一種基于云平臺的校園COVID-19防控管理系統研究

摘要：根據校園常態化疫情防控需要，為提高校園疫情防控效率，該文利用物聯網技術設計一種基于云平臺的校園疫情防控管理系統，該系統具有多模態人臉識別、RFID校園卡考勤測溫等，實現高精度測溫、非接觸測溫、實時上報體溫數據，體溫異常報警等功能，滿足智能化、實時化、科學化和功能化管理要求，為整個校園的防疫管理提供有力支持。

關鍵詞：云平臺;管理系統;校園;新冠肺炎

中圖分類號：TP393? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）17-0069-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on A Campus COVID-19 Safeguard Management System Based on Cloud Platform

LI Zhi-yong

（School of Digital Creation & Animation， Shenzhen Polytechnic， Shenzhen 518055， China）

Abstract： According to the needs of normal COVID-19 prevention and control on campus，In order to improve the efficiency of campus COVID-19 safeguard，. This paper uses the Internet of things technology to design a campus COVID-19 safeguard? management system based on cloud platform. The system has the functions of multi-modal， use face recognition and? RFID campus card to report attendance ，take temperature and so on，To achieve high-precision temperature measurement， non-contact temperature measurement， real-time temperature data reporting， abnormal temperature alarm and other functions.This system Meets the requirements of intelligent， real-time， scientific and functional management，Provide strong support for the whole campus epidemic prevention management.

Key words： cloud platform; management system; campus; COVID-19

1引言

自新型冠狀病毒肺炎疫情暴發以來，校園疫情防控一直未有松懈。根據校園防疫管理需求，各類學校都進行了封閉或半封閉式管理，外部截斷病毒輸入，內部做到高效及時的防疫監控。校方、老師、家長為了保障學生安全，降低疫情風險， 需要每天簽到、登記、上報學生健康狀況，使用的一般是傳統的手動錄入方式，低效耗時。針對學校傳統考勤以及測溫方式的效率低下、數據手動上傳、疫情反應不及時等弊端， 本文提出一種基于云平臺的校園疫情防控管理系統，具有多模態人臉識別、RFID校園卡考勤、測溫，可達到遠距離、不排隊、檢測快、篩查準的效果，實時上報體溫數據和體溫異常報警，不僅提高了學校工作人員的工作效率，而且降低了人與人近距離接觸帶來交叉感染的風險，讓師生和家長們放心、安心。該系統同時也提供校車安全管理，校車上的智能終端具有校車運行軌跡上報，位置異常報警、超速報警，車內學生遺留報警等功能。

系統以方便靈活的多種方式實現疫情常態化防控下學生在校生活的管理，不僅大大地降低了由于人為疏忽導致出錯的風險，而且也極大地提高了相關工作人員的工作效率，解決了多種校園安全隱患，讓學校和家長了解學生的校園生活軌跡。通過大數據分析校園生活數據，幫助學校實現智慧校園建設，使用云端數據管理及移動終端App，便于家長實時了解子女的在校狀況。

2系統的設計思路

為把好學生入校第一關，做好體溫檢測以及學生的身份核驗，系統設計了多模態的身份識別及體溫測量智能終端，該終端設備可以安裝在校車上、校園門禁閘機上、食堂、圖書館、教室、辦公室等地，滿足學校的固定場景安裝和移動式體溫監測的要求，具有人臉識別驗證、刷卡身份驗證等多模態的核驗方式。

身份識別及體溫測量智能終端可以在多種環境下迅速部署，結合高保密性的云軟件平臺，極速響應，為過往人員同時進行考勤簽到和體溫測量，體溫正常同時身份核驗通過即可迅速通行，若體溫異常或者身份異常則開啟禁止開門模式，同時進行語音播報提醒向管理人員報警，管理人員進行二次體溫復查和身份查驗。該系統依托校園管理云平臺，如圖1所示。

3平臺的體系結構

校園管理云平臺采用分層體系結構，包括采集層、網絡層，數據層、集成層和應用層，如圖2所示。各個層之間相互支撐，各司其責，互不干擾，這樣可以降低平臺內部的耦合性，提供平臺的健壯性。

該平臺采取云部署，聚合應用服務和其他服務，對外提供標準接口，與外部系統無縫結合。對內隱藏業務之間復雜的交互和依賴關系，提高系統的可維護性、可擴展性。

采集層是平臺的感知采集中心，負責采集不同終端的信息，例如攝像頭采集人臉數據、測溫儀采集溫度數據等。為了適配各種類型的終端和采集方式的多樣性，采集層采用采集層中間件針對不同終端進行適配，并向數據層上報采集的數據。

數據層是平臺的數據加工、處理、存儲中心，負責將采集層采集的諸如文本、圖片、視頻、語音等不同類型的數據進行存儲、處理、分析以及查找數據、修改數據、刪除數據等原始操作，它為系統應用提供專業的基礎數據支持和統。

集成層體是平臺的基礎服務中心，集成各種公共服務，響應和處理來自上一層的請求， 根據請求內容，將向應用層返回請求的數據結果;集成層也與處于下一層的數據層進行交互，負責數據的查詢提取、修改、刪除和增加等，是整個平臺系統的核心組成部分。

應用層提供需要的各種業務服務，專注于自己的業務邏輯和界面呈現， 比如教務管理信息系統，通知信息發布系統等。

平臺專注于系統各種不同數據的采集、加工、集中處理和提供一些基礎性的公共服務，應用系統則專注于基于平臺之上的各種不同的應用業務系統，側重于業務邏輯和交互處理。基于基礎云平臺上快速部署外接不用應用系統的模式使系統的擴展性大大地提高。新冠病毒肺炎防控管理系統就是基于云平臺上的一個具體的應用系統。

