基于物聯網技術校園智能安防系統(tǒng)的設計與實現

摘要：校園的平安始終是人們關注的焦點，關系著成千上萬個家庭的幸福。學校安防系統(tǒng)的建設，將極大提高校園安全系數，縮短安全管理的空間和時間，減少管理工作量，提高工作效率和對應急事件的反應速度，從而全面有效地提高學校安全管理部門的綜合管理水平。基于此，本文簡要分析了當前校園安防建設現狀，并基于物聯網技術提出了校園智能安防系統(tǒng)的設計與實現的策略。

關鍵詞：物聯網技術；校園安全；智能安防系統(tǒng)

引言

學校安防系統(tǒng)涉及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、緊急報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)、車輛行駛軌跡系統(tǒng)、紅外熱成像防火監(jiān)控系統(tǒng)等，通過以上多個系統(tǒng)的建設來保障校園安全。其中，保障人員和環(huán)境安全需要在重點部位，如學生公寓、教學區(qū)域、校門等區(qū)域，部署相關技防措施，基于物聯網技術利用智能分析攝像機還能夠提前規(guī)避某些危險行為，有效防止意外發(fā)生。學校安防系統(tǒng)“生命線”如星光一樣灑滿整個校園，相互搭配、相互兼容，為學生撐起了“安全傘”。

1. 當前校園安防建設現狀分析

當前的校園安防建設在一定程度上起到了積極作用，但相對于社會的發(fā)展來說，仍然存在不足之處，尤其是在當今科技信息迅猛發(fā)展的新時代，許多校園仍然采用傳統(tǒng)的人防形式，這種模式需要大量人力投入，同時存在監(jiān)控死角。

人為監(jiān)控缺乏高效性，僅能在問題發(fā)生后進行調整處理，無法有效預防，現階段的人防技術已經無法滿足當代社會的發(fā)展需求。現行的校園安防體系中信息融合度偏低，無法實現各種網絡信息的互通互聯，雖然各個子系統(tǒng)可以進行連接，但缺乏整體協同工作的機制，難以實現校園智能安防的目標，缺乏信息的全面整合，使得安全監(jiān)控和應急響應之間的聯系不夠緊密，影響了安防系統(tǒng)的整體效能[1]。

傳統(tǒng)的人防模式依賴人力巡邏和監(jiān)控，不僅需要大量的人力資源投入，而且在實際操作中存在監(jiān)控死角和盲區(qū)，容易造成安全漏洞，在涉及大量校園或學校建筑的安防布控中，單純依靠人力顯然已經無法滿足需求。校園安全問題不僅涉及師生員工的生命財產安全，也關乎整個社會的安寧和穩(wěn)定。因此，亟須對校園安防建設進行全面深入的升級和改革，整合現代化技術手段，提高安防系統(tǒng)的智能化水平，以應對日益復雜多變的安全挑戰(zhàn)。

2. 基于物聯網技術校園智能安防系統(tǒng)的設計策略

物聯網技術（internet of things， IOT）是指通過互聯網連接和交流的技術體系，將各種物理設備、傳感器、電子元件、軟件等通過網絡互相連接，形成一個智能化的網絡系統(tǒng)，其核心思想是通過互聯網和傳感器等技術手段將現實世界中的物體與網絡相連接，實現人與物、物與物之間的智能化互動[2]。校園智能安防系統(tǒng)是基于物聯網技術的一種綜合性安全管理系統(tǒng)，主要應用于學校內部，以保障師生安全和校園安全為目的，通過結合校園人臉識別特征庫和相關上層管理平臺，實現多種功能和場景的智能化應用，以提高安全管理效率和準確性。這一系統(tǒng)主要包括智慧通行、智能報警聯動、智慧應急、人員軌跡智能追蹤、智慧公寓管理、智慧考勤、智能車輛管理、智能安保巡查、安防大數據統(tǒng)計分析等方面，同時，還需要與學校的其他管理系統(tǒng)進行互聯互通，以實現信息共享和綜合管理。

