康泰云，章正偉，楊志平

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州 311112）

隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展，各行各業(yè)對人才的需求也不斷提升，高等學(xué)校伴隨著社會進步的浪潮也不斷發(fā)展，招生人數(shù)持續(xù)增加，學(xué)生數(shù)量眾多的超級大學(xué)陸續(xù)涌現(xiàn)。根據(jù)教育部目前的公開數(shù)據(jù)，2022 年度各種形式的高等教育在學(xué)總規(guī)模4 655 萬人，比2021 年增加225 萬人，而2011 年度各種形式的高等教育在學(xué)總規(guī)模僅為3 559 萬人，2022 年在校本科生人數(shù)超過3 萬的雙一流高校高達20 所[1]。

1 高校校園安全的重要性

在高等教育高速發(fā)展的同時也面臨著一些管理問題，其中校園突發(fā)事件的發(fā)生是校園管理中最重要最敏感的問題。近年來公共安全突發(fā)事件在高校校園發(fā)生愈加頻繁，如學(xué)生夜間失蹤、校外人員入侵、群體違規(guī)聚集等，復(fù)雜程度不斷升級的校園突發(fā)事件對高校公共安全管理能力提出了新的挑戰(zhàn)。加強高校校園突發(fā)公共安全事件應(yīng)急管理的研究，對于建立有效的突發(fā)公共安全事件應(yīng)急管理機制、提高高校校園突發(fā)公共安全事件應(yīng)急管理水平意義重大[2]。

2 高校校園安全管理現(xiàn)狀

高校校園安全管理涉及到眾多方面，包括環(huán)境安全管理、人員安全管理、突發(fā)事件應(yīng)急管理等。目前，在高校校園安全管理機制的實際運行過程中，仍存在一些問題。

安全管理流程方面。例如校園入口門禁系統(tǒng)未按規(guī)范使用，容易導(dǎo)致外來人員潛入，增加校內(nèi)安全隱患。此外，個別高校的安全巡邏也存在不夠全面的問題，巡邏區(qū)域比較固化，存在巡邏盲區(qū)。

消防安全方面。校園范圍內(nèi)學(xué)生宿舍、實驗室等區(qū)域?qū)儆诨馂?zāi)發(fā)生高風(fēng)險區(qū)域，但一般性的火警感應(yīng)裝置為煙霧報警器，可能出現(xiàn)不能及時報告火情的情況，延誤了消除火情的最佳時間。

應(yīng)急安全事件處置方面。目前全國大多數(shù)高校均建立了校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)可覆蓋大部分重點區(qū)域，部分區(qū)域還存在監(jiān)控盲區(qū)，且在眾多監(jiān)控畫面的檢查中也會存在人為因素的影響，造成監(jiān)控過程不到位。這導(dǎo)致在部分位置發(fā)生緊急事件時，安保人員不能在第一時間發(fā)現(xiàn)并介入。

上述各種風(fēng)險因素表明高校監(jiān)管盲區(qū)有待進一步消除，安全管理體系有待進一步建設(shè)加強。

3 無人機智能監(jiān)控識別技術(shù)現(xiàn)狀

近年來無人機技術(shù)得到了長足的發(fā)展，無人機監(jiān)控平臺通過搭載先進的傳感器和自主飛行系統(tǒng)，能夠在無人駕駛的狀態(tài)自動執(zhí)行各類飛行任務(wù)。先進傳感器（如：高清攝像機、多光譜相機、激光雷達、探照燈和喊話器等先進設(shè)備）的應(yīng)用使得無人機監(jiān)控平臺具備全面的空中監(jiān)控管理能力，極大提高了事件處理效率，有效降低了人力資源成本。

3.1 無人機監(jiān)控平臺

無人機飛行監(jiān)控平臺是一種通過使用無人機和相關(guān)先進設(shè)備來實現(xiàn)對空中活動的監(jiān)視和跟蹤的系統(tǒng)。該平臺可以利用無人機的高空視角和靈活性來實現(xiàn)對地面目標的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集[3]。

該平臺通常包括無人機、地面控制站和相關(guān)的軟件系統(tǒng)。無人機通常由控制站來操縱或進行自主飛行，控制站通常由操作員和數(shù)據(jù)處理設(shè)備組成。操作員使用控制站來控制無人機的飛行和執(zhí)行任務(wù)，并可以通過視覺、紅外或其他傳感器收集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理設(shè)備可以處理和分析傳感器數(shù)據(jù)，并提供實時數(shù)據(jù)反饋和其他決策支持信息。

