基于物联网技术的学校安防监控系统的研究与设计

摘 要本系统通过以校园以太网为平台，集网络技术、视音频处理技术和嵌入式计算机技术为一体，最大化利用校园已有的网络设计，从而构建无线传感网络。将带有传感器的终端设备加入校园网络，实现物物通信。基于物联网的校园安防监控系统的建成，为打造平安校园定了基础，并最大限度地优化了教育资源的整合，为提高校园安防建设起到了较好的推进作用。

【关键词】物联网 安防系统 传感器 监控

校园安防系统是基于保护校园宿舍安全、重点实验室的相关设备和信息以及相关重要办公场所信息安全所进行设计的。使用安全生产产品和系统以及相关产品来构成一定的警报系统，包括：视频安防监控系统、出入口控制系统等的系统；或是由这些系统为子系统组合，或集成的中子系统组成网络，这都是为有效的保护校园的安全而采用的系统和模式。在当前社会信息系统技术不断发展的情况下，实现校园安防系统的整合与发展，实现资料和数据的共享，都能够在互动的关系中形成有效的安防系统的。因此，需要根据学校的需求，进行重组与发展，建立有效的安防体系是极为必要的。

1 相关技术介绍

1.1 物联网技术

物联网技术涵盖多方面的内容：网络通信技术、情景感知技术、信息处理技术。在情景感知技术方面有一些相对较为成熟的技术支撑：RFID（Radio Frequency Identification. 无线射频识别）技术，WSN（Wireless Sensor Network， 无线传感器网络），红外感知技术，全球定位系统等等。这些技术为情景感知提供了充足的技术保证。在通信方面，传统的移动通信网络或者Internet都为通信的实现提供保证。在信息处理方面，基于各种智能终端技术的发展，以及各种嵌入式智能系统的开发都为信息处理提供了充分的支撑。可以说，物联网概念的诞生是各类技术手段发展的必然结果。基于各种信息应用产品的开发，是物联网技术的主要应用场景。

1.2 MVC架构

MVC框架是软件系统的模块化、层次化处理的一种典型理念。对于MVC这样的分布式的有鲜明结构的三层体系结构，顶层为视图层，是直接面对用户的内容，视图层负责将系统传递过来的数据信息进行可视化的显示，包括各种图形化显示以及文本显示等；与视图层进行知己联系的是为他提供各种数据的业务逻辑层，业务逻辑层根据用户在页面的操作触发各种事件，然后针对事件的对应内容，发送各种请求到服务器端，并等待服务器的相应，在收到服务器的相应之后，业务逻辑层同样负责将这些内容进行解析并传送给视图层；最底层的是数据逻辑层，系统提供的数据访问方法是有限的，业务逻辑层想要获取某方面的数据，可以调用数据逻辑层提供的一个或者多个方法来进行实现，数据逻辑层的功能就是直接与系统数据库进行数据交换。

2 总体架构设计

为了保证本安防管理系统能够良好的运行，根据系统的各种性能与安全性需求考虑，同时考虑到系统后期的扩展工作，系统需要采用MVC三层架构方式实现，通过独立的MVC架构模式，可以有效的提高系统的各方面性能。对于采用C#系语言实现的系统，该MVC架构主要包括：数据层、业务层、展示层，具体MVC架构的体系设计如图1所示。

本系统在实现上采用C/S与B/S混合的方式，通过混合的服务模式，可以既满足在线查询方式又可以提供智能终端的查询途径，同时对于宿舍和重要办公场所不同的监控片区，采用局域网连接模式可以有效的提高信息的安全性，同时对于频繁使用的终端，采用局域网的方式可以减少系统的维护工作量，各个片区信息办公处构成本地的局域网环境，数据采集以后后台传送到系统服务器上，保证总服务器数据随时更新。本地服务提供采用局域网的C/S方式实现，提高系统的安全性。用户对个人数据的访问通过终端或者浏览器进行，由于用户个人仅仅局限于查询个人的相关信息，通过互联网开放相关的API可以有效的提高系统数据的安全性。

