張君楓

摘要： 隨著高等教育的普及，大學(xué)生的數(shù)量不斷增加，校園安全問題越來越引起人們的重視。高校大多采用開放式管理，社會(huì)人員很容易進(jìn)入校園，這將給學(xué)生的財(cái)產(chǎn)以及生命安全帶來威脅。因此，校園的安全問題是當(dāng)下高校首要考慮的重要議題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?yàn)楦咝５陌踩芾韼砜煽勘Ｕ稀１疚慕榻B了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校安全管理中的實(shí)際應(yīng)用，并對其具體實(shí)施方法進(jìn)行了分析和闡述。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)； 校園監(jiān)控系統(tǒng)； 安全管理

中圖分類號：TP277

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-2163（2017）04-0070-03

0引言

隨著高等教育的大眾化，校園的規(guī)模也日趨擴(kuò)大。目前，各大高校的校園網(wǎng)已經(jīng)逐漸成熟，為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，為高校安全管理開辟了全新的途徑。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理的一體化，全方位推進(jìn)高科技的管理方式，從而有效提高當(dāng)代校園的安全管理水平。

1物聯(lián)網(wǎng)的概念及工作原理

物聯(lián)網(wǎng)屬于新一代信息技術(shù)，以其令人矚目的優(yōu)勢越來越廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、工作以及生活等各個(gè)方面，究其本質(zhì)就是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物物相連的網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)得以創(chuàng)建的前提與基礎(chǔ)，在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)中居于核心地位，物聯(lián)網(wǎng)也是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展；物聯(lián)網(wǎng)在用戶端可以設(shè)計(jì)部署物品之間的信息交換以及通信。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、模式識別與普適計(jì)算等技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各類研究活動(dòng)中，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。早在2000年美國即已提出物聯(lián)網(wǎng)的概念，當(dāng)時(shí)稱為傳感網(wǎng)。其定義為通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，將物品通過網(wǎng)絡(luò)域名相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化定位、識別、監(jiān)控、跟蹤和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)也可以概括為將無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，如具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動(dòng)終端、家庭智能設(shè)施、工業(yè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，以及具備“外在使能”的貼上射頻識別標(biāo)簽的各種資產(chǎn)、攜帶無線終端的人與車輛等“智能化物件或動(dòng)物”，通過無線或有線的通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。應(yīng)用大集成以及基于云計(jì)算的營運(yùn)模式，在內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，對“萬物”提供安全可控、一體化以及個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、預(yù)案管理、安全防范、遠(yuǎn)程控制、調(diào)度指揮、遠(yuǎn)程維保、在線升級等管理和服務(wù)。

簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)的工作原理就是管控“萬物”的巨型網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的所有物品通過采用射頻識別與無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)得到真正的互聯(lián)、共享、交流和管理。物聯(lián)網(wǎng)一般具有3個(gè)顯著特征，具體描述如下：

1）借助傳感器、二維碼、射頻識別等手段切實(shí)保障對物體感知的實(shí)時(shí)性與全面性；

2）借助良好的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)路徑，保證物體信息傳遞的安全性與準(zhǔn)確性；

3）借助云計(jì)算、模糊識別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對信息的識別分析、對數(shù)據(jù)的海量處理以及對于物體的智能控制與處理。

2物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)信息的生成、傳輸、處理與應(yīng)用的控制流程，自下至上可分為3個(gè)層次。其中，底層是用來獲取數(shù)據(jù)的感知層，中間是支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層，最上面則是應(yīng)用層。本次研發(fā)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)中，各層設(shè)計(jì)功能可闡釋解析如下。

2.1感知層

感知層是物聯(lián)網(wǎng)的核心，是信息采集的關(guān)鍵部分，主要通過傳感器等設(shè)備獲取數(shù)據(jù)。感知層用于識別外界物體以及采集信息。具體來說，就是用來解決人類世界與物理世界之間的數(shù)據(jù)獲取問題，首先通過傳感器、數(shù)碼相機(jī)以及攝像頭等設(shè)備，采集外部物理世界的數(shù)據(jù)；然后通過射頻識別、條形碼、紅外線、藍(lán)牙等傳輸技術(shù)傳遞數(shù)據(jù)。

