基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)校園智能安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：校園的平安始終是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，關(guān)系著成千上萬個(gè)家庭的幸福。學(xué)校安防系統(tǒng)的建設(shè)，將極大提高校園安全系數(shù)，縮短安全管理的空間和時(shí)間，減少管理工作量，提高工作效率和對(duì)應(yīng)急事件的反應(yīng)速度，從而全面有效地提高學(xué)校安全管理部門的綜合管理水平?；诖?，本文簡(jiǎn)要分析了當(dāng)前校園安防建設(shè)現(xiàn)狀，并基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了校園智能安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的策略。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；校園安全；智能安防系統(tǒng)

引言

學(xué)校安防系統(tǒng)涉及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、緊急報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)、車輛行駛軌跡系統(tǒng)、紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)等，通過以上多個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)來保障校園安全。其中，保障人員和環(huán)境安全需要在重點(diǎn)部位，如學(xué)生公寓、教學(xué)區(qū)域、校門等區(qū)域，部署相關(guān)技防措施，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用智能分析攝像機(jī)還能夠提前規(guī)避某些危險(xiǎn)行為，有效防止意外發(fā)生。學(xué)校安防系統(tǒng)“生命線”如星光一樣灑滿整個(gè)校園，相互搭配、相互兼容，為學(xué)生撐起了“安全傘”。

1. 當(dāng)前校園安防建設(shè)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前的校園安防建設(shè)在一定程度上起到了積極作用，但相對(duì)于社會(huì)的發(fā)展來說，仍然存在不足之處，尤其是在當(dāng)今科技信息迅猛發(fā)展的新時(shí)代，許多校園仍然采用傳統(tǒng)的人防形式，這種模式需要大量人力投入，同時(shí)存在監(jiān)控死角。

人為監(jiān)控缺乏高效性，僅能在問題發(fā)生后進(jìn)行調(diào)整處理，無法有效預(yù)防，現(xiàn)階段的人防技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展需求?，F(xiàn)行的校園安防體系中信息融合度偏低，無法實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)信息的互通互聯(lián)，雖然各個(gè)子系統(tǒng)可以進(jìn)行連接，但缺乏整體協(xié)同工作的機(jī)制，難以實(shí)現(xiàn)校園智能安防的目標(biāo)，缺乏信息的全面整合，使得安全監(jiān)控和應(yīng)急響應(yīng)之間的聯(lián)系不夠緊密，影響了安防系統(tǒng)的整體效能[1]。

傳統(tǒng)的人防模式依賴人力巡邏和監(jiān)控，不僅需要大量的人力資源投入，而且在實(shí)際操作中存在監(jiān)控死角和盲區(qū)，容易造成安全漏洞，在涉及大量校園或?qū)W校建筑的安防布控中，單純依靠人力顯然已經(jīng)無法滿足需求。校園安全問題不僅涉及師生員工的生命財(cái)產(chǎn)安全，也關(guān)乎整個(gè)社會(huì)的安寧和穩(wěn)定。因此，亟須對(duì)校園安防建設(shè)進(jìn)行全面深入的升級(jí)和改革，整合現(xiàn)代化技術(shù)手段，提高安防系統(tǒng)的智能化水平，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜多變的安全挑戰(zhàn)。

2. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)校園智能安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（internet of things， IOT）是指通過互聯(lián)網(wǎng)連接和交流的技術(shù)體系，將各種物理設(shè)備、傳感器、電子元件、軟件等通過網(wǎng)絡(luò)互相連接，形成一個(gè)智能化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其核心思想是通過互聯(lián)網(wǎng)和傳感器等技術(shù)手段將現(xiàn)實(shí)世界中的物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的智能化互動(dòng)[2]。校園智能安防系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種綜合性安全管理系統(tǒng)，主要應(yīng)用于學(xué)校內(nèi)部，以保障師生安全和校園安全為目的，通過結(jié)合校園人臉識(shí)別特征庫(kù)和相關(guān)上層管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多種功能和場(chǎng)景的智能化應(yīng)用，以提高安全管理效率和準(zhǔn)確性。這一系統(tǒng)主要包括智慧通行、智能報(bào)警聯(lián)動(dòng)、智慧應(yīng)急、人員軌跡智能追蹤、智慧公寓管理、智慧考勤、智能車輛管理、智能安保巡查、安防大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等方面，同時(shí)，還需要與學(xué)校的其他管理系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通，以實(shí)現(xiàn)信息共享和綜合管理。

2.1 校級(jí)生物識(shí)別特征庫(kù)

