基于人工智能的智慧校园安全系统设计与实现.pdf

信息记录材料 年 月 第 卷第 期基于人工智能的智慧校园安全系统设计与实现朱 盼李 烨(南阳职业学院 河南 南阳)【摘摘要要】随着高校安全事件的频发全国各地的高校开始强化校园安全管理建设提升对校园区域内人员、设施、事件等各类因素管理的重视程度 为此本文提出基于人工智能的智慧校园安全系统并介绍了人工智能、框架等相关技术从非功能、功能 个层面详细分析了智慧校园安全系统的具体需求利用 框架、图像处理等技术构建了智慧校园安全系统结果表明:该系统通过性能和安全性测试能够在一定程度上满足智慧校园的安全管理需要对保障校园范围内人员安全具有显著的推动作用【关关键键词词】人人工工智智能能 智智慧慧校校园园 安安全全系系统统【中中图图分分类类号号】【文文献献标标识识码码】【文文章章编编号号】()作者简介:朱盼()女河南南阳本科助教研究方向:计算机科学与技术 引言校园安全是保障学校一切活动的基础一直受到高校各级管理者、广大师生的关注全国范围内由于校园安全管理不规范造成的校园安全事故频繁发生 现阶段国内外针对校园安全保障体系的建设进行了大量的研究和实践工作 在校园安全管控防范措施中建设智慧校园安全系统的优势较为显著该系统将整合校园信息化系统及软硬件平台将校园内现有系统的海量数据信息汇集在一起实现校园内多样资源相互融合从而在一定程度上提高校园数据的响应速率为广大师生群体提供优质的服务体验 本文提出基于人工智能的智慧校园安全系统充分结合校园内部人员、空间、消防、治安等多样化管理需求实时监测校园内各场所的人流量变化情况并与校园警报系统相关联提升校园安全的综合管控能力 相关理论概述 人工智能技术人工智能技术是将计算机技术与人工智能相融合形成的一种新型科学技术该技术在应用过程中需借助计算机软件、硬件系统所谓的“软硬结合”模式不仅促进了人工智能技术在多个行业领域的综合发展也是人工智能技术在实际发展进程中的功能互补两者之间实现了不同优势的“互利互惠”使得人工智能技术在高效、精准等方面的优势更加突出 框架 框架是一个开放源代码的 应用程序框架将 框架作为系统的框架技术模式在实际开发运行过程中将通过 技术实现 与智慧校园安全管理系统数据库数据间的交互并充当系统业务逻辑层与数据库间的媒介 技术中的结构化查询语言()在系统开发过程中具有较强的灵活性可应用于多个行业领域 其中 是基于 进行开发设计的不仅保持 框架的良好特性将系统开发过程中涉及的流程进行精简而且 还能降低系统数据包间的版本冲突有效解决不同数据包间的不稳定性等问题保证系统正常稳定的运行 图像预处理技术基于人工智能的智慧校园安全系统需要将图片进行预处理提高输入图片的质量减少数据采集对测试效果的影响 技术步骤如下:()灰度变换 灰度变换的核心是调整彩色图像中像素的灰度值通常转化为灰度图为:其中三原色()对应彩色数字照片中各像素点红、绿、蓝的值 对应灰度值()几何变换 目的是解决图像中的角度、尺寸不确定问题 主要操作有平移、剪切、旋转等 平移即为图像中像素点坐标水平或者垂直变动旋转即将图像进行转动处理使之符合标准规范()图像预处理方法的选择 为了能在图像检测过程中达到最佳效果图像采集时将避免光照等外界不利因素的影响从而增强图像有用区域的质量通过前面介绍的预图像处理算法文中智慧校园安全系统将选用灰度变换、几何变换完成图像的处理 基于人工智能的智慧校园安全系统需求分析 性能需求分析基于人工智能的智慧校园安全系统不仅需要全力支撑系统整体的承载量而且还能显著提升系统的综合性能 该系统在开发设计过程中涉及的性能需求主要分为以下 个方面()数据访问并发性 该系统主要用于校园内保卫处工作人员、全体师生等在特定时间点需同时满足全校人员的并发登录、数据访问等操作因此需要对系统的数据访问并发设置相应的阈值保证系统运行的稳定性()数据访问响应及时性 数据访问时效性主要体现在系统中数据信息增减、信息检索、课程作业提交等模块例如当系统在后端位置检索地图信息、加载课程视频时需要满足高响应的需求因此该系统最好将运行周期时长控制在 内信息记录材料 年 月 第 卷第 期()系统具备稳定可靠性 该系统在实际运行过程中需保持系统的安全稳定在进行数据信息加载、界面切换时周期时长控制在 内系统的数据库等服务设备应保证 无停歇运转 功能需求分析本文提出的基于人工智能的智慧校园安全系统设计系统功能需求主要有以下 点()监测管理机制 将校内师生、其他管理服务人员、危险预警设备等进行统一管理建立规范化的警报监测管理机制配置科学合理的应急响应管理流程制定重大危机预警的应急响应预案 