2.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)著重于物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸，把感知到的信息安全可靠地傳送給上層服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層建立在現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、查詢、分析等。云計(jì)算平臺可以有效整合并處理海量數(shù)據(jù)的感知、存儲(chǔ)、分析，這也是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的重要組成部分與應(yīng)用基礎(chǔ)。

2.3應(yīng)用層

應(yīng)用層是與行業(yè)需求緊密結(jié)合的成果表征，是最終實(shí)現(xiàn)各種智能的應(yīng)用，也是用戶使用和操作物聯(lián)網(wǎng)的接口，主要用于執(zhí)行信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘和設(shè)計(jì)決策。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用離不開軟件開發(fā)、智能控制等技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括智能交通、智能家居、物流監(jiān)控、智能醫(yī)療、服務(wù)收費(fèi)、環(huán)境監(jiān)測、電能控制等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層既可以提供對用戶的個(gè)性化服務(wù)，又能通過對感知數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)操作，進(jìn)一步提高用戶的服務(wù)質(zhì)量與效果，促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力以及人民生活水平的提高。

3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1射頻識別技術(shù)

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID），又稱為無線射頻識別，是通信技術(shù)的一種，無需在識別系統(tǒng)與目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)的接觸，可以通過無線信號來識別特定的目標(biāo)并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫。這也是一種自動(dòng)識別技術(shù)，可通過射頻信號技術(shù)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，主要由3部分構(gòu)成，包括了標(biāo)簽、解讀器和天線。其中，標(biāo)簽就是具有計(jì)算和存儲(chǔ)功能的電子編碼，每個(gè)標(biāo)簽只有唯一的電子編碼與之對應(yīng)，標(biāo)簽主要由內(nèi)部芯片和耦合元件兩部分構(gòu)成。通過技術(shù)手段將標(biāo)簽附著在待測物體上，對待檢測目標(biāo)及其周圍環(huán)境自主提供鎖定，借助識別技術(shù)來最終給出目標(biāo)的判定，從而獲得信息。解讀器是RFID技術(shù)的核心部件，主要用于信息處理和傳遞，通常有手持式和固定式兩種，其主要功能就是讀取設(shè)備信息，同時(shí)還可以寫入信息。天線將重點(diǎn)針對于接收信號，實(shí)現(xiàn)射頻信號之間的傳遞。

至此，針對RFID技術(shù)的工作原理可做研究表述如下：

RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、解讀器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三部分組成，在磁場控制下，基于磁場內(nèi)部感應(yīng)電流所產(chǎn)生的能量，標(biāo)簽以某一固定頻率向外發(fā)送射頻信號的方式將內(nèi)部芯片中的信息發(fā)送出來。與此同時(shí)，解讀器針對這一固定頻率來接收信號，并通過解碼器對接收到的射頻信號進(jìn)行解碼，再將解碼后的信息發(fā)送到中央信息系統(tǒng)。endprint

3.2傳感器

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)際感知物質(zhì)世界的設(shè)備，能夠采集周圍環(huán)境的信息及參數(shù)等原始數(shù)據(jù)，如力度、熱度、光照及位移等。傳感器采集的數(shù)據(jù)客觀且快捷，能夠作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)辨識處理研究背景環(huán)境的基礎(chǔ)優(yōu)勢支撐。隨著網(wǎng)絡(luò)及電子技術(shù)的不斷更新，傳感器的發(fā)展趨向于多元化，體積越來越小而且越來越智能，能夠適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)與信息化發(fā)展的需求，同時(shí)正在向更加前沿的領(lǐng)域推進(jìn)，嵌入式Web傳感器已成為新型傳感器的典型代表。

3.3無線傳感網(wǎng)

傳感器網(wǎng)絡(luò)的搭建必須具備3個(gè)基本要素，可重點(diǎn)闡釋如下：

1）要有隨機(jī)分布的傳感器；

2）具有實(shí)施數(shù)據(jù)處理的單元；

3）實(shí)現(xiàn)單元相互通信的節(jié)點(diǎn)。

在同一傳感器網(wǎng)絡(luò)中可以設(shè)置有多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器均可以對其周圍的環(huán)境和設(shè)備構(gòu)建引入連續(xù)監(jiān)測。檢測數(shù)據(jù)包括：熱度、聲音、雷達(dá)波、紅外波、地震波等信號，同時(shí)還可以對周邊的濕度、溫度、光照、土壤、壓力、位移等信息進(jìn)行檢測和收集。通過傳感器集成分布式的數(shù)據(jù)采集模式，可以在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的信息管理系統(tǒng)。隨著技術(shù)的不斷更新與進(jìn)步，傳感器的發(fā)展也更趨向于微型化、低能耗，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布置方面會(huì)更加靈活，在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也會(huì)日益普及與廣泛。