2.1 校級生物識別特征庫

在物聯網技術的協調下，利用傳感器與感知技術、網絡與通信技術、數據存儲與處理技術、安全與隱私保護技術、應用與服務支撐技術，通過各種先進技術的綜合應用設計智能安防系統(tǒng)，并以人臉特征信息為主、其他生物識別技術為輔，基于全校的師生特征數據，搭建靈活、易維護的生物特征中心平臺。圍繞信息安全和隱私保護，實現人員基礎信息的全生命周期安全管控和統(tǒng)一應用，為安防、門禁、公寓、訪客、考場、考勤等各類業(yè)務應用提供安全、可信的生物特征權限調用管理，更好地提供智能化管理和生活服務。校級生物特征庫從采集、核驗到授權、調用，全流程加密，遵循合法安全、統(tǒng)一管理、公開透明的原則，生物特征采用加密傳輸，所有下發(fā)都使用特征值下發(fā)，具有不可逆性，保證全校師生的信息安全[3]。

2.2 智慧宿舍管理系統(tǒng)

基于物聯網技術的優(yōu)勢，將人臉識別技術與宿舍通行結合，師生刷臉自動識別通行，全程高效無感，實現通行、考勤兩不誤。該系統(tǒng)支持PC、手機雙端，利用宿舍管理功能可在線實時查寢，可對晚歸、未歸、多日無數據人員進行有效梳理，支持生成考勤統(tǒng)計報表，學生缺勤、請假等信息一目了然，便于全方位把握宿舍學生狀況。宿舍管理系統(tǒng)后臺可以直觀展示學生出入寢統(tǒng)計、住宿人數、異常統(tǒng)計等信息，還可通過信息化大屏實時展示宿舍情況及公告通知等信息，為提高宿舍管理效率以及準確率提供數據支撐。通過宿舍管理數據還可實現電控聯動，學生歸寢自動供電，學生離寢自動斷電，使宿舍管理與用電管理業(yè)務更加智慧化、規(guī)范化、便捷化。

2.3 智慧通行管理系統(tǒng)

通行系統(tǒng)的設計必須支持人臉識別、二維碼、校園卡、身份證等多種通行核驗方式，給予師生多種通行選擇，系統(tǒng)可綜合統(tǒng)計各類人員數據并以圖表方式進行可視化展示。基于物聯網技術，支持人員軌跡分析、黑名單預警、異常情況追溯，支持與第三方平臺進行數據通信，實現進出權限與第三方平臺數據權限聯合管控。通行系統(tǒng)支持學校通過移動端隨時查看校內人員通行統(tǒng)計數據，查看個人通行權限，進行各類型人員的通行數據分析，方便快捷，降低管理投入的人力物力，師生的校園生活安全得到有效保障。

2.4 校園安防監(jiān)控系統(tǒng)

校園安防數控系統(tǒng)可以針對學校重點區(qū)域，通過安全風險辨識分級管控和隱患排查治理等雙重預防體系建設，建立安全管理、安全應急、風險辨識與評估、風險管控、隱患分級分類、安全大數據等應用系統(tǒng)，以安全風險辨識為基礎，從源頭上系統(tǒng)辨識風險、分級管控風險，努力把各類風險控制在可接受范圍內，杜絕和減少事故隱患。另外，學校重點區(qū)域攝像機可與周界預警功能對接，實現視頻智能分析、自動識別監(jiān)測功能，全天候預防越界、外來入侵、聚集、徘徊、煙火、欺凌、踩踏、車輛違停等事件，當出現緊急情況時，可聯動學校廣播、監(jiān)控及視頻會議通道，高效應急指揮快速處理，將危險行為制止在校園周界之外，做到事中干預和事后追溯。

2.5 車輛管理系統(tǒng)

