校园巡护系统的设计与实现

王圣辉 吴晓平

文章编号： 2095-2163（2018）03-0161-05中图分类号： 文献标志码： A

摘要： 关键词： （School of Information Engineering， Zhejiang A& F University， Hangzhou 311300， China）

Abstract： In order to solve the problem of loose management of campus patrol， the development of the system includes sensor data perception， radio frequency identification， global positioning system and modern communication technology. This paper introduces the basic architecture of the system， the establishment and maintenance of database， the development of MVC and the website， and the third party interface services such as map tools. The system realizes the functions of on-line monitoring， historical backtracking， assessment report and task notification. The development and application of the system greatly enhance the responsibility and enthusiasm of the patrol personnel， improve the management efficiency， and provide a complete and efficient modern management system for the construction of campus security.

Key words：

基金项目：

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收稿日期： 引言

学校人员密集、场地大而划分复杂，这就给安全防护工作增加了巡查难度。基于此，本次研究通过引入并融合全球定位系统（GPS）和通信技术[1-2]，能够做到有效存储巡查时间，回溯巡查轨迹，量化考核指标，解决在突发情况下与校园急控中心的警报发送与信息联系，实现校园巡查的信息化、集成化和全程的智能化。

本系统主要由基础设备、手机、服务器和客户端组成，巡查人员通过手机扫描RFID[3-4]和上传GPS数据提供对人员的监控管理，服务端根据历史数据自动生成对应考核报表。在对巡查人员进行监督的同时也大大降低了管理人员的工作强度，既公平又高效。有助于增强巡逻人员的工作责任心和积极性，有助于任务通知的上传下达展开实施，可即时消除隐患，提高校园的安全性，是一套综合全面的現代化管理体系。

1功能需求分析

系统设计的主要构成，如：网络、数据库、操作系统、用户接口等的配备均将遵循国际标准、以及实践中的行业标准，从而整体呈现出科学性、先进性、开放性、稳定性、安全性、实用性等品质特征。根据实际应用需要，系统功能分为权限管理、人员管理、设备管理、在线监控、资源管理和报表管理等六大模块。系统功能架构可如图1所示。同时，针对其中每一部分的功能设计可给出如下阐释与解析。

1.1权限管理

系统定制了多用户分级权限，在实际工作中，各登录用户根据分配权限享有不同的操作功能。

1.2人员管理

主要包括人员的基本信息维护，如身份证、姓名、照片等。同时，这也进一步满足了巡查人员管护不同区域的需要。

1.3设备管理

各巡护人员均会自带一个通信终端，用于日常巡查检测。通过此功能可实现设备的信息变更、远程操控，诸如进行同步配置、取消限制、重新启动、注册手机、注销手机、自定义发送等操作。

1.4在线监控

这是平台的关键功能，可在平台上监控人员实时位置信息。其次，可通过轨迹回放，查看人员的历史行为轨迹；通过框选呼叫，在地图上选择人员（可以一个或多个）进行呼叫，需要配合调度台选择使用。通过云消息服务，还可做到管理人员与巡护人员的互动与联系沟通。

1.5资源管理

就是对各类在用资源，如消防设备设施、监控资源等部署建立一定的管理维护，同时还可与RFID绑定，并支持设定到点巡护。

1.6报表管理

系统定时根据巡护人员的实时数据生成对应考核报表，如日报表、月报表、年报表、任务报表等，同时也可根据用户需要自行选择时间段生成报表。

2系统架构

系统架构在功能上可分为用户端、服务端和管理端3部分[5]，如图2所示。其中，用户端主要面向巡护人员，常规设备可以是智能终端（如安卓操作系统手机），也可以是功能机（需定制功能），终端通过获取实时位置，如GPS定位或者基站定位，发送至服务器，实现实时监测。同时，还可通过扫描RFID或者设备二维码的方式，实现巡检功能。服务端主要包括服务器、数据接口、应用发布等，是系统的核心部件。管理端重点面对管理用户，管理人员可通过相关软件或者以浏览器的方式查询系统信息。这里，将对其展开如下研究论述。

2.1权限管理

权限管理是系统安全规则设计中的重要组成内容[6-7]，在此安全策略下，登录用户仅可操作（查看、修改、删除）已赋授权的资源。当用户操作时，先判断其所属的角色组（如访客用户、管理员、系统维护员等），继而再次判断其角色是否拥有对应模块的操作权限（如增、删、改、查等）。用户-角色-权限模式的基本表设计如图3所示。其中，主要包括用户表、角色组、模块表、权限表和用户角色关系表、角色模块权限关系表。

2.2MSSQL和EF

研究中，考虑到系统的快速开发及应用， 采用对象关系映射（Object-Relational Mapping）技术，即可从对象的角度来编制研发程序，而无需在数据对象操作存储等细节上耗费太多时间。微软提供的ADO.NET Entity Framework就给开发者带来了极大便利[8]。

系统对应用进行了逻辑分组，将其划分为：表现层（UI）、业务逻辑层（BLL）和数据访问层（DLL）[9]，研发后结构即如图4所示。在系统处理过程中，BLL和DLL层又分为接口和实现部分，例如：业务层实现（BLL）和业务层接口（IBLL）。在数据仓储部分提供了IRepositoryBase基类，可通过Insert（）、Update（）、Delete（）等方法实现CURD。关键设计代码可见如下。

