半開放式智慧校園安防系統(tǒng)

引 言

經(jīng)調(diào)查，校園安全方面的問題日益突出，校園安防較以往須大幅度提升。其中存在的重要問題之一，在于無法有效跟蹤和統(tǒng)計(jì)車輛信息，從而無法拓展安防管理范圍，這對(duì)高校安全存在著不小的威脅。現(xiàn)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與校園安防相結(jié)合， 能夠更好地解決來往車輛跟蹤和信息記錄等問題，對(duì)校園安全防護(hù)起著至關(guān)重要的作用。

目前，當(dāng)代校園安防僅局限于校園門衛(wèi)的人工管理，缺乏智能化也不夠全面可靠。鑒于此，我們利用RFID 技術(shù)采集來往車輛的信息，利用車牌識(shí)別技術(shù)判斷車輛是否為外來車輛。此外，通過光載WiFi 將采集到的信息傳遞給中心服務(wù)器，再由中心服務(wù)器進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)挖掘，從而得到更多的安防信息。

1 系統(tǒng)概述

由上述分析可以看出校園安防的主要問題在于無法有效跟蹤和統(tǒng)計(jì)車輛信息，從而無法拓展安防管理范圍。基于此， 本文在現(xiàn)有的安防基礎(chǔ)上，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并利用物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識(shí)別RFID技術(shù)、高清視頻監(jiān)控技術(shù)和智能識(shí)別車牌技術(shù)，來提高車輛信息掃描、記錄的效率及準(zhǔn)確性，對(duì)外來車輛進(jìn)行預(yù)警、數(shù)據(jù)挖掘、信息反饋這三方面的研究。根據(jù)當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展及普及，本研究將采用物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識(shí)別技術(shù)作為這三方面應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)。

為提出低成本、高效率，適合大面積推廣使用的校園安全智能化管理系統(tǒng)，研究內(nèi)容具體包括：

(1) 針對(duì)校園來往車輛信息采集困難及不全面不準(zhǔn)確的問題，采用高清視頻監(jiān)控技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識(shí)別技術(shù)，以滿足采集車輛信息的準(zhǔn)確性、全面性、低成本和簡易性的要求。

(2) 對(duì)采集到的車輛信息進(jìn)行分析和分類存儲(chǔ)，便于信息查找，并將數(shù)據(jù)處理分析后的結(jié)果反饋給報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)對(duì)比結(jié)果做出相應(yīng)的判斷。

(3) 后臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)挖掘，根據(jù)所得信息進(jìn)行特殊時(shí)段監(jiān)測、黑名單車輛識(shí)別和車流高峰期管理，使校園安全智能化。

2 技術(shù)分析

2.1 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。目前已經(jīng)在物流和供應(yīng)管理，生產(chǎn)制造和裝配，航空行李處理，電子門票等方面得到應(yīng)用。目前RFID 技術(shù)正處于迅速成熟時(shí)期，許多國家都將RFID 作為一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)予以積極推動(dòng)[1]。

2.2 WiFi技術(shù)

所涉及的WiFi 技術(shù)較為成熟，它的優(yōu)勢在于采用經(jīng)驗(yàn)測試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，易安裝。它能夠輕易對(duì)樓宇過道布點(diǎn)，通過WiFi 和 ZigBee 組網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。近幾年此定位技術(shù)迅猛發(fā)展，在成本控制、定位精度、作用范圍等方面取得了突破[2]。

2.3 智能視頻技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)是監(jiān)控技術(shù)第三個(gè)發(fā)展階段“機(jī)器眼 + 機(jī)器腦”中的“機(jī)器腦”部分，利用機(jī)器，將“人腦”對(duì)于視頻畫面的監(jiān)控判斷進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提煉特征，形成算法植入機(jī)器，形成“機(jī)器腦”對(duì)視頻畫面自動(dòng)檢測分析，做出報(bào)警或其他動(dòng)作。它借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉視頻畫面中無用的干擾信息，自動(dòng)分析抽取視頻源中的有用信息，從而使攝像機(jī)不但可以成為人的眼睛，還能使計(jì)算機(jī)成為人的大腦。智能視頻監(jiān)控技術(shù)是最前沿的應(yīng)用之一，體現(xiàn)著未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)全面走向數(shù)字化、智能化、多元化的必然發(fā)展趨勢[3]。