針對學校大門場景，駕駛員識別終端與車輛道閘系統(tǒng)聯動，同時配合手持機設備，實現學校大門安防工作無縫對接和智能化管控，同步實現駕車入校人員身份核驗和車輛分類管理，有效提高固定車輛及來訪車輛通行效率，讓進出車輛更安全有序。通過部署人行門禁系統(tǒng)與車輛道閘系統(tǒng)，集中統(tǒng)一對人員信息進行智能化管理，實現駕駛員人員進出記錄統(tǒng)計，通過通行管理、陌生人記錄、預警等功能，不僅能幫助學校快速構建校園出入口人車物協同聯動機制，做好門禁智能化管理工作，還能讓校園安全和管理效率顯著提升。

校園智能安防系統(tǒng)的建設目標就是要實現學校各項業(yè)務的信息化管理，搭建各部門間信息共享的橋梁，保證學校各項數據的權威和質量，為學校管理決策提供數據支持，突破傳統(tǒng)的工作方式，提高工作效率，實現部門之間和部門內部的數據、資料、文件等的共享，形成各部門的安防合力，最大限度地保障校園安全。

3. 實踐應用案例分析

3.1 案例概述：AI校園安全管理系統(tǒng)

近年來，校園安全事故頻繁發(fā)生，凸顯了校園安全管理的緊迫性和重要性，人們逐漸意識到，傳統(tǒng)的校園安防方式已難以滿足當前多元化的校園安全管理需求。在這一背景下，AI校園安全管理平臺應運而生，憑借其精準預警、無縫監(jiān)控和智能決策功能，正在構筑起一道堅固的防護屏障，保障每一位學子的生命安全與身心健康[4]。北京科技大學依托智慧校園平臺搭建了信息系統(tǒng)和網站管理應用，該系統(tǒng)經過測試可對系統(tǒng)和網站的申請時間、域名、IP 地址、端口的開放變更進行統(tǒng)計查詢，網站查詢統(tǒng)計測試頁面如圖1所示，然后通過梳理規(guī)范系統(tǒng)的申請、審核、變更和備案等流程，實現對全校信息系統(tǒng)和網站的全面管理，當學校的各個部門需要申請信息系統(tǒng)或網站時，便以明確的流程確保每個環(huán)節(jié)都能得到有效的審核和記錄，從而提高信息系統(tǒng)的申請效率。

AI校園安全管理系統(tǒng)具備強大的統(tǒng)計查詢功能，通過對申請時間、域名、IP 地址、端口的開放變更等數據進行統(tǒng)計，管理人員可以全面了解校園內所有信息系統(tǒng)和網站的運行狀況，為后續(xù)的漏洞掃描和安全管理提供重要依據，使得信息化部門能夠精準定位安全隱患，并及時展開防護工作。AI校園安全管理系統(tǒng)致力于構建一個數字化、智能化、高效的安全保障體系，以應對日益復雜的校園安全挑戰(zhàn)，并基于人臉檢索技術和全球領先的行為識別算法，通過加裝AI邊緣計算盒，以此實現智能安全風險預警、軌跡追蹤、行為分析、安全報告等功能，進一步推動安全管理的數字化和智能化升級，從而有效解決校園內常態(tài)化的行為安全、人身安全、校園欺凌、校園暴力、在校生住宿和食堂衛(wèi)生安全等場景的監(jiān)測和監(jiān)管難題。

3.2 AI校園安全管理系統(tǒng)的優(yōu)勢

AI校園安全管理系統(tǒng)不僅能夠及時傳遞安全信息，提前預警危險信號，還能夠提供精準的事故溯源，為校園安全管理提供有力支持。該系統(tǒng)充分利用物聯網技術的優(yōu)勢，可以有效兼容市面上95%的攝像頭，充分利舊、經濟環(huán)保，只需在學校原有監(jiān)控系統(tǒng)中加裝AI邊緣計算盒，實現系統(tǒng)升級改造，無須更換監(jiān)控設備，降低了改造成本。該系統(tǒng)包含的基于人臉檢索技術，結合人臉識別、人體識別、動物識別、車輛識別等算法，將公安偵緝領域的系統(tǒng)算法智能化應用于學校的安防系統(tǒng)，并融合智能預警、軌跡追蹤、行為分析、安全報告等功能，助力預警分析和事后溯源，全面提升學校監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理的水平。此外，該系統(tǒng)的本地化部署穩(wěn)定可靠、數據加密脫敏，儲存安全合規(guī)，信息安全級別高，系統(tǒng)算法在公安偵緝領域使用多年，借助“5G+MEC（邊緣計算）+AI”的安防架構在學校場景中持續(xù)深度學習和應用[5]。

