基于人脸识别校园宿舍门禁解决方案之系统概述
· 2018-11-26 · 玖佰
高校学生大部分时间都是在学生宿舍度过，宿舍是学生日常生活与学习的重要场所。不断改进和加强学生宿舍的管理工作，是高校后勤社会改革过程中的一项重要任务。如何在新形式下加强学生宿舍管理工作，尤其是对学生宿舍的安全管理、出入管理、归寝管理等工作，如何创造一个安全的宿舍有着十分重要的意义。
铭云智慧校园管理系统采用基于人脸识别的人员信息管理系统，从人员出入入手，运用数字信息技术，使学校的工作管理方面进入新的阶段，同全社会信息化同步，提校园管理工作的效率，适应时代要求。
需求分析
高校宿舍管理中经常会碰到如下这样的突出问题：
1) 外来人员混入宿舍带来的安全隐患
一般高校的学生宿舍楼大概一般在 1500 人左右的学生人数。宿官员不可能认识每一名进出宿舍的学生，如果只是通过单一的刷卡进出方式，当有外来人员要进出宿舍时，可以很容易的进入而不被发现，容易发生意外情况（学生放在寝室的物品、钱款丢失、外来人员对学生造成的人身伤害）， 且很难在事后进行调查，缺乏有效的证据记录。
2) 宿管员查寝耗费时间并且工作量巨大
学校负责宿舍管理的老师在查寝时，常常因为时间的关系，无法对所有的寝室进行人员的查点，常常依赖晚归学生或者学生干部的手工报表，手工报表错误率高，效率低下，往往即使学生夜不归寝，也不能及时发现，给学校的管理造成了很多困难，一但发生意外，学校将承担很大的经济和社会责任，对学校的负面影响很大一但发生意外，学校将承担很大的经济和社会责任，对学校的负面影响很大。
3) 宿舍出入口必须有人盯守
这里用到了“盯守”一词，可见宿舍管理人员在为了保证安全，在人流高峰时必须提高警惕，认真辨别出入宿舍的人，但是 难免有漏网之鱼。
4) 出入管理问题
根据调查，很多高校已经开始施行进门打校园卡的制度，由摄像头和宿管一起监督执行质量。但门禁真的"禁"了吗？从实际情况来看，仍然有同学借校园卡偷偷进楼，机器不能判断，无法报警，宿管也没有察觉出异常。对很多同学来说，门禁不过是个摆设，证件与人无法做一致判断，没有办法做到完全的实名认证证件与人无法做一致判断，没有办法做到完全的实名认证。
5) 归寝管理问题
校园一卡通门禁系统，没有自动记录人员出入的信息，无法收集如“出比进多”、“进比出多”、“一天之内无记录”、“多天未归”、“多天未出”等各种异常情况，也就缺乏了及时发现异常及时处置的手段，不能够将安全隐患进行预警处置，一但发生意外后果将非常的严重不能够将安全隐患进行预警处置，一但发生意外后果将非常的严重。而这些信息是学校后勤、辅导员、学工处、保卫处等部门所关心的问题。
6) 安全与便捷矛盾问题
学生宿舍门禁系统控制与人财物的安全管理，安全与便捷是两个对立，矛盾的问题。安全级别高的场所势必有不方便之处，国内大部分高校目前采用了刷校园一卡通的宿舍门禁系统。学校希望以此来提高学生宿舍的安全管理，学生觉得刷卡麻烦，经常不刷卡尾随前面刷卡的同学进出，造成了安全与便捷的矛盾问题，系统无法发挥安全管理的作用。由于以上这些当前高校学生宿舍门禁管理中存在以上这些突出问题，高校学生宿舍门禁作为校园安防系统的重要组成部分，却没有发挥出本该有的作用。因此采用新的技术手段、从安全管理和人性化设计上解决上述的问题，才能从根本上解决高校学生宿舍门禁管理中存在的突出问题，提高学校的安全管理能力。
建设需求
为了有效地解决学生宿舍门禁系统存在的突出安全问题，提高学校的学生宿舍的管理能力，提升学校安防系统的信息化、智能化水平，引进人脸识别技术，大大提高学生宿舍安全管理效率。本建设方案主要解决以下关键性问题。
