郝慧娟 戎靜怡 田志民

（河北水利電力學(xué)院，河北 滄州 061001）

0 引言

維護(hù)高校教學(xué)秩序、確保師生生命安全是高校管理工作的重中之重，做好校園出入管控是安全管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于傳統(tǒng)的校園出入管控方式存在工作效率低、管理難度大及出入過程煩瑣等問題，已無法滿足智慧校園管理的要求。運(yùn)用信息化技術(shù)來構(gòu)建精準(zhǔn)高效、便捷通行、留痕溯源、最大限度控制進(jìn)入校園人數(shù)的管控系統(tǒng)成為推動高校安全管理工作的重要舉措。

1 智慧校園出入管控系統(tǒng)總體需求分析

由于高校人員密集、流動量大，基于智慧校園來構(gòu)建校園出入管控系統(tǒng)，對提高校園安全管理水平具有重要意義。

1.1 業(yè)務(wù)需求分析

1.1.1 構(gòu)建高校師生數(shù)據(jù)信息庫，解決安全管理問題。近年來，隨著高校在校生的規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)校園出入管理模式存在工作效率低、管理難度大等問題，難以滿足精準(zhǔn)化高校安全管理工作要求?；谥腔坌@構(gòu)建的出入管控系統(tǒng)采用RFID、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，將高校師生的個人信息錄入到管控數(shù)據(jù)庫中，能有效解決高校外來人員隨意進(jìn)出、不好追溯等問題，可避免受訪人員頻繁被電話打擾等情況發(fā)生。

1.1.2 提升智慧校園管理的便捷性。高校師生因忘記帶卡，在進(jìn)出校園時常被保安詢問，且校園卡冒用現(xiàn)象頻發(fā)。通過構(gòu)建智慧校園出入管控系統(tǒng)，采用人臉識別、指紋錄用檢驗(yàn)等技術(shù)，為師生進(jìn)出校園提供便捷的服務(wù)，切實(shí)解決“一卡通”冒用問題，實(shí)現(xiàn)“一人一卡”。

1.2 技術(shù)需求分析

1.2.1 統(tǒng)一智慧校園數(shù)據(jù)接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源互通共享。由于高校部門較多，數(shù)據(jù)相對分散，會影響高校學(xué)生管理的工作效率。統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將高校出入信息統(tǒng)一匯集、共享，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)出高校人員、車輛信息的全采集，利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能分析等技術(shù)，將出入高校的人員信息上傳到智慧校園管理系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)高校數(shù)據(jù)信息的共享。

1.2.2 物信深度融合治理，數(shù)據(jù)賦能高校教學(xué)管理。在實(shí)現(xiàn)智慧校園物聯(lián)數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，融合關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等，對校園出入口的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)化、挖掘與分析，從海量分散的碎片化數(shù)據(jù)中提取到新的有價值數(shù)據(jù)，構(gòu)建人、地、物等要素數(shù)據(jù)庫，通過提煉規(guī)律分析、頻度分析、積分預(yù)警等算法模型來掌握高校學(xué)生的出行規(guī)律及學(xué)習(xí)喜好，為高校安全管理提供預(yù)警信息［1］。

1.3 系統(tǒng)功能需求

基于校園安全管理需求來構(gòu)建系統(tǒng)，主要包括3 個模塊。一是監(jiān)控模塊。監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)校園出入管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，可實(shí)時對校園門口進(jìn)行監(jiān)控。為提高監(jiān)控質(zhì)量，監(jiān)控模塊要具備信息自動化處理等功能，并確保前端攝像系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二是報警模塊。該模塊主要對各種報警系統(tǒng)上傳的信息進(jìn)行處理，在監(jiān)控系統(tǒng)中可實(shí)時對報警信息進(jìn)行直觀展示，從而準(zhǔn)確定位報警位置，并將報警信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。三是控制與數(shù)據(jù)處理模塊。以系統(tǒng)模塊為支撐，視頻監(jiān)控中心所獲取的遠(yuǎn)程功能，經(jīng)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)聯(lián)動報警。

