张君枫

摘要： 随着高等教育的普及，大学生的数量不断增加，校园安全问题越来越引起人们的重视。高校大多采用开放式管理，社会人员很容易进入校园，这将给学生的财产以及生命安全带来威胁。因此，校园的安全问题是当下高校首要考虑的重要议题。物联网技术能够为高校的安全管理带来可靠保障。本文介绍了物联网技术在高校安全管理中的实际应用，并对其具体实施方法进行了分析和阐述。

关键词： 物联网技术； 校园监控系统； 安全管理

中图分类号：TP277

文献标志码：A

文章编号：2095-2163（2017）04-0070-03

0引言

随着高等教育的大众化，校园的规模也日趋扩大。目前，各大高校的校园网已经逐渐成熟，为物联网的应用创造了良好的基础条件，为高校安全管理开辟了全新的途径。应用物联网技术可实现监控管理的一体化，全方位推进高科技的管理方式，从而有效提高当代校园的安全管理水平。

1物联网的概念及工作原理

物联网属于新一代信息技术，以其令人瞩目的优势越来越广泛地应用于生产、工作以及生活等各个方面，究其本质就是在互联网的基础上实现物物相连的网络。互联网是物联网得以创建的前提与基础，在物联网的应用系统中居于核心地位，物联网也是互联网的延伸和扩展；物联网在用户端可以设计部署物品之间的信息交换以及通信。物联网通过智能感知、模式识别与普适计算等技术，广泛应用于各类研究活动中，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。早在2000年美國即已提出物联网的概念，当时称为传感网。其定义为通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，将物品通过网络域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化定位、识别、监控、跟踪和管理的一种网络。

物联网也可以概括为将无处不在的末端设备和设施，如具备“内在智能”的传感器、移动终端、家庭智能设施、工业系统、视频监控系统等，以及具备“外在使能”的贴上射频识别标签的各种资产、携带无线终端的人与车辆等“智能化物件或动物”，通过无线或有线的通讯网络实现互联互通。应用大集成以及基于云计算的营运模式，在内网、专网或互联网的环境下，采用适当的信息安全保障机制，对“万物”提供安全可控、一体化以及个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、预案管理、安全防范、远程控制、调度指挥、远程维保、在线升级等管理和服务。

简单来说，物联网的工作原理就是管控“万物”的巨型网络。网络中的所有物品通过采用射频识别与无线数据通信等技术，在互联网的基础上设计得到真正的互联、共享、交流和管理。物联网一般具有3个显著特征，具体描述如下：

1）借助传感器、二维码、射频识别等手段切实保障对物体感知的实时性与全面性；

2）借助良好的移动通信网络与互联网路径，保证物体信息传递的安全性与准确性；

3）借助云计算、模糊识别等技术，实现对信息的识别分析、对数据的海量处理以及对于物体的智能控制与处理。

2物联网体系架构

物联网根据信息的生成、传输、处理与应用的控制流程，自下至上可分为3个层次。其中，底层是用来获取数据的感知层，中间是支持数据传输的网络层，最上面则是应用层。本次研发的系统架构如图1所示。系统中，各层设计功能可阐释解析如下。

2.1感知层

感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分，主要通过传感器等设备获取数据。感知层用于识别外界物体以及采集信息。具体来说，就是用来解决人类世界与物理世界之间的数据获取问题，首先通过传感器、数码相机以及摄像头等设备，采集外部物理世界的数据；然后通过射频识别、条形码、红外线、蓝牙等传输技术传递数据。

2.2网络层

网络层的设计着重于物联网的信息传输，把感知到的信息安全可靠地传送给上层服务。网络层建立在现有的移动通信网络和互联网基础上，实现数据的传输、存储、查询、分析等。云计算平台可以有效整合并处理海量数据的感知、存储、分析，这也是物联网网络层的重要组成部分与应用基础。

2.3应用层

应用层是与行业需求紧密结合的成果表征，是最终实现各种智能的应用，也是用户使用和操作物联网的接口，主要用于执行信息存储、数据挖掘和设计决策。物联网的应用离不开软件开发、智能控制等技术的发展，其应用领域广泛，包括智能交通、智能家居、物流监控、智能医疗、服务收费、环境监测、电能控制等领域。物联网的应用层既可以提供对用户的个性化服务，又能通过对感知数据的关联操作，进一步提高用户的服务质量与效果，促进社会生产力以及人民生活水平的提高。

