白湯安

(閩南師范大學(xué)，福建 漳州 363000)

1 目前高校安防技防現(xiàn)狀

在高?！凹挤馈苯ㄔO(shè)中，大家關(guān)注比較廣泛的一般是3個安防系統(tǒng)：①管理人員進(jìn)出的門禁管理系統(tǒng)；②承擔(dān)全校消防火災(zāi)預(yù)警的消防報警系統(tǒng)；③視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)。近些年，各高校在這3個系統(tǒng)上投入了大量的財務(wù)和人力，但相對普遍的現(xiàn)象，大多高校的這3個系統(tǒng)是各自獨立，分開來進(jìn)行建設(shè)的，導(dǎo)致3個系統(tǒng)使用不同的平臺，采集不同的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不能共享，當(dāng)然也就無法達(dá)到智慧聯(lián)動。造成無法聯(lián)動一個很重要的原因是3個系統(tǒng)所要求的數(shù)據(jù)格式不同，比如視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)中主要是前端監(jiān)控設(shè)備獲取的實時音視頻碼流數(shù)據(jù)；而門禁管理系統(tǒng)則主要是人員進(jìn)出時管理采集的門禁卡的信息及一些圖像信息；防火預(yù)警報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)又主要是處理IO開關(guān)量數(shù)據(jù)和探測器(防區(qū)或防火分區(qū))的狀態(tài)信息。這些海量的分散的數(shù)據(jù)無法進(jìn)行系統(tǒng)集成管理，以單獨存在的形式各個分離，當(dāng)需要事后進(jìn)行取證或調(diào)研分析時，都需要人工分別單獨處理來自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，造成極大的工作不便，如就視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，大部分高校雖然配備了高端的視頻監(jiān)控設(shè)備，采用了相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，但是其對于監(jiān)控數(shù)據(jù)的使用卻較為粗淺，僅僅停留在對圖像的對比和對數(shù)據(jù)的存儲層面，也就是僅僅停留在“看”和“存”的層面。另外，大部分高校安防系統(tǒng)之間并沒有實現(xiàn)真正意義上的“互通互聯(lián)”，只能相對獨立，形不成完整的預(yù)報警體系。校園內(nèi)的消防、門禁、溫感、聲光報警器、防火卷簾門等設(shè)備以及對應(yīng)的管控系統(tǒng)沒能真正地實現(xiàn)聯(lián)動一體化，相互之間無法進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和智能聯(lián)動，導(dǎo)致漏報、誤報等普遍問題不能得到有效解決和處理，由于各個系統(tǒng)獨立，在進(jìn)行分析和研判時，往往不能保證校園安防的全面性和準(zhǔn)確性。綜上所述，打通各個平臺的數(shù)據(jù)壁壘，使每個系統(tǒng)相互連接，數(shù)據(jù)共享，才能真正建立一個完整的高效的、安全的、便利的校園智能安防系統(tǒng)。

2 基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)下的校園智能安防結(jié)構(gòu)框架構(gòu)建

隨著深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷突破，安防技術(shù)領(lǐng)域基于大數(shù)據(jù)萌生出了很多新技術(shù)，這期間尤其以海量人臉信息采集和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信為基礎(chǔ)形成的視頻安防集成系統(tǒng)為代表，這也意味著傳統(tǒng)的安防行業(yè)也已經(jīng)逐步邁入大數(shù)據(jù)智慧安防時代。與此同時，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為各個行業(yè)間競爭所必備的戰(zhàn)略資源，缺乏以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智能分析，就容易導(dǎo)致行業(yè)在戰(zhàn)略定位中出現(xiàn)偏差，就會在激烈的市場競爭中被淘汰，安防行業(yè)也是如此，沒有大數(shù)據(jù)的安防便不是智慧安防。高校安防的智能化是一種趨勢，這種趨勢伴隨著可視化、智能化以及算法的改進(jìn)愈發(fā)明顯。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心在于對大量分散的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析，而物聯(lián)網(wǎng)在于將各種硬件系統(tǒng)進(jìn)行智能聯(lián)網(wǎng)，下面從物聯(lián)網(wǎng)角度分別從消防管理、門禁安防、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)構(gòu)建著手，搭建一個統(tǒng)一的融消防、門禁、安防于一體的大安防平臺。通過將各子系統(tǒng)提供的SDK API進(jìn)行模塊化設(shè)計完成各系統(tǒng)間的整合是這一平臺的核心優(yōu)勢，這樣既可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，破除傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)壁壘，同時也可以通過系統(tǒng)控制中心進(jìn)行多線程操作，同步完成數(shù)據(jù)的采集、整合、分析等工作，并將各個不同類型的事件分發(fā)處理過濾，并將事件以可視化的、直觀的圖形和影像的形式呈現(xiàn)在監(jiān)控大屏或各種終端界面前，讓用戶獲得可視化的體驗。

