半開放式智慧校園安防系統(tǒng)

楊超++李冰潔++從雯++張婷婷++陳陽++毛文濤

摘 要：隨著當代社會的發(fā)展，校園安防方面較以往須進行大幅度提升，校園安全問題日益突出。為實現(xiàn)對進出校園的外來車輛進行實時定位和車輛信息記錄，建立了一種基于RFID技術(shù)和車牌識別技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的集特殊時段監(jiān)測、黑名單車牌識別和車輛高峰期管理為一體的系統(tǒng)，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在當代校園安防領(lǐng)域的深度優(yōu)化與實施提供借鑒，使校園安防更加全面可靠。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù)；WiFi技術(shù)；車牌識別；系統(tǒng)集成；物聯(lián)網(wǎng)；智能視頻

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）05-00-03

0 引 言

經(jīng)調(diào)查，校園安全方面的問題日益突出，校園安防較以往須大幅度提升。其中存在的重要問題之一，在于無法有效跟蹤和統(tǒng)計車輛信息，從而無法拓展安防管理范圍，這對高校安全存在著不小的威脅。現(xiàn)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與校園安防相結(jié)合，能夠更好地解決來往車輛跟蹤和信息記錄等問題，對校園安全防護起著至關(guān)重要的作用。

目前，當代校園安防僅局限于校園門衛(wèi)的人工管理，缺乏智能化也不夠全面可靠。鑒于此，我們利用RFID技術(shù)采集來往車輛的信息，利用車牌識別技術(shù)判斷車輛是否為外來車輛。此外，通過光載WiFi將采集到的信息傳遞給中心服務(wù)器，再由中心服務(wù)器進行后臺數(shù)據(jù)挖掘，從而得到更多的安防信息。

1 系統(tǒng)概述

由上述分析可以看出校園安防的主要問題在于無法有效跟蹤和統(tǒng)計車輛信息，從而無法拓展安防管理范圍。基于此，本文在現(xiàn)有的安防基礎(chǔ)上，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并利用物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識別RFID技術(shù)、高清視頻監(jiān)控技術(shù)和智能識別車牌技術(shù)，來提高車輛信息掃描、記錄的效率及準確性，對外來車輛進行預(yù)警、數(shù)據(jù)挖掘、信息反饋這三方面的研究。根據(jù)當今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展及普及，本研究將采用物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識別技術(shù)作為這三方面應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)。

為提出低成本、高效率，適合大面積推廣使用的校園安全智能化管理系統(tǒng)，研究內(nèi)容具體包括：

（1）針對校園來往車輛信息采集困難及不全面不準確的問題，采用高清視頻監(jiān)控技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識別技術(shù)，以滿足采集車輛信息的準確性、全面性、低成本和簡易性的要求。

（2）對采集到的車輛信息進行分析和分類存儲，便于信息查找，并將數(shù)據(jù)處理分析后的結(jié)果反饋給報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)根據(jù)對比結(jié)果做出相應(yīng)的判斷。

（3）后臺進行系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)挖掘，根據(jù)所得信息進行特殊時段監(jiān)測、黑名單車輛識別和車流高峰期管理，使校園安全智能化。

2 技術(shù)分析

2.1 射頻識別技術(shù)

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學(xué)接觸。目前已經(jīng)在物流和供應(yīng)管理，生產(chǎn)制造和裝配，航空行李處理，電子門票等方面得到應(yīng)用。目前RFID技術(shù)正處于迅速成熟時期，許多國家都將RFID作為一項重要產(chǎn)業(yè)予以積極推動[1]。

2.2 WiFi技術(shù)

所涉及的WiFi技術(shù)較為成熟，它的優(yōu)勢在于采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結(jié)合的方式，易安裝。它能夠輕易對樓宇過道布點，通過WiFi和ZigBee組網(wǎng)進行實時定位。近幾年此定位技術(shù)迅猛發(fā)展，在成本控制、定位精度、作用范圍等方面取得了突破[2]。

2.3 智能視頻技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)是監(jiān)控技術(shù)第三個發(fā)展階段“機器眼+機器腦”中的“機器腦”部分，利用機器，將“人腦”對于視頻畫面的監(jiān)控判斷進行數(shù)據(jù)分析，提煉特征，形成算法植入機器，形成“機器腦”對視頻畫面自動檢測分析，做出報警或其他動作。它借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉視頻畫面中無用的干擾信息，自動分析抽取視頻源中的有用信息，從而使攝像機不但可以成為人的眼睛，還能使計算機成為人的大腦。智能視頻監(jiān)控技術(shù)是最前沿的應(yīng)用之一，體現(xiàn)著未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)全面走向數(shù)字化、智能化、多元化的必然發(fā)展趨勢[3]。

