疫情背景下高校校园分区域权限化管理系统设计

胡桂龙婕 戴江华

摘   要：为解决当今社会资源不足问题，实现可持续发展目标，同时在疫情的现实背景下，针对问卷调查反映的实际问题，文章设计了基于物联网技术的智能分区权限化门禁管理系统。该系统主要运用于高校校园内，在保障校内师生科研氛围和生活环境不被破坏的前提下，将校园资源充分共享，达到校园资源对外开放化的目标，同时在应急情况下，快速对人流进行管理，实现校园智慧化，提高在校师生以及周围市民的幸福指数。

关键词：高校校园;资源共享;物联网技术;门禁管理;分区域权限化管理

中图分类号：TP391.7 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）09-0060-04

如今提高市民生活指数的重要手段是城市智慧化，让信息多跑路、百姓少跑腿。在此时代背景下，大数据也被引进校园，部分学者对此进行了研究。文献[1]中，针对学校科研、学生管理工作、学习环境三个方面进行了探讨;文献[2]对开发校园旅游的想法进行了实现，通过互联网技术，将云计算、物联网和个人移动终端集成，设计个性化系统为游客提供最优体验。如今通过轻量级的分布式的访问控制，已经产生了RBAC访问控制模型，实现了对大数据的高效协调和分配。[3]部分研究也有效解决了身份认证难题，通过手机令牌实现与PC端插件的NFC通信。[4]武汉作为中国重要科研教育基地，高校智慧化将大大推动整个城市的发展。

高校开放化，将校园文化带出去，将城市风情融进来。资源共享的同时，高校特有的文化气息也会很好地融入城市中。文化开放的同时，学生安全问题也随之出现。同时由于疫情的突然发生，病毒蔓延使公民产生严重的恐慌，如何有效采取应急措施、有效解决人员流动问题成为重要话题。因此需要将智能技术应用于校园安全建设，让信息形成保护的屏障;通过大数据信息共享，有效保障学生日常生活顺利进行的同时将校园的文化和资源共享出去。

一、高校资源开放化的意义

高校是一个具有浓郁人文气息和学术氛围的地方，随着20世纪90年代以来科教兴国基本国策的实施，很多高校都面临着不断扩建和改建。而社区的绿化甚至体育资源都十分有限，随之有社会共享空间的想法提出，唯有共享，才能长效。城市居民对生活质量要求不断提高。[5]如何实现城市发展和高校建设的平衡，高校开放化资源成为一个具有现实意义的重要课题。

资源共享是满足可持续发展要求的必要手段，在未来的校园建设中，具有人文特色的校园环境也将成为周边居民可以享受的资源，同时，生活气息略显单薄的校园也会产生浓厚的烟火气。一方面，高校学生可以更好地适应从学校生活到社会生活的过渡;另一方面，高校周边的居民可以享受到优良的绿化资源和体育资源，有效提高生活质量以及改善生活环境，同时避免高校资源不必要的浪费。

二、对高校资源开放化问题的问卷调查

1.调查方法与对象

为调查在校师生对校园对外开放与资源共享的看法，本文设计了调查问卷，向不同高校的在校师生发放问卷230份，回收212份，回收率为92.17%，经过筛查，其中具有研究意义的有效问卷174份。目标群体定位准确，保证调查结果具有可信度。在调查过程中对个别在校师生进行访谈，以获取其对有些问题的建设性意见。

2.问卷调查与分析

问卷大体分为对校园资源开放的看法以及校园安全管理的评价两个方面，根据研究需要，对重点问题进行分析。

这一部分内容主要调查在校师生对校园对外开放的一些看法和现存的问题。

调查结果显示，认为校园开放与资源共享具有很大意义的占86.45%，认为会对日常生活造成不便的占62.37%，不太支持校园过度开放，其中不太看好校园过度开放的原因主要有担心校园安全不能得到保障以及校园资源被大量占用两个方面。对此，本文针对这两个方面做进一步的调查与分析。