無人機飛行監(jiān)控平臺廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如軍事、公共安全、消防、環(huán)保、農(nóng)業(yè)和地質(zhì)勘探等，可以實現(xiàn)對目標區(qū)域的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，提高工作效率和安全性。

3.2 無人機可使用的傳感器類型

無人機傳感器可以按照其功能和應(yīng)用領(lǐng)域進行分類，以下是一些常見的類型。

衛(wèi)星定位系統(tǒng)：用于無人機的位置和軌跡定位，為無人機飛行提供導(dǎo)航和飛行控制信息。目前主要使用的衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）與中國北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)（BDS），定位精度可達厘米級。

可見光傳感器：可見光傳感器通常為高清攝像頭或單反相機，同時配備有三軸自穩(wěn)云臺，可以消除無人機飛行中產(chǎn)生的震動和抖動影響，控制系統(tǒng)自動調(diào)整畫面后可確保拍攝的圖像和視頻清晰、穩(wěn)定。

紅外線傳感器：主要用于夜間或低光照條件下的拍攝，可以感知紅外線輻射并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。這種技術(shù)能夠有效地辨別出人、動物和車輛等物體，可快速發(fā)現(xiàn)高溫著火點位，幫助無人機完成夜間監(jiān)視、搜索、救援和火災(zāi)預(yù)警等任務(wù)。

多光譜傳感器：可以同時收集多個波段的光譜數(shù)據(jù)，包括紅外線、綠光、藍光等。根據(jù)不同物體的獨特光譜反射特性，多光譜傳感器主要用于植被監(jiān)測、土地利用、水資源管理等領(lǐng)域。

激光雷達：激光雷達是一種高精度的遙感技術(shù)，可以測量地面、建筑物、樹木等物體的高度和形狀。激光雷達通過向地面發(fā)射脈沖激光，利用接收回波的時間和強度信息來計算物體的位置和高度。激光雷達通常用于三維地圖繪制、城市規(guī)劃、林業(yè)資源調(diào)查等領(lǐng)域。

氣象傳感器：可快速收集大氣環(huán)境信息，包括氣壓、溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等。傳感器數(shù)據(jù)可用于天氣監(jiān)測和環(huán)境污染檢測等領(lǐng)域。

各類傳感器主要以任務(wù)載荷形式掛載于無人機平臺上，使無人機可完成環(huán)境監(jiān)測、資源調(diào)查、災(zāi)害響應(yīng)等工作任務(wù)，能為地球科學(xué)、環(huán)境保護、資源開發(fā)等領(lǐng)域提供更為精準和高效的科研數(shù)據(jù)支持。

3.3 圖像識別技術(shù)

圖像識別技術(shù)是一種計算機視覺技術(shù)，旨在讓計算機能夠自動識別和分類數(shù)字圖像。這種技術(shù)基于模式識別和機器學(xué)習(xí)的原理，通過對圖像進行數(shù)字化處理和特征提取，從而使計算機能夠自動識別和分類不同的圖像。

現(xiàn)代圖像識別技術(shù)使用深度學(xué)習(xí)算法，特別是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），來處理圖像并提取特征。CNN 通過對圖像的卷積和池化操作，逐層提取圖像的特征，并使用這些特征進行圖像分類[4]。這些算法已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到深入應(yīng)用，如人臉識別、圖像搜索、自動駕駛汽車、醫(yī)學(xué)診斷、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和安全監(jiān)控等，目前無人機系統(tǒng)也在逐步對該技術(shù)進行集成化應(yīng)用。

3.4 無人機智能巡檢技術(shù)

無人機智能巡檢技術(shù)是一種基于無人機的新型巡檢技術(shù)，它將人工智能技術(shù)和無人機技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備、建筑物、電力線路等進行自動化巡檢。該技術(shù)可以有效提高巡檢效率和減少人員危險，具有很高的實用價值[5]。

該技術(shù)的核心是通過搭載各種傳感器的無人機對目標進行監(jiān)測和識別，比如使用熱成像傳感器進行熱成像檢測、使用高清相機進行圖像識別、使用激光雷達進行三維掃描等。這些傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過人工智能算法進行處理，實現(xiàn)自動化巡檢和故障診斷。

4 無人機監(jiān)控平臺的實際應(yīng)用案例

本文采用Dji M300 飛行平臺（圖1）進行以下實際應(yīng)用案例演示。飛行設(shè)備和飛行區(qū)域均已進行合法報批，飛行人員具備相應(yīng)等級的飛行資質(zhì)。

