智慧校园人脸识别

  第一章 系统概述

随着经济的发展，社会开放程度的提高，社会上的一些违法犯罪事件也日渐影响到学校校园。如何建立一个安全的校园环境，保障师生的学习、校园生活安全一直是教育部门和社会各界关注的焦点。特别是中小学校、幼儿园的校园安全建设尤其重要，中小学校师生均属于安全防卫能力较弱的群体，大部分中小学生尚未成年，防范意识和自我保护能力比较弱。中小学校园安全问题，维系着社会的稳定，牵动着家庭的幸福，已成为全社会密切关注的话题，直接影响到和谐社会的建设。

 据社会调查显示，造成中小学校安全事故发生的原因，很大一部分是由外来的侵害造成的。针对以上事故原因，可以通过加强学生接送管理、校门进出人员管理、宿舍人员出入管理等来改善和避免。目前很多学校的智能化建设都是采用了智能IC卡系统等管理手段，但智能卡“只认卡不认人”的缺陷并不能给学校带来真正有效的安全管理，冒用卡片进入校园或学生宿舍的事故时有发生。要杜绝此类情况就要保证进入校园、宿舍的人员身份得到验证，校方可实时掌握到出入人员的身份信息。 而人脸识别技术具有识别的唯一性，身份鉴定不可仿冒，能很好地解决以上学校在安全管理方面存在的问题，为学生营造健康、安全的校园环境，这一生物识别技术的应用正在成为校园安全建设的新动向。

第二章 设 计 原 则

 2.1 设计原则

本方案内部及外部人员出入管理是以使用者在人脸识别设备上的数据比对作为基础，以计算机为后台处理工具，全面实现对通道控制区内出入人员的自动化管理。同时根据使用者登记记录能够快速自动生成用户所需的按时间等多种排序条件可查看人脸记录和信息

（一）以人为本

“人”是主体，系统设计应紧紧围绕着人们的实际需求，以实用、简便、经济、安全的原则，同时照顾到不同人群的需要，满足用户特定使用门禁功能。

（二）实用性

系统的功能应符合实际需要，不能华而不实，如果片面追求系统的超前性，势必造成投资过大，离实际需要偏离太远。因此，系统的实用性是首先应遵循的第一原则

（三）先进性

系统的设计和产品选用在投入使用时应具有一定的技术先进性，但不盲目追求尚不成熟的新技术或不实用的新功能，以充分保护用户的投资。

（四）可靠性

系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能。

（五）实施的可行性

以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，并考虑归口管理的要求，使设计的方案现实可行。

（六）标准化、开放性

标准化、开放性是信息技术发展的必然趋势，在可能的条件下，设计中采用的产品都尽可能是标准化、具备良好开放性的，并遵循国际上通行的通信协议。应用软件尽量采用已商品化的通用软件，以减少二次开发的工作量和利于日后的使用和维护。

（七）可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。

（八）数据安全

采取必要的措施保障内各智能化系统数据的安全。  

（九）易操作性

人脸识别智能化系统是面向各种管理层次使用的系统，系统及其功能的配置以能给用户提供舒、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学，而绝不能因“智能”而给用户带来不便，甚至烦恼。

2.2人脸识别技术优势

人脸识别技术，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。人脸识别系统集成了人工智能、机器识别、机器学习、视频图像处理等多种专业技术，该技术目前被广泛应用于公安系统、安保系统、银行系统等。

人脸识别技术拥有四大优势：

1) 非接触性：人脸验证的过程不需要和设备、终端接触，这与指纹、打卡方式完全不同。体验感强，设备应为不会被频繁触碰，稳定性高，故障率低。

2) 自然性：人类识别物体特征第一感知就是通过眼睛的感官传递回大脑，人脸识

别技术是利用计算机深度学习人类感官回传大脑的过程，所以人脸识别相较于其他的生物识别技术在使用和体验上更加的自然，且不需要其他物体特征，不会发生丢失、被复制等问题。

3) 识别速度快精度高：由于计算机技术的发展，在固定样本库对比下，人脸识别速度已经可以提升至0.3秒/人次，且不同角度、佩戴眼镜、化妆等改变面貌的行为也可以通过调整人脸识别算法来修正比对数据。

4) 人脸已经成为大数据时代重要数据源：通过大量区域内人脸识别、比对，利用大数据分析、挖掘等技术，可以完全掌握特定对象的行为轨迹或特定人群的活动范围，过程中不需要人工干预，完全交由云计算、大数据系统来处理。