（1）关于校园资源开放

被調查师生对“校园资源开放而产生的待解决的问题”（多选），按降序依次排列为：“大量资源被外界占用，影响师生正常秩序”（97.70%）、“过度开放，师生难享受到开放资源”（94.25%）、“开放资源管理耗费大”（75.86%）、“外来人员素质低，损坏资源”（63.22%）、“开放区域人员复杂”（43.10%）。调查结果如图1所示。

调查过程中对部分教师进行访谈时发现，校园资源开放具有建设性的意义，学校为了保证学生处于优越的教学环境，投入大量资金参与校园实验室、体育馆等基础设施建设，部分设施并不会被经常利用，因此造成大量浪费。同时，在未来的校园建设中，学生对教学硬件设施的要求变得越来越高，学校将会持续造成资源浪费，违背可持续发展的目标。

同时师生对校园资源开放的顾虑也是亟待解决的问题，主要体现在开放资源会对师生正常的教学以及生活的秩序产生一定的影响，如果学校仅仅只是将资源开放，会存在严重的隐患，因此，需要学校针对现实问题形成一套长效的管理机制和运作方案。

（2）关于校园安全

校园开放所带来的最大弊端就是校园安全变得更加脆弱，近年来校园安全成为广泛关注的热点问题，不法分子更倾向于选择条件优越并且缺乏安全意识的大学生为自己的犯罪目标，通过调查，学生不愿意校园开放的主要原因是认为校园是最后的安全区，不想自己在食堂吃饭也要时刻防范小偷、在校园夜跑也要担心安全问题，希望学校能尽可能最大程度上保证在校学生的基本人身安全和财产安全。同时在调查过程中学生提到，校园的部分体育设施在周末以及课余时间已经处于饱和状态，担心校园资源开放就不能保证在校学生的基本需求，起到适得其反的效果。

学生对“校园开放后可能存在的安全隐患”（多选）的调查结果，按降序依次排列为：“校园诈骗和盗窃频率变高”（89.66%）、“不法分子会趁虚而入”（82.18%）、“校内师生基本教学秩序遭破坏”（70.11%）、“校园的科研氛围受影响”（66.67%）、“校园环境过于复杂”（62.64%）、“大量利益因素进入校园”（28.16%）。调查结果如图2所示。

3.分析结果

综合上述问卷调查，并结合个别访谈结果，得出如下结论：学校实行校园资源对外开放政策是一项具有现实意义的长效机制，但是其中存在很多包括安全隐患在内的亟待解决的问题，本文针对调查结果对分区域权限化管理方案进行设计和优化。

三、高校分区域权限化管理机制

高校分区域管理的目的是有机地将校园正常生活和外界分隔开，保证校园的学习氛围和生活秩序不会因开放而被破坏。校园分为生活区、学习区和休闲区三大类，每一类可细化成不同等级，针对外来访客根据需要开放相应区域。通过对人流数据的统计进行合理规划，进行分时段分区域权限分配，借助物联网技术，通过网络连接区域间通行的门禁，共享访客信息，最终实现分区域权限化管理。

四、高校分区域权限化管理的实现

高校分区域权限化管理的实现有一个从概念到实际运用的过程，其中涉及物联网技术以及人脸识别等现阶段较为成熟的智能化技术，将“智能大脑”带入校园，打造智慧化校园。本文通过信息采集与权限管理、校园区域的划分和分配、门禁关卡设置、人流通行量与关卡通行效率分析、日常运营与维护机制等5个方面进行分析，充分结合校园环境因素和发展现状打造极具现实意义的智能化管理系统。

1.信息采集与权限管理

外来访客通过在网上申请的方式，提前录入信息，学校系统根据访客申请的需求，如观光、办事等，进行核实并赋予有关权限。外来人员只能根据赋予的指定路线到达目的地或者只能到达部分指定区域。为了保证在校师生的正常生活不受影响，师生信息，包括学号、教工号以及人脸信息等需要提前录入系统，不会被设置权限（特殊情况除外），并且设置访客专用通道，将外来访客和在校师生有机分开。进入学校大门时，门禁自动进行人脸识别确定访客身份，通过网络传输信息，上传到终端进行一定的管理和记录，并向外来访客的手机上发送可访问区域以及相关注意事项。