圖1 M300 飛行平臺

4.1 數(shù)字正射影像圖快速制作

數(shù)字正射影像圖（DOM）是一種無人機航拍的圖像處理技術(shù)，基于無人機飛行平臺合理的航拍航線規(guī)劃飛行和高清相機的拍攝數(shù)據(jù)，可通過圖像后期處理軟件進行數(shù)字二位地圖的快速制作。本案例基于M300飛行平臺、禪思P1 高清相機和“大疆智圖”軟件對某高校校園場景進行快速建模并得到DOM 影像數(shù)據(jù)。飛行平臺智能航線規(guī)劃與“大疆智圖”的后期數(shù)據(jù)處理界面如圖2 所示，在182 047 m2測區(qū)范圍內(nèi)建立了6 665 m的飛行航線，預(yù)計飛行時間11 min 45 s，飛行完成后處理有效照片數(shù)據(jù)680 張。

通過以上飛行與建模環(huán)節(jié)，得到該測區(qū)高精度數(shù)字正射影像圖一張，如圖3 所示。該圖片可有效反映測區(qū)的實際環(huán)境場景，對于某些應(yīng)急測繪場景現(xiàn)場應(yīng)急決策指揮具有重要意義。

4.2 晝間實時飛行監(jiān)控

校園場景下人口密度較大，人員、車輛、植被與建筑物等各類元素較多，使用無人機進行實時監(jiān)控可提高監(jiān)控效率。在晝間場景下使用M300 飛行平臺搭載禪思H20T 多功能傳感器，可有效完成目標監(jiān)控、目標追蹤和目標定位等任務(wù)。

如圖4 所示，無人機升空后可采用高放大倍率觀測地面目標，并可開啟傳感器目標識別功能，傳感器可自動識別人員和車輛等標志物，經(jīng)飛行人員確認后可對選擇目標進行跟蹤，相機視角將跟隨目標移動，并獲取高清影像數(shù)據(jù)。

圖4 目標自動跟蹤界面

如圖5 所示，無人機開啟激光雷達測距功能后可對中心目標點進行測距，案例中測距長度為272.2 m，即目標物與無人機距離為272.2 m（H20T 傳感器的激光雷達最大測距范圍為1 200 m）；完成打點測距后，目標點位可在電子地圖中顯示，同時標注測量測點準確的經(jīng)緯度，在實際使用場景中可使監(jiān)測人員快速對事發(fā)地點進行坐標通報。

圖5 目標測距與定位

4.3 夜間實時飛行監(jiān)控

無人機監(jiān)控平臺的一個重要功能即是在夜間對環(huán)境目標物進行偵測。如圖6 所示，通過開啟傳感器的IR（紅外成像）功能，在夜間低光照場景下能有效識別高熱量輻射物體，通過此功能可在夜間復(fù)雜環(huán)境下進行高效率的人物或動物目標識別任務(wù)。

圖6 夜間紅外偵測

5 基于無人機監(jiān)控平臺的校園安全應(yīng)急管理對策

利用無人機監(jiān)控平臺加強對校園的安全應(yīng)急管理包括以下步驟。

5.1 監(jiān)控范圍確定

根據(jù)校園實際占地情況與管轄范圍確定無人機監(jiān)控平臺的監(jiān)測與巡檢區(qū)域，根據(jù)地形情況使用無人機進行校園數(shù)字正射影像（DOM）與實景三維模型繪制，并根據(jù)不同區(qū)塊的不同風(fēng)險等級進行校園區(qū)塊劃分，建立校園云端監(jiān)控一張圖系統(tǒng)。

5.2 部署無人機監(jiān)控設(shè)備

根據(jù)已確定的范圍和覆蓋區(qū)域，部署無人機監(jiān)控設(shè)備，包括無人機和相關(guān)的設(shè)備、軟件和服務(wù)器等。手動飛行巡檢可部署工業(yè)級巡檢無人機（例如：“M300”系列、“MAVIC 3 行業(yè)版”系列或“M30”系列無人機系統(tǒng)），同時匹配相適用的可見光傳感器、紅外傳感器、激光雷達等任務(wù)載荷；自動無人巡檢可部署“大疆機場”無人值守作業(yè)平臺，并匹配“M30”系列無人機使用，部署位置可在樓頂或者較為空曠的專用地面場地?！按蠼畽C場”可通過大疆司空平臺，遠程制定巡檢計劃、自動執(zhí)行任務(wù)。

