王瑶 何东
摘 要：随着科学技术水平不断发展，社会正走向智能化发展道路，学校作为培养新一代优秀人才的重要场所，更应该提升自身的科技水平，让学生接触到更先进的科学技术。因此，基于物联网技术设计校园安防系统不仅能够引导学生了解和学习先进的科学技术，也能提升校园的安防水平，实现学校智能化管理，同时，基于物联网技术来设计和开发校园安防系统，能够提升校园安防相关信息建设，提升学校的安全性。
关键词：物联网技术 校园安防系统 智慧校园 设计与实现
中图分类号：P9T33 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）10（b）-0052-03
Abstract： With the continuous development of science and technology， the society is moving towards the road of intelligent development. As an important place to cultivate a new generation of excellent talents， schools should enhance their own scientific and technological level， so that students can be exposed to more advanced science and technology. Therefore， the design of campus security system based on the internet of things technology can not only guide students to understand and learn advanced science and technology， but also improve the security level of the campus and realize the intelligent management of the school. At the same time， the design and development of campus security system based on the Internet of things technology can enhance the construction of campus security related information and enhance the security of the school.
Key Words： Internet of things technology; Campus security system; Smart campus; Design and implementation
1 当前校园安防建设现状
学校是培养人才的重要场所，国家的發展离不开人才的培育，加强对校园智能化建设有助于提高学生的科技水平，为学生提供良好的学习环境。目前，在校园安防方面，学校仍然是以人防为主，这样的安防需要大量的人力资源，而且过于依赖安保人员，安保人员需要经常在校园进行巡视，但很容易出现发现不及时的现象，导致校园安全事故频发。另外，虽然很多学校已经实现视频监控、门禁管理、消防报警等方面的建设，但是并没有实现校园安防一体化的建设目标，校园安防还存在信息融合度低的情况，难以实现多方联动的目标。
2 物联网技术的结构组成
物联网技术就是通过网络将人与人、人与物、物与物进行有效连接，然后将相关信息进行传递，实现信息的传递与控制。物联网可以分散3个组成部分：感知层、网络层、应用层[1]。
2.1 感知层
感知层是位于物联网最底部的位置，它是物联网的地基，通过传感器获得相关的信息和数据，然后将信息传递到上层关系网中。在利用感知层进行安防系统的建设时，可以通过其了解到相关人员的基本信息，提供事件的图像和视频，师生也能通过相关感知器进行身份识别。
2.2 网络层
网络层是物联网技术的核心，是数据传输的主要平台[2]。通过网络层可以实现数据的接入与传输，能够利用无线或有线方式构成相应的通信网络系统，完成信息交互。
2.3 应用层
应用层是高层部分，能够实现物联网的功能管理，是完成客户端与服务端信息交互的应用，该层又可以分为数据集成管理平台和业务平台，数据集成管理平台指的是实现所有采集传输的数据的有效整合。应用层能够通过人机交互平台、云平台和数据管理系统进行智能操作和分析，为用户提供各种定制服务[3]。
3 基于物联网技术的校园安防系统设计分析
3.1 校园安防系统需求特点
校园是一个人口流动较为密集的地方，每当上下学，将有成千上万的人口流动。另外，学生大多处于自主能力不太成熟的阶段，且学生处于一个较为弱势的环境，如果发生冲突，很容易造成学生受伤。因此，校园的安放应该满足以下需求：监控面积大、监控终端多样性及相关人员要及时处理事件。具体来说，学校是一个结构复杂的环境，有教学楼、办公楼、食堂、体育场、宿舍等多种场所，因此，校园安防具有监控范围大的特点。同时，学生的自我控制能力较弱，如果不及时对事件进行处理，将容易造成群体性事件，导致严重后果。因此，要想建立完善的校园安防系统，就必须满足需求大、难度高、出事险的特点，这样才能为师生提供良好的教育环境。
3.2 校园安防系统硬件选择
基础数据收集是校园安防系统的重要基础条件，只有采用优秀的安防系统硬件才能确保系统的运行。因此，需要选择能够对环境进行数据收集的硬件系统，并要满足能够在固定范围内最快进行信息传输的功能，这样才能及时地了解校园周边的环境变化。由于校园环境范围较小，且地形较为简单，可以采用ZigBee技术进行无线数据传输。另外，学校还具有人员流动性大的特点，硬件系统需要满足图像信号强的要求，才能捕捉到各个细节特征，可以采用HDTV图像，其具有优秀的识别能力，还具有图像信号清晰度高、覆盖范围广的特点，能够进行有效取证和智能视频分析，减少成本投入，实现经济效益最大化的需求[4]。
