AI數智安防系統的探索與應用

【中圖分類號】G434【文獻標志碼】B【論文編號】1671-7384（2025）09-040-04

AI數智安防應用的現實背景

在“雙減”政策與教育信息化2.0行動計劃的雙重推動下，我國中小學教育數字化轉型已從局部探索上升為國家戰略的重要議題。根據教育部《教育信息化2.0行動計劃》要求，到2025年要構建智能化、網絡化、個性化、終身化的教育體系，其中校園安全管理智能化作為教育新基建的重要組成部分，正經歷著革命性的技術迭代。然而，傳統校園安全管理長期面臨“發現晚、處置慢”的結構性痛點。

在此背景下，作為昌平區教委數智安防試點校，通過三年探索實踐，成功構建了“AI數智安防系統”整體解決方案。數智安防就是在傳統監控系統的基礎上，整合應用人臉識別、AI視覺分析、3D孿生、AR實景等技術，實現陌生人預警、軌跡追蹤、邊界報警和倒地、擁堵、打架等AI事件預警，與安保人員形成人機協同值守模式，全面提升校園安全實時預警處置能力。此外，再通過3D數字孿生和AR實景技術，構建全校園的數字孿生3D建模和校園高點AR實景，實時直觀顯示各類攝像頭、傳感器以及事件預警信號。值守人員可以直接在平臺上對全校各種預警信號進行研判，以便進行下一步處置。

AI數智安防應用的具體實踐

1.技術整合與系統構建

現代校園安防體系正經歷由傳統人防、物防向智能感知的數字化轉型。學校整合應用AI、AR、數字孿生、人臉識別、物聯網等技術手段，搭建了一個數字孿生化操作（外景AR、內景3D建模）、人臉通行管控、AI事件預警、人機復合值守的數智安防系統（圖1）。

圖1學校數智安防系統

（1）虛實映射：數字孿生構建校園安全基底。數字孿生技術通過三維建模的方式，實現物理空間與數字空間的精準映射，構建起校園安全管理的“神經中樞”。在數字模型中，對各類安防要素進行可視化標注：每個樓層的消防通道、走廊監控點位、各區域的傳感器網絡，都如同神經元般嵌入數字模型。這種虛實映射具有雙重安全價值。其一，通過數字模型提供的“上帝視角”，管理人員能夠在三維界面上實時查看各區域的報警狀態，實現對校園安全態勢的全局感知；其二，形成設備聯動的操作界面，點擊模型中的攝像頭即可調取實時畫面，為校園安全管理提供便捷高效的操作平臺。

（2）增強現實：AR技術延伸安全管理維度。在室外空間管理中，智慧安防系統通過增強現實技術（AR）將數字信息疊加于真實場景，創造出“混合現實”的安防界面。管理人員通過移動終端掃描校園環境，即可在實景畫面中查看隱藏的管網走向、地下設施布局等空間信息，實現了對校園基礎設施的“透視化”管理。當出現設備故障時，AR導航能夠引導維護人員快速定位問題點位，提高了設備維護的效率。AR與數字孿生的協同應用，打破了傳統視頻監控的平面化局限，使安全管理從二維圖像識別升級為三維空間治理。這種立體監控體系，極大地拓展了安全管理的維度，提高了安全管理的精準性和有效性。

（3）生物識別：人臉通行管控的權限治理。人臉識別技術的深度應用，重構了校園空間的權限管理體系。系統通過建立全校師生及第三方服務人員的生物特征數據庫，并在重點區域，如電梯、設備間、值班室等，部署智能門禁設備，形成了動態權限管控機制。如實驗室根據預約時段開放人臉通行權限，設備間實施雙人認證準入制度。這種“數字哨兵”系統不僅替代了傳統門禁卡，更重要的是建立了人員軌跡的數字化檔案。

該系統創新性地將人臉識別與空間治理相結合，開發出三大功能模塊：一是陌生人預警機制，對于未注冊人員系統將自動觸發分級響應；二是軌跡回溯功能，支持以圖搜人、軌跡追蹤，可選擇或導入人臉圖像進行軌跡追蹤，在全校3D數字孿生上顯示其行進軌跡；三是異常行為分析，如長時間滯留危險區域、非授權時段出入等。這種生物特征與空間數據的融合分析，使安全管理從簡單身份核驗升級為行為模式識別，從而顯著提升了校園安全管理的智能化水平。