物聯(lián)網(wǎng)，其實質(zhì)是將各個獨立的、采集不同數(shù)據(jù)的物體利用技術(shù)手段而構(gòu)成一個智能的整體，實現(xiàn)行為決策和控制智能化。連通性是物聯(lián)網(wǎng)的另一大優(yōu)勢，利用網(wǎng)絡(luò)通信可以打破時間和空間的約束，物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)就是通過數(shù)據(jù)、信號等將不同的設(shè)備聯(lián)系在一起。對大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的充分應(yīng)用，有助于實現(xiàn)校園業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，促進(jìn)校園管理的進(jìn)一步現(xiàn)代化、數(shù)字化，同時有效加強校園管理的深度與廣度，為廣大師生提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和安全保障。

2.1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

火災(zāi)是高校多發(fā)的一種事故，如何防患于未然，及時發(fā)出警訊，迅速控制火勢蔓延一直是高校所面臨的難題。隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，無線傳感網(wǎng)絡(luò)為及時傳遞災(zāi)情預(yù)警提供了解決途徑。眾所周知，現(xiàn)在的無線傳輸技術(shù)已經(jīng)成熟，配合支撐傳感器組建而成的傳輸網(wǎng)絡(luò)可以在兩個獨立的建筑實體之間傳遞信號，其傳輸距離也遠(yuǎn)達(dá)幾百米甚至更遠(yuǎn)，這一傳輸距離基本可以滿足校園智能安防的要求。市場流行的 Zig Bee無線傳輸模塊不僅具備自動組網(wǎng)和自我修復(fù)功能，同時其內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也含有防碰撞和糾錯機(jī)制，這就能有效地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c時效性。如此一來，校園火災(zāi)的預(yù)警就可以通過搭建Zig Bee無線傳感網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。溫度、二氧化碳含量、煙塵顆粒等數(shù)據(jù)可以采用溫濕度傳感器和MQ-2氣體傳感器來進(jìn)行，不同位置的相關(guān)指數(shù)數(shù)據(jù)被采集之后，進(jìn)一步通過Zig Bee終端節(jié)點進(jìn)行傳輸，所采集的數(shù)據(jù)將由協(xié)調(diào)器進(jìn)行調(diào)制后，經(jīng)過串口將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至上機(jī)位。主機(jī)在對通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)一步分析，如果煙塵顆粒、二氧化碳濃度或者溫度達(dá)到規(guī)定的閾值，系統(tǒng)將自動觸發(fā)樓宇報警總閘開關(guān)，斷電并啟用廣播或者聲光報警來提醒學(xué)生疏散撤離，同時傳感器、協(xié)調(diào)器在達(dá)到一定閾值后觸發(fā)現(xiàn)場監(jiān)控，監(jiān)控畫面?zhèn)鬏斨翑?shù)據(jù)中心大屏，以便實時了解現(xiàn)場情況。

2.2 校園門禁系統(tǒng)

通過RFID等技術(shù)，采集校內(nèi)人員的進(jìn)出情況，將采集的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器端進(jìn)行處理，對校內(nèi)外人員的進(jìn)出等日常行為進(jìn)行實時檢測并進(jìn)行記錄。同時將入校人員的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索匹配，阻止未經(jīng)審核或未經(jīng)授權(quán)的校外人員擅自進(jìn)出校門，最大限度保障校內(nèi)人員的安全。在人員進(jìn)出門禁或出入口事件發(fā)生時，通過傳感器，觸發(fā)相關(guān)的視頻監(jiān)控進(jìn)行抓拍錄像，在校區(qū)邊界設(shè)置規(guī)則或者圈定相關(guān)防止非法闖入的重點區(qū)域，采用智能視頻生態(tài)分析系統(tǒng)，將動物及植物落物過濾，以最大程度上減少誤報和錯報，便于事后查證和驗證是否有發(fā)生非法闖入和進(jìn)入的事件。

