霧方面進行檢測,并通過無線網(wǎng)路的傳輸形式將相關(guān)信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,并借助這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將數(shù)據(jù)信息傳遞給管理系統(tǒng),實現(xiàn)校園對整體環(huán)境的消防監(jiān)控和處理,并結(jié)合實際情況啟用合理的預(yù)警方案和解決措施。

2.5 門禁管理系統(tǒng)設(shè)計

為了加強安防系統(tǒng)對校園安全的管理和監(jiān)督,設(shè)計人員設(shè)計了門禁管理的子系統(tǒng)。這樣可以加強對各個教學樓、寢室公寓等進入和出行的管理。在門禁管理的子系統(tǒng)中,設(shè)計人員主要采用RFID技術(shù),用非接觸的方式智能化地識別出進出校園的人和交通工具。最基本的辦法是將校園內(nèi)部的人員身份信息和車輛信息通過無線電波存儲到最受歡迎的“校園一卡通”中,讀寫器通過天線發(fā)送的射頻信號了解標簽中的具體信息或?qū)⑿畔懭霕撕?相關(guān)設(shè)備可以對所收集到的信息采取一定的處理,比如關(guān)閉通道門、自動開啟等[5]。

2.6 視頻監(jiān)控設(shè)計

校園作為特殊的公共場所,具有場地面積大、管理人員少的特點。學校的運動場、圖書館、學生公寓、活動中心、實驗室等公共場所都存在一定的安全隱患。為了可以及時了解校園內(nèi)部的情況,學校通過在校園重要角落安裝實時監(jiān)控傳感器,可以實現(xiàn)對校園的安全動態(tài)進行監(jiān)控,保證校園的安全。在視頻監(jiān)控設(shè)計中,設(shè)計人員需要確保傳感器與安防系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、后臺界面之間建立有良好的通信渠道。這樣一來,一旦發(fā)生安全事故或出現(xiàn)安全隱患,相關(guān)信息可第一時間被傳回系統(tǒng)端,從而達到安防告警、影像記錄等目的,保障校園安全。

綜上所述,在這個信息技術(shù)迅猛發(fā)展的新時代下,加強校園智能安防系統(tǒng)設(shè)計的探究和分析尤為重要。