智慧校園背景下智能平安校園系統的研究與設計

張明, 郝志杰, 鄭秋梅

(中國石油大學(華東),1.信息化建設處,2.計算機科學與技術學院,山東,青島 266580)

0 引言

隨著教育部關于《高等學校數字校園建設規范》通知的發布,國內智慧校園如雨后春筍般迅速發展。顧名思義,智慧校園是將教育、智慧、管理和服務統一起來,以智慧化為特點進行發展的一種新模式,是高校以后發展的新趨勢[1]。高校校園是一個相對開放自由的環境,學生、教職工、外來人員以及進出車輛使得安全隱患時刻存在,同時校園平安建設與師生的學習、工作和日?；顒酉⑾⑾嚓P,關系到學校整體的正常運行和安全穩定,是新時代智慧校園建設的重點內容[2]。當前高校校園仍面臨著各種惡性事件以及不安全事件的威脅,而且隨著高科技技術的發展,風險也呈現高科技性和多樣性,例如各種航拍偷拍現象,偽造指紋身份進入他人宿舍等[3]。同時,許多高校校園安防仍然采用傳統的方式,即簡單的門禁系統加上人工的定時巡邏,這種校園安防遠遠不能滿足現在的社會發展需要。因此,以國家提倡建設智慧校園為契機,以防止惡性案件和安全事故為出發點,以發現整改安全隱患和破解難點問題為重點,建設智能平安校園系統勢在必行。

本文運用大數據、人工智能、云計算和圖像識別等熱門技術[4],提出一種新的高校智能平安校園系統架構,并列出了各種相關系統的詳細設計以及對建設成效的概述,以期能落實校園安全責任、提高師生防范意識,為高校智慧校園建設提供新的技術參考。

1 智能平安校園系統架構設計

智能平安校園系統基于大數據平臺進行設計,主要分為3個層次:底層的數據層、中間的計算存儲層以及頂層的服務層,如圖1所示。

圖1 智能平安校園系統架構設計

1.1 數據層

數據層主要指的是大數據中心,存儲系統內所有的數據,包括原始庫、資源庫、學生庫和事件庫等,涉及人員信息、單位信息、訪客記錄、車輛出入記錄等各種信息。

1.2 計算存儲層

計算存儲層主要指的是大數據云計算平臺[5],系統內所有數據的處理過程主要分布在這里,具體包括分布式緩存系統、分布式消息隊列、分布式文件系統、分布式數據庫、內存數據庫、檢索數據庫等。

1.3 服務層

服務層主要為服務應用,是直接面向人的,具體包括檢索服務、權限服務、接口服務、數據代理服務、研判服務、統一用戶服務、數據比對服務,也包括各種引擎,如比對引擎、模型計算引擎等。

2 智能平安校園系統研究

在大數據平臺的架構下,頂層的服務層在面向服務時又會延伸成主要的幾大系統:智能門禁系統、智慧車輛管理系統、智慧消防管理系統、智能視頻巡檢系統和人工智能平臺,如圖2所示。

圖2 智能平安校園系統組成

2.1 智能門禁系統

智能門禁系統有刷卡、刷臉、掃碼等3種便捷通行方式,忘帶卡仍可便捷通行,借助AI人臉識別能力[6],快速確認進入學校人員身份信息,且支持戴口罩精準識別、支持體溫檢測,將體溫信息跟人員身份信息綁定,實現校園安全分級、分區精細管控,確保校內安全。同時可以多系統融合創新,實現更安全、更便捷、更高效、更具人性化的智能門禁系統。

2.2 智慧車輛管理系統

智慧車輛管理系統通過對出入口、誘導、繳費等設備的整合,實現車輛的快速出入、快速尋車、便捷繳費等核心業務,實現校內外車輛分層管理,超速、違停現場抓拍,違章車輛聯動出入口管控等,形成校園停車閉環管理。解決校園車主停車難、尋車難、繳費慢等問題,打造校園智慧、便捷停車新功能。