3.3 多元場景預警，防患于未然

AI校園安全管理系統(tǒng)可提供多元化的預警場景功能。例如，軌跡分析尋人、聲控關鍵詞觸發(fā)告警、廚房老鼠告警、攀爬欄桿告警、區(qū)域入侵（圍墻、天臺等）告警、人員離崗告警、吸煙行為告警、發(fā)生煙火告警、非機動車告警、車輛違停告警、通道阻塞告警等，實現安全問題的及時識別和預警處理。

同時，該系統(tǒng)還包含三個重要功能：（1）廚房明廚亮灶功能。可實現廚房老鼠出入告警，廚房工作人員未按規(guī)定著裝即刻告警，有效防止食品污染等問題的發(fā)生，確保廚房運營的衛(wèi)生和安全。（2）攀爬欄桿告警功能。學生攀爬欄桿圍墻即刻告警，實時同步攀爬信息到監(jiān)控后臺，提醒值守人員及時處理，避免發(fā)生危險事件，助力老師開展安全教育，確保學生在校安全。（3）區(qū)域入侵告警功能。圍墻、天臺、樓道、欄桿等重要安全場所規(guī)劃告警區(qū)域后，有人進入該區(qū)域時即刻告警，僅限人進入區(qū)域才會告警，其他動物及物品進入區(qū)域則不會告警，避免了傳統(tǒng)監(jiān)控中移動偵測誤報問題。另外，該系統(tǒng)還能實現重要場所出現學生徘徊和跳樓跡象時即刻告警。

此外，AI智能管理系統(tǒng)還格外關注校園欺凌行為，在無攝像頭區(qū)域設置聲控系統(tǒng)，檢索到關鍵詞后可即刻告警，適用于洗手間、寢室等場景，全方位關注學生心理健康，嚴正杜絕校園霸凌行為，保障學生安全。當校園內發(fā)生吸煙行為時即刻告警，確保吸煙行為得到及時制止，營造健康、無煙的校園環(huán)境，保障師生的身體健康。

結語

校園智能安防系統(tǒng)的建設，旨在利用先進的物聯網技術和智能化手段，實現對校園安全管理的全面、智能化監(jiān)控，提升學校師生的安全感以及學習、生活環(huán)境的品質。數字化轉型是一場技術賦能的革命，致力于通過技術為學校提供高效管理、因材施教的創(chuàng)新場景工具。在新一輪的數字化浪潮中，各學校要積極利用物聯網、人工智能和大數據等高新技術，持續(xù)深耕源頭核心技術創(chuàng)新，通過技術+教育場景的深度融合應用，助力全面實現數字中國戰(zhàn)略，為教育現代化建設貢獻力量。

參考文獻：

[1]陳芹，陸桂龍，蔡銀，等.基于物聯網技術的校園智能安防系統(tǒng)設計[J].無線互聯科技，2022，19（4）：55-56.

[2]陳凱.物聯網技術下校園智能安防系統(tǒng)設計[J].電子技術與軟件工程， 2019（14）：4-5.

[3]劉博.物聯網技術下校園智能安防系統(tǒng)的設計[J].信息系統(tǒng)工程，2019（2）：64.

[4]尹遜偉.等保2.0下校園信息系統(tǒng)安全管理體系構建研究——以北京青年政治學院為例[J].網絡安全技術與應用， 2022（7）：69-70.

[5]李琳.高校校園網絡安全管理與維護系統(tǒng)研究[J].信息與電腦（理論版），2024， 36（6）：218-220.

作者簡介：郭南，碩士研究生，副教授，bmw_911@126.com，研究方向：大學生安全教育、高校平安校園建設、智能安防技術在高校的應用。