張萬旭

摘要：從國內院校校園安全工作來看，相關院校安防工程建設還比較滯后，安全意識淡薄，安防工作更多依賴人防和物防，很難達到事前防范的效果。雖然一些院校在技術安防方面有一定投入，但是相關技術水平不高，設備老舊，一些安防系統(tǒng)和設備形同虛設，因此，目前國內校園智能安防建設工作亟待開展。對于物聯(lián)網智慧校園建設背景進行介紹，說明校園智能安防實踐現(xiàn)狀，分析其中存在的問題，并分析智能安防關鍵技術應用，探究物聯(lián)網智慧校園背景下的智能安全系統(tǒng)設計，為國內相關院校開展智能安防建設工作提供一些思路和參考。

關鍵詞：物聯(lián)網；智慧校園；智能安防；實踐

一、前言

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)安防技術已經無法適應新時期智慧校園安防工作需要。物聯(lián)網和智慧校園建設背景下，必須提升安防工作效率，體現(xiàn)現(xiàn)代化和智能化，必須引入智能安防系統(tǒng)，把握先進技術整合和應用，提升校園安全預警能力。對此，本文基于物聯(lián)網智慧校園建設背景探究校園智能安防實踐路徑，具有一定現(xiàn)實性意義。

二、物聯(lián)網智慧校園建設背景

《中國智慧教育藍皮書（2022）》和《2022年中國智慧教育發(fā)展指數(shù)報告》顯示，我國智慧教育基礎設施與硬件環(huán)境已初步建設完成，全國接入互聯(lián)網學校比例接近100%。近年來，學生數(shù)字化能力水平顯著提高，約占比80%的中小學生數(shù)字化能力達到合格及以上水平。中小學教師數(shù)字化能力全面提升，86%以上教師數(shù)字化能力合格及以上?；旌鲜綄W習模式日益普及，我國在線MOOC課程數(shù)量已增至6.45萬多個，在線學生數(shù)量已達10.88億，電算化已成為教育管理的基礎[1]。師生“一校一碼”“一人一號”已成為現(xiàn)實，與學校管理系統(tǒng)、電算化、網絡安全等建設高水平校園相輔相成。約85%的學校擁有網絡安全管理系統(tǒng)，我國數(shù)字化專業(yè)畢業(yè)生比例超過40%，數(shù)字技術相關人才專業(yè)培養(yǎng)規(guī)模處于國際較高水平[2]。

隨著物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，越來越多的大學、中小學開始關注并投資建設智慧物聯(lián)網校園。目前，物聯(lián)網智慧校園建設涵蓋智能安防、智能教學、智能能源管理、智能環(huán)境監(jiān)控等多個方面。這些應用通過物聯(lián)網技術連接設備，為校園管理提供了極大的便利。一是智能安防通過安裝智能監(jiān)控設備、門禁系統(tǒng)等，實現(xiàn)校園安全的實時監(jiān)控和預警，從而提高校園安全。二是智慧教學。物聯(lián)網技術提供了更多的教學可能，例如，智慧教室、在線學習平臺等，讓教學更加生動、高效。三是對校園能耗進行實時監(jiān)測和分析，實現(xiàn)能源智能化管理，促進能源合理利用，降低能源消耗，提高能源利用效率[3]。此外，智能監(jiān)測空氣質量、溫濕度等校園環(huán)境數(shù)據(jù)，為師生提供更加舒適的學習和生活環(huán)境。

未來，物聯(lián)網智慧校園建設將繼續(xù)深化和拓展。一方面，隨著教育信息化的不斷推進，物聯(lián)網智慧校園將成為提升教育質量、推動教育現(xiàn)代化的重要手段。另一方面，隨著物聯(lián)網技術的不斷進步，將會有更多的智能化應用被引入校園中，而智能安防系統(tǒng)也將被繼續(xù)建設并完善。

三、物聯(lián)網智慧校園背景下智能安防建設現(xiàn)狀

隨著物聯(lián)網技術的快速發(fā)展，智慧校園設計已成為教育領域的巔峰之作。在智慧校園背景下，作為校園安全重要組成部分的智能安防系統(tǒng)取得了顯著成效。