2.4 車牌識別技術(shù)

VLPR（Vehicle License Plate Recognition，車牌識別技術(shù)） 是指能夠檢測到受監(jiān)控路面的車輛并自動提取車輛牌照信息（含漢字字符、英文字母、阿拉伯數(shù)字及號牌顏色）進行處理的技術(shù)。

主要應(yīng)用方式有監(jiān)測報警，超速違章處罰，車輛出入管理，自動放行，高速公路收費管理，計算車輛旅行時間，牌照號碼自動登記。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、汽車數(shù)量急劇增加，對交通控制、安全管理、收費管理的要求也日益提高，運用電子信息技術(shù)實現(xiàn)安全、高效的智能交通成為交通管理的主要發(fā)展方向。

2.5 系統(tǒng)集成技術(shù)

系統(tǒng)集成，是通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各個分離的設(shè)備（如個人電腦）、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)中，使資源達到充分共享，實現(xiàn)集中、高效、便利的管理。隨著系統(tǒng)集成市場的規(guī)范化、專用化的發(fā)展，系統(tǒng)集成商將趨于三個方向發(fā)展：產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)型 ；系統(tǒng)咨詢型；應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)型。據(jù)預(yù)測，未來3年中國系統(tǒng)集成服務(wù)市場將以17.40%的年均復(fù)合增長率增長[4]。

3 設(shè)計方案

3.1 設(shè)計目標

建立基于RFID技術(shù)和高清視頻監(jiān)控技術(shù)下自動識別及記錄來校車輛的系統(tǒng)。此系統(tǒng)可解決車輛來往信息的記錄和處理，并作出智能分析，及時對外來車輛預(yù)警。該系統(tǒng)的智能分析功能可根據(jù)來訪車輛的車牌信息分析出該車輛是否為校內(nèi)車輛，幫助門衛(wèi)快速準確的檢查，從而加大校園安全的保護力度。該系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 設(shè)計流程

3.2.1 數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)

主要是利用高清視頻監(jiān)控技術(shù)和車牌識別技術(shù)以及RFID技術(shù)來實現(xiàn)此功能。將高清視頻監(jiān)控攝像頭按照校門的設(shè)置安置在校門或者墻壁的合適位置。當有車輛進入大門時，攝像頭會自動截取車輛的車牌信息。同時RFID讀卡器會自動掃描校內(nèi)車輛內(nèi)部的RIFD標簽信息，依此判斷是否為校內(nèi)車輛。如圖2所示。圖3為校園校門以及建筑物的大致示意圖。

圖1 半開放式智慧校園安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 信息采集的實現(xiàn)

3.2.2 數(shù)據(jù)傳遞與處理的實現(xiàn)

基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)將攝像頭采集到的圖像信息轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)信息，并上傳至中心服務(wù)器與已有信息作對比并記錄時間。如圖4所示。

3.2.3 智能化的實現(xiàn)

經(jīng)過對數(shù)據(jù)的處理和挖掘，生成智能化決策。比如，特殊時段的監(jiān)測，深夜時分，校內(nèi)車輛進出時大門會自動開啟，減少管理人員的工作量；黑名單車輛的識別，將不良車輛的信息記入黑名單，車輛進出時會自動進行號碼對比，以便門衛(wèi)提高警惕；對車流高峰期的管理，我們會通過對各時間段車輛數(shù)量的統(tǒng)計，分析得出車流高峰期，解決車多人少或者人多車少等問題。

圖4 數(shù)據(jù)傳遞與處理

4 結(jié) 語

本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對半開放式智慧校園安防系統(tǒng)的研究，該方案的關(guān)鍵之處在于將RFID技術(shù)、高清視頻監(jiān)控技術(shù)和車牌識別技術(shù)相結(jié)合。本課題旨在有效跟蹤和統(tǒng)計車輛信息，拓展安防管理范圍。

參考文獻

[1]各國都將RFID作為一項重要產(chǎn)業(yè)予以積極推動[Z].

[2]唐思敏.WIFI技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].福建電腦，2009（10）：59，82.

[3]孔曉東.智能視頻監(jiān)控技術(shù)研究[D].2008.

[4]朱洪波，楊龍祥，于全.物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)思想與應(yīng)用策略研究[J].通信學(xué)報，2010，31（11）：3-9.