2.3 視頻錄像監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控前端采集到的各種視音頻信息，通過“物聯(lián)網(wǎng)”的手段進(jìn)行匯聚后上傳至數(shù)據(jù)庫。處理器機(jī)群將依靠其強大的數(shù)據(jù)分析和處理能力，通過相關(guān)軟件對其進(jìn)行全方位的分析，比如視覺對比、圖像優(yōu)化、數(shù)據(jù)過濾、模式識別等。相關(guān)機(jī)群將根據(jù)已經(jīng)優(yōu)化的算法將無用的干擾信息去除，通過相應(yīng)的人臉識別技術(shù)提取數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵信息，如人臉、行為規(guī)則特征等，從而智能分析異常監(jiān)控畫面，準(zhǔn)確定位現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并觸發(fā)報警或產(chǎn)生其他動作。因此可進(jìn)行有效的事前預(yù)警分析、事中的警情處理，以及事后有監(jiān)控取證等全自動的、無時間死角的實時智能監(jiān)控系統(tǒng)。

3 基于大數(shù)據(jù)、云計算下的校園智能安防結(jié)構(gòu)框架構(gòu)建

大數(shù)據(jù)技術(shù)的突飛猛進(jìn)與云計算、云存儲的逐步成熟，給高校安防行業(yè)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，特別是糅合分布式計算、并行計算、網(wǎng)格計算、負(fù)載均衡化、存儲虛擬化等傳統(tǒng)技術(shù)和新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的云計算(Cloud Computing)的出現(xiàn)。這種技術(shù)的出現(xiàn)可以讓一些成本較低的、單獨的物理計算實體通過網(wǎng)絡(luò)傳輸匯集成一個強大的計算單元。同時這種強大的計算分析處理能力可以被授權(quán)分布到不同的終端，經(jīng)過授權(quán)的用戶可以享用超出自身設(shè)備之外的強大計算分析處理能力。如此一來，既可以減輕用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，又可以減輕其經(jīng)濟(jì)成本和時間成本。與此同時，系統(tǒng)的維護(hù)與優(yōu)化只需要通過軟件升級和大數(shù)據(jù)更新進(jìn)行，用戶終端既不用考慮與此相關(guān)的事宜，也無須負(fù)擔(dān)任何費用，大大簡化了用戶終端的操作負(fù)擔(dān)。

云計算和云存儲技術(shù)的應(yīng)用大大提升了智能安防的效率和能力，以智能人臉識別應(yīng)用為例，人臉識別技術(shù)時大數(shù)據(jù)時代的常見技術(shù)，通過大數(shù)據(jù)與云計算、云存儲技術(shù)的結(jié)合，可以快速進(jìn)行以面部特征為代表的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確高效的提取，解放了大量的人力成本和物力成本。高清攝像機(jī)的數(shù)據(jù)采集能力配合大數(shù)據(jù)深度挖掘，將人臉識別技術(shù)上升到新的臺階，除了方便、快捷、直觀、易操作等優(yōu)點之外，其深度的技術(shù)內(nèi)涵、海量的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、超強的運算處理技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的物理相聯(lián)結(jié)的特性，必將為學(xué)校智慧安防提供有效的技術(shù)支持。

數(shù)十年來，傳統(tǒng)的模式識別理論是人臉識別技術(shù)不變的基礎(chǔ)。很多監(jiān)控廠商如今也生產(chǎn)出成熟的前端產(chǎn)品和系統(tǒng)，并進(jìn)行了相對廣泛的應(yīng)用，但由于前期每個信息庫的建設(shè)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商之間的數(shù)據(jù)格式以及所采集的信息類型存在很大程度上的差異；其次，隨著采集對象年齡的增長，以及采集信息時光照、美顏、位置等因素時影響人臉識別技術(shù)多重因素，這就導(dǎo)致實現(xiàn)人臉識別技術(shù)良好的應(yīng)用所需的成本很高。人臉識別有兩個關(guān)鍵制約點：①大容量的數(shù)據(jù)樣本庫；②快速的搜索和數(shù)據(jù)庫對比匹配。 要想達(dá)到這兩點，無論對硬件還是儲存都要求非常高，也就是說建設(shè)成本高，決定了人臉識別技術(shù)在單個計算節(jié)點上和全方位的走向?qū)嵱么嬖谝欢y度。云計算的模式下，可以較完滿地解決這個問題。云計算一個最大的特點就是對設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化、簡化，任何一個部分都可以采取單獨的硬件設(shè)備，不需要在前端進(jìn)行任何分析處理，所有數(shù)據(jù)的分析處理、樣本庫的建立、搜索匹配與對比，全部放在云端完成，這樣節(jié)省了大量的后端處理設(shè)備，提高了集中處理分析能力。云計算與云存儲的通力配合不僅大大降低了人臉識別技術(shù)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)成本，同時也有效提高了其技術(shù)的效率和能力。真正走向?qū)嵱眯枰Y(jié)合校園實際特點，分析云計算在校園的應(yīng)用。

