基于NVR的高校实验室物联网安全监控策略研究

李娅菲 朱烜璋

（1、湖南科技学院 计算机与信息系，湖南 永州 425100；2、湖南科技学院 现代教育技术中心，湖南 永州 425100）

基于NVR的高校实验室物联网安全监控策略研究

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（1、湖南科技学院 计算机与信息系，湖南 永州 425100；2、湖南科技学院 现代教育技术中心，湖南 永州 425100）

本文针对高校实验室的特点，以及实验室管理中潜在的安全隐患，提出一种基于NVR的物联网安全监控策略，并就如何应用于实验室安全管理展开探讨，为实验教学创造良好而安全的实验环境。

NVR；实验室；安全

引 言

随着高等教育的发展，实验室的教学与科研任务日益繁重，实验室的规模、结构、系统运行的复杂程度等也越来越大，给实验室安全管理工作增加了难度[1]。提高实验室安全设施，加强实验室的安全管理，已经成为学校安全工作的一个迫切任务。

当前高校实验室的安全监控的主流设备为DVR，DVR虽然可以满足现有的基本需求，但却在设备的智能安全管理与维护方面显得力不从心。随着物联网概念的提出和NVR设备的推广普及，通过研究从硬件构架到软件实施的应用策略，使实验室安全监控的网络化智能化得以实现。

1 高校实验室安全现状分析

1.1 高校实验室的特殊性

高校实验室比较其它类型的实验室有其特殊性。首先是种类繁多，拿成都大学实验室分类为例，实验室被分为三大类：基础实验室、专业实验室和实训中心，又划分为具体专业的实验室共49类。实验室不同，其中的实验设备也截然不同。针对安全隐患的差异，传统的管理方法是每个系部自派管理员检查维护，然而在下班以后却很难维持监控管理。

其次，实验室分布在各个校区的各个实验楼中，如要逐一排查隐患则需动用大量人力和时间，这样无异于资源的浪费。另外，课后一旦出现安全问题，能不能及时的得到信息并第一时间加以处理，也是高校实验室安全管理要解决的首要问题。

1.2 实验室安全事故的表现形式

实验室安全问题主要表现为火灾、毒灾、设备损坏及机械伤人和设备被盗等形式。造成事故的原因有客观因素也有人为因素，可以用图1模型来描述。

其中最难被人预料和发现的是火灾和设备被盗事故。首先，实验室火灾事故是实验室事故中发生频率最高、最常见的安全事故。造成事故发生的直接原因通常有三个原因：一是供电线路老化或超负荷运行，二是使用电器设备后忘记关掉电源，三是实验操作不当或实验室设备布置不当。其次，实验室设备被盗事故也是实验室安全常发事件，不仅造成了财产损失，还影响了实验课程的正常进行。这也是由于，实验室分布广、人员流动大、看管难度大等因素造成的。

近年来，高校实验室安全事件屡有发生，然而学校实验室多、所在地相对分散，往往无法及时监控和应对。所以，教育部门希望借助物联网技术来加强学校实验室安全管理。另一方面，随着网络视频监控产品图像清晰度的不断优化，监控系统对视频流传输带宽环境的要求越来越高。因此，不但网络承载监控资源的压力将越来越大，甚至解码设备的性能也将面临日益巨大的挑战，而这又反过来影响着视频监控系统图像性能的提升。这使得高清监控即将兴起之际，业界愈发关注高清监控厂商将如何解决带宽环境这一问题。

图1 高校实验室安全事故模型

2 NVR物联网安全策略

2.1 安全系统总体结构

NVR物联网安全监控系统主要由三部分组成[2]。一是监控端，使用NVR结合DDNS（Dynamic Domain Name Server动态域名服务）技术捕获动态影像数据[3]，使用RFID轨迹偏移预警装置时刻捕捉实验室仪器设备位置；二是数据中心，负责存储管理影像及设备状态数据；三是计算中心，是物联网的核心，通过对捕获的数据中处理获取设备及环境状态，从而做出是否发送报警信息还是其他控制指令的决策，其总体结构如图2所示。

图2 NVR物联网安全监控系统总体结构图

2.2 系统主要功能

（1）分布式管理：可以在任意时间、地点通过电脑、3G手机等远程网络视频查看实验室现场。

（2）多人与权限管理：多管理员可同时查看实验室，并且可向不同等级的管理员授权，来查看相应位置和不同数量的节点（现场查看、历史视频记录查看）。

（3）视频智能识别：利用实验室安全控制算法，把获取的设备影像，通过和背景进行差影处理得到运动目标检测值[1]，提供控制决策的依据。

（4）异地视频数据集中管理：采用数据中心异地保存现场视频数据，有效地防止人为破坏监控设备造成视频数据丢失，辅助完成现场取证与破案。

3 系统实施方案

要实现上文描述功能，前提是高校已经具备较为完备的校园网络，并以完成了数据中心的建设。具备以上两个基础条件后，监控端需要在每个实验室设置一个或多个 IPC（网络摄像机）、DVS（视频编码器）并连接到网络。每台设备的隐蔽位置贴上RFID标签，设置RFID感应器并连于网络，完成设备环境感知工作。

数据中心需设置系统平台服务器、应用服务器及数据存储服务器，通过核心交换机与校园网上的实验室视频节点相连接；通过内网和计算中心的高性能计算机相连；通过防火墙，与Internet相连，提供远程访问服务。

计算中心由一台或多台高新能计算机组成，提供高效的影像转换处理，为实验室事故提供及时的报警信息。

系统实施方案拓扑图如图3所示。

图3 NVR物联网安全监控系统拓扑图

软件平台可以使用CyeWeb等软件管理平台[4]，管理控制每个IPC节点的录制方式与影像保存。可以用CyeWeb自带的影像分析功能分析环境变化情况，或API包提供影像数据输出接口，被别的影像分析软件调用分析。结语

本文首先分析了高校实验室的特殊性和实验室常见的安全隐患。然后针对性的提出了一种基于NVR的高校实验室物联网安全监控策略，并进一步探讨了这种解决方案的优势。最后，给出了系统实现的硬件拓扑图和控制软件的实施方案。

[1]贾雪.物联网视频智能感知实验室建设方案的探讨[J].中国建设教育,2011,(4).

[2]刘志魁,陈盛云.物联网模式下NVR的智能管理与维护[J].江西科学,2007,(12).

[3]Jean-Philippe Vasseur, Adam Dunkels.Interconnecting Smart Objects with IP [M].北京:人民邮电出版社.2011,(8).

TP393

A

1673-2219（2012）08-0049-03

2012－04－06

李娅菲（1984－），女，湖南科技学院计算机与通信工程系助理实验师，研究方向为通信工程。

（责任编校：何俊华）