首先，智能安防系統(tǒng)通過集成高清視頻監(jiān)控、智能識別等技術，確保對校園各個角落進行全面監(jiān)控，不僅提高了校園安全防范能力，還為管理部門提供了準確、實時的監(jiān)控數(shù)據(jù)，有助于快速發(fā)現(xiàn)和消除潛在的安全威脅[4]。其次，智能安防系統(tǒng)還利用人臉識別、行為分析等先進技術，提高校園異常事件的識別和處理效率。例如，通過人臉識別技術，系統(tǒng)可以自動識別校園內的陌生人并及時發(fā)出預警，有效防止犯罪分子進入校園。此外，智能安防系統(tǒng)還具備先進的數(shù)據(jù)分析和處理能力。通過對監(jiān)控數(shù)據(jù)的深入挖掘和分析，系統(tǒng)可以揭示潛在的安全威脅，為管理部門提供決策支持。最后，系統(tǒng)還可以記錄和分析校園安全事件，為今后的安全管理提供寶貴的經驗。我國不同教育階段學校對于校園安防產品需求的預測統(tǒng)計見表1。

可見，市場對于校園安防需求總量較大。物聯(lián)網智慧校園背景下的智能安防系統(tǒng)建設成效顯著，為校園安全提供了強有力的保障。然而，在構建智能安防系統(tǒng)的過程中也存在一些問題。首先，一些智能安防系統(tǒng)的硬件和技術不夠先進，導致實際應用中出現(xiàn)誤報、漏報等問題，不僅影響系統(tǒng)可靠性，也給校園安全帶來隱患。其次，智能安防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全問題也不容忽視。由于該系統(tǒng)包含大量的個人數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)，如果不采取有效的防護措施，可能會導致數(shù)據(jù)泄露或被非法獲取，給個人隱私和校園安全帶來風險。此外，構建和維護智能安防系統(tǒng)的成本相當高。一些經濟條件有限的學校難以承擔這樣的投資，限制了智能安防系統(tǒng)的普及和使用。

四、智能安防實踐中的關鍵技術應用

（一）人工智能技術

目前，人工智能越來越多地應用于智慧校園安防系統(tǒng)，其詳細而具體的應用對于提高校園安全、優(yōu)化安全管理具有重要意義。首先，人工智能在視頻監(jiān)控領域發(fā)揮著不可或缺的作用。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控往往依賴人工巡檢，效率低下且容易漏報。人工智能可以利用圖像識別技術自動實時分析監(jiān)控錄像并檢測異常行為或潛在威脅。例如，系統(tǒng)可以自動檢測校園內的入侵者、打架斗毆等不安全行為，并立即發(fā)送通知，通知安保人員立即采取行動。其次，人工智能在門禁管理方面也展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。智能門禁系統(tǒng)通過人臉識別、指紋識別等技術，準確識別進出校園的人員，確保只有被授權人員才能進入。同時，系統(tǒng)還可以記錄人員進出的詳細信息，為今后的安全管理提供數(shù)據(jù)支持。此外，人工智能還應用于智慧校園安防系統(tǒng)的智能報警、應急響應等方面。通過集成各種傳感器和智能分析算法，系統(tǒng)可以實時監(jiān)測校園內的環(huán)境變化，如火災、煙霧、煤氣泄漏等。當檢測到異常情況時，系統(tǒng)立即觸發(fā)報警機制，協(xié)調校園資源。各方通過智能調度系統(tǒng)，快速、有效地應對突發(fā)事件。

在具體應用中，人工智能通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習技術不斷提升智能安防系統(tǒng)的性能。通過獲取和分析歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以學習和識別各種安全威脅的模式，從而優(yōu)化警報策略和預防措施。同時，機器學習還可以幫助系統(tǒng)不斷改進和提高檢測精度和響應速度。