基于校園出入管控系統(tǒng)的各個子模塊，該系統(tǒng)具有以下3 方面性能。①低功耗。隨著“雙碳”戰(zhàn)略的實(shí)施，高校出入管控系統(tǒng)要滿足低功耗要求，需要對系統(tǒng)各部門的配置進(jìn)行優(yōu)化。②微型化。低成本是建設(shè)校園出入管控系統(tǒng)所要考慮的問題，高校出入口具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，因此在設(shè)計出入管控系統(tǒng)時，可綜合考慮利用現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。③安全性與穩(wěn)定性。安全性與穩(wěn)定性是高校出入管控系統(tǒng)的核心，不僅要保障管控系統(tǒng)各硬件設(shè)施的安全，還要保證出入管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息安全，以此來實(shí)現(xiàn)管控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 智慧校園出入管控系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體架構(gòu)設(shè)計

基于智慧校園出入管控系統(tǒng)的總體設(shè)計架構(gòu)如圖1 所示。設(shè)計架構(gòu)采取“四橫三縱”模式，即構(gòu)建應(yīng)用終端、應(yīng)用平臺、支撐平臺及基礎(chǔ)設(shè)施，同時推進(jìn)高校智慧管理運(yùn)維管理、安全保障及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范三大保障體系的建設(shè)。

圖1 智慧校園出入管控系統(tǒng)的總體設(shè)計架構(gòu)

2.1.1 應(yīng)用終端。通過Web 瀏覽器來對教職工、學(xué)生信息進(jìn)行自動化管理，實(shí)現(xiàn)對師生出入校園數(shù)據(jù)的實(shí)時統(tǒng)計與分析。利用安卓、IOS 系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對外來人員的自動登記，從而確保信息追溯的有效性。

2.1.2 應(yīng)用平臺。該平臺可提供高校師生檔案、車輛檔案及時間檔案，為高校出入管控系統(tǒng)的統(tǒng)計分析、綜合查詢及人員登記等提供數(shù)據(jù)。通過將高校學(xué)生、教師及管理人員的工作計劃及臨時變動等信息輸入到管控系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)對師生的智能化識別，從而達(dá)到精準(zhǔn)化控制的目的。

2.1.3 支撐平臺。該平臺主要為智慧校園出入管控系統(tǒng)提供關(guān)鍵性支撐服務(wù)，為云服務(wù)、數(shù)據(jù)中心、一卡通系統(tǒng)等提供相應(yīng)的技術(shù)服務(wù)，從而滿足智慧校園系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并通過標(biāo)準(zhǔn)接口來為上層應(yīng)用提供靈活的調(diào)用［2］。

2.1.4 基礎(chǔ)設(shè)施?；A(chǔ)設(shè)施主要有計算機(jī)設(shè)備、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)等，能提供物聯(lián)設(shè)備接入、算力和存儲資源的動態(tài)調(diào)配等服務(wù)。

2.2 校園出入管控系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境

基于智慧校園出入管控系統(tǒng)采取JAVA 語言進(jìn)行開發(fā)，該語言具有開源、跨平臺及面對對象虛擬化等特點(diǎn)，可兼容絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理軟件，能滿足智慧校園出入管控系統(tǒng)對穩(wěn)定性與安全性的要求。在出入管理系統(tǒng)前端，可使用Windows 10 Professional 作為用戶操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的修改等功能［3］。

為兼顧管控系統(tǒng)的便捷性，校園出入管控系統(tǒng)使用的是Microsoft Sercer 2019 數(shù)據(jù)庫，通過Poly Base 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的虛擬化，能有效解決數(shù)據(jù)時效性問題，從而提高異構(gòu)數(shù)據(jù)源間的集成度，簡化用戶在數(shù)據(jù)導(dǎo)出導(dǎo)入的流程，便于數(shù)據(jù)的分布式存儲、處理和計算，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高效存儲［4］。

