智慧校園系統(tǒng)在疫情防控中的應(yīng)用

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 王旭東

校園做為人群聚集密度大的場所，由于人員復(fù)雜、社會關(guān)注度高、風(fēng)險點密集，是目前疫情防控最重要的場所之一。智慧校園系統(tǒng)的有效使用，以及防疫監(jiān)控模塊的拓展，可以有效掌握師生員工的基礎(chǔ)信息，為排查人員運動軌跡起到了重要作用，減少了人員感染的概率，提高了校園防控的效率，系統(tǒng)平臺能夠幫助學(xué)校管理層快速獲取多種數(shù)據(jù)。智慧校園中的智能測溫平臺、門禁追蹤系統(tǒng)、自啟動消毒設(shè)備等自動控制模塊的應(yīng)用，使校園防疫取得了顯著的效果。

新冠疫情已歷經(jīng)兩年有余，目前全球感染疫情的人數(shù)已超過2億，死亡的人數(shù)超過500萬人，涉及200多個國家和地區(qū)。由于我國的周密防控，疫情得到有效控制，但仍未消除隱患，防控任務(wù)依然嚴峻。校園做為人群聚集密度大的場所，由于人員復(fù)雜、社會關(guān)注度高、風(fēng)險點密集，是目前疫情防控最重要的場所之一[1]。做好疫情的精準(zhǔn)科學(xué)防控，是穩(wěn)定社會秩序，維護師生生命健康的重要工作。智慧校園系統(tǒng)的有效使用，以及防疫監(jiān)控模塊的拓展，可以有效掌握師生員工的基礎(chǔ)信息，為排查人員運動軌跡起到了重要作用，減少了人員感染的概率，提高了校園防控的效率。

1 智慧校園系統(tǒng)中的防疫設(shè)計功能

針對疫情防控，智慧校園結(jié)合線上線下系統(tǒng)同步運行，軟硬件組合，對疫情數(shù)據(jù)庫每日更新，重要時間節(jié)點可以提供實時數(shù)據(jù)，自動監(jiān)控校園重點公共場所的消毒情況，對進出校園的行人車輛實時追蹤管控，同時利用自動化設(shè)備，對重點監(jiān)控部位進行無人化消殺。系統(tǒng)平臺能夠幫助學(xué)校管理層快速獲取多種數(shù)據(jù)。智慧校園中的智能測溫平臺、門禁追蹤系統(tǒng)、自啟動消毒設(shè)備等新自動控制模塊的應(yīng)用，使校園防疫取得了顯著的效果。

簡單的數(shù)據(jù)收集并不能確切的反映校園的變化數(shù)據(jù)，也無法顯示疫情發(fā)展的動態(tài)趨勢，因此建立統(tǒng)一高效、實時精準(zhǔn)的疫情監(jiān)控系統(tǒng)成為智慧校園不可或缺的重要環(huán)節(jié)。基于智慧校園的疫情監(jiān)控系統(tǒng)，以大數(shù)據(jù)為支撐，可以直觀展示校園人員、物品的運動和交互變化，疫情的預(yù)警及動態(tài)發(fā)展，來實現(xiàn)對疫情數(shù)據(jù)的采集、分析、處理。

該平臺主要包括以下功能：(1)以可視化數(shù)據(jù)展示校園人員、車輛、建筑、公共設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，以及交互狀況。(2)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時更新，自動導(dǎo)入所在城市的疫情數(shù)據(jù)及防控方案。(3)系統(tǒng)提供的多種校園地圖，使監(jiān)控者實時監(jiān)控和跟蹤現(xiàn)場事件，人機交互流暢。(4)實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速采集和挖掘、綜合分析和共享、預(yù)警處理和善后。(5)通過自動控制聯(lián)動，可以對相關(guān)區(qū)域進行消殺處理[2]。

2 智慧校園系統(tǒng)在疫情防控工作中的應(yīng)用

校園人流密集，尤其上下學(xué)期間，重要地點短時通過人員可達數(shù)萬。此外，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中，面對的也是較大的接觸環(huán)境，如教學(xué)樓、宿舍、餐廳等，均為人員密集區(qū)域，一旦產(chǎn)生疫情，其受感數(shù)量和傳播速度將極快。因此，智慧校園要滿足多個監(jiān)控監(jiān)測的兼容運行，做到大面積監(jiān)控?zé)o死角、監(jiān)測終端多樣化。

