基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

引 言

近年來，發(fā)正在各大高校的威脅學(xué)生權(quán)益的事故基本分為校園內(nèi)的惡性人生侵害事件、踩踏事件、宿舍火災(zāi)事件等方面，客觀反映出校園安全存在的問題。

校園出入。目前絕大多數(shù)的校園出入口以及寢室的門禁無論是人行入口還是機動車入口大多數(shù)仍采用人工管理方式， 無法及時對出入人員進行身份驗證。雖然在個別公共場所如圖書館等地安裝了應(yīng)用無源 RFID 近距離射頻識別技術(shù)（需要觸碰）的自動識別系統(tǒng)，但由于人員流動量大、行進緩慢、持非本人卡等問題的限制，有些系統(tǒng)已被閑置。使得外來非法人員、可疑商販可自由進入校園甚至學(xué)生寢室而不被發(fā)現(xiàn)。

校園內(nèi)的視頻監(jiān)控。校園中很多主要 安全位置 的流動通道和重要公共場所出入口等位置的視頻監(jiān)控大多只能記錄片面位置，存在監(jiān)控死角，且過程中的畫面無法實現(xiàn)動態(tài)捕捉，沒有加入人臉識別等已經(jīng)成熟的技術(shù)，因此無法提供全面的活動信息，無法實現(xiàn)自動異常篩選。此舉大大降低了 視頻監(jiān)控 的準確性、及時性，只能在事故發(fā)生后進行手動回放操作，增加了監(jiān)控人員的工作量及勞務(wù)開支。

險情預(yù)警。目前校園對于火災(zāi)預(yù)警的執(zhí)行力度比較大， 尤其在教學(xué)樓，圖書館等公共場合隨處可見火災(zāi)報警系統(tǒng)的觸發(fā)器、防火卷簾等硬件設(shè)備，而寢室里違章用電的處罰力度也很大。這些手段都極大地避免了火險災(zāi)害造成的損失，但還沒有形成完整的預(yù)警體系。視頻監(jiān)控、火險探測器、報警器人員疏散等沒有實現(xiàn)一體化，相互之間無法智能聯(lián)動，導(dǎo)致漏報、誤報的問題得不到有效解決。

通過基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)可以解決以下問題：

1火情自動報警 ；

2智能門禁；

3防盜系統(tǒng)自動報警。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)校的安防系統(tǒng)越來越趨于智能化、信息化、集成化。學(xué)校通過對學(xué)校宿舍、教學(xué)樓等建筑安裝傳感器、無線傳輸設(shè)備等來提高學(xué)校的安全系數(shù)，減少因安防不到位等原因造成的不必要的生命和財產(chǎn)損失。針對上述需求，基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)可分為火情自動報警系統(tǒng)、防盜自動報警系統(tǒng)、智能門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成如圖 1 所示。

各系統(tǒng)之間不能被單獨分割出來，而單獨工作的系統(tǒng)無法提供校園安防的各項功能。只有每個系統(tǒng)相互連接，建立一個完整的體系網(wǎng)絡(luò)才能體現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)的真正價值。其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計如圖 2 所示。

1.1 火情自動報警網(wǎng)絡(luò)

通過 ZigBee 進行傳感網(wǎng)絡(luò)的搭建，收集溫度、煙霧等數(shù)據(jù)，傳輸?shù)紸RM 端進行數(shù)據(jù)存儲及分析，如果溫度或煙霧濃度達到一定程度后，則控制樓宇總閘斷電并報警提醒學(xué)生撤離。

1.2 智能門禁網(wǎng)絡(luò)

通過 RFID 等技術(shù)，采集宿舍內(nèi)人員的進出情況，上傳 至數(shù)據(jù)庫，以實時記錄宿舍人員的變動。

1.3 防盜自動報警網(wǎng)絡(luò)

將通過紅外檢測以及宿舍進出管理系統(tǒng)采集的宿舍內(nèi)人 員情況數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端進行處理?？刂品欠ㄈ藛T進入， 最大限度保障宿舍的安全。