2.4 車牌識(shí)別技術(shù)

VLPR（Vehicle License Plate Recognition， 車牌識(shí)別技術(shù)）是指能夠檢測到受監(jiān)控路面的車輛并自動(dòng)提取車輛牌照信息（含漢字字符、英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及號(hào)牌顏色）進(jìn)行處理的技術(shù)。

主要應(yīng)用方式有監(jiān)測報(bào)警，超速違章處罰，車輛出入管理，自動(dòng)放行，高速公路收費(fèi)管理，計(jì)算車輛旅行時(shí)間，牌照號(hào)碼自動(dòng)登記。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、汽車數(shù)量急劇增加，對(duì)交通控制、安全管理、收費(fèi)管理的要求也日益提高，運(yùn)用電子信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全、高效的智能交通成為交通管理的主要發(fā)展方向。

2.5 系統(tǒng)集成技術(shù)

系統(tǒng)集成，是通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各個(gè)分離的設(shè)備（如個(gè)人電腦）、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)中，使資源達(dá)到充分共享，實(shí)現(xiàn)集中、高效、便利的管理。隨著系統(tǒng)集成市場的規(guī)范化、專用化的發(fā)展，系統(tǒng)集成商將趨于三個(gè)方向發(fā)展 ：產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)型 ；系統(tǒng)咨詢型；應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)型。據(jù)預(yù)測，未來 3 年中國系統(tǒng)集成服務(wù)市場將以 17.40% 的年均復(fù)合增長率增長[4]。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

建立基于RFID 技術(shù)和高清視頻監(jiān)控技術(shù)下自動(dòng)識(shí)別及記錄來校車輛的系統(tǒng)。此系統(tǒng)可解決車輛來往信息的記錄和處理，并作出智能分析， 及時(shí)對(duì)外來車輛預(yù)警。該系統(tǒng)的智能分析功能可根據(jù)來訪車輛的車牌信息分析出該車輛是否為校內(nèi)車輛，幫助門衛(wèi)快速準(zhǔn)確的檢查， 從而加大校園安全的保護(hù)力度。該系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

3.2 設(shè)計(jì)流程

3.2.1 數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)

主要是利用高清視頻監(jiān)控技術(shù)和車牌識(shí)別技術(shù)以及RFID 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)此功能。將高清視頻監(jiān)控?cái)z像頭按照校門的設(shè)置安置在校門或者墻壁的合適位置。當(dāng)有車輛進(jìn)入大門時(shí)， 攝像頭會(huì)自動(dòng)截取車輛的車牌信息。同時(shí)RFID 讀卡器會(huì)自動(dòng)掃描校內(nèi)車輛內(nèi)部的RIFD 標(biāo)簽信息，依此判斷是否為校內(nèi)車輛。如圖 2 所示。圖3 為校園校門以及建筑物的大致示意圖。

3.2.2 數(shù)據(jù)傳遞與處理的實(shí)現(xiàn)

基于WiFi 無線網(wǎng)絡(luò)將攝像頭采集到的圖像信息轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)信息，并上傳至中心服務(wù)器與已有信息作對(duì)比并記錄時(shí)間。如圖 4 所示。

3.2.3 智能化的實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的處理和挖掘，生成智能化決策。比如，特殊時(shí)段的監(jiān)測，深夜時(shí)分，校內(nèi)車輛進(jìn)出時(shí)大門會(huì)自動(dòng)開啟， 減少管理人員的工作量；黑名單車輛的識(shí)別，將不良車輛的信息記入黑名單，車輛進(jìn)出時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行號(hào)碼對(duì)比，以便門衛(wèi)提高警惕 ；對(duì)車流高峰期的管理，我們會(huì)通過對(duì)各時(shí)間段車輛數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，分析得出車流高峰期，解決車多人少或者人多車少等問題。

結(jié) 語

本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)半開放式智慧校園安防系統(tǒng)的研究，該方案的關(guān)鍵之處在于將 RFID技術(shù)、高清視頻監(jiān)控技術(shù)和車牌識(shí)別技術(shù)相結(jié)合。本課題旨在有效跟蹤和統(tǒng)計(jì)車輛信息，拓展安防管理范圍。