智慧校园背景下智能平安校园系统的研究与设计

张明, 郝志杰, 郑秋梅

(中国石油大学(华东),1.信息化建设处,2.计算机科学与技术学院,山东,青岛 266580)

0 引言

随着教育部关于《高等学校数字校园建设规范》通知的发布,国内智慧校园如雨后春笋般迅速发展。顾名思义,智慧校园是将教育、智慧、管理和服务统一起来,以智慧化为特点进行发展的一种新模式,是高校以后发展的新趋势[1]。高校校园是一个相对开放自由的环境,学生、教职工、外来人员以及进出车辆使得安全隐患时刻存在,同时校园平安建设与师生的学习、工作和日常活动息息相关,关系到学校整体的正常运行和安全稳定,是新时代智慧校园建设的重点内容[2]。当前高校校园仍面临着各种恶性事件以及不安全事件的威胁,而且随着高科技技术的发展,风险也呈现高科技性和多样性,例如各种航拍偷拍现象,伪造指纹身份进入他人宿舍等[3]。同时,许多高校校园安防仍然采用传统的方式,即简单的门禁系统加上人工的定时巡逻,这种校园安防远远不能满足现在的社会发展需要。因此,以国家提倡建设智慧校园为契机,以防止恶性案件和安全事故为出发点,以发现整改安全隐患和破解难点问题为重点,建设智能平安校园系统势在必行。

本文运用大数据、人工智能、云计算和图像识别等热门技术[4],提出一种新的高校智能平安校园系统架构,并列出了各种相关系统的详细设计以及对建设成效的概述,以期能落实校园安全责任、提高师生防范意识,为高校智慧校园建设提供新的技术参考。

1 智能平安校园系统架构设计

智能平安校园系统基于大数据平台进行设计,主要分为3个层次:底层的数据层、中间的计算存储层以及顶层的服务层,如图1所示。

图1 智能平安校园系统架构设计

1.1 数据层

数据层主要指的是大数据中心,存储系统内所有的数据,包括原始库、资源库、学生库和事件库等,涉及人员信息、单位信息、访客记录、车辆出入记录等各种信息。

1.2 计算存储层

计算存储层主要指的是大数据云计算平台[5],系统内所有数据的处理过程主要分布在这里,具体包括分布式缓存系统、分布式消息队列、分布式文件系统、分布式数据库、内存数据库、检索数据库等。

1.3 服务层

服务层主要为服务应用,是直接面向人的,具体包括检索服务、权限服务、接口服务、数据代理服务、研判服务、统一用户服务、数据比对服务,也包括各种引擎,如比对引擎、模型计算引擎等。

2 智能平安校园系统研究

在大数据平台的架构下,顶层的服务层在面向服务时又会延伸成主要的几大系统:智能门禁系统、智慧车辆管理系统、智慧消防管理系统、智能视频巡检系统和人工智能平台,如图2所示。

图2 智能平安校园系统组成

2.1 智能门禁系统

智能门禁系统有刷卡、刷脸、扫码等3种便捷通行方式,忘带卡仍可便捷通行,借助AI人脸识别能力[6],快速确认进入学校人员身份信息,且支持戴口罩精准识别、支持体温检测,将体温信息跟人员身份信息绑定,实现校园安全分级、分区精细管控,确保校内安全。同时可以多系统融合创新,实现更安全、更便捷、更高效、更具人性化的智能门禁系统。

2.2 智慧车辆管理系统

智慧车辆管理系统通过对出入口、诱导、缴费等设备的整合,实现车辆的快速出入、快速寻车、便捷缴费等核心业务,实现校内外车辆分层管理,超速、违停现场抓拍,违章车辆联动出入口管控等,形成校园停车闭环管理。解决校园车主停车难、寻车难、缴费慢等问题,打造校园智慧、便捷停车新功能。

2.3 智慧消防管理系统

智慧消防管理系统应用物联网技术[7]对火灾隐患进行监测,并与安防协同、联动处置,实现消防隐患早发现、早预防,避免火灾发生,提升消防管控能力。解决传统消防与安防独立,报警后仍靠人工现场核实,不能快速调取安防摄像头现场核实、消防管控能力不足等问题。

2.4 智能视频巡检系统

智能视频巡检系统通过在校园内外主要区域部署人脸抓拍摄像机,应用20多种业务场景AI视频智能识别(人群聚集、区域入侵等场景),进行自动预警、报警,实现异常事件秒级发现并快速处置。对黑名单可疑人员及时报警,预防恶性事件发生。应用RFID[8]实现贵重设备位置管控,即物品离开指定区域自动报警,并结合3D展示,实现可视化管理。通过复用视频资源进行视频远程巡检,可1小时完成校园巡视全覆盖,减少80%人工巡逻工作量。当特殊事件发生时,通过视频结构化秒级完成检索查询,快速定位责任人员,解决传统事件查证难度大、耗时耗力效率低等问题。

2.5 人工智能平台

人工智能平台主要通过底层的基础算法和场景化算法[9]实现整体功能。基础算法主要采用语音识别、语义识别、人像识别、文本识别、图像识别和视频识别等,安防场景化算法主要对打架斗殴、人群聚集、区域入侵、翻越围墙、烟雾检测、火光检测、温度检测和人员倒地等场景进行处理,如图3所示。

图3 人工智能平台结构

结合人脸抓拍、智能道闸、用电检测,对归寝情况和用电情况进行自动检测、自动预警,守护宿舍安全。平台以AI为驱动,围绕业务研判、分析决策需要,形成算法仓库,为安保管理服务提供决策数据支持。

3 智能平安校园系统建设成效分析

3.1 依托智慧校园建设“智能支撑”

智慧校园具有海量数据资源、先进视频解析、超强数据算力、宏大存储容量等一系列优势,为智能平安校园系统安保提档升级奠定了坚实的智能环境,提供了强力的智能支撑。

3.2 实现校园周边态势“智能感知”

将校园周边纳入“全域感知体系”重点建设范围,构建多维、纵深视频感知前端,并结合高峰勤务、护学岗制度,形成纵深配置、人机互动校园防控网,实现对校园周边治安态势的无缝覆盖、全时盯控、智能感知和自动预警。

3.3 打造校园安全监管“智能模式”

通过应用智能平安校园管理系统、研发手机App,改变了传统手工录入、人工验证等工作模式,实现检查登记自动录入、安全隐患自动提醒、预警信息自动推送、保安信息自动比对、保安配备自动核查等功能,安全监管更加智能、便捷、高效、精准。

3.4 提升校园应急处置“智能效率”

结合“一键报警”系统推广应用,进一步畅通警校应急联动渠道,打通警校报警数据链路,并与公安机关“情指勤舆联”一体化指挥机制融合运行,实现公安机关对校园警情的同步响应、快速处置,大大提升了校园突发事件应急处置的“智能效率”。

3.5 强化联合“智能监督”

整合视频监控平台,联合开展重点时段、重点部位网上视频巡查和突击抽查,实现监督检查可视化、远程化、无感化,使监督检查的实效性明显倍增。

4 总结

在国家大力倡导建设高校智慧校园的环境下,本文基于物联网技术、大数据、人工智能、云计算和图像识别等热门技术,提出了一种新的高校智能平安校园系统架构,对架构下主要的应用系统进行了详细的描述,并对系统建设成效进行了概述,该系统融合布建各类前端感知设备,构建数据防控网,达到校园风险隐患智能感知、及时预警、即时响应、迅速处置,实现校园内外治安态势全要素采集、全覆盖感知,为高校校园安全建设提供新的技术参考。