2.3 智慧消防管理系統

智慧消防管理系統應用物聯網技術[7]對火災隱患進行監測,并與安防協同、聯動處置,實現消防隱患早發現、早預防,避免火災發生,提升消防管控能力。解決傳統消防與安防獨立,報警后仍靠人工現場核實,不能快速調取安防攝像頭現場核實、消防管控能力不足等問題。

2.4 智能視頻巡檢系統

智能視頻巡檢系統通過在校園內外主要區域部署人臉抓拍攝像機,應用20多種業務場景AI視頻智能識別(人群聚集、區域入侵等場景),進行自動預警、報警,實現異常事件秒級發現并快速處置。對黑名單可疑人員及時報警,預防惡性事件發生。應用RFID[8]實現貴重設備位置管控,即物品離開指定區域自動報警,并結合3D展示,實現可視化管理。通過復用視頻資源進行視頻遠程巡檢,可1小時完成校園巡視全覆蓋,減少80%人工巡邏工作量。當特殊事件發生時,通過視頻結構化秒級完成檢索查詢,快速定位責任人員,解決傳統事件查證難度大、耗時耗力效率低等問題。

2.5 人工智能平臺

人工智能平臺主要通過底層的基礎算法和場景化算法[9]實現整體功能?；A算法主要采用語音識別、語義識別、人像識別、文本識別、圖像識別和視頻識別等,安防場景化算法主要對打架斗毆、人群聚集、區域入侵、翻越圍墻、煙霧檢測、火光檢測、溫度檢測和人員倒地等場景進行處理,如圖3所示。

圖3 人工智能平臺結構

結合人臉抓拍、智能道閘、用電檢測,對歸寢情況和用電情況進行自動檢測、自動預警,守護宿舍安全。平臺以AI為驅動,圍繞業務研判、分析決策需要,形成算法倉庫,為安保管理服務提供決策數據支持。

3 智能平安校園系統建設成效分析

3.1 依托智慧校園建設“智能支撐”

智慧校園具有海量數據資源、先進視頻解析、超強數據算力、宏大存儲容量等一系列優勢,為智能平安校園系統安保提檔升級奠定了堅實的智能環境,提供了強力的智能支撐。

3.2 實現校園周邊態勢“智能感知”

將校園周邊納入“全域感知體系”重點建設范圍,構建多維、縱深視頻感知前端,并結合高峰勤務、護學崗制度,形成縱深配置、人機互動校園防控網,實現對校園周邊治安態勢的無縫覆蓋、全時盯控、智能感知和自動預警。

3.3 打造校園安全監管“智能模式”

通過應用智能平安校園管理系統、研發手機App,改變了傳統手工錄入、人工驗證等工作模式,實現檢查登記自動錄入、安全隱患自動提醒、預警信息自動推送、保安信息自動比對、保安配備自動核查等功能,安全監管更加智能、便捷、高效、精準。

3.4 提升校園應急處置“智能效率”

結合“一鍵報警”系統推廣應用,進一步暢通警校應急聯動渠道,打通警校報警數據鏈路,并與公安機關“情指勤輿聯”一體化指揮機制融合運行,實現公安機關對校園警情的同步響應、快速處置,大大提升了校園突發事件應急處置的“智能效率”。

3.5 強化聯合“智能監督”

整合視頻監控平臺,聯合開展重點時段、重點部位網上視頻巡查和突擊抽查,實現監督檢查可視化、遠程化、無感化,使監督檢查的實效性明顯倍增。

4 總結

在國家大力倡導建設高校智慧校園的環境下,本文基于物聯網技術、大數據、人工智能、云計算和圖像識別等熱門技術,提出了一種新的高校智能平安校園系統架構,對架構下主要的應用系統進行了詳細的描述,并對系統建設成效進行了概述,該系統融合布建各類前端感知設備,構建數據防控網,達到校園風險隱患智能感知、及時預警、即時響應、迅速處置,實現校園內外治安態勢全要素采集、全覆蓋感知,為高校校園安全建設提供新的技術參考。