基于物联网技术的校园综治安全系统研究

摘　要：在高校规模不断扩大和校园不断开放的今天，校园综治安全形势面临新的问题和挑战。系统在校园网络建设和应用的基础上，引入物联网技术与应用，实现校园行车管理、电子巡更、门禁管理、热区监控、资产管理等安防技术系统，并在此基础上整合视频监控和广播系统，以综治综合管理平台实现各个安全子系统的统一管理，促进校园综治安全技术水平的提高。

关键词：校园综治安全；　物联网；　整合；校园网络

中图分类号：TN91934；　TP305 文献标识码：A 文章编号：1004373X（2012）22005104

0　引　言

近年来，随着校园规模的扩大，开放程度的增加，校园人员数量多、成分杂，新的管理困难不断出现；随经济实力的发展私家车急剧增加，现有资源和手段难以完成校园车辆管理，管理统计难，发生事件追踪难；随政府、社会和家庭对教育重视程度的增加，校园贵重财产增长明显，且小型化趋势明显，此类设备的挪用、防盗责任重大；重点区域，比如晚上的露天游泳池管理，重点部位，如财务室、机要室、敏感楼层的走廊等，都是重点监管的区域。这些问题，使高校安全稳定工作面临更加严峻的新形势。

传统的校园安全管理模式已相对落后，管理技术缺乏先进性；技防子系统数量众多各自为政，信息缺乏整合，难以提升管理水平和效益，并且也造成人力资源投入的困难。近年来，校园网络日趋完善，有线无线网络的覆盖完成，数字校园系统基本建成并发挥作用，为物联网的实施提供了良好的基础。建设基于物联网的智慧校园，可将管理对象延伸和扩展到校园内的重点物品，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。基于物联网技术的安全综治系统建设，搭建校园安全技术综合管理平台，有机整合热区监控、车辆管理、电子巡更、门禁管理等系统，并与视频监控、声光报警、短信报警有机联动，以提升校园综治的技术水平，减轻人力压力，提高综治水准；并利用平台的综合数据库，实现综合统计与分析，为决策提供辅助支持。

1　基于智慧校园的综治安全系统模型设计

校园物联网是在传统校园信息化的基础上，以校园网络为依托，借助物联网技术对校园环境、资源和活动等各个方面和环节进行综合管理。以便高效实现学校的教学、科研、管理和服务等活动的全部过程，从而达到提高学校教学质量、科研水平和管理水平，促进实现学校办学宗旨的目的。

以物联网技术为基础的校园安全综治系统，为学校构建新颖、高效的安全综治技术平台，探索以技术促管理，以管理带动技术发展的安全综治新模式。系统将为提升校园安全水准，减少安全隐患，保护资产安全，及时发现事故并报警，以及事后问责、审计和决策提供支持，为教育事业的顺利发展保驾护航。

系统以智慧校园建设为契机，依托现有的数字校园环境，重点建设以实现“热区监控”、“车辆管理”、“电子巡更”、“门禁管理”、“资产监控”功能的物联网，并在此基础上整合“视频监控”和“校园广播”系统，实现校园综治安全综合管理平台。系统架构从逻辑上分为：物联网基础设施、IP传输网络、管理和应用平台和安全认证等四层，架构如图1所示。

图1　基于物联网技术的校园综治安全系统架构平台是校园综治管理系统的指挥管理中心，是整个系统的核心。主要包括“数据库”、“安全管理网站”和“报警平台”3部分。安全管理网站供不同身份角色的人员提供安全管理和安全信息查询接口；数据库主要用于保存数据，以便于记录、管理、统计分析和事后监督；报警平台用于安全事件发生时，按类型、性质触发短信、广播和声光报警信号；平台依赖数据库及数据挖掘和决策支持系统为安全管理的决策提供辅助支持。

认证层为整个平台的使用提供安全认证机制，以LDAP数据库为中心，按用户角色不同提供对应的访问、操控或管理界面。

2　基于物联网的校园安全子系统建设

物联网（Internet　of　Things，IoT）又称为传感网，是互联网从人向物的延伸，主要是解决物与物之间的信息交互。通过IoT可以实现人人、人物及物物间的互联互通，通过现有的网络平台，可以获取、传递和处理信息并实现相应的控制。建设和整合基于物联网的各种校园技防子系统，显然能有效提升校园安防的质量和水准，并借助集控管理平台，能及时综合分析安防形势，有效提供决策支持，还能有效减轻人力资源投入。

2.1　校园车辆通行管理系统

系统通过物联网技术，随时掌握校园内车辆信息，对进出校园的车辆进行综合管理，掌握校区内车位使用状态。通过本系统可以动态分析车辆信息，用户通过管理平台查询车位的实时使用情况，以及车辆引导服务。系统大大提高管理效率，减少人力资源配置，规范校园内交通车辆，做到停车有序、行驶有规；同时也为事件处理、事后管理及以后可能的收费服务提供技术准备。

系统使用RFID卡，分成长期和临时2类：

长期卡主要提供给校内教职工及固定用户使用，卡内记录车主、车号、有效期、时间、闸口号、进出等信息；临时卡供单次出入校园使用，目前只记录时间、闸口号、进出及流水号等信息。

