疫情背景下高校校園分區域權限化管理系統設計

胡桂龍婕 戴江華

摘? ?要：為解決當今社會資源不足問題，實現可持續發展目標，同時在疫情的現實背景下，針對問卷調查反映的實際問題，文章設計了基于物聯網技術的智能分區權限化門禁管理系統。該系統主要運用于高校校園內，在保障校內師生科研氛圍和生活環境不被破壞的前提下，將校園資源充分共享，達到校園資源對外開放化的目標，同時在應急情況下，快速對人流進行管理，實現校園智慧化，提高在校師生以及周圍市民的幸福指數。

關鍵詞：高校校園;資源共享;物聯網技術;門禁管理;分區域權限化管理

中圖分類號：TP391.7 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）09-0060-04

如今提高市民生活指數的重要手段是城市智慧化，讓信息多跑路、百姓少跑腿。在此時代背景下，大數據也被引進校園，部分學者對此進行了研究。文獻[1]中，針對學校科研、學生管理工作、學習環境三個方面進行了探討;文獻[2]對開發校園旅游的想法進行了實現，通過互聯網技術，將云計算、物聯網和個人移動終端集成，設計個性化系統為游客提供最優體驗。如今通過輕量級的分布式的訪問控制，已經產生了RBAC訪問控制模型，實現了對大數據的高效協調和分配。[3]部分研究也有效解決了身份認證難題，通過手機令牌實現與PC端插件的NFC通信。[4]武漢作為中國重要科研教育基地，高校智慧化將大大推動整個城市的發展。

高校開放化，將校園文化帶出去，將城市風情融進來。資源共享的同時，高校特有的文化氣息也會很好地融入城市中。文化開放的同時，學生安全問題也隨之出現。同時由于疫情的突然發生，病毒蔓延使公民產生嚴重的恐慌，如何有效采取應急措施、有效解決人員流動問題成為重要話題。因此需要將智能技術應用于校園安全建設，讓信息形成保護的屏障;通過大數據信息共享，有效保障學生日常生活順利進行的同時將校園的文化和資源共享出去。

一、高校資源開放化的意義

高校是一個具有濃郁人文氣息和學術氛圍的地方，隨著20世紀90年代以來科教興國基本國策的實施，很多高校都面臨著不斷擴建和改建。而社區的綠化甚至體育資源都十分有限，隨之有社會共享空間的想法提出，唯有共享，才能長效。城市居民對生活質量要求不斷提高。[5]如何實現城市發展和高校建設的平衡，高校開放化資源成為一個具有現實意義的重要課題。

資源共享是滿足可持續發展要求的必要手段，在未來的校園建設中，具有人文特色的校園環境也將成為周邊居民可以享受的資源，同時，生活氣息略顯單薄的校園也會產生濃厚的煙火氣。一方面，高校學生可以更好地適應從學校生活到社會生活的過渡;另一方面，高校周邊的居民可以享受到優良的綠化資源和體育資源，有效提高生活質量以及改善生活環境，同時避免高校資源不必要的浪費。

二、對高校資源開放化問題的問卷調查

1.調查方法與對象

為調查在校師生對校園對外開放與資源共享的看法，本文設計了調查問卷，向不同高校的在校師生發放問卷230份，回收212份，回收率為92.17%，經過篩查，其中具有研究意義的有效問卷174份。目標群體定位準確，保證調查結果具有可信度。在調查過程中對個別在校師生進行訪談，以獲取其對有些問題的建設性意見。

2.問卷調查與分析

問卷大體分為對校園資源開放的看法以及校園安全管理的評價兩個方面，根據研究需要，對重點問題進行分析。

這一部分內容主要調查在校師生對校園對外開放的一些看法和現存的問題。

調查結果顯示，認為校園開放與資源共享具有很大意義的占86.45%，認為會對日常生活造成不便的占62.37%，不太支持校園過度開放，其中不太看好校園過度開放的原因主要有擔心校園安全不能得到保障以及校園資源被大量占用兩個方面。對此，本文針對這兩個方面做進一步的調查與分析。