2.3 系統(tǒng)管理模塊

2.3.1 用戶管理模塊。該模塊用于管理高校出入口管控系統(tǒng)中的所有用戶，包括出入管控系統(tǒng)成員的添加、刪除。由于高校師生的構(gòu)成較為復(fù)雜，且每年師生信息都會發(fā)生變動，如每年都會有新的學(xué)生和新入職的教職工。用戶管理模塊要根據(jù)高校人事變動情況來及時調(diào)整與新增用戶信息，可實(shí)現(xiàn)對教職工、學(xué)生的自動管理。高校出入管控系統(tǒng)不僅能對進(jìn)出校園的相關(guān)人員進(jìn)行管理，還具有追溯查詢功能，通過該系統(tǒng)可查詢?nèi)胄r間、軌跡等信息［5］。通過輸入關(guān)鍵詞來模糊查詢用戶信息，查詢結(jié)果包括用戶名或?qū)W生號、進(jìn)出校園時間及是否為管理員等信息。按照校園出入管控系統(tǒng)的運(yùn)行要求，可自動設(shè)定用戶管理權(quán)限，高校二級院校的輔導(dǎo)員、任課教師可根據(jù)相應(yīng)權(quán)限登錄系統(tǒng)，從而完成對個人信息、學(xué)生信息的修改與輸入。高校安全管理部門可對校園出入管控系統(tǒng)的信息進(jìn)行查驗(yàn)與修正，確保高校師生、車輛、外來人員等的安全。

2.3.2 權(quán)限審批管理模塊。由于高校人員的構(gòu)成類型較為復(fù)雜，因此，對各類人員的權(quán)限管理就顯得至關(guān)重要。按照高校人員的工作范疇，將進(jìn)出校園的人群劃分為校內(nèi)人員和校外人員。校內(nèi)人員包括教職工及學(xué)生，校外人員包括來校辦事人員、人力資源外包人員、教職工家屬等。權(quán)限審批管理模式主要是基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，面向進(jìn)出高校人員來完成對《進(jìn)出校報備及審批表》的設(shè)計。通過智慧校園出入審批二維碼來提供便捷的服務(wù)，進(jìn)入校園的人員登錄高校微信公眾號，注冊登記，進(jìn)入到高校智能出入系統(tǒng)界面，按照要求填寫姓名、證件號、手機(jī)號等信息，智慧校園出入管控系統(tǒng)后臺在收到相關(guān)人員申請后，會自動核實(shí)申請人的身份信息，自動核對準(zhǔn)確無誤后，申請人的手機(jī)上就會自動生成智能出入二維碼，申請人在進(jìn)出校園時，只需將手機(jī)屏幕對準(zhǔn)二維碼攝像頭，即可完成進(jìn)出程序。沒有通過系統(tǒng)核驗(yàn)的申請人不能進(jìn)出校園，要通過人工檢驗(yàn)登記等方式才能進(jìn)出校園［6］。

2.3.3 車輛管理模塊。該模塊包括出入口控制系統(tǒng)和車輛信息采集系統(tǒng)。高校出入管控系統(tǒng)通過這2 個系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對進(jìn)出校園車輛的自動控制與識別。車輛出入口控制系統(tǒng)包括電動擋車設(shè)備和車輛識別模塊，可實(shí)現(xiàn)對進(jìn)出校園車輛的控制與管理。高校教職工要將個人車輛信息上傳到管控系統(tǒng)，系統(tǒng)會對教職工車輛信息進(jìn)行自動保存。當(dāng)教職工車輛到高校入口時，系統(tǒng)會自動檢驗(yàn)入口車輛的車牌號，將車輛的外觀圖像上傳到車輛管控系統(tǒng)中，系統(tǒng)會自動檢驗(yàn)入口車輛的車牌信息、外觀顏色等，當(dāng)車輛信息與系統(tǒng)信息核對成功后，高校進(jìn)出口自動閘門就會打開，車輛完成進(jìn)出程序。同時，車輛管理模塊還能對車輛運(yùn)行軌跡、進(jìn)出校園時長等進(jìn)行監(jiān)控。外來車輛需要通過系統(tǒng)申請或人工登記才能進(jìn)出校園，自動申請程序與上述人員進(jìn)出校園程序基本一致。在人工登記模式下，當(dāng)高校校園管理人員完成對外來車輛登記后，系統(tǒng)會將登記的車輛保存在臨時數(shù)據(jù)中，并利用校園監(jiān)控系統(tǒng)對外來車輛運(yùn)行軌跡進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)外來車輛在校園內(nèi)的停留時間過長時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，外來車輛駕駛員會自動收到警告信息。當(dāng)外來車輛駛出校園時，系統(tǒng)可通過臨時數(shù)據(jù)庫保存的信息進(jìn)行校正，當(dāng)駛出車輛信息與臨時數(shù)據(jù)庫信息一致時，校園閘門就會自動開啟。