3.3 智能安防系统的关键技术
3.3.1 网络传输协议
网络传输是物联网信息技术的主要组成部分，也是实现信息传递与交互的重要途径，是整个安防系统中的关键功能。合适的网络传输协议能够将各个子系统有效地连接起来，提升数据的传输效率，并且能够增强信息的准确性和安全性。因此，在建立校园安防系统时，需要合理选择网络传输协议，通常来说可以选择TCP协议簇或RTP协议簇。由于物联网的信息传输具有多样性，选择合适的协议簇有助于数据在不同环境下进行交换，能够提升数据交互效率，提升系统的灵活性。
3.3.2 数据存储
数据存储是安防系统信息中心的重要组成部分，能够将正常录像和报警录像分开存储，并按照一定的周期设置为不同项目，有助于管理人员进行信息查询。数据存储侧重的是信息的存储功能，为了确保能够及时了解相关信息，数据的存储内容不能过于单一和死板，而是要以灵活存储的方式进行数据的存储，保证数据的多样性[5]。在校园安防系统中，数据存储需要满足报警触发、手动操作和时间表等多个方面的存储需求，同一个录像设备要进行多样化的存储方式，这样才能满足校园安防系统的数据存储需要。
3.4 系统软件平台设计
系统的应用需要借助运行软件系统的帮助，校园安防系统的软件平台是由核心数据服务器和客户端工作站共同组成，需要具备数据库、核心软件、用户管理、日志管理、故障管理、权限管理等多方面的功能。然后需要保证能够满足通过软件系统对相关系统参数进行配置及对视频资源进行监视和维护的作用，通过查看日志管理，人们可以了解到相关操作人员的进入、退出系统时间，以便制作相关的报表。
4 基于物联网的校园网安防系统
4.1 系统构成
根据上文提到的校园安防系统设计分析，可以结合物联网技术将其转化为可实现的建设系统。通常来说，校园安防系统需要具备几个重要应用，即门禁系统、消防安全系统、视频监控系统等。
第一，门禁系统。校园的出入是有效控制校园安全事故的途径，而门禁卡不仅能夠控制校门的出入，还能控制图书馆、体育馆等重要场所的出行，能够有效提升学校对外来人员的控制。门禁系统的建立可以参考校园一卡通，主要通过实现身份认证来控制出入，这样的方式能够有效甄别进入校园的人群，也能及时了解每个学生在学校的活动状态。但需要注意一点，就是管控好对外开放区域的安防控制，实现对多类人群的有效控制，还要协调好场馆的疏散机制。另外，学生的住宿一直都是学校较为头疼的问题，不仅会浪费学生管理人员的大量时间，还没有取得较为理想的效果。但是使用门禁系统管理人员就可以通过终端对数据进行查询，方便管理人员进行查寝等宿舍检查活动。
第二，消防安全系统。学校是一个人口较为密集的区域，特别是教学楼、宿舍和食堂，这些地方都属于人群密集区域。学校要加强针对学生上课期间的空旷宿舍楼或没有学生的教室等地带进行消防预警，避免出现没有及时发现相关情况的现象，导致事故更为严重。
第三，视频监控系统。视频监控系统需要包括视频监视可记录功能，确保能够及时了解校园内的相关情况，还可以使用具有对图像进行预判的功能，可以对打架斗殴、人群躁动等情况进行有效预防，提升视频监控系统的智能性。为了确保视频监控系统的质量，学校的视频监控系统需要包括具有网络功能的摄像机、监控中数据的集中存储、视频信号的传输、视频显示和控制几个部分。采用具有网络性能的视频监控系统具有几个优点，分别是图像效果更高、视频质量更可靠、系统扩展更方便等，特别是系统的扩展会影响到系统的容量，对强化校园安防有着重要意义。第四，传输设计。由于学校是一个拥有多种类型空间特点的地方，为了满足不同场合、不同传输距离的要求，根据各个场所进行传输设计可以优化校园安防系统的传输。操场、球场、走道等室外场所距离监控中心较远，而且容易受到雷电的影响，因此需要使用光纤作为传输方式，能够有效避免视频信号收到雷电、静电等因素的影响，确保信号能够稳定采集和传输;由于采用的网络视频监控系统，室内的监控点只需要通过网线接入到就近交换机的方式，但如果距离超过100m，就可以考虑采用光纤传输;当需要穿越复杂电磁环境时，采用光纤传输方式可以避免受到磁场的影响。
第五，出入口控制系统。校门口出入是学校安全防范的重要区域，相关管理人员需要在每个出入口处设置监控点，并要充分考虑夜晚光照差的特点，使用的摄像系统要满足高清抓拍的要求，并能对出入的车辆进行自动识别，记录下车辆的车牌号码和颜色。另外，基于物联网技术设置的安防系统可以实现自动识别、自动抬杠功能，避免浪费大量的人力、物力，并会对进入校园的车辆进行持续观测，这就能提升监控系统的效率，及时发现可疑人员和车辆，为学校管理提供充足的事实依据。
4.2 预警报警机制
基于物联网技术，可以对各种情况进行有效判断并自动定级，避免人为控制的延时性和误差。因此，基于物联网技术的校园安防系统的预警机制可以分为3个等级：初级预警、中级预警和高级预警。初级预警是通过门禁系统能够预判出是否出现斗殴情况，提示的方式为闪灯、提示音等，并会将相关情况报给保安处。中级预警是将相关情况报告给校领导和相关管理部分，并将提示音改为打电话。高级预警主要针对火灾和其他严重伤害事件，触发方式分为2种，一种是自动触发，一种是人为触发，联动对象为派出所、医院、消防队等。
参考文献
[1] 陈凯.物联网技术下校园智能安防系统设计[J].电子技术与软件工程，2019（14）：4-5.
[2] 程思强，韩鑫，杜慧敏，等.物联网在智慧高校中的应用[J].科技尚品，2017（9）：167.
[3] 刘颖.物联网技术下校园智能安防系统的设计[J].电子设计工程，2016，24（8）：102-104.
[4] 程芳.基于物联网技术的校园一卡通系统设计与实现[D].西安科技大学，2015.
[5] 刘秋荷.基于物联网技术的多媒体教室管理系统的研究与实现[D].湖南大学，2016.
[6] 周晨光.基于物联网的高校绿色实验室管理系统设计与实现[D].北京交通大学，2016.