建立專屬5G 通信通道來滿足無人機數(shù)據(jù)通信需求，可解決現(xiàn)階段無人機數(shù)據(jù)傳輸速率寬帶低、覆蓋空域小等難題[6]。同時，為保障高空信號覆蓋，無人機實時通信基站需采用多天線垂直波束來增強覆蓋。考慮校園信息保密需求，需要建立數(shù)據(jù)傳輸和存儲機制[7]，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)安全、高效地傳輸和存儲，無人機通信延遲控制在20 ms 以內(nèi)[8]。

5.3 制定日常安防巡檢方案

根據(jù)學(xué)校現(xiàn)行的日常安防巡檢流程，定制無人化自動巡檢方案。建立一般巡檢區(qū)域與重點巡檢區(qū)域巡查自動飛行航線，區(qū)分日間與夜間的飛行計劃安排。設(shè)置照相點位使用可見光與紅外線傳感器進行自動照相記錄，相關(guān)記錄數(shù)據(jù)實時上傳云端數(shù)據(jù)庫，由云端系統(tǒng)完成圖像識別工作，自動排查出可疑點位，如人員聚集點位、異常高溫點位和交通事故點位等。無人機可見光傳感器畫面實時回傳至校園監(jiān)控中心顯示，由相關(guān)安保人員持續(xù)監(jiān)控。

5.4 健全應(yīng)急響應(yīng)機制

針對校園內(nèi)可能發(fā)生的各類安全事件，建立匹配原有校園安全應(yīng)急響應(yīng)機制的無人機應(yīng)急任務(wù)方案，包括應(yīng)急響應(yīng)組織架構(gòu)、應(yīng)急響應(yīng)流程、應(yīng)急通信機制等。在應(yīng)急任務(wù)方案中，需要明確無人機監(jiān)控平臺的作用和職責(zé)，協(xié)調(diào)無人機監(jiān)控平臺和其他應(yīng)急力量的配合，確?？盏貐f(xié)同的應(yīng)急響應(yīng)任務(wù)的高效進行。

5.5 加強應(yīng)急演練

定期組織應(yīng)急演練，包括針對各種安全事件的演練和無人機監(jiān)控平臺的應(yīng)急響應(yīng)演練。通過應(yīng)急演練，檢驗應(yīng)急預(yù)案的可行性和有效性，提高應(yīng)急響應(yīng)的能力和效率。

5.6 加強人員培訓(xùn)

為無人機監(jiān)控平臺相關(guān)人員提供專業(yè)的培訓(xùn)，包括無人機操作、監(jiān)控數(shù)據(jù)分析等方面的培訓(xùn)。通過培訓(xùn)，提高無人機監(jiān)控平臺相關(guān)人員的專業(yè)能力和應(yīng)急響應(yīng)能力，確保無人機監(jiān)控平臺的有效運作。

5.7 定期維護設(shè)備

安排專人定期對無人機監(jiān)控設(shè)備進行維護和檢修，確保設(shè)備的正常運行和數(shù)據(jù)的準確性。同時，需要對無人機監(jiān)控平臺的技術(shù)和設(shè)備進行升級，不斷提高無人機監(jiān)控平臺的監(jiān)控能力和應(yīng)急響應(yīng)能力。

通過以上步驟，可以建立一套基于無人機監(jiān)控平臺的校園安全應(yīng)急管理體系，在各項安防工作趨于無人化與自動化的過程中進一步提高校園安全的保障能力，有效應(yīng)對各種突發(fā)安全事件。需要注意的是，在實施無人機監(jiān)控平臺建設(shè)的過程中，需要嚴格遵守相關(guān)法律法規(guī)和規(guī)章制度，確保無人機監(jiān)控平臺運行的合法性與規(guī)范性。同時，需要考慮到運行安全風(fēng)險和隱私保護等問題，確保飛行任務(wù)安全開展以及監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全性和合法性，避免出現(xiàn)安全漏洞和隱私泄露等問題。

6 結(jié)束語

無人機技術(shù)在近十年中的發(fā)展趨勢是前所未有的，從日常的娛樂拍照到緊張的軍事對抗，革命性的技術(shù)更新給人類帶來了全新的技術(shù)應(yīng)用路線。本文分析了高校校園安全管理現(xiàn)狀，結(jié)合前沿?zé)o人機應(yīng)用技術(shù)方案，詳細闡述了基于無人機監(jiān)控平臺的校園安全應(yīng)急管理對策，形成了一套切實可行的步驟方案供相關(guān)管理人員參考借鑒，為我國智慧校園、平安校園的建設(shè)貢獻力量。