有效利用已有的校園視聽等設(shè)備。信息化時代的一大特點就是其網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)特征，如何對校園內(nèi)的相關(guān)物品進(jìn)行特征定位是建設(shè)數(shù)字校園的重要步驟。諸如通過二維碼綁定校園固定資產(chǎn)，用定位等技術(shù)手段對資產(chǎn)進(jìn)行跟蹤，采用高清的視聽設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，并將所采集的數(shù)據(jù)通過校園網(wǎng)絡(luò)或特殊網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備傳輸?shù)浇K端處理系統(tǒng)，繼而由相應(yīng)的終端對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并采取不同的應(yīng)對措施。

高校以云計算和智能網(wǎng)絡(luò)為平臺單位將權(quán)限下放至校園內(nèi)各二級單位，不同單位可以根據(jù)TCP/IP協(xié)議來訪問和輸送相關(guān)的視聽數(shù)據(jù)，針對固定的IP地址授權(quán)相應(yīng)的數(shù)據(jù)讀取權(quán)限，實行真正意義上的數(shù)據(jù)集中云存儲，不同用戶終端通過云計算獲得最終的處理結(jié)果，大大簡化操作壓力，提高安防效率。

監(jiān)控中心采用云服務(wù)器來進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲、調(diào)取、運算、分析與處理。云服務(wù)器所采用的云存儲、云計算的方式大大簡化了對硬件設(shè)備的要求。但是其功能卻相較于單個存儲、計算個體有了大幅度的增長。監(jiān)控中心通過云服務(wù)器完全可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出、只能跟蹤、數(shù)據(jù)漫游、視頻音頻解碼上墻、定位預(yù)警等功能的一體化。監(jiān)控中心的工作人員可以通過相關(guān)軟件，依托于網(wǎng)絡(luò)通信新技術(shù)實現(xiàn)不同設(shè)備、任何地點、任何時間對不同節(jié)點上服務(wù)數(shù)據(jù)的任意訪問，這不僅保證了數(shù)據(jù)的時效性，同時也大大提高了監(jiān)控管理的便捷性和易操作性。另外，在校園信息安全得到充分保證的前提下，可以授權(quán)給學(xué)校各單位，使各單位可以根據(jù)自身的職責(zé)范圍，實時查看、監(jiān)控所管轄區(qū)域的視頻、音頻材料，并根據(jù)需求對人員聚集區(qū)設(shè)置單獨靈活的預(yù)警機(jī)制。對某些特殊場所也可以根據(jù)安放要求設(shè)置獨立的信息采集、傳輸以及處理規(guī)則，分地點、分時段、分季節(jié)的靈活設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制。諸如在未經(jīng)授權(quán)的區(qū)域，一旦該區(qū)域出現(xiàn)異常情況，就是及時啟動預(yù)警極致；針對重點警戒區(qū)約，則會進(jìn)行全天候的實時數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析，配合相應(yīng)的安保人員重點監(jiān)控，并將發(fā)出報警信息同時傳遞至監(jiān)控中心以及附近安保人員的處理終端上，起到雙重預(yù)警效用。

4 結(jié)論

作為系統(tǒng)工程的高校安防行業(yè)，不應(yīng)僅局限于傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控，而應(yīng)將監(jiān)控作為切入點和基礎(chǔ)，滲透到更多的子系統(tǒng)業(yè)務(wù)中，如防盜、門禁、車輛管理、交通、消防安全等。 云存儲的海量性與云計算的高效性使云服務(wù)的重要優(yōu)勢，將大數(shù)據(jù)與云服務(wù)相結(jié)合可以實現(xiàn)對視頻、音頻數(shù)據(jù)的海量存儲與快速分析，有助于為校園智能安防建設(shè)提供強有力的技術(shù)支撐。