李婭菲 朱烜璋

（1、湖南科技學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息系，湖南 永州 425100；2、湖南科技學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，湖南 永州 425100）

基于NVR的高校實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控策略研究

李婭菲1朱烜璋2

（1、湖南科技學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息系，湖南 永州 425100；2、湖南科技學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，湖南 永州 425100）

本文針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，以及實(shí)驗(yàn)室管理中潛在的安全隱患，提出一種基于NVR的物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控策略，并就如何應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室安全管理展開探討，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造良好而安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

NVR；實(shí)驗(yàn)室；安全

引 言

隨著高等教育的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)與科研任務(wù)日益繁重，實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度等也越來越大，給實(shí)驗(yàn)室安全管理工作增加了難度[1]。提高實(shí)驗(yàn)室安全設(shè)施，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的安全管理，已經(jīng)成為學(xué)校安全工作的一個(gè)迫切任務(wù)。

當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室的安全監(jiān)控的主流設(shè)備為DVR，DVR雖然可以滿足現(xiàn)有的基本需求，但卻在設(shè)備的智能安全管理與維護(hù)方面顯得力不從心。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和NVR設(shè)備的推廣普及，通過研究從硬件構(gòu)架到軟件實(shí)施的應(yīng)用策略，使實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化智能化得以實(shí)現(xiàn)。

1 高校實(shí)驗(yàn)室安全現(xiàn)狀分析

1.1 高校實(shí)驗(yàn)室的特殊性

高校實(shí)驗(yàn)室比較其它類型的實(shí)驗(yàn)室有其特殊性。首先是種類繁多，拿成都大學(xué)實(shí)驗(yàn)室分類為例，實(shí)驗(yàn)室被分為三大類：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)中心，又劃分為具體專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室共49類。實(shí)驗(yàn)室不同，其中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也截然不同。針對(duì)安全隱患的差異，傳統(tǒng)的管理方法是每個(gè)系部自派管理員檢查維護(hù)，然而在下班以后卻很難維持監(jiān)控管理。

其次，實(shí)驗(yàn)室分布在各個(gè)校區(qū)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)樓中，如要逐一排查隱患則需動(dòng)用大量人力和時(shí)間，這樣無異于資源的浪費(fèi)。另外，課后一旦出現(xiàn)安全問題，能不能及時(shí)的得到信息并第一時(shí)間加以處理，也是高校實(shí)驗(yàn)室安全管理要解決的首要問題。

1.2 實(shí)驗(yàn)室安全事故的表現(xiàn)形式

實(shí)驗(yàn)室安全問題主要表現(xiàn)為火災(zāi)、毒災(zāi)、設(shè)備損壞及機(jī)械傷人和設(shè)備被盜等形式。造成事故的原因有客觀因素也有人為因素，可以用圖1模型來描述。

其中最難被人預(yù)料和發(fā)現(xiàn)的是火災(zāi)和設(shè)備被盜事故。首先，實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)事故是實(shí)驗(yàn)室事故中發(fā)生頻率最高、最常見的安全事故。造成事故發(fā)生的直接原因通常有三個(gè)原因：一是供電線路老化或超負(fù)荷運(yùn)行，二是使用電器設(shè)備后忘記關(guān)掉電源，三是實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)或?qū)嶒?yàn)室設(shè)備布置不當(dāng)。其次，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備被盜事故也是實(shí)驗(yàn)室安全常發(fā)事件，不僅造成了財(cái)產(chǎn)損失，還影響了實(shí)驗(yàn)課程的正常進(jìn)行。這也是由于，實(shí)驗(yàn)室分布廣、人員流動(dòng)大、看管難度大等因素造成的。

近年來，高校實(shí)驗(yàn)室安全事件屢有發(fā)生，然而學(xué)校實(shí)驗(yàn)室多、所在地相對(duì)分散，往往無法及時(shí)監(jiān)控和應(yīng)對(duì)。所以，教育部門希望借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來加強(qiáng)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全管理。另一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品圖像清晰度的不斷優(yōu)化，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)視頻流傳輸帶寬環(huán)境的要求越來越高。因此，不但網(wǎng)絡(luò)承載監(jiān)控資源的壓力將越來越大，甚至解碼設(shè)備的性能也將面臨日益巨大的挑戰(zhàn)，而這又反過來影響著視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像性能的提升。這使得高清監(jiān)控即將興起之際，業(yè)界愈發(fā)關(guān)注高清監(jiān)控廠商將如何解決帶寬環(huán)境這一問題。