（1）關于校園資源開放

被調查師生對“校園資源開放而產生的待解決的問題”（多選），按降序依次排列為：“大量資源被外界占用，影響師生正常秩序”（97.70%）、“過度開放，師生難享受到開放資源”（94.25%）、“開放資源管理耗費大”（75.86%）、“外來人員素質低，損壞資源”（63.22%）、“開放區域人員復雜”（43.10%）。調查結果如圖1所示。

調查過程中對部分教師進行訪談時發現，校園資源開放具有建設性的意義，學校為了保證學生處于優越的教學環境，投入大量資金參與校園實驗室、體育館等基礎設施建設，部分設施并不會被經常利用，因此造成大量浪費。同時，在未來的校園建設中，學生對教學硬件設施的要求變得越來越高，學校將會持續造成資源浪費，違背可持續發展的目標。

同時師生對校園資源開放的顧慮也是亟待解決的問題，主要體現在開放資源會對師生正常的教學以及生活的秩序產生一定的影響，如果學校僅僅只是將資源開放，會存在嚴重的隱患，因此，需要學校針對現實問題形成一套長效的管理機制和運作方案。

（2）關于校園安全

校園開放所帶來的最大弊端就是校園安全變得更加脆弱，近年來校園安全成為廣泛關注的熱點問題，不法分子更傾向于選擇條件優越并且缺乏安全意識的大學生為自己的犯罪目標，通過調查，學生不愿意校園開放的主要原因是認為校園是最后的安全區，不想自己在食堂吃飯也要時刻防范小偷、在校園夜跑也要擔心安全問題，希望學校能盡可能最大程度上保證在校學生的基本人身安全和財產安全。同時在調查過程中學生提到，校園的部分體育設施在周末以及課余時間已經處于飽和狀態，擔心校園資源開放就不能保證在校學生的基本需求，起到適得其反的效果。

學生對“校園開放后可能存在的安全隱患”（多選）的調查結果，按降序依次排列為：“校園詐騙和盜竊頻率變高”（89.66%）、“不法分子會趁虛而入”（82.18%）、“校內師生基本教學秩序遭破壞”（70.11%）、“校園的科研氛圍受影響”（66.67%）、“校園環境過于復雜”（62.64%）、“大量利益因素進入校園”（28.16%）。調查結果如圖2所示。

3.分析結果

綜合上述問卷調查，并結合個別訪談結果，得出如下結論：學校實行校園資源對外開放政策是一項具有現實意義的長效機制，但是其中存在很多包括安全隱患在內的亟待解決的問題，本文針對調查結果對分區域權限化管理方案進行設計和優化。

三、高校分區域權限化管理機制

高校分區域管理的目的是有機地將校園正常生活和外界分隔開，保證校園的學習氛圍和生活秩序不會因開放而被破壞。校園分為生活區、學習區和休閑區三大類，每一類可細化成不同等級，針對外來訪客根據需要開放相應區域。通過對人流數據的統計進行合理規劃，進行分時段分區域權限分配，借助物聯網技術，通過網絡連接區域間通行的門禁，共享訪客信息，最終實現分區域權限化管理。

四、高校分區域權限化管理的實現

高校分區域權限化管理的實現有一個從概念到實際運用的過程，其中涉及物聯網技術以及人臉識別等現階段較為成熟的智能化技術，將“智能大腦”帶入校園，打造智慧化校園。本文通過信息采集與權限管理、校園區域的劃分和分配、門禁關卡設置、人流通行量與關卡通行效率分析、日常運營與維護機制等5個方面進行分析，充分結合校園環境因素和發展現狀打造極具現實意義的智能化管理系統。

1.信息采集與權限管理

外來訪客通過在網上申請的方式，提前錄入信息，學校系統根據訪客申請的需求，如觀光、辦事等，進行核實并賦予有關權限。外來人員只能根據賦予的指定路線到達目的地或者只能到達部分指定區域。為了保證在校師生的正常生活不受影響，師生信息，包括學號、教工號以及人臉信息等需要提前錄入系統，不會被設置權限（特殊情況除外），并且設置訪客專用通道，將外來訪客和在校師生有機分開。進入學校大門時，門禁自動進行人臉識別確定訪客身份，通過網絡傳輸信息，上傳到終端進行一定的管理和記錄，并向外來訪客的手機上發送可訪問區域以及相關注意事項。