2.1 人員監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

人員監(jiān)控系統(tǒng)包括校園的出入、功能場所的管控、視頻監(jiān)控及自動識別等方面的應(yīng)用。門禁主要使用校園一卡通，通過身份認證來控制人員的出入，有效甄別進入校園的人群，同時了解師生在校園內(nèi)的運動軌跡，有效控制各類事故的發(fā)生，此外還能控制餐廳、圖書館等場所的進出人數(shù)，協(xié)調(diào)突發(fā)事件的疏散能力。

學(xué)校門衛(wèi)是安全防范的重要區(qū)域，在校園每個出入口處設(shè)置監(jiān)控隔離點，使用的高清夜視攝像設(shè)備，對出入的人員和車輛進行自動識別，記錄進出人員的身份和車輛的牌號。此外，與國家公安、防疫大數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)還可以自動識別和判斷進出人員的異常情況[3]。

系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)亦非常重要，可以及時了解校園內(nèi)人員物品的動態(tài)變化，通過對檢測圖像的預(yù)判，可以對突發(fā)疫情、人群躁動等現(xiàn)象進行風(fēng)險預(yù)估，有效利用智能化監(jiān)控的優(yōu)勢。數(shù)字化的監(jiān)控設(shè)備，按功能和圖像特點，進行分區(qū)監(jiān)控，監(jiān)控中心可對所有校園場所和建筑進行遠程管理，通過云信息負責(zé)各種數(shù)據(jù)的存儲與分配，并可以通過播音系統(tǒng)為區(qū)域內(nèi)人員提供必要的指導(dǎo)和管控。

針對于學(xué)生密集的宿舍區(qū)，遠程監(jiān)控可以提供更完美的解決方案，采用數(shù)字視頻實時廣播以及相應(yīng)監(jiān)控模塊結(jié)合的數(shù)字監(jiān)控技術(shù)。通過移動端App或監(jiān)控中心，實現(xiàn)宿舍點對點、點對多點、多點對多點的遠程實時監(jiān)控、遠程遙控功能。結(jié)合校園內(nèi)建筑物的綜合應(yīng)用，并與傳感器等硬件相連接實現(xiàn)宿舍疫情異動的移動監(jiān)控（如圖1所示）[4]。

圖1 監(jiān)控平臺及終端Fig.1 Monitoring platform and terminal

2.2 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

由于此次新冠疫情的危害，以及后期出現(xiàn)的“德爾塔”“奧密克戎”等疫情的變化，實現(xiàn)對校園環(huán)境和建筑內(nèi)氣流以及空氣質(zhì)量的監(jiān)測十分重要。在校園重點建筑和人員密集通道配置智能型環(huán)境監(jiān)測模塊，完成對建筑內(nèi)溫濕度、氣流、空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)的全天候監(jiān)測。

環(huán)境監(jiān)測模塊的主要功能，是實現(xiàn)對建筑內(nèi)環(huán)境以及空氣污染物濃度的檢測。建筑物中常見空氣污染物有甲醛、苯系蒸汽、煙霧、硫化物、烷類以及一氧化碳等氣體，此外還存在懸浮病菌和非正常光照污染，根據(jù)污染物的種類及危害，這些污染物可分成易燃易爆污染物和有毒有害污染物，本監(jiān)測模塊主要對這兩類污染物的濃度以及建筑物內(nèi)的溫濕度進行檢測[5]。

智慧校園系統(tǒng)的建立需要校園整體數(shù)字化場景的互通互聯(lián)，通過樓宇控制系統(tǒng)、校區(qū)管理系統(tǒng)，模擬特殊疫情場景，確保各建筑及區(qū)域內(nèi)空氣流通渠道可以受控，也使得一定范圍內(nèi)的病毒傳播得到控制，不會形成人傳人的后果[6]。