（4）智能研判：AI預警系統的認知革命。部署于監控室的AI深度學習系統，標志著校園安防從“看得見”向“看得懂”的認知跨越。系統通過計算機視覺算法，對全校監控畫面進行全時態解析，用以替代傳統人工盯值大屏輪詢，實現人機復合值守。這提高了突發事件的監測和處理效率，能夠及時發現、及時知會、及時處置。針對不同場景采用差異化分析策略，如在運動場域側重肢體沖突識別，在教學樓重點監測異常聚集等。

在學校智慧安防管理過程中，這種智能研判系統具有三層認知架構：基礎層通過目標檢測識別異常目標（如煙霧、倒地人體）；中間層運用行為分析判斷事件性質（如區分正常運動與斗毆行為）；決策層結合空間位置、時間因素評估風險等級，為后續的處置決策提供科學依據。

2.人機協同：復合值守模式的效能提升

學校創新性地構建了“AI值守+人工處置”的協同機制，對安防作業流程進行了重塑。AI系統承擔日常監控、初步研判、信息推送等基礎工作，值班人員則專注于決策處置、現場復核等高級任務。這種分工模式在實踐中展現出多方面的優勢：預警效能大幅提升，通過人機交叉驗證有效降低了誤報率，同時值班人員的工作負荷也得以減少。

為確保人機協同值守機制的有效運行，學校對安保干部、中控值守人員、保安以及其他相關人員進行了系統培訓，使其熟練掌握AI事件預警的處理流程和具體操作方法。例如，當系統偵測到有學生摔倒時，會自動進行預警，中控室和安全管理干部會收到報警消息，系統同時彈出事件畫面，值守人員可根據畫面情況進行判斷，通知相關教師前往現場及時處置或排除誤報，切實做好安全保衛的“最后一公里”工作。

3.數字化與數據治理

在加速推進智慧校園建設的大背景下，學校的數字化轉型建設涵蓋了多個模塊，其中數據治理中樞尤為重要。數據治理中樞包含數據源、流處理、數據庫、可視化4個部分，數智安防系統采集的信息是其重要數據源之一。此外，數據源還包括課堂行為分析、外來人員入校、學生離校、監控調閱、安全隱患報除、設備設施維修等各類校園日常數據。

數智安防系統的數據源體系具有顯著的多元性與實時性特征。以數智安防系統為核心的基礎安防數據流，通過部署在校園各區域的智能攝像頭、門禁傳感器等物聯設備，實時采集人員軌跡、設備狀態等結構化與非結構化數據；教學管理數據流涵蓋課堂行為分析系統捕捉的師生互動頻率、注意力分布、教學資源使用等教學場景數據；校園服務數據流則整合了訪客管理系統記錄的外來人員信息、學生離校審批數據、設備設施報修工單等運營數據。學校通過系統的數據探索、交互報表、可視化等功能，對各類數據進行深度挖掘和分析，實現了對校園態勢的全面洞察，為學校管理決策提供了有力支持。同時，這些數據不僅有助于識別潛在的安全隱患，還可以基于歷史數據建立校園安全數據常模，實時評估校園安全態勢，為預防潛在安全風險提供科學依據。

4.基座兼容與模塊化拓展

數智安防系統構建在數字孿生基座之上，具備強大的兼容性和擴展性。該系統可以集成各種功能設備，各種應用能夠以模塊化的方式并入，根據學校的實際需求靈活擴展功能和應用場景。如在明廚亮灶的基礎上，增加針對廚房操作間的AI事件預警功能，對廚師未戴帽子、未按要求著裝、鼠類出沒等情況進行預警，為學校食堂食品安全監管提供有力保障。再如可以整合消防系統，實現對消防事件的及時預警和精準定位。通過統計游泳館、操場、保安巡邏等地點的人次數據，能夠實現食堂安全保證、宿舍未歸提示、各年級重點關注區域風險提示等功能。借助物聯網技術，學校可以深入推進智慧化校園環境建設，實現環境監測、設備管理、照明、窗簾、空調等設備的聲光電氣水一體化管控。學校可以按照時間、模式、計劃任務等多種方式管理各設備的開關和工作模式，實現對校園環境的實時監測和精細化管理，打造更加安全、便捷、舒適、人性化的智慧校園。