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的協(xié)調(diào)下，利用傳感器與感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理技術(shù)、安全與隱私保護(hù)技術(shù)、應(yīng)用與服務(wù)支撐技術(shù)，通過各種先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)智能安防系統(tǒng)，并以人臉特征信息為主、其他生物識(shí)別技術(shù)為輔，基于全校的師生特征數(shù)據(jù)，搭建靈活、易維護(hù)的生物特征中心平臺(tái)。圍繞信息安全和隱私保護(hù)，實(shí)現(xiàn)人員基礎(chǔ)信息的全生命周期安全管控和統(tǒng)一應(yīng)用，為安防、門禁、公寓、訪客、考場(chǎng)、考勤等各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供安全、可信的生物特征權(quán)限調(diào)用管理，更好地提供智能化管理和生活服務(wù)。校級(jí)生物特征庫(kù)從采集、核驗(yàn)到授權(quán)、調(diào)用，全流程加密，遵循合法安全、統(tǒng)一管理、公開透明的原則，生物特征采用加密傳輸，所有下發(fā)都使用特征值下發(fā)，具有不可逆性，保證全校師生的信息安全[3]。

2.2 智慧宿舍管理系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將人臉識(shí)別技術(shù)與宿舍通行結(jié)合，師生刷臉自動(dòng)識(shí)別通行，全程高效無感，實(shí)現(xiàn)通行、考勤兩不誤。該系統(tǒng)支持PC、手機(jī)雙端，利用宿舍管理功能可在線實(shí)時(shí)查寢，可對(duì)晚歸、未歸、多日無數(shù)據(jù)人員進(jìn)行有效梳理，支持生成考勤統(tǒng)計(jì)報(bào)表，學(xué)生缺勤、請(qǐng)假等信息一目了然，便于全方位把握宿舍學(xué)生狀況。宿舍管理系統(tǒng)后臺(tái)可以直觀展示學(xué)生出入寢統(tǒng)計(jì)、住宿人數(shù)、異常統(tǒng)計(jì)等信息，還可通過信息化大屏實(shí)時(shí)展示宿舍情況及公告通知等信息，為提高宿舍管理效率以及準(zhǔn)確率提供數(shù)據(jù)支撐。通過宿舍管理數(shù)據(jù)還可實(shí)現(xiàn)電控聯(lián)動(dòng)，學(xué)生歸寢自動(dòng)供電，學(xué)生離寢自動(dòng)斷電，使宿舍管理與用電管理業(yè)務(wù)更加智慧化、規(guī)范化、便捷化。

2.3 智慧通行管理系統(tǒng)

通行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須支持人臉識(shí)別、二維碼、校園卡、身份證等多種通行核驗(yàn)方式，給予師生多種通行選擇，系統(tǒng)可綜合統(tǒng)計(jì)各類人員數(shù)據(jù)并以圖表方式進(jìn)行可視化展示?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，支持人員軌跡分析、黑名單預(yù)警、異常情況追溯，支持與第三方平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出權(quán)限與第三方平臺(tái)數(shù)據(jù)權(quán)限聯(lián)合管控。通行系統(tǒng)支持學(xué)校通過移動(dòng)端隨時(shí)查看校內(nèi)人員通行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，查看個(gè)人通行權(quán)限，進(jìn)行各類型人員的通行數(shù)據(jù)分析，方便快捷，降低管理投入的人力物力，師生的校園生活安全得到有效保障。

2.4 校園安防監(jiān)控系統(tǒng)

校園安防數(shù)控系統(tǒng)可以針對(duì)學(xué)校重點(diǎn)區(qū)域，通過安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)分級(jí)管控和隱患排查治理等雙重預(yù)防體系建設(shè)，建立安全管理、安全應(yīng)急、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)管控、隱患分級(jí)分類、安全大數(shù)據(jù)等應(yīng)用系統(tǒng)，以安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)為基礎(chǔ)，從源頭上系統(tǒng)辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)、分級(jí)管控風(fēng)險(xiǎn)，努力把各類風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍內(nèi)，杜絕和減少事故隱患。另外，學(xué)校重點(diǎn)區(qū)域攝像機(jī)可與周界預(yù)警功能對(duì)接，實(shí)現(xiàn)視頻智能分析、自動(dòng)識(shí)別監(jiān)測(cè)功能，全天候預(yù)防越界、外來入侵、聚集、徘徊、煙火、欺凌、踩踏、車輛違停等事件，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可聯(lián)動(dòng)學(xué)校廣播、監(jiān)控及視頻會(huì)議通道，高效應(yīng)急指揮快速處理，將危險(xiǎn)行為制止在校園周界之外，做到事中干預(yù)和事后追溯。

2.5 車輛管理系統(tǒng)