2.校园区域的划分和分配

在校园中，考虑以步行为主要通行方式，同时考虑自行车通行的需求，外访汽车尽量避免进入校园，对校内师生汽车停放进行一定规划管理。

在校师生主要考虑“教学-生活”这条主线，据此校园分为生活区、学习区和休闲区三大类。以武汉科技大学为例，教一楼是学生主要学习区，学生在主要区域上课及活动较多，其余教学楼为次要学习区，主要学习区相对访客属于完全封闭，次要学习区在上课的低峰时段可以进入参观。

宿舍属于主要生活区，由于涉及学生的隐私，相对访客完全封闭，食堂属于次要生活区，为了满足在校师生的就餐需求，在固定时段属于完全封闭。

剩下区域属于休闲区，本文提到的机制主要对休闲区进行共享，沁湖属于学校重点建设的生态区，对有观光需求的访客完全开放，而南苑体育场靠近学校南门，可以在非上课时段完全开放（部分特殊活动时期除外）。北苑体育场远离学校大门，靠近教职工以及学生宿舍，相对不开放，满足在校师生基本锻炼需求。以此可以解决外来人员与在校师生共用资源产生冲突的问题。

3.门禁关卡设置

不同区域流通的关口主要通过设置门禁的方式实现权限管理，通过物联网技术将校内所有门禁连接起来，校园大门门禁主要针对外来访客进行人脸识别、信息读取，并通过网络传输到终端，校内关卡门禁主要进行人脸识别，向终端申请读取信息并进行匹配。其中需要利用物联网机制中的RBAC技术，RBAC是基于角色的访问控制，在RBAC中，每一条权限是和角色相互关联的，用户被赋予相应的角色，这样就极大地减少了信息的传输以及存储量。[3]门禁关卡作为资源交换部分，将人员信息数字化，通过服务提供情况对获取的信息进行权限分配，运维管理部分对收集的信息进行管理和储存。实现人与物、物与物相互连接，构成信息化、远程管理控制和智能化的网络。RBAC技术的E-R概念结构设计模型如图3所示。

4.人流通行量與关卡通行效率分析

增加门禁的设置定会影响人流通行的效率，因此需要分析行人流量的高峰时段，对此部分学者进行了深入研究，并通过不同的通行量对人流组织进行合理规划，提高人流的有序性和便利性。[6]门禁设置在区域的汇交部分，设置访客专用通道，并在校内师生通道设置人脸识别装置，必要时，访客专用通道可以作为师生通道使用。完全封闭区域之间的关卡门禁在封闭时段停止工作，高峰时段在人流通行量大的关口安排专人组织通行，工作日高峰时段停止人流通行大的关口设置，禁止外来人员进入教学区和生活区。

在关口处采用人脸识别技术，门禁通过识别人脸收集信息与已建立的信息库进行匹配，当匹配无效时，触发报警系统，由周围安保人员进行协调，保证访客高峰时段人流通行效率。[4]学校允许根据访问时间需要与校内师生流通高峰进行错峰管理，通过物联网技术，从终端发出信号，特殊时段对所有关口门禁进行统一协调处理，充分利用智能化校园管理系统，保证校园绝对安全的同时，提高校内人流通行效率。[7]

5.日常运营与维护机制

对该系统设立固定的办公室和值班维护人员，将关口门禁设置方案与校内安保人员调度充分结合。对每日通行数据进行异常鉴定，首要任务是保证信息系统的安全，由于采集信息是唯一确定访客身份的途径，并且涉及个人隐私，所以必须严格保证采集到的信息准确安全;重点解决信息真实性问题，校门入口处和终端系统室要安排专人进行查验，避免冒名或者伪造信息等恶劣事件发生，最终使系统达到预期效果。同时对信息进行定期筛查，根据调查数据，在后期进行统计分析，确定信息的最佳保存时间，避免信息冗余或者信息量过大导致系统故障。