技术的发展和成熟，使得人脸识别成为了人工智能时代最热门的技术门类和方向，推动各行各业应用人脸识别技术，用机器替代人工，极大程度改善和推动社会化行为中的效率和安全性。

2.3人脸识别系统应用效果

人脸识别系统建设思路，将项目中多个子系统进行融合，形成一套基于人脸识别技术数据融汇共享的综合性管理平台，整个系统真正实现“一体化、智能化、数字化”管理，加强综合体内部的管理效率，保证学校的安全性

   应用效果：

● 加强学校安全保障，减少安保力量

● 提高管理水平和工作效率

● 访客来访需要验证身份，确保进入人员留有身份信息

● 提高学校智能化、现代化水平

第三章 学校需求分析

3.1校门出入口需求分析

学校大门的管理一般通过保安人员进行管理，这种方法存在一定安全隐患，如管理混乱、容易由于人为疏忽让一些外来闲杂人员混入等。现在虽然很多学校大门采用了传统的刷卡方式进入校区，但是很多学生卡片丢失问题对校区管理也存在一定的安全隐患，因此加强对校区安全的管理，防止外来闲杂人员进入，为学生提供安全、舒适的学习生活环境，刻不容缓。而使用人脸识别技术的智能门禁管理系统，既可以解决校方卡片的成本问题，又不用担心卡片丢失以后的安全问题，最大限度的提高了校区的安全系数。

3.2宿舍管理需求分析

经过多年的努力，学校安防系统建设取得了显著的成绩，如监控系统、车辆管理系统、门禁管理系统等等，满足了日常学校的基本安防需求，然后在宿舍管理这块相对比较薄弱。现阶段每个学校通常都有多栋宿舍楼，每栋宿舍楼内有上千学生入住，如何有效识别进出人员的身份并对其出入进行监管，是当前平安校园建设首要考虑的问题。宿舍出入口（门禁）控制系统的应用，可以有效的解决宿舍安全管理问题，该系统可以有效的区分合法学生身份信息，防止外来人员进入。也有一些学校尝试购买安装一卡通刷卡门禁、指纹门禁系统，但校园卡忘带、校园卡借出、仿造指纹套等系统漏洞不能够得到有效解决的情况下，也使得这些高价买入的门禁设备形同虚设。而使用人脸识别技术的智能门禁管理系统，则可有效解决以上问题。

3.3访客管理需求分析

学校是人流量较大的地方，进出的人员有走读的学生，看望学生的家长，拜访教工的人员，送快递人员，校内食堂工作人员，可能还夹杂着做推销的以及少数不法分子，因此校园访客管理工作尤为重要。而传统的访客管理手段无法满足当前较为复杂的访客管理需求，因此校园访客管理系统需要引入智能化的访客系统，降低人工工作量，提高工作效率，更好的利用记录的信息，进行事前预防和事后追溯，从而提升学校的管理水平。

3.4 家长需求分析

学生的安全是由学校、家长和社会来共同完成的，但是现阶段很多家长和老师无法实时掌握到学生到校、离校，住校学生归寝、离寝的具体时间，给学生安全带来隐患。

3.5 重点区域布控需求分析

学校重点区域，如学校大门口、重点机房等，需要严格控制准入权限，通过人脸识别系统对白名单之外的人员进行预警，对黑名单人员进行报警，避免非授权人员进入，引发风险。

3.6 教育局需求分析

区域教育信息化建设工作面临一系列困难，首先是以往的工作缺少大量有效数据。以前类似学生学籍管理系统、教师管理系统、学生走读和住宿比例等等，功能单一且分散，衍生出许多“信息孤岛”，无法数据共享，很难用综合分析来支持科学决策，数据的价值也就难以体现，束缚了教育的发展。

第四章 校园总体解决方案

4.1方案设计思想

利用人脸识别技术与软件技术，实现完全智能和具有高安全性的身份鉴别验证系统，配合门控装置对校园出入口、宿舍出入口进行通行控制。校方管理者通过系统的数据查询与分析功能，可实时掌握学生信息，维持安全的校园环境，提供一种优于其它方式的校园安全系统解决方案。

4.2方案的构成

深圳微云通智慧校园解决方案的核心技术是基于深度学习方法的计算机视觉算法，结合不同应用场景使用的硬件设备（图像获取单元、中央算法识别服务器）和软件功能（标准软件功能、云端管理服务）来满足不同用户的个性化需求。