針對(duì)學(xué)校大門場(chǎng)景，駕駛員識(shí)別終端與車輛道閘系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，同時(shí)配合手持機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)學(xué)校大門安防工作無縫對(duì)接和智能化管控，同步實(shí)現(xiàn)駕車入校人員身份核驗(yàn)和車輛分類管理，有效提高固定車輛及來訪車輛通行效率，讓進(jìn)出車輛更安全有序。通過部署人行門禁系統(tǒng)與車輛道閘系統(tǒng)，集中統(tǒng)一對(duì)人員信息進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)駕駛員人員進(jìn)出記錄統(tǒng)計(jì)，通過通行管理、陌生人記錄、預(yù)警等功能，不僅能幫助學(xué)校快速構(gòu)建校園出入口人車物協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制，做好門禁智能化管理工作，還能讓校園安全和管理效率顯著提升。

校園智能安防系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)就是要實(shí)現(xiàn)學(xué)校各項(xiàng)業(yè)務(wù)的信息化管理，搭建各部門間信息共享的橋梁，保證學(xué)校各項(xiàng)數(shù)據(jù)的權(quán)威和質(zhì)量，為學(xué)校管理決策提供數(shù)據(jù)支持，突破傳統(tǒng)的工作方式，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)部門之間和部門內(nèi)部的數(shù)據(jù)、資料、文件等的共享，形成各部門的安防合力，最大限度地保障校園安全。

3. 實(shí)踐應(yīng)用案例分析

3.1 案例概述：AI校園安全管理系統(tǒng)

近年來，校園安全事故頻繁發(fā)生，凸顯了校園安全管理的緊迫性和重要性，人們逐漸意識(shí)到，傳統(tǒng)的校園安防方式已難以滿足當(dāng)前多元化的校園安全管理需求。在這一背景下，AI校園安全管理平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，憑借其精準(zhǔn)預(yù)警、無縫監(jiān)控和智能決策功能，正在構(gòu)筑起一道堅(jiān)固的防護(hù)屏障，保障每一位學(xué)子的生命安全與身心健康[4]。北京科技大學(xué)依托智慧校園平臺(tái)搭建了信息系統(tǒng)和網(wǎng)站管理應(yīng)用，該系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試可對(duì)系統(tǒng)和網(wǎng)站的申請(qǐng)時(shí)間、域名、IP 地址、端口的開放變更進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢，網(wǎng)站查詢統(tǒng)計(jì)測(cè)試頁面如圖1所示，然后通過梳理規(guī)范系統(tǒng)的申請(qǐng)、審核、變更和備案等流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)全校信息系統(tǒng)和網(wǎng)站的全面管理，當(dāng)學(xué)校的各個(gè)部門需要申請(qǐng)信息系統(tǒng)或網(wǎng)站時(shí)，便以明確的流程確保每個(gè)環(huán)節(jié)都能得到有效的審核和記錄，從而提高信息系統(tǒng)的申請(qǐng)效率。

AI校園安全管理系統(tǒng)具備強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)查詢功能，通過對(duì)申請(qǐng)時(shí)間、域名、IP 地址、端口的開放變更等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，管理人員可以全面了解校園內(nèi)所有信息系統(tǒng)和網(wǎng)站的運(yùn)行狀況，為后續(xù)的漏洞掃描和安全管理提供重要依據(jù)，使得信息化部門能夠精準(zhǔn)定位安全隱患，并及時(shí)展開防護(hù)工作。AI校園安全管理系統(tǒng)致力于構(gòu)建一個(gè)數(shù)字化、智能化、高效的安全保障體系，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的校園安全挑戰(zhàn)，并基于人臉檢索技術(shù)和全球領(lǐng)先的行為識(shí)別算法，通過加裝AI邊緣計(jì)算盒，以此實(shí)現(xiàn)智能安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、軌跡追蹤、行為分析、安全報(bào)告等功能，進(jìn)一步推動(dòng)安全管理的數(shù)字化和智能化升級(jí)，從而有效解決校園內(nèi)常態(tài)化的行為安全、人身安全、校園欺凌、校園暴力、在校生住宿和食堂衛(wèi)生安全等場(chǎng)景的監(jiān)測(cè)和監(jiān)管難題。