系统按功能分成2个子系统：

车辆通行管理子系统和停车位管理子系统。停车位管理子系统主要是通过预埋在停车位下面的无线传感器来实现停车位的动态管理。

车辆进出通行管理子系统实行系统集中监控，采用红外检测器检测车辆的进出，使用无线收发器识别注册车辆的进出信号，达到车辆通行管理方便、安全、高效的目的。

系统包括：信号接收、红外探测、蜂鸣报警、步进电机驱动、车辆通行检测等5大部分。

闸口分为自动和人工两类，自动闸口专门用于长期卡用户；人工闸口供单次出入使用，由人工发卡、放行、验卡、收卡等动作。车辆入场工作流程如图2所示，车辆出场流程基本与入场雷同，不同的是将“发放临时卡”改为“收回临时卡”，“车位数-1”改为“车位数+1”。

校园电子巡更系统是最近几年被广泛用于校园安全巡查一种安防系统，能够有效制约指定人员在指定时间按指定路线执行巡查工作，并具有事后监督和审计功能。

系统使用GPS全球卫星定位系统，结合现代通信技术，存储保安的巡更时间、巡更路线的地理数据，能够在控制终端重现巡更轨迹，并能够在遇到突发事件的时候及时向控制中心发出警报信号。系统主要包括手持巡更仪和控制管理2部分：

手持巡更仪部分利用GPS卫星定位模块接收GPS卫星数据，通过单片机提取时间、经纬度等有用数据并对得到的有用数据进行存储和控制，而且实时通过无线收发模块向控制终端发送携带巡更人员地理位置数据的警报信息，并在出现紧急突发事件的时，能向中心发出报警信号。

控制管理部分主要由管理系统、传输网络、无线收发装置和校园电子地图系统等组成，实时接收巡更仪发回的信息，当巡更人员偏离既定路线或接收到报警信息，监控中心会发出声光报警。其工作原理如图3所示。

以IC卡为基础的校园卡是高校智慧校园建设的基础设施之一。基于CPU卡的门禁应用系统，是指采用CPU卡的授权、认证、监控等功能实现安全场所出入管理和有效控制的信息应用系统，目前在高校的应用正热。

系统通过分析管理制度、学生生活规律、行为方式等特点，设计对应的基于CPU卡的门禁管理系统，实现门禁出入控制、实时监控、考勤记录、非法卡报警等多种功能，实现校园人员流动的安全、高效、便捷的管理目标。

门禁系统可以分为IC卡、门禁控制和门禁管理3部分。IC卡是存储持卡人信息的载体，具有智能读写和加密通信的功能，是启动门禁控制系统工作的触发器，也是门禁管理系统授权的依据，同时也具有门禁安全认证的保障作用。作为门禁应用安全控制的核心，门禁控制系统根据门禁管理系统下发的授权及控制信息，对卡片和持卡人进行验证并控制门锁开关，同时形成刷卡及开锁记录。门禁管理系统是门禁管理员在门禁控制系统上层进行人员授权、门禁卡管理、设备管理、实时监控、刷卡记录查询等操作的系统。

门禁系统应用范围可以遍布校园内宿舍、教室、办公室、实训实验室、会议室、机房、图书馆、校卫生所、校门等地点，数量大、分布广，目前我院已经和在建的有宿舍、机房、图书馆、会议室等场所。

各类地点的应用在管理控制方式、安全性要求、报警手段等方面均有不同的要求。门禁持卡人包括教职工、学生、校内服务人员、短期访问人员等在内的多种用户，各类用户在使用时间、使用频率、使用范围等方面也不尽相同，发卡管理、授权管理和出入记录管理都各有其特点。所以系统运行首先要规范IC卡的发放程序，各类人员按性质不同由不同部门在管理平台进行注册并指定相应的编码，制发卡部门依据卡编码制作包括持卡人基本信息和指定权限在内的IC卡共人员使用。整个门禁系统的应用功能如图4所示。

图4　校园门禁系统功能结构图2.4　热区闯入监控

校园内有一些需要重点监控的区域和房间，综治平台为此设计了热区监控与报警系统。目前包括的热区主要有：游泳池、财务室、锅炉房、配电间、网络中心机房及重点楼层的走廊等，热区监控主要特点是监控有时段要求，即在指定的时段有闯入监控报警要求。如上班时间无需监控和报警，而在下班后需要开启监控。

热区监控系统主要采用红外和运动探测两种技术，在监控区域边界采用红外对射，场内采用视频监控中的运动检测；在封闭的房间则采用门禁结合视频监控的运动检测。

2.5　重点资产监控系统

学校有一些高价值或敏感资产需要监控，监控这些资产是否在指定的位置，以防止这些资产的非许可挪动而造成丢失或失控。这些设备主要包括暴露在公共部位的投影仪，井道中的网络设备；高价值资产，如服务器、存储、网络设备、机床、实习车辆等；及敏感岗位的电脑等。

系统主要对这些资产实行定点管理，主要提供指定位置报警、出校门报警及运行记录等。系统主要有监控管理平台、传感器、RFID标签和网络系统组成。系统结构如图5所示。

图5　重点资产监控系统结构3　结　语

整个系统正在建设实施过程中，可以相信在成熟技术基础上，完成构成校园综治安全系统基础的物联网建设，在综治安全公共平台的统一管理下，整合原先的视频监控、报警平台和安全管理有关业务系统，充分发挥前端安全子系统和后端管理数据库及应用系统的作用，定能在技术水准、综治效果和决策水平等方面，有一个质的飞跃。作为智慧校园建设的应用实践和探索，能为其他高校类似系统的开发和实施提供借鉴和经验，良好的安全综治管理将为学校教育事业的健康发展保驾护航。

参　考　文　献

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作者简介：　叶忠杰　男，1964年出生，浙江鄞县人，副教授。主要研究方向为计算机网络技术、智慧校园系统。