AI數智安防應用的實踐成效

1.校園安全智能防控體系有效實現突發事件及時化解

自智慧校園安全管理系統全面投入運行以來，通過構建“智能感知-精準預警-快速處置-閉環管理”的全鏈條防控機制，校園安全治理效能得到了顯著提升。與傳統管理模式相比，校園突發事件的發生率明顯降低，有效維護了校園的教學秩序和師生的安全。

從技術支撐層面來看，系統整合了人工智能視覺識別、多模態感知網絡和大數據分析等前沿技術，構建起立體化智能防控體系。部署在校園重點區域的高清智能攝像頭，結合先進的行為識別算法，能夠實時捕捉異常行為特征，為及時預警提供了技術保障。在運行機制方面，系統建立了科學合理的三級響應處置流程：初始預警由AI系統自動推送至安保值班終端，次級預警推送至安保干部及責任領導，終極預警對接安全事故當事人所在部門或年級組責任領導及安全主管領導和校長，同時將應急處置情況同步抄送相關人員。這種分級響應機制確保了事故發生時能夠實現更精準、更高效的處置。從管理閉環角度，系統構建了“處置-反饋-教育-預防”的全周期管理體系。每起事件處置后，系統自動生成包含時空軌跡、行為特征、處置過程的數字檔案，并通過教育管理平臺推送給班主任及相關責任人。這種管理模式不僅有效化解了校園突發事件，更重要的是構建了預防為主的安全文化生態。隨著數據的持續積累和模型的不斷優化，系統正逐步從“事件響應型”向“風險預測型”升級，為新時代校園安全治理提供了可復制、可推廣的解決方案。

2.前沿技術推廣示范成效卓著，有力助推普及愿景落地落實

作為安防技術創新實踐領域的先行兵，學校開展的數智安防試點項目成效卓著，為周邊兄弟學校的安防建設指引方向。諸多學校相繼組織人員前來觀摩學習，深入探究此系統于日常校園管理中的實際運行機理。從學生入校高峰時段智能門禁的快速精準識別與人流量精確統計，到課間操場區域異常行為的實時監測捕捉及預警反饋，再至夜間校園重點區域的安防布局管控模式，諸多亮點得到參觀者們高度關注。這些兄弟學校在觀摩后深受啟發，急切表達出將同類技術引入本校的強烈意愿，力求對傳統校園安防系統予以全面革新，以此緊跟時代發展潮流，合力營造安全、智能的校園環境。

在當下，安防系統的建設已然成為學校發展進程中不容忽視的關鍵環節。絕大多數學校都已初步搭建起基礎的安防系統架構，放眼校園，各類攝像頭宛如警惕的衛士，廣泛分布于各個角落，門禁等硬件設施也隨處可見，它們共同構筑起校園安全的第一道屏障。然而，若想進一步提升安防水平，充分挖掘現有資源的潛力，無疑是推動安防升級的核心路徑。學校可著眼于服務器性能的優化，這恰似為安防系統的高效運轉注入強勁動力。通過更換更為先進、高效能的處理器，如同給一輛跑車換上了超強引擎，使其數據處理速度大幅提升；擴大內存，則像是拓寬了信息存儲與流轉的高速公路，確保系統能夠從容應對海量的數據洪流，具備強大且穩定的數據處理能力。與此同時，積極引入前沿的軟件系統，借助深度學習算法、圖像識別技術等前沿科技的力量，為安防系統賦予“智慧大腦”，解鎖AI事件預警功能。如此一來，安防系統便能以敏銳的“洞察力”，精準捕捉諸如異常行為、人員聚集等潛在風險，一旦發現異常，即刻如同吹響緊急號角一般，及時發出警報，將危險扼殺在萌芽狀態。