圖1 高校實(shí)驗(yàn)室安全事故模型

2 NVR物聯(lián)網(wǎng)安全策略

2.1 安全系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

NVR物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成[2]。一是監(jiān)控端，使用NVR結(jié)合DDNS（Dynamic Domain Name Server動(dòng)態(tài)域名服務(wù)）技術(shù)捕獲動(dòng)態(tài)影像數(shù)據(jù)[3]，使用RFID軌跡偏移預(yù)警裝置時(shí)刻捕捉實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備位置；二是數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)管理影像及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；三是計(jì)算中心，是物聯(lián)網(wǎng)的核心，通過對(duì)捕獲的數(shù)據(jù)中處理獲取設(shè)備及環(huán)境狀態(tài)，從而做出是否發(fā)送報(bào)警信息還是其他控制指令的決策，其總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 NVR物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)主要功能

（1）分布式管理：可以在任意時(shí)間、地點(diǎn)通過電腦、3G手機(jī)等遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻查看實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)。

（2）多人與權(quán)限管理：多管理員可同時(shí)查看實(shí)驗(yàn)室，并且可向不同等級(jí)的管理員授權(quán)，來查看相應(yīng)位置和不同數(shù)量的節(jié)點(diǎn)（現(xiàn)場(chǎng)查看、歷史視頻記錄查看）。

（3）視頻智能識(shí)別：利用實(shí)驗(yàn)室安全控制算法，把獲取的設(shè)備影像，通過和背景進(jìn)行差影處理得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)值[1]，提供控制決策的依據(jù)。

（4）異地視頻數(shù)據(jù)集中管理：采用數(shù)據(jù)中心異地保存現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)，有效地防止人為破壞監(jiān)控設(shè)備造成視頻數(shù)據(jù)丟失，輔助完成現(xiàn)場(chǎng)取證與破案。

3 系統(tǒng)實(shí)施方案

要實(shí)現(xiàn)上文描述功能，前提是高校已經(jīng)具備較為完備的校園網(wǎng)絡(luò)，并以完成了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。具備以上兩個(gè)基礎(chǔ)條件后，監(jiān)控端需要在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)置一個(gè)或多個(gè) IPC（網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)）、DVS（視頻編碼器）并連接到網(wǎng)絡(luò)。每臺(tái)設(shè)備的隱蔽位置貼上RFID標(biāo)簽，設(shè)置RFID感應(yīng)器并連于網(wǎng)絡(luò)，完成設(shè)備環(huán)境感知工作。

數(shù)據(jù)中心需設(shè)置系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，通過核心交換機(jī)與校園網(wǎng)上的實(shí)驗(yàn)室視頻節(jié)點(diǎn)相連接；通過內(nèi)網(wǎng)和計(jì)算中心的高性能計(jì)算機(jī)相連；通過防火墻，與Internet相連，提供遠(yuǎn)程訪問服務(wù)。

計(jì)算中心由一臺(tái)或多臺(tái)高新能計(jì)算機(jī)組成，提供高效的影像轉(zhuǎn)換處理，為實(shí)驗(yàn)室事故提供及時(shí)的報(bào)警信息。

系統(tǒng)實(shí)施方案拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3 NVR物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

軟件平臺(tái)可以使用CyeWeb等軟件管理平臺(tái)[4]，管理控制每個(gè)IPC節(jié)點(diǎn)的錄制方式與影像保存?？梢杂肅yeWeb自帶的影像分析功能分析環(huán)境變化情況，或API包提供影像數(shù)據(jù)輸出接口，被別的影像分析軟件調(diào)用分析。結(jié)語

本文首先分析了高校實(shí)驗(yàn)室的特殊性和實(shí)驗(yàn)室常見的安全隱患。然后針對(duì)性的提出了一種基于NVR的高校實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控策略，并進(jìn)一步探討了這種解決方案的優(yōu)勢(shì)。最后，給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件拓?fù)鋱D和控制軟件的實(shí)施方案。

[1]賈雪.物聯(lián)網(wǎng)視頻智能感知實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的探討[J].中國建設(shè)教育,2011,(4).

[2]劉志魁,陳盛云.物聯(lián)網(wǎng)模式下NVR的智能管理與維護(hù)[J].江西科學(xué),2007,(12).

[3]Jean-Philippe Vasseur, Adam Dunkels.Interconnecting Smart Objects with IP [M].北京:人民郵電出版社.2011,(8).

TP393

A

1673-2219（2012）08-0049-03

2012－04－06

李婭菲（1984－），女，湖南科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程系助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橥ㄐ殴こ獭?/p>

（責(zé)任編校：何俊華）