基于NVR的高校實驗室物聯網安全監控策略研究

李婭菲 朱烜璋

（1、湖南科技學院 計算機與信息系，湖南 永州 425100；2、湖南科技學院 現代教育技術中心，湖南 永州 425100）

基于NVR的高校實驗室物聯網安全監控策略研究

李婭菲1朱烜璋2

（1、湖南科技學院 計算機與信息系，湖南 永州 425100；2、湖南科技學院 現代教育技術中心，湖南 永州 425100）

本文針對高校實驗室的特點，以及實驗室管理中潛在的安全隱患，提出一種基于NVR的物聯網安全監控策略，并就如何應用于實驗室安全管理展開探討，為實驗教學創造良好而安全的實驗環境。

NVR；實驗室；安全

引 言

隨著高等教育的發展，實驗室的教學與科研任務日益繁重，實驗室的規模、結構、系統運行的復雜程度等也越來越大，給實驗室安全管理工作增加了難度[1]。提高實驗室安全設施，加強實驗室的安全管理，已經成為學校安全工作的一個迫切任務。

當前高校實驗室的安全監控的主流設備為DVR，DVR雖然可以滿足現有的基本需求，但卻在設備的智能安全管理與維護方面顯得力不從心。隨著物聯網概念的提出和NVR設備的推廣普及，通過研究從硬件構架到軟件實施的應用策略，使實驗室安全監控的網絡化智能化得以實現。

1 高校實驗室安全現狀分析

1.1 高校實驗室的特殊性

高校實驗室比較其它類型的實驗室有其特殊性。首先是種類繁多，拿成都大學實驗室分類為例，實驗室被分為三大類：基礎實驗室、專業實驗室和實訓中心，又劃分為具體專業的實驗室共49類。實驗室不同，其中的實驗設備也截然不同。針對安全隱患的差異，傳統的管理方法是每個系部自派管理員檢查維護，然而在下班以后卻很難維持監控管理。

其次，實驗室分布在各個校區的各個實驗樓中，如要逐一排查隱患則需動用大量人力和時間，這樣無異于資源的浪費。另外，課后一旦出現安全問題，能不能及時的得到信息并第一時間加以處理，也是高校實驗室安全管理要解決的首要問題。

1.2 實驗室安全事故的表現形式

實驗室安全問題主要表現為火災、毒災、設備損壞及機械傷人和設備被盜等形式。造成事故的原因有客觀因素也有人為因素，可以用圖1模型來描述。

其中最難被人預料和發現的是火災和設備被盜事故。首先，實驗室火災事故是實驗室事故中發生頻率最高、最常見的安全事故。造成事故發生的直接原因通常有三個原因：一是供電線路老化或超負荷運行，二是使用電器設備后忘記關掉電源，三是實驗操作不當或實驗室設備布置不當。其次，實驗室設備被盜事故也是實驗室安全常發事件，不僅造成了財產損失，還影響了實驗課程的正常進行。這也是由于，實驗室分布廣、人員流動大、看管難度大等因素造成的。

近年來，高校實驗室安全事件屢有發生，然而學校實驗室多、所在地相對分散，往往無法及時監控和應對。所以，教育部門希望借助物聯網技術來加強學校實驗室安全管理。另一方面，隨著網絡視頻監控產品圖像清晰度的不斷優化，監控系統對視頻流傳輸帶寬環境的要求越來越高。因此，不但網絡承載監控資源的壓力將越來越大，甚至解碼設備的性能也將面臨日益巨大的挑戰，而這又反過來影響著視頻監控系統圖像性能的提升。這使得高清監控即將興起之際，業界愈發關注高清監控廠商將如何解決帶寬環境這一問題。

圖1 高校實驗室安全事故模型

2 NVR物聯網安全策略

2.1 安全系統總體結構

NVR物聯網安全監控系統主要由三部分組成[2]。一是監控端，使用NVR結合DDNS（Dynamic Domain Name Server動態域名服務）技術捕獲動態影像數據[3]，使用RFID軌跡偏移預警裝置時刻捕捉實驗室儀器設備位置；二是數據中心，負責存儲管理影像及設備狀態數據；三是計算中心，是物聯網的核心，通過對捕獲的數據中處理獲取設備及環境狀態，從而做出是否發送報警信息還是其他控制指令的決策，其總體結構如圖2所示。

圖2 NVR物聯網安全監控系統總體結構圖

2.2 系統主要功能

（1）分布式管理：可以在任意時間、地點通過電腦、3G手機等遠程網絡視頻查看實驗室現場。

（2）多人與權限管理：多管理員可同時查看實驗室，并且可向不同等級的管理員授權，來查看相應位置和不同數量的節點（現場查看、歷史視頻記錄查看）。

（3）視頻智能識別：利用實驗室安全控制算法，把獲取的設備影像，通過和背景進行差影處理得到運動目標檢測值[1]，提供控制決策的依據。

（4）異地視頻數據集中管理：采用數據中心異地保存現場視頻數據，有效地防止人為破壞監控設備造成視頻數據丟失，輔助完成現場取證與破案。

3 系統實施方案

要實現上文描述功能，前提是高校已經具備較為完備的校園網絡，并以完成了數據中心的建設。具備以上兩個基礎條件后，監控端需要在每個實驗室設置一個或多個 IPC（網絡攝像機）、DVS（視頻編碼器）并連接到網絡。每臺設備的隱蔽位置貼上RFID標簽，設置RFID感應器并連于網絡，完成設備環境感知工作。

數據中心需設置系統平臺服務器、應用服務器及數據存儲服務器，通過核心交換機與校園網上的實驗室視頻節點相連接；通過內網和計算中心的高性能計算機相連；通過防火墻，與Internet相連，提供遠程訪問服務。

計算中心由一臺或多臺高新能計算機組成，提供高效的影像轉換處理，為實驗室事故提供及時的報警信息。

系統實施方案拓撲圖如圖3所示。

圖3 NVR物聯網安全監控系統拓撲圖

軟件平臺可以使用CyeWeb等軟件管理平臺[4]，管理控制每個IPC節點的錄制方式與影像保存。可以用CyeWeb自帶的影像分析功能分析環境變化情況，或API包提供影像數據輸出接口，被別的影像分析軟件調用分析。結語

本文首先分析了高校實驗室的特殊性和實驗室常見的安全隱患。然后針對性的提出了一種基于NVR的高校實驗室物聯網安全監控策略，并進一步探討了這種解決方案的優勢。最后，給出了系統實現的硬件拓撲圖和控制軟件的實施方案。

[1]賈雪.物聯網視頻智能感知實驗室建設方案的探討[J].中國建設教育,2011,(4).

[2]劉志魁,陳盛云.物聯網模式下NVR的智能管理與維護[J].江西科學,2007,(12).

[3]Jean-Philippe Vasseur, Adam Dunkels.Interconnecting Smart Objects with IP [M].北京:人民郵電出版社.2011,(8).

TP393

A

1673-2219（2012）08-0049-03

2012－04－06

李婭菲（1984－），女，湖南科技學院計算機與通信工程系助理實驗師，研究方向為通信工程。

（責任編校：何俊華）