基于物聯網技術的校園智能安防系統設計

陳 芹,陸桂龍,蔡 銀,李家成,郭丹丹,黃 瑞

(南通理工學院,江蘇 南通 226000)

0 引言

隨著校園網絡平臺的不斷發展,教育事業也朝著信息化時代漸進,實現了教育管理方式向現代化、智能化方向發展。校園智能安防系統主要由信息的收集、數據傳輸、應用處理等組成,在進行安防系統設計過程中也需要將這3個要素有效結合,進一步完善我國的校園智能安防系統。

1 當前校園安防建設現狀

國家的發展與教育事業息息相關。校園是開展教育的棲息地,也是培養國家棟梁和人才的重要場所。隨著社會經濟的不斷發展和進步,國與國之間的競爭可以說是人才與人才之間的競爭,也是教育水平的競爭。因此,國家政府和地方教育部門越來越重視校園的安防技術,為了有效開展校園的安防工作,校園內部的大量設備和設施都進行了改造創新,雖然在一定程度上起到積極的作用,但是針對社會的發展來說還遠遠不足。尤其是在當前科技信息發展迅速的新時代下,很多校園依舊采用人防形式。這種模式需要大量的人力供給,還存在一定的監控死角。人為監控缺少高效性,只能在問題發生后進行調整處理。人防技術不能滿足當代的發展需求。信息融合度偏低,無法實現網絡信息的互通互聯,雖然各個子系統可以進行連接,但是無法實現校園智能安防的目標。這種情況嚴重阻礙了我國教育事業的穩定發展,對于國家的社會經濟和科學技術等方面產生了一定影響[1]。

2 物聯網技術下校園智能安防系統的設計思路

2.1 硬件基礎設計

校園智能安防系統中要求IP高清攝像機呈現出的實時畫面和信號需要達到HDTV的質量顯示標準,對于收集一些細微的特征有一定的促進作用,比如人的面部特征、行為舉止等,可以更好地進行識別、取證工作以及智能視頻的細節分析。與此同時,在錄像覆蓋范圍方面,HDTV的覆蓋范圍更大一些,而且可以在不改變顯示圖像的信號和清晰程度的基礎上,再次擴大監視的范圍,也可以利用一臺攝像機替代更多的攝像機,這種做法不僅滿足了使用者的需求,還減少了網絡、數據儲存和設備維護等方面的花銷,減少資源的成本投入,實現最合理的投資效益。除此之外,智能安防系統還需要收集校園內一些基礎的數據,比如教學樓的溫度和煙霧濃度等。由于周邊環境和投入資金等問題的影響,大多數校園安防系統會采取ZigBee技術進行無線數據傳輸,更好地進行系統遠程控制。ZigBee技術的紅外線報警及無線視頻監控系統都具有先進的預測功能,不管是鎖定目標的具體動向還是采取跟蹤型錄像,都可以向監控中心傳輸實時性的信息,根據拍攝目標的細節特征信息采取記錄保存并及時上報。這對監控覆蓋區域內發生的突發性事故和意外等都可以及時進行救援和處理,極大地發揮了校園智能安防系統的應用價值。但是這項技術只適用于小批量和簡易的數據格式之間的信息交換,這點要求需要相關人員加以重視[2]。

2.2 智能安防系統的關鍵技術設計

2.2.1 網絡傳輸協議

在安防系統中,數據傳輸是一項非常重要的功能,可以在中央控制系統與子系統兩者之間進行有效的數據傳遞,使得智能安防系統更加方便、精準、快捷,但是為了確保傳輸出的數據的準確性和安全性,必須要根據實際情況選取合適的傳輸協議,這也是智能安防系統設計中的關鍵要點。一般情況下,在智能安防系統的設計過程中,設計人員會采用RTP協議簇和TCP協議簇,兩種協議簇對于提高數據傳輸的效率和質量有著很大的作用。因為物聯網技術的數據傳輸方式多種多樣,主要由當地的運營商提供各種類型的廣域MQ通信網絡構建完成,可以借助Internet網絡或WiFi等網絡形式進行數據的準確傳輸,并且可以在不同的因素影響下進行數據轉換。