2.校園區域的劃分和分配

在校園中，考慮以步行為主要通行方式，同時考慮自行車通行的需求，外訪汽車盡量避免進入校園，對校內師生汽車停放進行一定規劃管理。

在校師生主要考慮“教學-生活”這條主線，據此校園分為生活區、學習區和休閑區三大類。以武漢科技大學為例，教一樓是學生主要學習區，學生在主要區域上課及活動較多，其余教學樓為次要學習區，主要學習區相對訪客屬于完全封閉，次要學習區在上課的低峰時段可以進入參觀。

宿舍屬于主要生活區，由于涉及學生的隱私，相對訪客完全封閉，食堂屬于次要生活區，為了滿足在校師生的就餐需求，在固定時段屬于完全封閉。

剩下區域屬于休閑區，本文提到的機制主要對休閑區進行共享，沁湖屬于學校重點建設的生態區，對有觀光需求的訪客完全開放，而南苑體育場靠近學校南門，可以在非上課時段完全開放（部分特殊活動時期除外）。北苑體育場遠離學校大門，靠近教職工以及學生宿舍，相對不開放，滿足在校師生基本鍛煉需求。以此可以解決外來人員與在校師生共用資源產生沖突的問題。

3.門禁關卡設置

不同區域流通的關口主要通過設置門禁的方式實現權限管理，通過物聯網技術將校內所有門禁連接起來，校園大門門禁主要針對外來訪客進行人臉識別、信息讀取，并通過網絡傳輸到終端，校內關卡門禁主要進行人臉識別，向終端申請讀取信息并進行匹配。其中需要利用物聯網機制中的RBAC技術，RBAC是基于角色的訪問控制，在RBAC中，每一條權限是和角色相互關聯的，用戶被賦予相應的角色，這樣就極大地減少了信息的傳輸以及存儲量。[3]門禁關卡作為資源交換部分，將人員信息數字化，通過服務提供情況對獲取的信息進行權限分配，運維管理部分對收集的信息進行管理和儲存。實現人與物、物與物相互連接，構成信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。RBAC技術的E-R概念結構設計模型如圖3所示。

4.人流通行量與關卡通行效率分析

增加門禁的設置定會影響人流通行的效率，因此需要分析行人流量的高峰時段，對此部分學者進行了深入研究，并通過不同的通行量對人流組織進行合理規劃，提高人流的有序性和便利性。[6]門禁設置在區域的匯交部分，設置訪客專用通道，并在校內師生通道設置人臉識別裝置，必要時，訪客專用通道可以作為師生通道使用。完全封閉區域之間的關卡門禁在封閉時段停止工作，高峰時段在人流通行量大的關口安排專人組織通行，工作日高峰時段停止人流通行大的關口設置，禁止外來人員進入教學區和生活區。

在關口處采用人臉識別技術，門禁通過識別人臉收集信息與已建立的信息庫進行匹配，當匹配無效時，觸發報警系統，由周圍安保人員進行協調，保證訪客高峰時段人流通行效率。[4]學校允許根據訪問時間需要與校內師生流通高峰進行錯峰管理，通過物聯網技術，從終端發出信號，特殊時段對所有關口門禁進行統一協調處理，充分利用智能化校園管理系統，保證校園絕對安全的同時，提高校內人流通行效率。[7]

5.日常運營與維護機制

對該系統設立固定的辦公室和值班維護人員，將關口門禁設置方案與校內安保人員調度充分結合。對每日通行數據進行異常鑒定，首要任務是保證信息系統的安全，由于采集信息是唯一確定訪客身份的途徑，并且涉及個人隱私，所以必須嚴格保證采集到的信息準確安全;重點解決信息真實性問題，校門入口處和終端系統室要安排專人進行查驗，避免冒名或者偽造信息等惡劣事件發生，最終使系統達到預期效果。同時對信息進行定期篩查，根據調查數據，在后期進行統計分析，確定信息的最佳保存時間，避免信息冗余或者信息量過大導致系統故障。