（二）目標檢測算法

目標檢測算法是目前提高校園安全的重要技術工具。在校園中，人工智能可以利用目標檢測算法對人、車輛等進行實時跟蹤和識別，為校園安全管理提供有力支撐。目標檢測算法在校園智能安防系統(tǒng)中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，系統(tǒng)通過在校園出入口安裝具有目標檢測功能的監(jiān)控攝像頭，自動檢測并記錄進出校園的人員和車輛，不僅大大提高了管理效率，還能有效防止未經授權的人員和車輛進入校園，保證校園的安全。其次，目標檢測算法還可以對校園內的教學樓、圖書館、操場等關鍵區(qū)域發(fā)揮重要作用。例如，系統(tǒng)可以實時監(jiān)控這些區(qū)域的人流情況。當發(fā)生異常聚集或長時間滯留時，系統(tǒng)自動發(fā)出預警，提醒監(jiān)管人員在限定時間內處理，有助于防止校園可能發(fā)生的安全事件，保障師生安全。此外，目標檢測算法還可以與人臉識別、行為分析等其他人工智能技術相結合，進一步增強校園安防系統(tǒng)的智能化。例如，通過人臉識別技術，系統(tǒng)可以識別大學教師、工作人員、學生等，根據(jù)他們的性格和行為特征，識別特定人員并實施個人安全管理。同時，行為分析技術可以讓系統(tǒng)檢測到打架、奔跑、跌倒等異常行為，以便學校及時采取行動。

在某些應用場景下，可以利用深度學習等技術對目標檢測算法進行訓練和優(yōu)化，更準確地識別目標物體。同時，隨著硬件的不斷改進和優(yōu)化，目標檢測算法的處理速度顯著提高，能夠在實時跟蹤中實現(xiàn)有效的目標檢測和識別。

（三）無人機技術

無人機應用于智能校園安防系統(tǒng)，對于提高校園安防監(jiān)控的效率和準確性發(fā)揮著重要作用。首先，無人機在校園巡檢中發(fā)揮重要作用。傳統(tǒng)的校園篩查方式往往依賴人力，不僅效率低下，而且難以覆蓋每一個角落。無人機可以快速高效地覆蓋整個校園區(qū)域，利用自帶的高清攝像頭和傳感器，可以在整個校園內傳輸實時圖像和數(shù)據(jù)，幫助管理者了解校園的安全狀況。同時，無人機結合人工智能技術可以探測非法入侵、火災等，自動識別異常情況和潛在風險，并及時發(fā)出警告，提醒管理者采取適當?shù)男袆印Ｆ浯危瑹o人機在緊急情況下發(fā)揮著不可估量的作用。在火災、地震等緊急情況下，無人機可以快速到達現(xiàn)場進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，為救援行動提供重要信息。同時，無人機可以快速給自然災害的受害者運送食品、急救箱、滅火器等救援物資。借助人工智能技術，無人機可以實現(xiàn)自主導航和避障，在復雜環(huán)境下安全穩(wěn)定地執(zhí)行任務。無人機還可以連接到智能校園安全系統(tǒng)中的其他設備和技術。例如，無人機可以促進校園內的信息交換，以及自動啟動智能門禁系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等。當無人機檢測到異常情況時，可自動啟動報警系統(tǒng)，通知管理者及時采取行動。這種通信機制不僅提高了校園安防的效率和準確性，也增加了整個安防系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

此外，在具體的人工智能應用方面，無人機搭載先進的圖像識別、行為分析等技術，實現(xiàn)對人、車輛等的智能識別和跟蹤。例如，利用圖像識別技術，無人機可以自動識別校園內的陌生人，并與黑名單數(shù)據(jù)庫進行比對，當發(fā)現(xiàn)可疑人員時，會立即發(fā)出預警。同時，行為分析技術可以讓無人機監(jiān)控校園聚會、競賽等活動，幫助識別異常行為，及早發(fā)現(xiàn)潛在的安全風險。

五、物聯(lián)網智慧校園背景下智能安防系統(tǒng)構建

（一）智能安防系統(tǒng)架構

圖1為基于物聯(lián)網智慧校園構建的智能安防系統(tǒng)架構。

該系統(tǒng)從感知層、網絡層、服務層、數(shù)據(jù)層、應用層和表現(xiàn)層構建智慧校園智能安防系統(tǒng)架構，可以形成一個層次分明、功能完善的系統(tǒng)。下面是對各層的具體描述：

1.感知層

感知層是智能安防系統(tǒng)最基本的部分，主要負責采集和識別校園各類安全信息。該層主要包含各類傳感器、攝像頭、門禁系統(tǒng)等，這些設備可以實時檢測校園環(huán)境、幀流等變化，然后將檢測到的數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號并進行處理。

2.網絡層

網絡層是連接感知層和服務層的橋梁，主要負責數(shù)據(jù)傳輸和通信。該層通過校園網、無線網絡等通信方式將感知層采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)椒諏舆M行處理和分析。同時，網絡層還必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，防止數(shù)據(jù)泄露或非法訪問。