2.2.2 數據存儲

在安防系統中,信息中心也是重要的組成部分。從整體來看,各方面的數據存儲內容多種多樣。信息中心的數據存儲過程需要更加靈活,波動性比較大,更側重于信息的存儲功能,主要包括手動存儲、時間表存儲、報警觸發存儲等重要內容。存儲的主要需求是對正常的錄像和報警的錄像進行區分并設置不同的錄像周期。在數據存儲過程中,設計人員需要嚴格把控項目的實際情況,合理規劃網絡和設備部署,可以利用手動、報警、時間表等不同形式對監控的錄像進行有效保存[3]。

2.3 系統軟件平臺設計

校園智能安防系統軟件平臺包括客戶端工作站和核心數據服務器兩大部分。其中,核心數據服務器主要包括核心軟件和系統數據庫等,是系統軟件平臺的重要組成部分。客戶端工作站系統主要包含種類繁多的管理功能,比如故障管理、用戶管理、配置管理、日志管理和權限管理等功能。系統需要具備日志管理功能,可以通過具體的操作日志記錄操作人員的進入和退出系統的實際時間,還可以針對具體的操作步驟和情況進行記錄,支持日志信息的查詢和相關報表的制作等程序功能。校園安防需要物聯網和現代移動通信技術的智能安防系統,這也是新時代信息技術發展的標準要求。借助先進的科學技術和無線傳感器以及射頻識別等技術建立物質和物質之間的連接,并對已經收集到的數據信息進行有效的識別和深層次的分析探究,可以全程監測周圍環境的實時情況,并在第一時間針對發生的非法行為和不安情況進行有效解決。隨著科學技術的不斷發展和完善,加上信息化和智能化的發展,我國的校園智能安防系統會在不久的將來得到廣泛的推廣和應用[4]。

2.4 消防報警系統設計

消防報警是智能校園建設的必要環節。在傳統化的安防系統設計內容中,設計人員經常會使用有線連接的方式。在現代化社會中,安防系統的設計主要由無線傳感器節點、報警裝置、無線路由器等功能組成。設計人員利用這些功能設備對校園內的實驗室和教學樓在溫度、煙霧方面進行檢測,并通過無線網路的傳輸形式將相關信息傳遞給網絡節點,并借助這些網絡節點將數據信息傳遞給管理系統,實現校園對整體環境的消防監控和處理,并結合實際情況啟用合理的預警方案和解決措施。

2.5 門禁管理系統設計

為了加強安防系統對校園安全的管理和監督,設計人員設計了門禁管理的子系統。這樣可以加強對各個教學樓、寢室公寓等進入和出行的管理。在門禁管理的子系統中,設計人員主要采用RFID技術,用非接觸的方式智能化地識別出進出校園的人和交通工具。最基本的辦法是將校園內部的人員身份信息和車輛信息通過無線電波存儲到最受歡迎的“校園一卡通”中,讀寫器通過天線發送的射頻信號了解標簽中的具體信息或將信息寫入標簽,相關設備可以對所收集到的信息采取一定的處理,比如關閉通道門、自動開啟等[5]。

2.6 視頻監控設計

校園作為特殊的公共場所,具有場地面積大、管理人員少的特點。學校的運動場、圖書館、學生公寓、活動中心、實驗室等公共場所都存在一定的安全隱患。為了可以及時了解校園內部的情況,學校通過在校園重要角落安裝實時監控傳感器,可以實現對校園的安全動態進行監控,保證校園的安全。在視頻監控設計中,設計人員需要確保傳感器與安防系統數據庫、后臺界面之間建立有良好的通信渠道。這樣一來,一旦發生安全事故或出現安全隱患,相關信息可第一時間被傳回系統端,從而達到安防告警、影像記錄等目的,保障校園安全。

綜上所述,在這個信息技術迅猛發展的新時代下,加強校園智能安防系統設計的探究和分析尤為重要。