4系統的實現方案

4.1人臉識別+體溫檢測

針對學校等固定人員的場景 ，采用人臉識別+ 測量體溫的工作方式。 內部固定人員在進行人臉信息采集之后下發到人臉識別智能終端上 ，實現通過人員的身份認證和識別，同時進行體溫監測， 如為體溫正常的內部固定人員，則可直接通行，如體溫異?；蛘叻莾炔抗潭ㄈ藛T，則會進行語音播報提醒。

人臉識別技術屬于生物特征識別技術，它是基人的臉部特征為識別依據，進行人的身份甄別的一種技術。因其準確度高、體驗性好等優點被廣泛應用于金融、公安、交通、教育、稅務等行業。

人臉識別技術的應用過程包括：圖像采集及預處理、人臉檢測與分析、特征校準與身份辨識等三個部分。圖像采集及預處理主要包括圖像采樣、訓練學習、建立個體特征信息庫等內容。人臉檢測及分析主要包括識別人臉檢測、關鍵點定位，人臉特征提取，活體特征判斷等內容。特征校準與身份辨識主要包括特征模型調整優化、人臉對比，身份驗證等內容 [1]。

該系統通過人臉識別+體溫檢測可以快速確認人員身份信息并做體溫檢測，人臉識別與測溫功能一體機，減少設備維護管理的花費。通過非接觸式紅外精準測溫，無感通行，避免交叉感染風險。 通過測溫儀采集到的測溫數據實時上傳至平臺進行統一管理，做到實時準確，便于第一時間進行決策和處理緊急情況。系統建有人臉庫，做到快速識別，秒速通行。 采用智能寬帶動態傳感器，紅外和RGB雙補光、可以進行弱光識別。該系統還可智能聯動，支持與第三方人員通道對接，人員權限管控，并輸出 I /O 開關量控制閘機開門。

4.2 RFID學生證識別+體溫檢測

在學校門口，食堂、圖書館門口部署閘機，閘機內置RFID接收器，學生用內嵌RFID電子校園卡驗證身份，閘機檢測體溫，體溫數據與學生信息上傳至校園管理大數據庫，體溫正常才允許學生通過。

無線射頻識別即射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）技術是一種非接觸式自動識別技術，可以在有沖擊、振動、電磁、污染等惡劣環境下穩定工作，實現數據的讀寫和傳輸，無須人工干預。該技術通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數據交換的目的[2]，因其具有識別效率高、識別速度快、識別距離遠、識別信息量大、識別可靠性高等傳統識別技術所不可比擬的優勢，被認為是一種具有革命性的自動識別技術，也是21世紀最具發展潛力的信息技術之一。

電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三部分構成了一套完整的RFID系統。RFID系統的核心是電子標簽，它是系統數據存儲中心，充當數據載體的角色。電子標簽附著在被標識物體上用來標識目標對象，每個標簽都具有唯一的電子編碼和數據存儲區。閱讀器就是一個射頻收發器，通過天線發射一定頻率的射頻信號，一旦標簽進入到閱讀器磁場感應范圍之內時，標簽憑借感應電流所獲取的能量而被激活，將自身電子編碼和存儲在標簽內的相關信息通過內置天線發送出去。閱讀器接受由標簽反射會的射頻信號并讀取信息，并送至計算機主機應用系統進行有關數據處理。工作原理圖如圖3所示[3]：

本系統在校園內相關地方部署RFID閱讀器，通過讀取內嵌RFID的學生校園卡實時采集識別學生身份、位置、活動軌跡等信息，實現相關信息采集和識別的智能化、實時化和精確化。結合系統對數據進行相關的處理，可以實現校園定位、電子圍欄、軌跡追蹤，緊急上報位置，多卡監控，歷史軌跡回放等功能。學生校園卡不僅輕薄小巧、便攜方便、還可以對學生卡中的RFID標簽信息進行多樣配置，例如存儲配置學生的姓名、學號、身份證號、班級等身份信息以及其他信息。

4.3 校車智能管理終端+體溫檢測

針對校車應用場景，通過刷校園卡或人臉識別來驗證上車學生身份，并完成體溫檢測。體溫數據與學生信息上傳至校園管理大數據庫，體溫正常才允許學生上車，為學校把好疫情防護第一關。系統中預存有乘車人員相關信息，在學生上下車時會進行對比檢測和甄別，在學生上錯車時會自動提示，避免坐錯車。校車行駛時，系統會通過內置于座位處的感應器對乘客未系安全帶進行報警，也會通過GPS或北斗系統和4G/5G網絡實時上報校車位置、行駛路徑以及校車車內視頻，家長可以通過移動終端App實時獲取以上信息。校車熄火停駛時，系統會自動檢測車內是否有遺留人員、乘客未系安全帶報警等。

5 結束語

本文設計的基于一種云平臺的校園新冠病毒肺炎防控管理系統，基于云平臺部署便捷，多模態人臉識別、RFID校園卡識別與測溫一體，非接觸式測溫，檢測時間短，準確率高，人臉識別準，超溫自動報警，安全高效。系統接入已有云管理平臺系統，終端可以快速部署至校園和校車上。通過該系統可以方便靈活地實現多種方式實現疫情常態化防控下學生在校生活的管理，不僅工作人員的工作效率得到了大大的提高，而且人為疏忽的風險極大地降低了，解決了多種校園安全隱患。

參考文獻：

[1] 盧文峰.人臉識別研究技術發展綜述[J].電子世界，2017（17）：97.

[2] 李成淵.射頻識別技術的應用與發展研究[J].無線互聯科技，2016（20）：146-148.

[3] 李志勇，陳立.一種車聯網體系結構的設計[J].電腦知識與技術，2014，10（2）：387-390，413.

【通聯編輯：梁書】