大數據在智慧校園中的應用

方莉莉

摘? 要 隨著信息技術的發展，智慧校園已經成為當今校園建設的主要目標。智慧校園突破傳統校園的局限，將教育教學、科研管理等服務結合為一體，建立起數字化的校園環境。大數據技術在智慧校園建設中有著至關重要的地位，其中人臉識別技術已經被廣泛應用于校園建設當中。基于宿舍人臉識別系統研究，對大數據在智慧校園中的應用進行探索。

關鍵詞 大數據;智慧校園;人臉識別技術;宿舍人臉識別系統;宿舍管理

中圖分類號：G483? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）09-0062-03

0? 引言

隨著我國科學技術水平的不斷提高，信息化技術已經進入嶄新的發展時期，迎來全新的大數據時代。對于學校來說，在教育教學過程中要積極與大數據技術進行結合，豐富智慧校園的功能，特別是將人臉識別技術應用于宿舍管理，能夠提高宿舍管理工作的效率，保障學生的安全，更好地為學校管理做好服務。

1? 大數據智慧校園的相關概念

1.1? 大數據含義

大數據技術能夠對于大量且無序的素材進行有序分析和儲存，讓管理人員得到有效的數據分析結果，提高數據的使用效率。在智慧校園建設中，大數據通過調動智慧校園中的各種應用系統，對于學校中海量的信息和數據進行快速分析，探尋數據中的規律，從而開展智慧應用。可以說大數據的發展帶動了智慧校園的發展。

1.2? 智慧校園含義

數字化校園發展的產物即為智慧校園，它以互聯網技術、大數據技術和云計算技術為技術基礎，打造新型智慧校園環境，用多種服務功能將教學科研管理結合在一起，讓校園中的教師和學生能夠通過網絡，不受時間和空間的限制，自由地進行學習與生活。

1.3? 大數據智慧校園的含義

所謂大數據智慧校園，就是在大數據技術的支持下，將校園實現信息化建設，以大數據技術、云技術以及物聯網技術為依托，實現校園智慧化，為師生打造全新的信息化智慧校園環境。與之前的數字校園相比，二者區別在于智慧化校園能夠通過智能終端對海量的信息進行分析，將有價值的信息儲存起來，從而達到高效利用數據的目的。

1.4? 智慧校園的優勢

依托網絡技術，教師與學生能夠在智慧校園平臺上進行交流和溝通，同時利用智能終端，師生能夠實現遠程操控，從而打破時間和空間的限制，走出課堂教學，將線上和線下教學結合起來。

2? 人臉識別技術

所謂人臉識別技術，就是利用人臉部的特征，通過計算機算法，對于臉部五官的生物特征進行分析和識別，以達到身份確認的目的。從目前發展應用而言，人臉識別技術已經被廣泛運用于各行各業，并且已經在智慧校園中應用推廣起來。

2.1? 人臉識別技術的特點

人臉識別技術的采集方式比較簡單，主要是通過攝像設備或其他采集器，對人的臉部進行圖像采集，在設備的要求上并不高。在信息采集上也沒有煩瑣的操作，僅需要采集對象在攝像頭前停留片刻，對面部進行拍照儲存，采集的方式比較簡單。另外，人臉采集相對于指紋和虹膜采集更加主動，安全性也更高，偽造的概率比較低。人臉具備獨一無二的特性，即便兩個長相相近的人，在面部上也會有不同的特點，所以人臉識別技術的唯一性比較高。同時，相對于其他傳統的識別技術來說，人們對于臉部的圖像采集接納度更高，容易被接受，不會像指紋和虹膜等信息，采集起來人們的戒備心比較大，采集難度比較高。目前人臉識別技術的準確率已經達到99%以上，所以人臉識別技術是目前安全性最高的技術之一，能夠為人們帶來準確性更高的識別結果。

2.2? 人臉識別系統在宿舍管理中的應用意義

在學生宿舍中應用人臉識別系統，主要依靠AI（人工智能）技術和宿舍管理系統之間的結合，實現智慧校園的管理工作。人臉識別系統成為學生通過人臉識別進入和離開宿舍的基礎，和傳統的刷卡宿舍管理模式相比，人臉識別系統的準確率更高，識別方法更加簡單，能有效避免傳統管理方法中被他人盜刷身份卡的現象。另外，依據人臉識別系統中對于學生面部數據的收集，還可以對學生的出勤進行管理，學校能夠根據人臉識別系統的數據，掌握學生學習和休息的時間的同時，又能夠保證學生宿舍的安全。在互聯網技術的支持下，以人臉識別技術數據為基礎，實現教師、宿管人員、學生和家長的信息收集與整理，為不同管理人員推送相關的信息，調動起各方的力量參與學生的宿舍管理活動，及時快速地發現并解決問題，為教育教學改革和研究提供技術支持。

通過在宿舍的出入口安裝人臉識別系統，對于宿舍進出人員的面部進行無感識別實現監控。同時，人臉識別系統除了能夠對學生進行身份識別之外，還和報警系統相連接，當學生宿舍內出現禁止出現的人員時，將會及時通知提示，進入預警階段，杜絕安全隱患。人臉識別系統的后臺功能中包括設備的管理、用戶的管理、黑名單和白名單的管理、自動進入考勤管理等，因此能夠將宿舍的安全監督工作發展到全新的階段，及時發現學生遲歸、不歸或長時間待在宿舍的現象，保證學生能夠有良好的作息習慣;禁止非法人員進入學生宿舍，保障學生的人身和財產安全，簡化宿舍的檢查以及考勤管理，降低管理成本，真正將宿舍管理推向現代化、智能化和高效化。