3物联网的关键技术

3.1射频识别技术

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID），又称为无线射频识别，是通信技术的一种，无需在识别系统与目标之间建立机械或光学的接触，可以通过无线信号来识别特定的目标并进行相关数据的读写。这也是一种自动识别技术，可通过射频信号技术来实现监控，主要由3部分构成，包括了标签、解读器和天线。其中，标签就是具有计算和存储功能的电子编码，每个标签只有唯一的电子编码与之对应，标签主要由内部芯片和耦合元件两部分构成。通过技术手段将标签附着在待测物体上，对待检测目标及其周围环境自主提供锁定，借助识别技术来最终给出目标的判定，从而获得信息。解读器是RFID技术的核心部件，主要用于信息处理和传递，通常有手持式和固定式两种，其主要功能就是读取设备信息，同时还可以写入信息。天线将重点针对于接收信号，实现射频信号之间的传递。

至此，针对RFID技术的工作原理可做研究表述如下：

RFID系统由电子标签、解读器及应用软件系统三部分组成，在磁场控制下，基于磁场内部感应电流所产生的能量，标签以某一固定频率向外发送射频信号的方式将内部芯片中的信息发送出来。与此同时，解读器针对这一固定频率来接收信号，并通过解码器对接收到的射频信号进行解码，再将解码后的信息发送到中央信息系统。endprint

3.2传感器

传感器是物联网系统的重要组成部分，是实际感知物质世界的设备，能够采集周围环境的信息及参数等原始数据，如力度、热度、光照及位移等。传感器采集的数据客观且快捷，能够作为物联网系统辨识处理研究背景环境的基础优势支撑。随着网络及电子技术的不断更新，传感器的发展趋向于多元化，体积越来越小而且越来越智能，能够适应当前网络与信息化发展的需求，同时正在向更加前沿的领域推进，嵌入式Web传感器已成为新型传感器的典型代表。

3.3无线传感网

传感器网络的搭建必须具备3个基本要素，可重点阐释如下：

1）要有随机分布的传感器；

2）具有实施数据处理的单元；

3）实现单元相互通信的节点。

在同一传感器网络中可以设置有多个传感器，每个传感器均可以对其周围的环境和设备构建引入连续监测。检测数据包括：热度、声音、雷达波、红外波、地震波等信号，同时还可以对周边的湿度、温度、光照、土壤、压力、位移等信息进行检测和收集。通过传感器集成分布式的数据采集模式，可以在技术上实现基于网络的信息管理系统。随着技术的不断更新与进步，传感器的发展也更趋向于微型化、低能耗，在网络结构布置方面会更加灵活，在各个领域中的应用也会日益普及与广泛。

4物联网技术在高校安全管理中的应用

随着高科技与网络技术的发展，高校可以借助物联网技术的强大监控功能，更有效地实现校园的安全管理，下面即详尽论述并提出了基础研究中的具体实际应用。

4.1校园门禁系统的应用

在校园门禁系统中主要利用射频识别技术，对出入学校的人员核查展开身份验证，禁止社会人员随意出入校园。在实际应用过程中，学校可以为教师、学生以及学校的工作人员统一发放RFID卡，事先在卡内录入个人的真实信息，并对此信息做好存储与备份，将RFID卡视为有效凭证。通过RFID卡可以智能设计规范校园的安全监控，避免校外人员混进校园，以至于给学生的安全带来威胁。校园内的其它公共场所，如体育馆、图书馆、实验中心等场所也要凭卡进入，这样可以为学校的管理带来便利。

4.2网络视频监控系统的应用

在高校安全管理中最重要的技术手段就是采用了网络视频监控系统，将高清摄像头安装在校园的各个场所，充分发挥其实时监控作用，随时记录校园各个角落的实际状况，同时辅以安保人员值班监控，在第一时间发现异常现象和突发事件，并迅速采取可行应对解决措施。此网络视频监控系统基于物联网技术，可利用校园网络进行信号传输，通过视频设备对校园的安全状况实现切实有效的优质监控。网络视频监控系统同时具备对数据的采集、传输、存储、处理等功能。在实施监控的过程中，还可以建立完善的预警机制，以便更好地应对突发事件，在最短时间内做出快速反应，将事件的不良影响降到最低。具体设计方法可以在网络视频监控系统中增设报警功能，当遇到突发事件后，系统将自动提示监控人员，快速对事件展开分析处理。若遇到严重的大型事件，学校将可向公安部门直接发送报警，网络视频监控系统则将成为高校安全管理的有利保障。