2.3BaiduMap实现

地图是本次设计方案的基础构成。无论是人员的实时监控、或是历史轨迹的追溯，都必然需要用到指定范围内的地图数据。百度地图是目前市场日趋普及的软件工具，不仅配有大量的数据源，也开发了丰富的接口可用于各类主题研究。利用地图开放平台，开发者可通过申请账号及SK的方式获取服务。如，在Android端，通过如下代码即可轻松调取地图接入服务，当然，还必须在配置中注明所需权限。研发代码可表述如下。

public class XiaoyuanActivity extends Activity {

@Override

protected void onCreate（Bundle savedInstanceState） {

super.onCreate（savedInstanceState）；

//在使用SDK各组件之前初始化context信息，传入ApplicationContext

//注意该方法要在setContentView方法之前实现

SDKInitializer.initialize（getApplicationContext（））；

setContentView（R.layout.activity_main）；

}

}

2.4RFID设计

无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID），就是通过无线电信号即可实现对目标物的检测和数据读写，现已广泛应用于防伪、物流、人员识别、供应链、生产管理与产品跟踪等研究领域。不仅存储容量大、通信速度快、保密性强，还具备了唤醒机制，从而确保长期稳定地有效运行。

完整的信息采集系统由4部分构成，分别是：RFID有源标签、接收器、以太传输网和上位机。其中，RFID有源标签周期性发送自身ID和其它状态信息（如电池电量）。接收器收到标签信息后，打包向网络上传。接收器有2种输出模式，也就是：自动定时输出和接受查询回复。在自动定时输出时，接收器仅在收到标签时才输出，未收到标签信息时，输出心跳包；定时输出的最大密度为每秒上传一次，可设置“标签滞留同一接收器下的上报间隔”；当接收器下无标签存在时，达到“心跳间隔”时间，输出心跳包。接收器上传的数据帧长度可变。接收器采用TCP Client模式，上位机监听TCP Server端口，基于Socket发送和接收数据。关于查询标签信息指令的回复信息格式详情则可参见表1。

2.5视频监控

目前，大华的視频监控服务在市场应用中赢得了高度认可，其中配备的二次开发接口即可供开发者直接调用。具体来说，通过Client_Init（）可实现系统的初始化操作，在调用Client_Login（）后就可获取操作权限，通过Client_GetDEVWorkState（）获取设备ID后可用Client_PTZControl（）进行云台操作。

3系统部署和实现

本系统已通过实际检验并付诸应用，部分技术信息可见表2。

IIS，.NETIE， ChromeGPS，串口定制3.1应用服务器

应用服务器是系统的核心，提供了数据接收和处理、网站发布与接口、报表生成等服务。图5展示了来自终端上传的图片、音视频等信息。

3.2客户端

系统设计的主界面如图6所示。系统采用了B/S模式，用户可通过浏览器访问系统功能。管理员登录后可直观查看当前人员在线状态和历史巡护情况，报表功能为人员绩效考核设定了评判依据。

3.3手机端

巡护人员的终端会自动将巡查数据上传至服务器，当用户获取巡查任务后，根据任务提示要求，查看各巡护点，扫描各关联RFID点，运行效果界面即如图7所示。后台可根据该人员的到达时间、检查次序来考察判定这一行为过程是否符合前期的指令需求。

4结束语

现代技术的进步给巡查管理带来了发展契机，尤其是在人员流动密集，巡护范围覆盖整体的校园中，则亟需24 h的连续不间断监控。本次研发系统的应用实施有效解决了此前管理松散、且存在巡检漏点等状况，给校园安全建设提供了有益借鉴和参考范例。下一步将结合当前运行实效及出现的问题进行分析与优化，期待更好应用与推广。

参考文献

[1] 苏洁，周东方，岳春生. GPS车辆导航中的实时地图匹配算法[J]. 测绘学报，2001，30（3）：252-256.

[2] 王迪，陈光武，杨厅. 一种快速高精度GPS组合定位方法研究[J]. 铁道学报，2017，39（2）：67-73.

[3] 王保云. 物联网技术研究综述[J]. 电子测量与仪器学报，2009，23（12）：1-7.

[4] 袁学文. 多RFID单元RFID系统时间同步方法研究及其在智能建筑安全防范中的应用[D]. 合肥：安徽建筑大学，2015.

[5] 许文鹏. 数据可视化系统架构的设计与实现[D]. 北京：北京交通大学，2015.

[6] 陈传波，夏义兵. 基于ASP.NET技术及三层网络架构的权限管理系统模型[J]. 计算机工程，2003，29（12）：101-102，178.

[7] 孙红亮. 基于三层架构的校园网站设计与实现[D]. 石家庄：河北师范大学，2014.

[8] 杨小彦. 基于ASP.NET MVC和实体框架的科技项目管理系统的设计与实现[D]. 兰州：兰州交通大学，2015.

[9] 李洋，孙永维，许冰，等. 基于Ajax，Struts，Hibernate和Spring的J2EE架构[J]. 吉林大学学报（信息科学版），2011，29（6）：576-584.