智慧校園背景下智能平安校園系統(tǒng)的研究與設(shè)計

張明, 郝志杰, 鄭秋梅

(中國石油大學(華東),1.信息化建設(shè)處,2.計算機科學與技術(shù)學院,山東,青島 266580)

0 引言

隨著教育部關(guān)于《高等學校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》通知的發(fā)布,國內(nèi)智慧校園如雨后春筍般迅速發(fā)展。顧名思義,智慧校園是將教育、智慧、管理和服務(wù)統(tǒng)一起來,以智慧化為特點進行發(fā)展的一種新模式,是高校以后發(fā)展的新趨勢[1]。高校校園是一個相對開放自由的環(huán)境,學生、教職工、外來人員以及進出車輛使得安全隱患時刻存在,同時校園平安建設(shè)與師生的學習、工作和日常活動息息相關(guān),關(guān)系到學校整體的正常運行和安全穩(wěn)定,是新時代智慧校園建設(shè)的重點內(nèi)容[2]。當前高校校園仍面臨著各種惡性事件以及不安全事件的威脅,而且隨著高科技技術(shù)的發(fā)展,風險也呈現(xiàn)高科技性和多樣性,例如各種航拍偷拍現(xiàn)象,偽造指紋身份進入他人宿舍等[3]。同時,許多高校校園安防仍然采用傳統(tǒng)的方式,即簡單的門禁系統(tǒng)加上人工的定時巡邏,這種校園安防遠遠不能滿足現(xiàn)在的社會發(fā)展需要。因此,以國家提倡建設(shè)智慧校園為契機,以防止惡性案件和安全事故為出發(fā)點,以發(fā)現(xiàn)整改安全隱患和破解難點問題為重點,建設(shè)智能平安校園系統(tǒng)勢在必行。

本文運用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算和圖像識別等熱門技術(shù)[4],提出一種新的高校智能平安校園系統(tǒng)架構(gòu),并列出了各種相關(guān)系統(tǒng)的詳細設(shè)計以及對建設(shè)成效的概述,以期能落實校園安全責任、提高師生防范意識,為高校智慧校園建設(shè)提供新的技術(shù)參考。

1 智能平安校園系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

智能平安校園系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)平臺進行設(shè)計,主要分為3個層次:底層的數(shù)據(jù)層、中間的計算存儲層以及頂層的服務(wù)層,如圖1所示。

圖1 智能平安校園系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

1.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要指的是大數(shù)據(jù)中心,存儲系統(tǒng)內(nèi)所有的數(shù)據(jù),包括原始庫、資源庫、學生庫和事件庫等,涉及人員信息、單位信息、訪客記錄、車輛出入記錄等各種信息。

1.2 計算存儲層

計算存儲層主要指的是大數(shù)據(jù)云計算平臺[5],系統(tǒng)內(nèi)所有數(shù)據(jù)的處理過程主要分布在這里,具體包括分布式緩存系統(tǒng)、分布式消息隊列、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、檢索數(shù)據(jù)庫等。

1.3 服務(wù)層

服務(wù)層主要為服務(wù)應(yīng)用,是直接面向人的,具體包括檢索服務(wù)、權(quán)限服務(wù)、接口服務(wù)、數(shù)據(jù)代理服務(wù)、研判服務(wù)、統(tǒng)一用戶服務(wù)、數(shù)據(jù)比對服務(wù),也包括各種引擎,如比對引擎、模型計算引擎等。

2 智能平安校園系統(tǒng)研究

在大數(shù)據(jù)平臺的架構(gòu)下,頂層的服務(wù)層在面向服務(wù)時又會延伸成主要的幾大系統(tǒng):智能門禁系統(tǒng)、智慧車輛管理系統(tǒng)、智慧消防管理系統(tǒng)、智能視頻巡檢系統(tǒng)和人工智能平臺,如圖2所示。

圖2 智能平安校園系統(tǒng)組成

2.1 智能門禁系統(tǒng)

智能門禁系統(tǒng)有刷卡、刷臉、掃碼等3種便捷通行方式,忘帶卡仍可便捷通行,借助AI人臉識別能力[6],快速確認進入學校人員身份信息,且支持戴口罩精準識別、支持體溫檢測,將體溫信息跟人員身份信息綁定,實現(xiàn)校園安全分級、分區(qū)精細管控,確保校內(nèi)安全。同時可以多系統(tǒng)融合創(chuàng)新,實現(xiàn)更安全、更便捷、更高效、更具人性化的智能門禁系統(tǒng)。

2.2 智慧車輛管理系統(tǒng)

智慧車輛管理系統(tǒng)通過對出入口、誘導、繳費等設(shè)備的整合,實現(xiàn)車輛的快速出入、快速尋車、便捷繳費等核心業(yè)務(wù),實現(xiàn)校內(nèi)外車輛分層管理,超速、違停現(xiàn)場抓拍,違章車輛聯(lián)動出入口管控等,形成校園停車閉環(huán)管理。解決校園車主停車難、尋車難、繳費慢等問題,打造校園智慧、便捷停車新功能。

2.3 智慧消防管理系統(tǒng)