1.4 視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

通過“物聯(lián)網(wǎng)”手段匯聚視頻采集到的各種信息，并將 其上傳至數(shù)據(jù)庫，組成龐大的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 火情自動報警系統(tǒng)

通過 MQ-2 氣體傳感器和溫濕度傳感器檢測每個樓層各 位置的煙霧、溫度等情況。再通過 ZigBee 終端節(jié)點傳輸至協(xié) 調(diào)器，由協(xié)調(diào)器通過串口傳送至上位機。上位機再將數(shù)據(jù)記 錄到數(shù)據(jù)庫中，并實時檢測數(shù)據(jù)是否異常，如有異常，則關(guān)閉 樓宇總閘并報警。

2.2 智能門禁系統(tǒng)

由于目前大多數(shù)采用無源 RFID近距離射頻識別技術(shù)需要 刷卡 會產(chǎn)生諸多弊端，因此我們使用有源 RFID產(chǎn)品。該產(chǎn)品在原工作原理上進行（超高頻 433 MHz，微波 2.45GHz和 5.8GHz）遠距離自動識別?？梢源蟠筇岣咦R別距離及人流行進速度。且在寬度較大的出入口將形成類似超市 防損門樣式的無障礙通行門，將大股人流分為多個并肩跨度在 1～2 人的小股人流以分開探測?？梢杂行Фㄎ欢粫绊憣W(xué)生的流動速度。且 合法通行 的概念也要轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)模式下的 合法通行 即身份驗證合法后，通過短暫打開機械圍欄讓行人通過的方式雖然效率相比古老的人力核對信息要高很多，但是卻算不上智能門禁！在新的思路下，我們僅關(guān)注所謂的“非法”， 就如超市“防損門”，即只在未消磁物品通過時才報警，正常 合法情況下不會啟動報警機制。所以我們將大股人流化為小股 人流分開檢測，并增添了紅外線感應(yīng)器，當(dāng)感應(yīng)器感應(yīng)到人體 紅外光譜的變化時，自動接通負載（即 RFID 射頻識別），如 果合法則不采取任何措施，反之則啟動報警機制。這樣我們 重點關(guān)注的就是“非法”而并非每一位同學(xué)。

2.3 防盜系統(tǒng)自動報警

防盜系統(tǒng)從智能門禁系統(tǒng)中獲取宿舍內(nèi)的人員出入信息， 當(dāng)宿舍內(nèi)所有人員都已外出時，宿舍內(nèi)就會運行基于紅外的人 體檢測模塊，當(dāng)有人員入侵時，自動報警并鎖定門窗，以保證 宿舍內(nèi)的財產(chǎn)安全。

2.4 智能監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)意義下的監(jiān)控系統(tǒng)即在人為選取的重點檢測位置（交 通要道，公共場合等）固定架設(shè)監(jiān)控器，24 小時不間斷錄像 并在監(jiān)控室采用人力方式監(jiān)督。該模式不但消耗了大量人力 資源，還存在監(jiān)控區(qū)域死角，及人為監(jiān)督實時性不足，大多只 能事后調(diào)取等問題。 而智能監(jiān)控系統(tǒng)采用圖像處理、模式識 別和計算機視覺技術(shù)，通過在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析 模塊，借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉視頻畫面無用 或干擾信息，自動識別不同物體，憑借人臉識別等功能分析抽 取視頻源中的關(guān)鍵信息，快速、準確的定位現(xiàn)場數(shù)據(jù)，判斷監(jiān) 控畫面中出現(xiàn)的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報 或觸發(fā)其它動作，從而有效進行事前預(yù)警，事中處理，事后及 時取證的全自動、全天候、實時監(jiān)控的智能系統(tǒng)。

3 結(jié) 語

基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安防系統(tǒng)可以運用當(dāng)下十分成熟的技 術(shù)，使校園安全監(jiān)測變得更智能化，以最大限度減少校園危 險和突發(fā)事件的發(fā)生。