五、高校分区域权限化管理系统的细节处理

为了达到各个门禁关口信息共享的目的，本文提到的管理系统需要借助物联网技术，其中传输系统需要确定网络传输方式，校园内可以就地取材，利用校园网，分配一个独立的地址号，每一个关口的门禁加入地址，以便信息的传输与协调。利用现有资源可以大大减少运营成本。

针对特殊情况进行独立编程，形成一套完整的应急处理方案，可供随时处理调用，以便处理紧急情况，使系统更加人性化，针对不同情况进行长期的因素分析，建立大数据库，不断优化不同的处理方案。

外来访客与系统建立设备连接需要借助手机APP，要重点留意APP信息采集过程中的安全性，同时可以将APP与校园其他现有网络功能相结合，形成完整的校园服务体系。在必要的情况下，可以利用APP对校园文化进行宣传，建立校园新窗口，加强校内外文化交流与联系。

六、高校分区域权限化管理机制的完善优化措施

针对本文提到的人流通行效率情况可以通过长期的统计分析进行优化，通过对学生上课高峰时段进行进一步的细化，并形成系统的分析算法，对不同的学校可以通过同种因素进行分析优化，最终形成具有高适应度的门禁通行系统，真正意义上达到“以人为本”的设计宗旨。

对校园分区可以进一步进行等级划分或者类型划分，对于分区部分进行精细化的时段考察，根据不同需求的区域进行不同程度的开放管理，并进行不断的细化，通过问卷调查的形式，全方面考虑学生需求，并以此为依据进行优化。[4]

本文提出的高校区域化管理系统需要借助先进的人脸识别技术，并且对设备的要求较高，有条件的情况下，需要设备对移动人脸有一定的识别作用。同时考虑识别错误的情况，设计备用识别方案，如设置备用K令密码匹配，在人脸识别出现问题的时候，采取随机口令的方式确保机制的正常运行。

七、总结

本文提出的高校分区域权限化管理系统是辅助校园安全系统的一套智能化管理方案。主要目的是推动校园对外开放，实现资源共享的同时，有机融合高校与城市生活。利用物联网技术实现智能化通行，满足可持续发展需求。通过智能化技术进一步保障校园安全，针对疫情等突发性事件，提前做好有效的应急措施，提高校内师生和周边市民的安全系数。并且通过文化对外开放的方式，增添城市整体文化氛围。

如今城市的土木建筑建设已接近饱和，智能建造正在对已有建筑进行进一步优化，改善市民生活环境。同时社会正值大数据的“盛年时期”，飞速发展的技术明显提高了用户体验度，但是仍有很多领域值得探索和研究，部分机制仍需要完善，在采用这方面技术的时候要充分考虑现状后再进行决策。

参考文献：

[1]鲁肖肖.基于大数据的高校信息化建设探究[J].科技与创新，2020（18）：142-143.

[2]潘泽锴，朱雪花，黄论.基于移动互联技术的校园导游系统研究与实现[J].物联网技术，2020，10（9）：90-91，95.

[3]史锦山，李茹.物联网下的区块链访问控制综述[J].软件学报，2019，30（6）：1632-1648.

[4]王鹃，唐西铭，王勇，严飞，马骏，徐晶，孫庆鑫.一种基于手机令牌和NFC技术的身份认证系统[J].武汉大学学报（理学版），2013，59（5）：403-410.

[5]王美.高校与社区体育资源共享长效机制研究[J].广州体育学院学报，2015，35（6）：44-46，64.

[6]林思能.校园步行人流集散特性及峰值计算研究[J].广东工业大学学报，2010，27（4）：19-23.

[7]朱航江，潘振福，朱永利.“互联网+”智能门禁控制系统[J].电子技术应用，2017，43（3）：124-126，131.

（编辑：王天鹏）