4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校安全管理中的應(yīng)用

隨著高科技與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，高?？梢越柚锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的強(qiáng)大監(jiān)控功能，更有效地實(shí)現(xiàn)校園的安全管理，下面即詳盡論述并提出了基礎(chǔ)研究中的具體實(shí)際應(yīng)用。

4.1校園門禁系統(tǒng)的應(yīng)用

在校園門禁系統(tǒng)中主要利用射頻識別技術(shù)，對出入學(xué)校的人員核查展開身份驗(yàn)證，禁止社會(huì)人員隨意出入校園。在實(shí)際應(yīng)用過程中，學(xué)?？梢詾榻處煛W(xué)生以及學(xué)校的工作人員統(tǒng)一發(fā)放RFID卡，事先在卡內(nèi)錄入個(gè)人的真實(shí)信息，并對此信息做好存儲(chǔ)與備份，將RFID卡視為有效憑證。通過RFID卡可以智能設(shè)計(jì)規(guī)范校園的安全監(jiān)控，避免校外人員混進(jìn)校園，以至于給學(xué)生的安全帶來威脅。校園內(nèi)的其它公共場所，如體育館、圖書館、實(shí)驗(yàn)中心等場所也要憑卡進(jìn)入，這樣可以為學(xué)校的管理帶來便利。

4.2網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

在高校安全管理中最重要的技術(shù)手段就是采用了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將高清攝像頭安裝在校園的各個(gè)場所，充分發(fā)揮其實(shí)時(shí)監(jiān)控作用，隨時(shí)記錄校園各個(gè)角落的實(shí)際狀況，同時(shí)輔以安保人員值班監(jiān)控，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象和突發(fā)事件，并迅速采取可行應(yīng)對解決措施。此網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可利用校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳輸，通過視頻設(shè)備對校園的安全狀況實(shí)現(xiàn)切實(shí)有效的優(yōu)質(zhì)監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)具備對數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理等功能。在實(shí)施監(jiān)控的過程中，還可以建立完善的預(yù)警機(jī)制，以便更好地應(yīng)對突發(fā)事件，在最短時(shí)間內(nèi)做出快速反應(yīng)，將事件的不良影響降到最低。具體設(shè)計(jì)方法可以在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中增設(shè)報(bào)警功能，當(dāng)遇到突發(fā)事件后，系統(tǒng)將自動(dòng)提示監(jiān)控人員，快速對事件展開分析處理。若遇到嚴(yán)重的大型事件，學(xué)校將可向公安部門直接發(fā)送報(bào)警，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)則將成為高校安全管理的有利保障。

4.3防火報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

目前高校的建筑設(shè)計(jì)多以高層為主，一旦發(fā)生火情不僅涉及面極廣，而且很大可能將造成嚴(yán)重后果，因此高校必須密切關(guān)注火災(zāi)隱患，將火災(zāi)的預(yù)防工作視為重要任務(wù)。將校園防火報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用于校園監(jiān)控系統(tǒng)之中，可以及時(shí)地預(yù)防火災(zāi)發(fā)生。防火報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以采用ZigBee技術(shù)，因其具備成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，使得防火報(bào)警系統(tǒng)更加利于校園安全監(jiān)控系統(tǒng)的配置實(shí)施。防火報(bào)警系統(tǒng)針對性強(qiáng)，通過對容易引發(fā)火災(zāi)的場所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在每層樓道、電梯間、宿舍內(nèi)安裝氣體濃度、溫度、煙霧等傳感器，如果發(fā)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)超標(biāo)，立即將位置信息上傳報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)將報(bào)警指令發(fā)送給值班人員，值班人員將根據(jù)報(bào)警信息，快速處理并通知消防人員趕赴火場救援處置。同時(shí)在容易發(fā)生火災(zāi)的場所安裝自動(dòng)噴水應(yīng)急設(shè)施以及自動(dòng)發(fā)出語音警報(bào)，提醒學(xué)生有序撤離。

