半开放式智慧校园安防系统

引 言

经调查，校园安全方面的问题日益突出，校园安防较以往须大幅度提升。其中存在的重要问题之一，在于无法有效跟踪和统计车辆信息，从而无法拓展安防管理范围，这对高校安全存在着不小的威胁。现将物联网技术与校园安防相结合， 能够更好地解决来往车辆跟踪和信息记录等问题，对校园安全防护起着至关重要的作用。

目前，当代校园安防仅局限于校园门卫的人工管理，缺乏智能化也不够全面可靠。鉴于此，我们利用RFID 技术采集来往车辆的信息，利用车牌识别技术判断车辆是否为外来车辆。此外，通过光载WiFi 将采集到的信息传递给中心服务器，再由中心服务器进行后台数据挖掘，从而得到更多的安防信息。

1 系统概述

由上述分析可以看出校园安防的主要问题在于无法有效跟踪和统计车辆信息，从而无法拓展安防管理范围。基于此， 本文在现有的安防基础上，引入物联网技术，并利用物联网无线射频识别RFID技术、高清视频监控技术和智能识别车牌技术，来提高车辆信息扫描、记录的效率及准确性，对外来车辆进行预警、数据挖掘、信息反馈这三方面的研究。根据当今物联网技术的快速发展及普及，本研究将采用物联网无线射频识别技术作为这三方面应用的基础技术。

为提出低成本、高效率，适合大面积推广使用的校园安全智能化管理系统，研究内容具体包括：

(1) 针对校园来往车辆信息采集困难及不全面不准确的问题，采用高清视频监控技术和物联网无线射频识别技术，以满足采集车辆信息的准确性、全面性、低成本和简易性的要求。

(2) 对采集到的车辆信息进行分析和分类存储，便于信息查找，并将数据处理分析后的结果反馈给报警系统，报警系统根据对比结果做出相应的判断。

(3) 后台进行系统集成数据挖掘，根据所得信息进行特殊时段监测、黑名单车辆识别和车流高峰期管理，使校园安全智能化。

2 技术分析

2.1 射频识别技术

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。目前已经在物流和供应管理，生产制造和装配，航空行李处理，电子门票等方面得到应用。目前RFID 技术正处于迅速成熟时期，许多国家都将RFID 作为一项重要产业予以积极推动[1]。

2.2 WiFi技术

所涉及的WiFi 技术较为成熟，它的优势在于采用经验测试和信号传播模型相结合的方式，易安装。它能够轻易对楼宇过道布点，通过WiFi 和 ZigBee 组网进行实时定位。近几年此定位技术迅猛发展，在成本控制、定位精度、作用范围等方面取得了突破[2]。

2.3 智能视频技术

智能视频分析技术是监控技术第三个发展阶段“机器眼 + 机器脑”中的“机器脑”部分，利用机器，将“人脑”对于视频画面的监控判断进行数据分析，提炼特征，形成算法植入机器，形成“机器脑”对视频画面自动检测分析，做出报警或其他动作。它借助计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面中无用的干扰信息，自动分析抽取视频源中的有用信息，从而使摄像机不但可以成为人的眼睛，还能使计算机成为人的大脑。智能视频监控技术是最前沿的应用之一，体现着未来视频监控系统全面走向数字化、智能化、多元化的必然发展趋势[3]。

2.4 车牌识别技术

VLPR（Vehicle License Plate Recognition， 车牌识别技术）是指能够检测到受监控路面的车辆并自动提取车辆牌照信息（含汉字字符、英文字母、阿拉伯数字及号牌颜色）进行处理的技术。

主要应用方式有监测报警，超速违章处罚，车辆出入管理，自动放行，高速公路收费管理，计算车辆旅行时间，牌照号码自动登记。随着社会经济的发展、汽车数量急剧增加，对交通控制、安全管理、收费管理的要求也日益提高，运用电子信息技术实现安全、高效的智能交通成为交通管理的主要发展方向。

2.5 系统集成技术

系统集成，是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备（如个人电脑）、功能和信息等集成到相互关联、统一和协调的系统中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。随着系统集成市场的规范化、专用化的发展，系统集成商将趋于三个方向发展 ：产品技术服务型 ；系统咨询型；应用产品开发型。据预测，未来 3 年中国系统集成服务市场将以 17.40% 的年均复合增长率增长[4]。

3 设计方案

3.1 设计目标

建立基于RFID 技术和高清视频监控技术下自动识别及记录来校车辆的系统。此系统可解决车辆来往信息的记录和处理，并作出智能分析， 及时对外来车辆预警。该系统的智能分析功能可根据来访车辆的车牌信息分析出该车辆是否为校内车辆，帮助门卫快速准确的检查， 从而加大校园安全的保护力度。该系统组成结构如图 1 所示。

3.2 设计流程

3.2.1 数据采集的实现

主要是利用高清视频监控技术和车牌识别技术以及RFID 技术来实现此功能。将高清视频监控摄像头按照校门的设置安置在校门或者墙壁的合适位置。当有车辆进入大门时， 摄像头会自动截取车辆的车牌信息。同时RFID 读卡器会自动扫描校内车辆内部的RIFD 标签信息，依此判断是否为校内车辆。如图 2 所示。图3 为校园校门以及建筑物的大致示意图。

3.2.2 数据传递与处理的实现

基于WiFi 无线网络将摄像头采集到的图像信息转为数据信息，并上传至中心服务器与已有信息作对比并记录时间。如图 4 所示。

3.2.3 智能化的实现

经过对数据的处理和挖掘，生成智能化决策。比如，特殊时段的监测，深夜时分，校内车辆进出时大门会自动开启， 减少管理人员的工作量；黑名单车辆的识别，将不良车辆的信息记入黑名单，车辆进出时会自动进行号码对比，以便门卫提高警惕 ；对车流高峰期的管理，我们会通过对各时间段车辆数量的统计，分析得出车流高峰期，解决车多人少或者人多车少等问题。

结 语

本系统利用物联网技术，实现对半开放式智慧校园安防系统的研究，该方案的关键之处在于将 RFID技术、高清视频监控技术和车牌识别技术相结合。本课题旨在有效跟踪和统计车辆信息，拓展安防管理范围。