一旦校园内发生紧急危险事件可在第一时间内保证应急响应方案落实到位降低事故的危险性保障人员的生命安全()系统安全部署 该系统的有效运行能够实现校园内安全事件的审批请示、任务分配及下发等高校管理人员可通过该系统部署安全等相关任务并将任务下发至指定工作人员处保证任务的时效性()模块功能融合 该系统将视频监控、应急指挥、危险预警等模块进行充分融合实现校园内的外界入侵检测、人群聚集检测等多元化功能为智慧校园的安全贡献全部力量 基于人工智能的智慧校园安全系统总体设计 系统总体设计概况基于人工智能的智慧校园安全系统在满足基本需求的同时也需遵循系统的总体设计原则()技术实用性原则 基于人工智能的智慧校园安全系统采用 框架的开发模式其中 轻量级技术能够将整个系统各个层级的数据信息充分展示出来业务逻辑层主要负责系统的业务功能实现、全量业务支撑等数据应用层主要负责页面展示及应用()开发标准化原则 系统在开发设计过程中必须严格遵守软件工程系统建设的规范及标准降低系统发生错误的概率避免发生不必要的迁移问题如关系型数据库在设计过程中需严格按照数据字典模式进行相关定义操作()页面可扩展性原则 系统需满足用户群体的基本需求并为用户提供良好的使用体验感用户在浏览系统界面时不仅能够达到一定的流畅度而且还具有显著的兼容特性较快的响应速率等 系统逻辑架构设计基于人工智能的智慧校园安全系统的逻辑架构主要包括 个层级分别是数据信息层、业务逻辑层、数据应用层具体如图 所示图 系统逻辑架构设计图 通过图 的系统逻辑架构设计可知各层级负责的任务存在显著的不同()数据信息层 主要用于存储数据信息的物理特性、逻辑特性等为业务数据的操作处理提供数据支撑在满足系统需求的基础上将源数据进行汇总分类管理并做好数据的备份工作防止出现意外情况时数据信息丢失风险的发生保证系统数据信息的安全性()业务逻辑层 主要是指用户与系统间的交互操作通过 调用该层级的业务规则实现不同业务数据间的交换并采用 框架完成数据信息的验证确保数据信息的可靠性提高系统的整体应用价值()数据应用层 主要是通过/、信息记录材料 年 月 第 卷第 期、等技术将系统各个模块的功能充分展示在界面上并为业务逻辑层的安全台账管理、应急指挥等模块提供服务接口实现数据信息间的互联 系统功能模块设计对于基于人工智能的智慧校园安全系统的功能模块而言系统管理模块主要负责校园内各群体、组织的权限审批、赋权等安全台账管理模块主要用于校园安防部门内部的综合管理涉及校园安全台账的记录、校园安全管理人员分配的记录等做到“专岗专人”将安全任务落实到具体人员办公管理模块主要包括安全审批请示、工作请示等指挥调度模块主要包括报警求助、报警联动、应急指挥等主要用于完成校园内安防指挥调度等工作区域监测模块主要包括区域入侵和人群聚集 个部分主要用于对校园内特定区域、场景的实时监测保障整个校园的安全具体如图 所示图 系统功能模块设计图 系统数据接口设计基于人工智能的智慧校园安全系统的数据接口部分主要包括外部接口设计和内部接口设计其中接口服务模式类型选用 技术在系统运行环境中能够灵活地扩展并具有显著的独立特性 该系统在实际报警监测过程中将与摄像机建立联系实现视频数据信息的交互从而完成校园内的视频监控与此同时系统需与报警柱、消防等设备进行相应的关联实现校园内安防、消防等报警联动机制与数据库进行交互完成基础数据信息的有效存储与登录访问界面交互实现校园用户的安全登录保证个人隐私数据信息的安全性与数据信息的模型开发接口连接完成校园内不同区域间的监测功能与校园地图信息进行交互实现校园区域范围内地理空间网格化的综合管理等以报警柱为例在系统数据接口对接过程中涉及的具体参数如表 所示其他对接功能模块均类似表 报警设备信息表结构设计名称报警求助报警柱设备信息添加对接的系统或组件报警求助调用位置信息/参数说明名称类型数据类型/长度参数说明输入参数()地址输入参数()端口号输入参数()设备所在通道号起始为 输入参数()登录用户名输入参数()密码输出参数()返回值 表示成功 表示失败 基于人工智能的智慧校园安全系统的测试与实现 测试方式及工具在智慧校园安全系统的开发设计过程中将在系统项目管理阶段选用 工具系统的版本工具选用 系统缺陷管理工具选用 压力测试工具选用原型设计工具选 具体测试内容及方式如表 所示表 系统测试内容与方法测试内容测试方法测试工具系统在线功能测试黑盒、白盒系统在线安全测试包含渗透测试/注入测试/跨站测试黑盒、回归智慧校园系统代码性能及安全梳理黑盒、白盒浏览器兼容性黑盒、回归、架构安全评估、性能评估黑盒、白盒 