3? 宿舍人臉識別系統研究的主要問題

3.1? 技術的選型

從目前信息技術的發展狀況來看，人臉識別技術在行業內的應用范圍比較廣，技術相對比較成熟，識別的準確率能夠保持在99%以上，識別的速度比較快，一般不超過0.3秒，因而能夠滿足上下學高峰期時快速準確對學生的面部特征進行驗證和識別的要求。利用人臉識別技術能夠提高驗證的準確性和安全性，也解決了傳統宿舍管理模式中利用宿舍卡進行管理的弊端，杜絕學生忘記帶卡或者借卡給他人使用現象。因此，對于組織管理者來說，采用人臉識別技術對宿舍進行管理是首選方案。

3.2? 實時動態的人臉檢測

人臉識別系統檢測包括兩個層次的檢測框架：在第一層次，通過卷積神經網絡對于非人臉區域進行初步篩選，對有效的人臉素材進行提取，并且將其放置于候選模塊當中;在第二層次，加大對于人臉辨別的卷積神經網絡層數，對于候選模塊當中的人臉數據進行進一步的識別，并且通過非極大值抑制合并檢測框。利用這種方式對驗證的數據進行收集，可以降低系統的計算量，實時動態對面部實現檢測。

3.3? 人臉識別流程

包含兩個階段，分別為注冊和認證階段：在注冊階段中，學生通過采集設備，采集面部圖片和視頻，并且上傳數據，由系統對其面部特征進行提取和計算，將數據錄入數據庫當中;當學生進行認證時，系統對于提取到的面部特征與數據庫中存儲的特征進行匹配，并且在閾值內進行驗證，超過閾值的則驗證失敗。

3.4? 數據信息的保護

人臉信息屬于個人隱私的范疇，由于面部識別系統已經被廣泛運用于各行各業，特別是人臉識別技術已經被應用于支付領域，如果數據外泄，將會給學生的人身財產安全造成重大的威脅。因此，利用人臉識別系統對宿舍進行管理，對于學生人臉數據的保護就顯得至關重要。在系統中，對于收集到的數據進行加密處理，僅限校園的內網訪問，不接通與外網之間的連接。學校的網絡本身具備多層的認證機制，并且設置了相關的安全管理系統，因此能夠保證學生信息的安全。

3.5? 應急情況的處理

在網絡正常連接的情況下，人臉識別系統將會自動與服務器進行通信，并且同步信息，當網絡出現異常時，保證人臉識別系統的終端和閘機依然能夠正常運行，主要通過將現場所采集到的人臉信息直接和終端所存儲的人臉圖片進行匹配，在閾值內匹配成功即開閘，不影響學生的正常進出。同時，閘機要和消防報警聯動。在平時的管理中，閘機處于關閉的狀態，只有當驗證通過之后才會開啟;當出現緊急情況時，閘機將會自動打開，以達到快速疏散學生的目的。

4? 人臉識別技術在宿舍管理中的應用

4.1? 系統設計

面向宿舍所建立的人臉識別技術所面對的人群數量比較大，所以在系統設計時一定要注意兼容性，這樣才能夠在實際的應用中提高其識別的效率。人臉識別系統的終端管理是宿舍管理人員對數據進行整理和匯總的關鍵。在這一個過程中，包含用戶的登錄、數據的錄入、數據的傳送以及最后的管理工作，涉及的環節比較多，步驟比較復雜，而且任何一個環節一旦出現問題，將會導致整個系統的故障，所以在設計過程中要注重標準化和規范化。當整個識別系統開始運行時，每一個程序環節應該盡量模塊化，以保證數據的高效處理，方便管理者進行管理。

4.2? 功能實現

在人臉識別系統運行過程中，最重要的問題就在于各個功能是否能夠得到有效的實現。為了保護用戶的隱私，用戶在登錄系統時要進行驗證，必須設置登錄的權限，學生只有錄入正確的信息，才能夠進入管理系統中進行日常打卡。同時要具備有一定的隱秘性，以保證信息不被外泄。整個系統中包含多個終端，因此要保證這些終端的正常連接，避免終端出現問題而影響到整個系統。由于每年學生人員信息都會有所變動，為了保證識別系統的正常使用，要定期對新舊信息進行管理，刪除舊的學生信息，錄入新的學生信息。對于錯誤的信息也要及時改正，避免出現監管不到位的現象。

4.3? 系統測試

人臉識別系統的正常運行需要經過足夠的系統測試，系統測試措施一般包括單元測試、整體測試和確認測試三個環節：在單元測試中，主要是將系統中的每一個模塊進行功能性測試，保證系統中的每一個功能都能夠運用到實際的運行過程當中，并且能夠保證運行的穩定;整體測試是對于系統中模塊化的檢測，用來檢測各個模塊之間的連接情況，以及采集到的數據是否能夠達到同步更新;確認測試則是在系統運行的過程中考察系統的安全性以及功能性。人臉識別系統只有通過了系統測試，才能夠運用到實際的宿舍管理過程中。

5? 結束語

對學生宿舍進行有效管理，能夠確保學生的人身及財產安全，為學生提供安全舒適的生活學習環境。面部識別技術的應用，能夠極大地提高宿舍管理工作的效率和安全性，保障學生安全，有利于學校的發展。因此，在宿舍管理中應該大力推行人臉識別技術，保證日常管理工作的高效開展，更好地為學校管理做好服務。■

參考文獻

[1]王少豪.基于圖像的人臉識別技術在高校課堂考勤系統中的研究與應用[J].電腦知識與技術，2017（33）：209-210.