1、解决外来人员随学生混入学生宿舍的问题；
2、解决宿管人员繁重的巡查工作压力；
3、解决人员出入管理问题；
4、解决学生归寝管理问题；
5、保证出入安全便捷问题；
6、方便学校管理学生，快速便捷的查询学生出入寝室活动信息。
7、解决学校后勤对于宿舍管理人员、宿舍巡查人员的日常考勤。
8、为学校各相关职能部门提供数据服务功能。
建设目标
本方案以人脸识别为核心技术，针对目前学生宿舍门禁系统的现状特点，通过在宿舍门口、以及楼内的进出口通道上分别部署人脸识别门禁终端以及动态人脸识别两种不同形态的人脸识别产品，对宿舍人员的进出形成两个层次的身份核验方式，从而提高学生宿舍进出的安全性，在全校形成一套完善的学生宿舍门禁系统。实现整个学校宿舍区域的管理智能化、管理数字化、信息网络化，有效改善目前宿舍管理中存在的各种管理漏洞，提高宿舍管理的便捷性，学生宿舍的安全性，减少宿管人员的工作压力，以及方便学校管理。达到如下的建设目标
一、提高学生在校住宿安全。有效防止外部人员进入宿舍，杜绝在宿舍内发生盗窃等威胁到学生生命财产安全的违法犯罪活动发生。
二、提高学生宿舍安全管理能力。实现实时、快速、准确的对安全隐患进行报警，全面提高宿舍管理人员的安全管理能力，并能对警报事件进行及时处理。
三、促进各个部门之间协同管理。将学生宿舍安全管理门禁系统与后勤处、保卫处、宿管委、财务处等业务部门相关联，有效提高学校对学生住宿、安全管理、出入、归寝、是否缴纳住宿费，是否按时到离校等相关信息的掌握，实现部门之间学生管理的自动协同关联。
四、减轻管理人员压力。有效减轻宿管人员在日常管理中的工作压力，特别是可减少宿管人员查寝，以及晚归登记等相关工作。
五、提高进出宿舍的便捷性。通行速度快，利用动态监控识别对进尾随进入楼内的陌生人员进行自动识别报警，对于进入楼内的学生，系统自动识别后，可控制楼内通道的闸机自动开启，无需在闸机处刷卡进入，对于陌生人员则进行自动报警。提高通行速度。
六、通过建设学生宿舍门禁系统时采集的注册人像数据，可形成宝贵的数据资源，可对学校的其他职能部门的各业务系统提供人脸识别比对服务，提升原有的相关业务系统的安全性。如在平安校园的视频监控中增加人脸检索、学校财务系统刷脸登录等。
应用目标
（1）防止外部人员混入宿舍内；
（2）减轻宿管人员繁重的工作压力；
（3）方便学生安全快捷的进出宿舍；
（4）方便学校保卫处、后勤处、学工处、宿管委等部门管理学生宿舍，为学生营造良好的安全的住宿环境，实现平安校园的目的。
建设内容
针对学生宿舍的实际情况，整个宿舍门禁改造的建设内容主要包含四个方面，宿舍楼的人脸门禁系统、学生人像数据采集系统、学校宿舍门禁后台管理系统，以及建设这些系统的网络、工程建设内容。
宿舍人脸门禁系统建设
结合当前已经使用的宿舍门禁系统，宿舍门禁系统的建设改造方案，主要包含了两个方面，一是在宿舍楼的进门和出门处各安装一台壁挂式人证查验机替代原有的打卡机，学生在进出宿舍大门时可通过刷卡+刷脸；输入密码+刷脸；语音识别+刷脸三种方式任选一种方式进出，这样可以达到有效杜绝非法身份进出宿舍楼，二是在宿舍楼内的通道处安装一台摄像头用于检测识别进入大楼通道的人员，对于非合法身份进入的人员进行实时报警（由于宿舍进出采用磁力锁控制的开门方式，因此可能存在尾随进入的情况），这样通过建立两个两层的安全防范体系，可以有效的杜绝非法人员的进出，同时针对有部分宿舍楼在楼内的通道处安装了刷卡的闸机，探头式人像识别系统可以与闸机系统通信，当检测到是合法的身份进入时，可控制闸机打开，进入人员无需再次在闸机处刷卡进入，提高人员进出效率。整个设备
1 ）壁挂式人证查验机