整个智慧校园管理平台采用B/S架构，其中包含学生管理、教师管理、学生到校统计、宿舍归寝统计、请假管理、访客登记、微信信息推送等等功能，如下图

4.2方案拓扑图

整套系统需要校园网和互联网进行支撑，校园网负责设备的数据传输，互联网主要用于微信公众号的信息推送

根据不同的应用场景和识别方式需求，部署不同的设备形态：

第五章  校门通行管理子系统

本章主要描述了人脸识别的校门通行管理系统的主要功能和架构。

5.1 校门通行子系统概述

本案设计中，针对学校大门出入口人员权限的管理需求，所有进出人员通道控制区域的人员均需人脸识别（或卡+人脸）认证后方可通行。

1. 所有学生和老师都在规定的时间内刷脸通行进出校园（进出时间可自行设定）

2. 学生在校内需外出或请假时凭老师在平台上批准的外出申请，由门口保安进行放行

3. 学生在校外请假时需家长打电话通知老师（班主任）进行批准

4. 周末或节假日允许学生自由出入校园

5. 住校生除了周五下午放学，其他时间外出都报警或无权限出校（时间可自行设定）

5.2 拓扑图

人脸识别闸机设备根据安装方式的不同有两种不同型号的选择，第一种是立杆式的闸机伴侣，第二种是普通式闸机伴侣，客户可以根据自己是需求进行选择。

人脸识别闸机单通道的通行时间约25人/分钟，以学校总人数1000人为例，预计通行时间与通道数量请参考下图

5.3 系统主要功能

5.3.1 学生信息

学生信息按年级、班级进行分类，填写学生信息包括学号、出生日期、入学时间、关联家长等等。学生信息中还可以看到年级的班级总数、年级学生总数以及男生女生数量等等

5.3.2 班级信息管理

    班级信息中包含所属年级、班级名称、入学年份、所属班主任、班主任电话等等

5.3.3升级功能

  通过班级升级功能，可以把班级所有人员往上升一级（如初一升级为初二），并且升级后班级人员的历史通行数据不变

5.3.4毕业功能

通过班级毕业功能，可以把班级所有人员全部进行毕业处理，并且毕业后班级人员的历史通行数据不变

5.3.5 到校记录

平台系统可以实时显示、记录所有人员的通行记录和迟到记录，可在管理平台中对每条通行记录中人员信息（姓名、班级等）、时间、位置等信息进行查看。管理平台可储存所有的进出记录、状态记录，可按不同的查询条件通行和迟到信息。

5.3.6 到校时间段设置

 设定学生到校的通行时间，超过规定时间的，平台发送信息给家长和老师，可以设置多个时间段，如早上进校时间段、中午出校时间段、下午到校时间段和下午出校时间段等等。在规定时间外，学生无法通过刷脸进出校园

5.3.7 历史到校记录查询

 可以通过时间查询学生的历史到校记录，历史到校记录是按照班级的方式进行排列的，方便用户查询

5.4 功能优势

   5.4.1 网络布署简易

人脸识别门禁设备通过TCP/IP方式部署，从而实现远程联网控制管理，通过管理平台进行管理。

5.4.2 识别方式多样

在人脸识别的基础上，可以结合刷卡、刷身份证、远程开门等多种验证方式，来提高通行安全性。

5.4.3 安全性高

人脸信息作为人员自身携带唯一性的标志，杜绝了一卡多刷、丢卡、复制卡等问题，真正做到通行人员身份与通行授权合一，实现通行信息的精确记录。

5.4.4 集成性高

系统提供二次开发接口，具有很好的开放性，可与更多系统集成。

5.4.5 消息推送

出入通行记录实时推送，家长和老师能随时掌握到学生的到校、出校情况

第六章  宿舍通行管理子系统

本章描述了基于人脸识别的宿舍通行管理系统的主要功能和架构

6.1系统概述

系统利用人脸识别和闸机相结合的技术，实时记录每个进入到宿舍楼的学生信息，同时管理平台实时统计分析学生归寝时间、离寝时间等各种状况，并通过微信公众号将信息推送给老师和对应的家长，让老师和家长随时掌握学生的归寝状态，宿管也可以通过平台查看到归寝情况，避免了每次大规模查寝所耗费的人力物力。

6.2系统拓扑图

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