系统测试结果 功能性测试对基于人工智能的智慧校园安全系统进行功能性测试主要采用的测试方式是黑盒测试通过黑盒测试方式对该系统的各个功能进行验证 在功能测试结束后还需对系统的整体安全性进行测试检验降低系统发生错误的概率提升用户的综合体验感 测试结果表明该系统基本满足需求分析中的具体要求并具有以下几点优势()该系统采用的开发设计架构较为简洁、易操作系统选用 框架后端支持 数据库整体架构清晰简洁可满足智慧校园安全的基本需求()系统功能全面 该系统将安全台账管理、办公管理、指挥调度等多个模块进行整合实现了多模块的互联互通一旦校园遇到紧急安全事故系统能够在 时间内进行报警响应并在第一时间内采取应急措施降低事故的危害程度保障人员的安全()系统具有高可靠性 当外界出现掉电、网络异常内部出现强行关机等异常状况时该系统能够在第一信息记录材料 年 月 第 卷第 期时间及时响应安全机制并提供数据备份验证 当用户在系统操作界面遇到错误提示时可在系统帮助模块发起申请系统将会立即响应申请并给予相应的帮助为用户解决问题 安全性测试对于智慧校园安全系统的安全性检测而言检测内容主要包括 个方面即应用程序、数据信息其中应用程序需从系统 部署环境及数据安全 个维度进行维护防止外界病毒、黑客的恶意攻击及数据篡改通过模拟非法用户进行身份验证并采用暴力破解的模式对非法用户进行登录授权此时将.漏洞以 渗透攻击的方式接入系统进行测试 利用恶意文件对系统内部的文件下载和上传进行限制此时通过人工智能的数据加密技术对系统内部的数据进行加密设置保证系统内数据的安全性还可配合系统漏洞拦截工具将非法用户阻挡在系统外部 经过一系列的测试操作说明系统可安全运行 结语综上所述校园安全的核心主要体现在以“人”为中心的监控模式、危机预警的提前预防、事故发生后的紧急处理等方面鉴于目前技术手段的不断更新利用人工智能等技术手段构建智慧校园日趋重要 本文针对现阶段校园安全问题提出了基于人工智能的智慧校园安全系统该系统的实现将缓解校园安防管理者的工作强度提升校园安全事故的应急处理能力简化校园安全审批处理流程实现平安校园的美好愿景【参考文献】马鸿健 李义勇 车路 等.基于智慧校园的高校信息系统安全管理研究.现代信息科技 ():.任珂 郭婷婷 何志芳.智慧校园出入管控系统的建设研究.福建电脑 ():.荣娟.基于“互联网”环境的智慧校园数据安全治理.电子元器件与信息技术 ():.王春芹 石丰源.高职院校智慧校园网络与信息安全管理研究.电脑知识与技术 ():.刘积南 胡春娇.多运营商校园网建设 智慧校园的研究:以玉林师范学院校园网为例.新一代信息技术():.(上接第 页)法模型进一步改善人工智能技术在网络空间安全防御中的应用效果 系统仿真测试为了检验人工智能技术的应用效果工作人员需要展开仿真测试构建网络攻击仿真环境通过检验得出人工智能技术威胁、辨识、溯源以及学习功能效果 选择典型的网络攻击类型进行仿真如、构建 攻击仿真环境时工作人员需伪造 连接并且将其连接 和 个端口 个端口分别对应的计算机持续产生垃圾数据从而形成 攻击 构建 仿真环境时面向服务器传输 包以此达到构建虚假 的目的 通过此虚假 发出连接请求耗损服务器资源从而形成 攻击 最后工作人员对以上构建的仿真攻击环境进行观察尤其要观察确定追溯攻击源的有效性从而构建免疫与防御机制 仿真过程中持续增加攻击强度设定攻击强度为 /、/、/、/检验系统承受能力 如果系统满足运行要求便可判定人工智能技术在网络空间安全防御中具有良好的应用效果 结语综上所述人工智能技术在各个行业中得到应用通过人工智能与网络空间安全的结合在不同应用场景中采用机器学习技术、深度学习技术等对网络空间态势大数据展开分析并采用强化学习和知识图谱等一系列技术自动生成网络防御对策 其间人工智能技术是网络空间安全防御非常必要的赋能器可以起到优化网络安全防御体系的作用也是提高网络空间安全性的必要手段【参考文献】刘友田 张泽.智能传播时代网络空间安全治理的价值逻辑、现实困境与路径选择.观察与思考():.于淏瑽.大数据时代人工智能技术在网络空间安全中的应用研究.无线互联科技 ():.陈磊 邓晃煌 张阳 等.网络空间安全背景下的人工智能安全风险与治理.中国电子科学研究院学报 ():.李红灯.网络空间安全智能主动防御关键技术的思考与实践.计算机与网络 ():.陈明 汤文峤.网络空间安全战略情报保障能力的影响因素及对策研究.情报杂志 ():.