3.2 AI校園安全管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

AI校園安全管理系統(tǒng)不僅能夠及時(shí)傳遞安全信息，提前預(yù)警危險(xiǎn)信號(hào)，還能夠提供精準(zhǔn)的事故溯源，為校園安全管理提供有力支持。該系統(tǒng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以有效兼容市面上95%的攝像頭，充分利舊、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，只需在學(xué)校原有監(jiān)控系統(tǒng)中加裝AI邊緣計(jì)算盒，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)改造，無須更換監(jiān)控設(shè)備，降低了改造成本。該系統(tǒng)包含的基于人臉檢索技術(shù)，結(jié)合人臉識(shí)別、人體識(shí)別、動(dòng)物識(shí)別、車輛識(shí)別等算法，將公安偵緝領(lǐng)域的系統(tǒng)算法智能化應(yīng)用于學(xué)校的安防系統(tǒng)，并融合智能預(yù)警、軌跡追蹤、行為分析、安全報(bào)告等功能，助力預(yù)警分析和事后溯源，全面提升學(xué)校監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理的水平。此外，該系統(tǒng)的本地化部署穩(wěn)定可靠、數(shù)據(jù)加密脫敏，儲(chǔ)存安全合規(guī)，信息安全級(jí)別高，系統(tǒng)算法在公安偵緝領(lǐng)域使用多年，借助“5G+MEC（邊緣計(jì)算）+AI”的安防架構(gòu)在學(xué)校場(chǎng)景中持續(xù)深度學(xué)習(xí)和應(yīng)用[5]。

3.3 多元場(chǎng)景預(yù)警，防患于未然

AI校園安全管理系統(tǒng)可提供多元化的預(yù)警場(chǎng)景功能。例如，軌跡分析尋人、聲控關(guān)鍵詞觸發(fā)告警、廚房老鼠告警、攀爬欄桿告警、區(qū)域入侵（圍墻、天臺(tái)等）告警、人員離崗告警、吸煙行為告警、發(fā)生煙火告警、非機(jī)動(dòng)車告警、車輛違停告警、通道阻塞告警等，實(shí)現(xiàn)安全問題的及時(shí)識(shí)別和預(yù)警處理。

同時(shí)，該系統(tǒng)還包含三個(gè)重要功能：（1）廚房明廚亮灶功能。可實(shí)現(xiàn)廚房老鼠出入告警，廚房工作人員未按規(guī)定著裝即刻告警，有效防止食品污染等問題的發(fā)生，確保廚房運(yùn)營(yíng)的衛(wèi)生和安全。（2）攀爬欄桿告警功能。學(xué)生攀爬欄桿圍墻即刻告警，實(shí)時(shí)同步攀爬信息到監(jiān)控后臺(tái)，提醒值守人員及時(shí)處理，避免發(fā)生危險(xiǎn)事件，助力老師開展安全教育，確保學(xué)生在校安全。（3）區(qū)域入侵告警功能。圍墻、天臺(tái)、樓道、欄桿等重要安全場(chǎng)所規(guī)劃告警區(qū)域后，有人進(jìn)入該區(qū)域時(shí)即刻告警，僅限人進(jìn)入?yún)^(qū)域才會(huì)告警，其他動(dòng)物及物品進(jìn)入?yún)^(qū)域則不會(huì)告警，避免了傳統(tǒng)監(jiān)控中移動(dòng)偵測(cè)誤報(bào)問題。另外，該系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)重要場(chǎng)所出現(xiàn)學(xué)生徘徊和跳樓跡象時(shí)即刻告警。

此外，AI智能管理系統(tǒng)還格外關(guān)注校園欺凌行為，在無攝像頭區(qū)域設(shè)置聲控系統(tǒng)，檢索到關(guān)鍵詞后可即刻告警，適用于洗手間、寢室等場(chǎng)景，全方位關(guān)注學(xué)生心理健康，嚴(yán)正杜絕校園霸凌行為，保障學(xué)生安全。當(dāng)校園內(nèi)發(fā)生吸煙行為時(shí)即刻告警，確保吸煙行為得到及時(shí)制止，營(yíng)造健康、無煙的校園環(huán)境，保障師生的身體健康。

結(jié)語

校園智能安防系統(tǒng)的建設(shè)，旨在利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園安全管理的全面、智能化監(jiān)控，提升學(xué)校師生的安全感以及學(xué)習(xí)、生活環(huán)境的品質(zhì)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一場(chǎng)技術(shù)賦能的革命，致力于通過技術(shù)為學(xué)校提供高效管理、因材施教的創(chuàng)新場(chǎng)景工具。在新一輪的數(shù)字化浪潮中，各學(xué)校要積極利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)，持續(xù)深耕源頭核心技術(shù)創(chuàng)新，通過技術(shù)+教育場(chǎng)景的深度融合應(yīng)用，助力全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字中國(guó)戰(zhàn)略，為教育現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

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作者簡(jiǎn)介：郭南，碩士研究生，副教授，bmw_911@126.com，研究方向：大學(xué)生安全教育、高校平安校園建設(shè)、智能安防技術(shù)在高校的應(yīng)用。