秉持“先核心后周邊”這一科學合理的原則，學校應優先保障實時監控、預警推送等核心功能的流暢無阻運行，確保校園安全的關鍵防線堅如磐石。這就好比建造高樓大廈，需先筑牢根基，這些核心功能便是校園安防的根基所在。后續再依據學校的實際需求與資金狀況，有條不紊地逐步完善其他功能模塊，諸如智能巡更系統，讓安保人員的巡邏路線更加科學、高效，實現全方位無死角的安全覆蓋；訪客精細化管理則如同為校園安全加上了一把精細的鎖，對每一位外來訪客的信息進行詳細登記、精準識別，嚴格把控入校人員的第一道關口。這般全方位、系統性的安防升級舉措，對于學校而言意義非凡。一方面，能夠即刻強化校園安全管理水平，為師生營造一個安心、放心的學習與工作環境，筑牢堅實的安全防線；另一方面，這也為學校邁向全面數字化轉型鋪就了穩固的基石，開啟逐步構建數智化智慧校園的宏偉征程，讓校園在科技的賦能下煥發出全新的活力與魅力，助力教育事業的蓬勃發展。

AI數智安防應用的實踐啟示

在當今時代，科技發展日新月異，ChatGPT等大模型在眾多領域展現出強大的變革力量，數字化轉型浪潮席卷各行各業，教育領域亦不例外。校園作為人才培養的搖籃，其管理模式的現代化、智能化升級迫在眉睫，而信息技術在其中扮演著關鍵角色，正重塑著校園管理的方方面面。

傳統的校園“三防”，即人防、物防、技防，在過去一定時期內為校園安全保駕護航，發揮了重要作用。然而，隨著社會環境日益復雜多變，校園面臨的安全威脅呈現出多樣化、隱蔽化、突發化的特征，傳統“三防”手段逐漸暴露出局限性。單純依賴安保人員巡邏（人防），難以實現全方位、無死角的監控；物理防護設施（物防）的靜態屬性，在應對動態風險時反應遲緩；既有技術防范手段（技防），如早期的監控系統，分辨率低、智能化程度不足，難以及時精準識別潛在危險。在此背景下，現代校園安全管理亟須革新，學校應積極擁抱新質科技，邁向人機協同、全監快管的數智化轉型之路。

學校數智安防系統的成功部署與實施，為校園安全管理乃至整體數字化轉型提供了極具價值的實踐范例。一方面，顯著提升了學校的安全管理實力，通過引入先進的智能安防設備，如高清智能攝像頭、智能門禁系統等，結合大數據分析與人工智能算法，實現了對校園人員、車輛、環境的實時精準監測。一旦出現異常情況，系統能迅速預警，并基于歷史數據與智能模型提供初步處置方案，大大縮短應急響應時間，提高處置成效。另一方面，為學校數字化全面轉型筑牢根基，數智安防系統作為核心樞紐，積累的海量數據可與教學、后勤等其他管理模塊共享和交互，打破校園管理的數據孤島，以點帶面推動校園全方位數字化進程。

從當前實踐經驗深入剖析，以數智安防系統為核心構建智慧校園、推進數字化轉型，具有多重合理性。首先，校園安全是一切教育教學活動的前提，保障師生人身財產安全責任重于泰山，數智安防系統直接關乎校園穩定。其次，相較于其他校園設施，數智安防系統在體量與功能上優勢突出。從體量看，安防設備分布廣泛，覆蓋校園出入口、教學樓、操場等各個關鍵區域，天然具備數據采集的廣度；就功能而言，其不僅能實時監控，還能借助智能分析實現風險預測，這種綜合性功能是諸如電子班牌等單一功能設備無法比擬的。電子班牌多局限于展示班級信息，耗電量大卻對校園核心管理效能提升有限，淪為形式主義的“擺設”。相反，以數智安防為基座，有序接入物聯網設備，如環境監測傳感器、智能照明系統等，各系統協同聯動，依據學校獨特的校情、學情深度定制方案，方能實現校園全生態實時監測與精細化管理，打造安全無憂、便捷高效、舒適宜人且充滿人文關懷的數智校園新范式，為教育現代化注入澎湃動力，助力莘莘學子茁壯成長。

作者單位：北京市第一六一中學回龍觀學校

編輯：馮艷艷