3 功能模块设计

根据前面的描述，本系统主要包括6个不同的功能块：基本信息管理、用户管理、门禁管理、监控管理、消防管理以及固定资产防盗管理。

3.1 基本信息管理模块

基本信息管理模块主要负责对与系统安全性、可靠性以及用户有关的数据信息进行管理，其功能包括登录管理、密码设置、数据备份和数据还原等。

3.2 用户管理模块

用户管理模块主要是由注册用户、信息修改、权限设置以及信息审核这样四个部分组成的，直接关系到系统的安全。

3.3 视频监控管理模块

视频监控管理模块是采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术，通过在监控系统中增加智能视频分析模块，借助计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面无用的或干扰信息、自动识别不同物体，分析抽取视频源中关键有用信息，快速准确的定位事故现场，判断监控画面中的异常情况，并以最快和最佳的方式发出警报或触发其它动作，从而有效进行事前预警，事中处理，事后及时取证的全自动、全天候、实时监控的智能系统。智能监控系统解决传统监控系统中的“防”的问题。视频监控管理由视频采集摄像机、智能视频服务器、报警控制单元及报警探测器、视频墙、远程控制中心组成。从而对校园宿舍以及相关重要场所进行24小时不间断的监控。

3.4 门禁管理模块

门禁管理主要有前端的数据采集系统和后端的权限管理系统两部分组成：前端的数据采集系统用于对操作门禁的人员信息进行采集，包括操作门禁人员所持有的RFID电子标签信息、用户输入的密码信息、用户所录制的音频信息、系统拍摄到的用户的图像和视频信息等；后端的权限管理系统通过验证前端数据采集系统采集到的数据，鉴别相关用户是否可以打开某一个特定的门。本文关于门禁系统的讨论，仅包含基于这2种硬件实现的门禁管理系统，门禁管理的一般流程为：通过RFID识别器识别用户说持有的RFID设备是否为系统授权的设备，如果是，则通过控制各种电磁阀等控制闸门的开关，密码锁的操作过程与此相类似。

3.5 消防监控管理模块

消防监控管理对其监控的宿舍区域和重要办公区域的消防状态进行实时监控和险情发生时候的及时反馈。针对不同的应用场景，为方便监控子系统的部署、降低各个监控节点的监控成本，主要采用物联网领域中无线传感网（WSN）技术对消防监控子系统进行设计与部署。整个无线传感网主要用于对监控区域环境信息进行数据采集、数据处理汇聚，然后通过互联网、移动通信、串口线等方式将数据传递至监控中心，从而使无线传感网的使用者可以远距离了解被监控区域的物理状态和环境状态等实时状况，并及时作出处理。

3.6 固定资产防盗管理模块

固定资产防盗管理模块作为学校安防系统的一个重要组成部分，可以用来对学校的重要固定资产进行实时监控，防止固定资产被盗窃等情况的发生。

本文讨论的固定资产管理系统的设计主要是基于GPS模块来实现，具体的管理机制为：每一个欲进行登记管理的固定资产，都备有一个GPS模块，在正常的情况下，该GPS模块处于休眠状态；对于每一个设备，都定义一个合理的活动范围，如果在该范围内活动，则视为正常的活动，如果一旦有设备被带离制定的活动范围，会触发一个触发信号发送的管理系统，管理系统一旦收到该信号，则会触发这个设备上的GPS模块，GPS模块一旦被激活，就会以固定的频率进行定位信息的返回，一次来实现对固定资产的管理。

4 数据库设计

由前面的模块设计阶段，可以对系统的实体进行提取，进而建立系统的关系数据库模型。数据库的设计主要需要考虑系统实际使用中不同的实体，以及对系统的实体的属性的提取。本系统的数据库的设计主要是考虑系统用户群体的区分以及系统分析内容的存放等。

根据系统的实体属性，系统共需要11个不同的信息表，分别有工作人员信息表，与用户对应包括角色内容以及对应的权限信息。其他所有为学校的各种资产信息，包括设备ID以及硬件设备信息等，具体的系统E-R图的设计如图2所示。

5 结束语

物联网技术的出现大大的提升了安防系统的防护能力，给学校安防系统带来了质的变化。基于物联网的物流安防系统把物联网的RFID、传感器等技术合理的运用到学校宿舍或重要办公场所的门禁系统、安全监控系统等系统中，解决了传统安防系统中许多问题。随着物联网技术的成熟发展，学校安防系统也必将完善，从而能较好的解决校园安全问题。

（通讯作者：罗扬）

参考文献

[1]吴伟.基于GPRS无线智能家居安防系统的研究与实现[D].河北工程大学，2009.

[2]马川鑫.高校校园综合安防系统的设计与研究[D].西安建筑科技大学，2010.

[3]余梦璐.安防视频监控系统概述[J]. 长江大学学报自然科学版：理工旬刊， 2010，（2）：296-297.

[4]Shamosh R，Berlent H N.Security protection system and method：U.S. Patent 5，144，661[P].2012-9-1.