3.服務層

服務層是智能安防系統(tǒng)的主要部分，負責對接收到的數(shù)據(jù)進行處理、分析和存儲。該層主要對感知層采集到的數(shù)據(jù)進行深度探索和分析，識別學生行為模式、識別異常事件等。同時，服務層還可以提供數(shù)據(jù)存儲和備份服務，保證數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。

4.數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是智能安防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，負責存儲和管理各類數(shù)據(jù)。該層利用分布式存儲、云計算等提供快速數(shù)據(jù)訪問和高效管理。在使用高效數(shù)據(jù)存儲技術的同時，數(shù)據(jù)層必須對數(shù)據(jù)進行加密和保護，以防止非法訪問或操縱數(shù)據(jù)。

5.應用層

應用層是智能安全系統(tǒng)功能的實現(xiàn)層，支持基于服務層提供的信息創(chuàng)建各種安全解決方案。例如，利用人臉識別技術實現(xiàn)校園門禁，利用行為分析技術實現(xiàn)異常事件報警等，這些解決方案可以直接滿足校園安全管理的實際需求，提高安全管理水平。

6.表現(xiàn)層

表現(xiàn)層是智能安防系統(tǒng)與用戶之間的交互接口，負責將應用層的功能以直觀、易用的方式呈現(xiàn)給用戶。該層可以通過移動應用、計算機軟件、大屏幕顯示等方式為用戶提供實時監(jiān)控、報警、數(shù)據(jù)分析等服務。通過呈現(xiàn)層，用戶可以方便地查看校園安全狀態(tài)、進行安全管理操作和提高用戶體驗。

（二）系統(tǒng)智慧監(jiān)控和預警的實現(xiàn)

在該智慧校園安防系統(tǒng)中，實施智能監(jiān)控和預警是提升校園安全的關鍵。

在智能監(jiān)控方面，系統(tǒng)結合高精度攝像頭、傳感器等設備，對校園各個角落進行全面的盲點監(jiān)控。這些設備可以實時采集視頻、圖像、音頻等數(shù)據(jù)，并通過網絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。同時，利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術，系統(tǒng)可以自動處理和分析這些數(shù)據(jù)，識別異常事件和行為。例如，檢測非法入室盜竊、火災等。檢測過程需要數(shù)據(jù)支持，通過收集和分析大量的監(jiān)控數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以構建實時模型來感知和預測校園的安全狀況。例如，通過分析校園人流數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以預測人流高峰時段和密集區(qū)域，從而有針對性地加強監(jiān)控和預防。此外，系統(tǒng)還可以對長期存儲和監(jiān)控的數(shù)據(jù)進行回顧性分析，為信息保障和校園安全管理提供決策依據(jù)。

在預警方面，智慧校園中的智能安防系統(tǒng)可以通過實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，立即發(fā)現(xiàn)潛在的安全威脅，并自動觸發(fā)預警機制。預警機制的實施主要基于系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析和處理。當系統(tǒng)監(jiān)測到異常事件或行為時，會立即觸發(fā)預警程序，發(fā)出聲光報警、短信通知等，預警信息被發(fā)送給管理人員。同時，系統(tǒng)可以自動根據(jù)警報級別和類型采取適當?shù)膽毙袆?，例如，啟動應急預案、部署安保人員等。系統(tǒng)通過收集和分析歷史數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建預警模型并設置安全威脅閾值。當實時監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預警閾值時，系統(tǒng)將根據(jù)自身設定閾值自動觸發(fā)預警。此外，系統(tǒng)還可以根據(jù)預警數(shù)據(jù)分析，不斷優(yōu)化預警模型和閾值參數(shù)，提高預警的準確性和可靠性。

六、結語

本文分析了智能安防關鍵技術應用，包括物聯(lián)網技術、大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法等。這些技術的應用有助于提升智能安防系統(tǒng)的智能化水平，實現(xiàn)更精準、更高效的安全監(jiān)控。此外，本文還探究了物聯(lián)網智慧校園背景下的智能安全系統(tǒng)設計，提出了以用戶需求為導向、以技術創(chuàng)新為驅動的設計理念。通過優(yōu)化系統(tǒng)架構、提升數(shù)據(jù)處理能力等措施，打造更加完善的智能安防體系。

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作者單位：武威職業(yè)學院

責任編輯：張津平