2.3.4 學(xué)生管理功能模塊。由于高校學(xué)生的數(shù)量較多，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的管理是出入管控系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。學(xué)生管理模塊主要有2 個功能。一是請假功能。為掌握學(xué)生的實(shí)時動態(tài)，學(xué)生在確實(shí)有事要離開校園時，要履行請假審批手續(xù)。學(xué)生向輔導(dǎo)員提交請假申請，要標(biāo)明請假原因、出入時間等信息，輔導(dǎo)員將學(xué)生請假信息提交到高校出入管控系統(tǒng)中，系統(tǒng)會自動保存輔導(dǎo)員提交的信息。當(dāng)教務(wù)系統(tǒng)自動核驗(yàn)學(xué)生個人信息后，會將出入校園的二維碼發(fā)送到學(xué)生手機(jī)上，學(xué)生在收到系統(tǒng)發(fā)送的進(jìn)出校園二維碼后，就可進(jìn)出校園。學(xué)生要嚴(yán)格按照規(guī)定及時返校，如果沒有及時返校，學(xué)校發(fā)送的進(jìn)入校園二維碼就會失效，需要學(xué)生重新通過輔導(dǎo)員進(jìn)行申請。二是留校功能。部分學(xué)生在寒暑假會選擇留校勤工儉學(xué)或?qū)W習(xí)深造，為滿足留校學(xué)生需求，設(shè)計了留校功能模塊，在放假前統(tǒng)計留校學(xué)生的信息，將留校學(xué)生的個人信息上傳到管控系統(tǒng)中，從而形成數(shù)據(jù)庫，將進(jìn)出校園的時間設(shè)定為06：00—23：00，以此來保證留校學(xué)生的人身安全。留校數(shù)據(jù)庫會自動統(tǒng)計學(xué)生的出校時間和入校時間，并形成數(shù)據(jù)模型。當(dāng)學(xué)生未返校時間超過5 次/月后，系統(tǒng)就會自動發(fā)出預(yù)警，并將結(jié)果自動反饋給輔導(dǎo)員、學(xué)生家長，以此來及時追溯學(xué)生的相關(guān)活動軌跡，從而確保留校學(xué)生的人身安全。

3 系統(tǒng)性能測試

為驗(yàn)證智慧校園出入管控系統(tǒng)的運(yùn)行性能與安全性，本研究對該系統(tǒng)進(jìn)行了性能測試。在Windows 10操作系統(tǒng)的Chrome瀏覽器中單獨(dú)運(yùn)行該系統(tǒng)，檢驗(yàn)該系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。通過任務(wù)管理器來查看Chrome瀏覽器占用的資源，其中，CPU 占比為0.5%，內(nèi)存使用量為183.6 MB。由此可知，該系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定［7］。

同時，經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，高校嚴(yán)格實(shí)施入校權(quán)限提前審批、出入校門現(xiàn)場精準(zhǔn)驗(yàn)證、人員軌跡及時間統(tǒng)計分析等全流程信息化管控，實(shí)現(xiàn)對各類人員分區(qū)域、分時段、分權(quán)限出入校園的在線審批和驗(yàn)證通行的精準(zhǔn)管理。該系統(tǒng)較好地完成各類人員高效、有序地出入校園的管理工作，從而滿足安全管理的要求。

4 結(jié)語

本研究基于5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)，秉承“讓校園沒有難管的門”的理念，構(gòu)建了智慧校園出入管控系統(tǒng)，從而減輕安保人員的工作量，為高校安全管理提供強(qiáng)有力支撐，滿足高校智能化管理要求，為未來教育發(fā)展與改革創(chuàng)新賦能。