五、高校分區域權限化管理系統的細節處理

為了達到各個門禁關口信息共享的目的，本文提到的管理系統需要借助物聯網技術，其中傳輸系統需要確定網絡傳輸方式，校園內可以就地取材，利用校園網，分配一個獨立的地址號，每一個關口的門禁加入地址，以便信息的傳輸與協調。利用現有資源可以大大減少運營成本。

針對特殊情況進行獨立編程，形成一套完整的應急處理方案，可供隨時處理調用，以便處理緊急情況，使系統更加人性化，針對不同情況進行長期的因素分析，建立大數據庫，不斷優化不同的處理方案。

外來訪客與系統建立設備連接需要借助手機APP，要重點留意APP信息采集過程中的安全性，同時可以將APP與校園其他現有網絡功能相結合，形成完整的校園服務體系。在必要的情況下，可以利用APP對校園文化進行宣傳，建立校園新窗口，加強校內外文化交流與聯系。

六、高校分區域權限化管理機制的完善優化措施

針對本文提到的人流通行效率情況可以通過長期的統計分析進行優化，通過對學生上課高峰時段進行進一步的細化，并形成系統的分析算法，對不同的學校可以通過同種因素進行分析優化，最終形成具有高適應度的門禁通行系統，真正意義上達到“以人為本”的設計宗旨。

對校園分區可以進一步進行等級劃分或者類型劃分，對于分區部分進行精細化的時段考察，根據不同需求的區域進行不同程度的開放管理，并進行不斷的細化，通過問卷調查的形式，全方面考慮學生需求，并以此為依據進行優化。[4]

本文提出的高校區域化管理系統需要借助先進的人臉識別技術，并且對設備的要求較高，有條件的情況下，需要設備對移動人臉有一定的識別作用。同時考慮識別錯誤的情況，設計備用識別方案，如設置備用K令密碼匹配，在人臉識別出現問題的時候，采取隨機口令的方式確保機制的正常運行。

七、總結

本文提出的高校分區域權限化管理系統是輔助校園安全系統的一套智能化管理方案。主要目的是推動校園對外開放，實現資源共享的同時，有機融合高校與城市生活。利用物聯網技術實現智能化通行，滿足可持續發展需求。通過智能化技術進一步保障校園安全，針對疫情等突發性事件，提前做好有效的應急措施，提高校內師生和周邊市民的安全系數。并且通過文化對外開放的方式，增添城市整體文化氛圍。

如今城市的土木建筑建設已接近飽和，智能建造正在對已有建筑進行進一步優化，改善市民生活環境。同時社會正值大數據的“盛年時期”，飛速發展的技術明顯提高了用戶體驗度，但是仍有很多領域值得探索和研究，部分機制仍需要完善，在采用這方面技術的時候要充分考慮現狀后再進行決策。

參考文獻：

[1]魯肖肖.基于大數據的高校信息化建設探究[J].科技與創新，2020（18）：142-143.

[2]潘澤鍇，朱雪花，黃論.基于移動互聯技術的校園導游系統研究與實現[J].物聯網技術，2020，10（9）：90-91，95.

[3]史錦山，李茹.物聯網下的區塊鏈訪問控制綜述[J].軟件學報，2019，30（6）：1632-1648.

[4]王鵑，唐西銘，王勇，嚴飛，馬駿，徐晶，孫慶鑫.一種基于手機令牌和NFC技術的身份認證系統[J].武漢大學學報（理學版），2013，59（5）：403-410.

[5]王美.高校與社區體育資源共享長效機制研究[J].廣州體育學院學報，2015，35（6）：44-46，64.

[6]林思能.校園步行人流集散特性及峰值計算研究[J].廣東工業大學學報，2010，27（4）：19-23.

[7]朱航江，潘振福，朱永利.“互聯網+”智能門禁控制系統[J].電子技術應用，2017，43（3）：124-126，131.

（編輯：王天鵬）