4.4物品防盜

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效解決校園內(nèi)的盜竊問題。學(xué)?？上蛎總€(gè)學(xué)生發(fā)放一張集成射頻模塊的RFID-SIM卡，學(xué)生可以向?qū)W校保衛(wèi)處提出申請為貴重物品配備內(nèi)置RFID卡，RFID卡中錄入并存儲(chǔ)此物品所屬人的相關(guān)信息。在宿舍門口放置RFID讀卡器。當(dāng)物品經(jīng)過時(shí)，讀卡器讀取RFID卡片信息和學(xué)生的RFID-SIM卡信息，一并上傳到系統(tǒng)并提供對照分析。若兩者信息匹配，就予以放行。否則預(yù)先設(shè)置的聲光報(bào)警裝置將自動(dòng)開啟，系統(tǒng)自動(dòng)向管理人員及保衛(wèi)處發(fā)出報(bào)警信息，宿舍出入口攝像頭將自行按規(guī)律統(tǒng)計(jì)拍照，記錄時(shí)間、地點(diǎn)、物品等相關(guān)信息。若物品已離開校園，可以將攝像頭所拍攝的圖像提交給公安部門，協(xié)助警方快速破案。若物品未被帶離宿舍樓，物品所有者可以向保衛(wèi)處申請追蹤，保衛(wèi)處管理人員則可利用便攜式RFID閱讀器進(jìn)行追蹤掃描，根據(jù)RFID閱讀器的指示搜尋丟失物品。

4.5宿舍門禁管理

宿舍樓是學(xué)生往來頻繁的場所，尤其是上下課時(shí)間，很容易發(fā)生其它宿舍樓的學(xué)生或外來人員趁機(jī)混入宿舍的現(xiàn)象，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)即可獲得這一問題的應(yīng)用研發(fā)具體方案。在每棟宿舍樓門口加裝紅外感應(yīng)設(shè)備，當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，宿舍樓內(nèi)的RFID閱讀器讀取出入人員的RFID-SIM卡信息，倘若沒有讀到信息或者顯示該人員并非本棟樓內(nèi)人員，立即報(bào)警，通知宿舍管理人員提供干預(yù)及處理。

4.6智能考勤

學(xué)生管理中，夜間的查寢工作非常重要，而采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則可為學(xué)生查寢考勤帶來極大方便。此次研發(fā)可通過人臉識別器來獲得設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在考勤的時(shí)間范圍內(nèi)，找到就近的人臉識別器直接選用刷臉考勤。當(dāng)人臉識別器讀取學(xué)生人臉信息后跟系統(tǒng)中預(yù)先采集的圖像進(jìn)行對比，如果一致則完成考勤。這樣的考勤結(jié)果真實(shí)、有效，后臺可同時(shí)運(yùn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)?？记诮Y(jié)束后，系統(tǒng)將未考勤名單發(fā)送給宿舍管理人員，宿舍管理人員進(jìn)入宿舍核實(shí)，如果學(xué)生確實(shí)未歸，立即通知該學(xué)生的輔導(dǎo)員，及時(shí)與學(xué)生及家長取得聯(lián)系。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)展開自動(dòng)考勤，能夠節(jié)省大量的時(shí)間，學(xué)生管理人員可以方便地輸出數(shù)據(jù)的最終統(tǒng)計(jì)與分析結(jié)果，掌握學(xué)生真實(shí)的歸寢情況，預(yù)防意外事件發(fā)生，進(jìn)而保障了學(xué)生的安全。

5結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校的安全管理中發(fā)揮著不可替代的作用，呈現(xiàn)出高端技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用依然面臨著一定挑戰(zhàn)，比如對物體的感知僅限于從信息標(biāo)簽來辨認(rèn)識別，不能防止信息標(biāo)簽的人為移動(dòng)；對公共設(shè)施的管理尚未能夠監(jiān)視其完整性；對人員的管理大多用于對所持有的智能終端信息的識別，而不能通過人的生理特征進(jìn)行鑒別，存在著安全管理的不確定性。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的后續(xù)研究還應(yīng)提升智能化等級，使其在校園中的應(yīng)用更趨完善，從而為師生創(chuàng)造更為安全舒適、且便利的校園生活。

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