4.3防火报警系统的应用

目前高校的建筑设计多以高层为主，一旦发生火情不仅涉及面极广，而且很大可能将造成严重后果，因此高校必须密切关注火灾隐患，将火灾的预防工作视为重要任务。将校园防火报警系统应用于校园监控系统之中，可以及时地预防火灾发生。防火报警系统的设计可以采用ZigBee技术，因其具备成本低、效率高的优点，使得防火报警系统更加利于校园安全监控系统的配置实施。防火报警系统针对性强，通过对容易引发火灾的场所进行实时监控，在每层楼道、电梯间、宿舍内安装气体浓度、温度、烟雾等传感器，如果发现上述数据超标，立即将位置信息上传报警系统，同时将报警指令发送给值班人员，值班人员将根据报警信息，快速处理并通知消防人员赶赴火场救援处置。同时在容易发生火灾的场所安装自动喷水应急设施以及自动发出语音警报，提醒学生有序撤离。

4.4物品防盗

利用物联网技术可以有效解决校园内的盗窃问题。学校可向每个学生发放一张集成射频模块的RFID-SIM卡，学生可以向学校保卫处提出申请为贵重物品配备内置RFID卡，RFID卡中录入并存储此物品所属人的相关信息。在宿舍门口放置RFID读卡器。当物品经过时，读卡器读取RFID卡片信息和学生的RFID-SIM卡信息，一并上传到系统并提供对照分析。若两者信息匹配，就予以放行。否则预先设置的声光报警装置将自动开启，系统自动向管理人员及保卫处发出报警信息，宿舍出入口摄像头将自行按规律统计拍照，记录时间、地点、物品等相关信息。若物品已离开校园，可以将摄像头所拍摄的图像提交给公安部门，协助警方快速破案。若物品未被带离宿舍楼，物品所有者可以向保卫处申请追踪，保卫处管理人员则可利用便携式RFID阅读器进行追踪扫描，根据RFID阅读器的指示搜寻丢失物品。

4.5宿舍門禁管理

宿舍楼是学生往来频繁的场所，尤其是上下课时间，很容易发生其它宿舍楼的学生或外来人员趁机混入宿舍的现象，应用物联网技术即可获得这一问题的应用研发具体方案。在每栋宿舍楼门口加装红外感应设备，当有人经过时，宿舍楼内的RFID阅读器读取出入人员的RFID-SIM卡信息，倘若没有读到信息或者显示该人员并非本栋楼内人员，立即报警，通知宿舍管理人员提供干预及处理。

4.6智能考勤

学生管理中，夜间的查寝工作非常重要，而采用物联网技术则可为学生查寝考勤带来极大方便。此次研发可通过人脸识别器来获得设计实现。学生在考勤的时间范围内，找到就近的人脸识别器直接选用刷脸考勤。当人脸识别器读取学生人脸信息后跟系统中预先采集的图像进行对比，如果一致则完成考勤。这样的考勤结果真实、有效，后台可同时运行自动统计。考勤结束后，系统将未考勤名单发送给宿舍管理人员，宿舍管理人员进入宿舍核实，如果学生确实未归，立即通知该学生的辅导员，及时与学生及家长取得联系。利用物联网技术设计展开自动考勤，能够节省大量的时间，学生管理人员可以方便地输出数据的最终统计与分析结果，掌握学生真实的归寝情况，预防意外事件发生，进而保障了学生的安全。

5结束语

物联网技术在高校的安全管理中发挥着不可替代的作用，呈现出高端技术研发优势。同时，物联网技术的应用依然面临着一定挑战，比如对物体的感知仅限于从信息标签来辨认识别，不能防止信息标签的人为移动；对公共设施的管理尚未能够监视其完整性；对人员的管理大多用于对所持有的智能终端信息的识别，而不能通过人的生理特征进行鉴别，存在着安全管理的不确定性。因此，物联网技术的后续研究还应提升智能化等级，使其在校园中的应用更趋完善，从而为师生创造更为安全舒适、且便利的校园生活。

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