對于校園建筑疫情移動監(jiān)控傳感器的選擇，可以根據(jù)不同環(huán)境的特殊需要，同時依據(jù)不同傳感器的使用功能，選擇靈敏度高，感知力強，抗干擾的溫度、光敏、人體紅外測溫等各類傳感器。當(dāng)建筑內(nèi)出現(xiàn)異常情況時，會立即示警并通過無線通信（WiFi或校園網(wǎng)）上傳到監(jiān)控中心，通過報警及門禁等常規(guī)設(shè)備來確保校園樓宇不被外來人員非法侵入，同時經(jīng)過分析后，確定是否啟動應(yīng)急機制[7]。

2.3 動態(tài)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的應(yīng)用

在疫情防控與監(jiān)測過程中，智慧校園系統(tǒng)充分利用了大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，在疫情預(yù)警后，快速啟動疫情聯(lián)動機制，各數(shù)據(jù)收集子模塊迅速采集數(shù)據(jù)并予以匯總，有效確定校園內(nèi)人員變化情況，并精準(zhǔn)定位潛在感染人員。動態(tài)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)，通過與國家防疫部門的接駁，利用AI技術(shù)，結(jié)合人臉識別、體溫檢測、溫濕度傳感測量、空氣傳感測量等技術(shù)，進行初步數(shù)據(jù)分析及研判（如圖2所示）[8]。

圖2 智慧校園數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)Fig.2 Smart campus data analysis system

智慧校園系統(tǒng)通過校園異動趨勢分析，以及樓宇建筑的疫情監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，對各校區(qū)疑似患者的行動軌跡進行數(shù)據(jù)分析，為學(xué)校提供數(shù)據(jù)支撐，并將相關(guān)數(shù)據(jù)反饋給各級疫情防控部門，以得到專業(yè)指導(dǎo)。例如在校園某區(qū)域出現(xiàn)傳感接收異常，出現(xiàn)超過正常體溫人群，迅速啟動熱成像儀近距離完成對人體測溫，獲得準(zhǔn)確體溫數(shù)據(jù)[9]。如果異常體溫確實存在，則反饋給監(jiān)控中心，并通過移動設(shè)備App通知附近的疫情監(jiān)控管理員，管理員向防疫負責(zé)人發(fā)送具體信息，同時進行快速處置，可以通過建筑內(nèi)預(yù)置的自動設(shè)備對相應(yīng)地點和位置進行初步消殺。監(jiān)控中心結(jié)合市區(qū)防疫大數(shù)據(jù)平臺，協(xié)助國家防疫部門進行疑似病例排查。

基于大數(shù)據(jù)的智慧校園系統(tǒng)，可以為疫情提供精準(zhǔn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，利用大數(shù)據(jù)采集、區(qū)域分析等技術(shù)，進行局部區(qū)間疫情防范分析，查找疑似病例在校園內(nèi)的行動軌跡，輔助學(xué)校管理部門、市區(qū)防疫中心做好對疫情的初篩工作。借助大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用大數(shù)據(jù)分析、人工智能和邊緣計算等方法，將疫情相關(guān)的對象、數(shù)據(jù)、設(shè)施設(shè)備與優(yōu)化策略相結(jié)合，實現(xiàn)更為有效的疫情防控措施。

引用

[1] 陳偉.智慧小區(qū)系統(tǒng)在疫情防控工作中的應(yīng)用研究[J].價值工程,2021(9):216-217.

[2] 王瑤,何東.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校園安防系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技資訊,2020(29):52-54.

[3] 高波,董思招,黃世杰,等.基于ZigBee的宿舍疫情移動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù),2017(7):61-63.

[4] 王圣杰.數(shù)據(jù)中心消防系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].安徽建筑,2019(10):60-61.

[5] 王旭東.建筑消防與防疫系統(tǒng)的研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2019(4):168-169.

[6] 周浩東,黃燕,劉煒.基于Wifi無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].傳感器與微系統(tǒng),2015(5):99-105.

[7] 王旭東.基于WiFi的校園建筑消防系統(tǒng)設(shè)計[J].消防科學(xué)與技術(shù),2017(11):1560-1562.

[8] 張國學(xué),車立忱,尹成美,等.動物防疫監(jiān)督管理遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代畜牧獸醫(yī),2005(9):28-30.

[9] 胡斌,王凱,李健.基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的公用建筑環(huán)境健康防疫監(jiān)控及管理平臺[J].智能建筑,2021(5):40-44.