智慧消防管理系統(tǒng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[7]對火災(zāi)隱患進行監(jiān)測,并與安防協(xié)同、聯(lián)動處置,實現(xiàn)消防隱患早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防,避免火災(zāi)發(fā)生,提升消防管控能力。解決傳統(tǒng)消防與安防獨立,報警后仍靠人工現(xiàn)場核實,不能快速調(diào)取安防攝像頭現(xiàn)場核實、消防管控能力不足等問題。

2.4 智能視頻巡檢系統(tǒng)

智能視頻巡檢系統(tǒng)通過在校園內(nèi)外主要區(qū)域部署人臉抓拍攝像機,應(yīng)用20多種業(yè)務(wù)場景AI視頻智能識別(人群聚集、區(qū)域入侵等場景),進行自動預(yù)警、報警,實現(xiàn)異常事件秒級發(fā)現(xiàn)并快速處置。對黑名單可疑人員及時報警,預(yù)防惡性事件發(fā)生。應(yīng)用RFID[8]實現(xiàn)貴重設(shè)備位置管控,即物品離開指定區(qū)域自動報警,并結(jié)合3D展示,實現(xiàn)可視化管理。通過復(fù)用視頻資源進行視頻遠程巡檢,可1小時完成校園巡視全覆蓋,減少80%人工巡邏工作量。當特殊事件發(fā)生時,通過視頻結(jié)構(gòu)化秒級完成檢索查詢,快速定位責任人員,解決傳統(tǒng)事件查證難度大、耗時耗力效率低等問題。

2.5 人工智能平臺

人工智能平臺主要通過底層的基礎(chǔ)算法和場景化算法[9]實現(xiàn)整體功能。基礎(chǔ)算法主要采用語音識別、語義識別、人像識別、文本識別、圖像識別和視頻識別等,安防場景化算法主要對打架斗毆、人群聚集、區(qū)域入侵、翻越圍墻、煙霧檢測、火光檢測、溫度檢測和人員倒地等場景進行處理,如圖3所示。

圖3 人工智能平臺結(jié)構(gòu)

結(jié)合人臉抓拍、智能道閘、用電檢測,對歸寢情況和用電情況進行自動檢測、自動預(yù)警,守護宿舍安全。平臺以AI為驅(qū)動,圍繞業(yè)務(wù)研判、分析決策需要,形成算法倉庫,為安保管理服務(wù)提供決策數(shù)據(jù)支持。

3 智能平安校園系統(tǒng)建設(shè)成效分析

3.1 依托智慧校園建設(shè)“智能支撐”

智慧校園具有海量數(shù)據(jù)資源、先進視頻解析、超強數(shù)據(jù)算力、宏大存儲容量等一系列優(yōu)勢,為智能平安校園系統(tǒng)安保提檔升級奠定了堅實的智能環(huán)境,提供了強力的智能支撐。

3.2 實現(xiàn)校園周邊態(tài)勢“智能感知”

將校園周邊納入“全域感知體系”重點建設(shè)范圍,構(gòu)建多維、縱深視頻感知前端,并結(jié)合高峰勤務(wù)、護學崗制度,形成縱深配置、人機互動校園防控網(wǎng),實現(xiàn)對校園周邊治安態(tài)勢的無縫覆蓋、全時盯控、智能感知和自動預(yù)警。

3.3 打造校園安全監(jiān)管“智能模式”

通過應(yīng)用智能平安校園管理系統(tǒng)、研發(fā)手機App,改變了傳統(tǒng)手工錄入、人工驗證等工作模式,實現(xiàn)檢查登記自動錄入、安全隱患自動提醒、預(yù)警信息自動推送、保安信息自動比對、保安配備自動核查等功能,安全監(jiān)管更加智能、便捷、高效、精準。

3.4 提升校園應(yīng)急處置“智能效率”

結(jié)合“一鍵報警”系統(tǒng)推廣應(yīng)用,進一步暢通警校應(yīng)急聯(lián)動渠道,打通警校報警數(shù)據(jù)鏈路,并與公安機關(guān)“情指勤輿聯(lián)”一體化指揮機制融合運行,實現(xiàn)公安機關(guān)對校園警情的同步響應(yīng)、快速處置,大大提升了校園突發(fā)事件應(yīng)急處置的“智能效率”。

3.5 強化聯(lián)合“智能監(jiān)督”

整合視頻監(jiān)控平臺,聯(lián)合開展重點時段、重點部位網(wǎng)上視頻巡查和突擊抽查,實現(xiàn)監(jiān)督檢查可視化、遠程化、無感化,使監(jiān)督檢查的實效性明顯倍增。

4 總結(jié)

在國家大力倡導建設(shè)高校智慧校園的環(huán)境下,本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算和圖像識別等熱門技術(shù),提出了一種新的高校智能平安校園系統(tǒng)架構(gòu),對架構(gòu)下主要的應(yīng)用系統(tǒng)進行了詳細的描述,并對系統(tǒng)建設(shè)成效進行了概述,該系統(tǒng)融合布建各類前端感知設(shè)備,構(gòu)建數(shù)據(jù)防控網(wǎng),達到校園風險隱患智能感知、及時預(yù)警、即時響應(yīng)、迅速處置,實現(xiàn)校園內(nèi)外治安態(tài)勢全要素采集、全覆蓋感知,為高校校園安全建設(shè)提供新的技術(shù)參考。