通过在学生宿舍楼的进出门口安装壁挂式的人证查验设备，完成对学生进出门时身份查验，身份查验通过后才能通行。可以有效的杜绝外部人员刷卡冒充进入。同时该设备考虑到学生忘记带卡或者双手没有空闲的情况，系统支持输入密码配合人脸识别以及语音识别配合
人脸识别的另外两种工作方式，提高学生进出的便利性。该设备可以有效解决室外逆光、背光情况下的正常人脸识别，设备符合室外三防设计，具备室外全天候工作能力。下面是该产品的一些典型使用场景现场照片。
2 ）探头式人脸自动识别
由于宿舍楼的进出口采用的电磁开关门的方式，因此可能存在尾随进入的情况，针对可能存在的这种情况存在的安全隐患问题，以及结合当前学校在宿舍楼内的通道上建设的闸机系统，在通道处加装一台高清监控摄像头，对通道处进入的人员进行自动人脸识别。当系统检测到非合法身份进入的人员进行实时报警，同时针对有部分宿舍楼在楼内的通道处安装了刷卡的闸机，探头式人像识别系统可以与闸机系统通信，当检测到是合法的身份进入时，可控制闸机打开，进入人员无需再次在闸机处刷卡进入，提高人员进出效率。
人像数据采集
人像注册推荐采用三维注册的方法，也就是三维注册、二维识别方案，这种方案的优势是，三维注册数据在验证时对人的姿态要求要宽松，适应人脸角度范围大，使用时不需要学生刻意配合，这样就会大大提升通行速度。
人像识别支撑平台建设
1）人像数据中心建设
人像数据中心作为整个学校宿舍门禁系统的中心部分，管理整个系统的所有人员的注册数据、特征数据以及通行数据。并且数据中心还需要把所有的注册数据分发到各栋宿舍楼的门禁终端，同时也要同步接收由终端系统的通行数据等。整个校区人员的注册数据、通行数据等全部保存在中心数据库，集中统一管理。整个校区在校人员按五万注册人来算，每个人的注册数据大小约为 500k 字节，存储五万人的注册数据则需要至少 25G 的存储空间。每个人每天进出宿舍 8 次，每次的通行数据的大小 250k，数据库至少保证通行的文本数据与图片有效期为 1 年，总共实际所需要保存的通行数据量的大小约为 35T，考虑存储的安全性磁盘阵列需要做 raid 处理，因此整个校园宿舍门禁数据中心需要一个至少 50T 左右容量的磁盘阵列。
2）人像数据服务
1.数据中心的数据可实现自动同步，实时接收通行数据，将异常数据：如晚归、未归寝、陌生人员出入、毕业未离校、退学未离校、办理住宿未交住宿费、设备异常等数据进行保存，并将这些数据推送至相关学校职能管理部门，各职能部门可做出相应处理从而实现高效的管理。
2.提供人脸比对服务。后台服务中心通过 Webservice 协议提供人脸检索比对服务，如果学校的其他业务系统需要人脸识别的服务时，可以通过通用的 Webservice 协议获取本系统提供的人脸比对服务。如平安校园在整个校园搭建了不少视频监控，数据中心存储了大量的视频数据，当发生突发状况后通过人工筛选的方式去定位嫌疑人及其轨迹时需耗费大量的人力及物力。通过我们公司提供的人脸比对服务接口可实现在大量的视频数据里进行人脸检索功能，从而快速定位嫌疑人及其轨迹。
网络、工程建设
在整个系统的网络建设中，我们可以选择使用现有的校园网，也可以选择搭建专用网络。在使用校园网络时需要占用校园网络资源，需要为每台设备分配 IP 地址，并且占用一定的网络带宽。对于 ip 资源，也可以通过在每栋宿舍楼只配置一个校园网 ip,该栋楼内的门禁设备都通过局域网路由的方案。工程实施建设部分，主要包括宿舍楼内的门禁系统及壁挂设备的固定安装，探头式摄像头的安装，以及供电、网线、控制线的布线工程。另外如果是搭建人像数据中心的机房设备安装部署、布线工程。
