大數(shù)據(jù)在智慧校園中的應(yīng)用

方莉莉

摘? 要 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智慧校園已經(jīng)成為當(dāng)今校園建設(shè)的主要目標(biāo)。智慧校園突破傳統(tǒng)校園的局限，將教育教學(xué)、科研管理等服務(wù)結(jié)合為一體，建立起數(shù)字化的校園環(huán)境。大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設(shè)中有著至關(guān)重要的地位，其中人臉識別技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于校園建設(shè)當(dāng)中。基于宿舍人臉識別系統(tǒng)研究，對大數(shù)據(jù)在智慧校園中的應(yīng)用進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù);智慧校園;人臉識別技術(shù);宿舍人臉識別系統(tǒng);宿舍管理

中圖分類號：G483? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）09-0062-03

0? 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，信息化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入嶄新的發(fā)展時期，迎來全新的大數(shù)據(jù)時代。對于學(xué)校來說，在教育教學(xué)過程中要積極與大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，豐富智慧校園的功能，特別是將人臉識別技術(shù)應(yīng)用于宿舍管理，能夠提高宿舍管理工作的效率，保障學(xué)生的安全，更好地為學(xué)校管理做好服務(wù)。

1? 大數(shù)據(jù)智慧校園的相關(guān)概念

1.1? 大數(shù)據(jù)含義

大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)τ诖罅壳覠o序的素材進(jìn)行有序分析和儲存，讓管理人員得到有效的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提高數(shù)據(jù)的使用效率。在智慧校園建設(shè)中，大數(shù)據(jù)通過調(diào)動智慧校園中的各種應(yīng)用系統(tǒng)，對于學(xué)校中海量的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，探尋數(shù)據(jù)中的規(guī)律，從而開展智慧應(yīng)用?？梢哉f大數(shù)據(jù)的發(fā)展帶動了智慧校園的發(fā)展。

1.2? 智慧校園含義

數(shù)字化校園發(fā)展的產(chǎn)物即為智慧校園，它以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計算技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ)，打造新型智慧校園環(huán)境，用多種服務(wù)功能將教學(xué)科研管理結(jié)合在一起，讓校園中的教師和學(xué)生能夠通過網(wǎng)絡(luò)，不受時間和空間的限制，自由地進(jìn)行學(xué)習(xí)與生活。

1.3? 大數(shù)據(jù)智慧校園的含義

所謂大數(shù)據(jù)智慧校園，就是在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，將校園實現(xiàn)信息化建設(shè)，以大數(shù)據(jù)技術(shù)、云技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，實現(xiàn)校園智慧化，為師生打造全新的信息化智慧校園環(huán)境。與之前的數(shù)字校園相比，二者區(qū)別在于智慧化校園能夠通過智能終端對海量的信息進(jìn)行分析，將有價值的信息儲存起來，從而達(dá)到高效利用數(shù)據(jù)的目的。

1.4? 智慧校園的優(yōu)勢

依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，教師與學(xué)生能夠在智慧校園平臺上進(jìn)行交流和溝通，同時利用智能終端，師生能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操控，從而打破時間和空間的限制，走出課堂教學(xué)，將線上和線下教學(xué)結(jié)合起來。

2? 人臉識別技術(shù)

所謂人臉識別技術(shù)，就是利用人臉部的特征，通過計算機(jī)算法，對于臉部五官的生物特征進(jìn)行分析和識別，以達(dá)到身份確認(rèn)的目的。從目前發(fā)展應(yīng)用而言，人臉識別技術(shù)已經(jīng)被廣泛運用于各行各業(yè)，并且已經(jīng)在智慧校園中應(yīng)用推廣起來。

2.1? 人臉識別技術(shù)的特點

人臉識別技術(shù)的采集方式比較簡單，主要是通過攝像設(shè)備或其他采集器，對人的臉部進(jìn)行圖像采集，在設(shè)備的要求上并不高。在信息采集上也沒有煩瑣的操作，僅需要采集對象在攝像頭前停留片刻，對面部進(jìn)行拍照儲存，采集的方式比較簡單。另外，人臉采集相對于指紋和虹膜采集更加主動，安全性也更高，偽造的概率比較低。人臉具備獨一無二的特性，即便兩個長相相近的人，在面部上也會有不同的特點，所以人臉識別技術(shù)的唯一性比較高。同時，相對于其他傳統(tǒng)的識別技術(shù)來說，人們對于臉部的圖像采集接納度更高，容易被接受，不會像指紋和虹膜等信息，采集起來人們的戒備心比較大，采集難度比較高。目前人臉識別技術(shù)的準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到99%以上，所以人臉識別技術(shù)是目前安全性最高的技術(shù)之一，能夠為人們帶來準(zhǔn)確性更高的識別結(jié)果。

2.2? 人臉識別系統(tǒng)在宿舍管理中的應(yīng)用意義

在學(xué)生宿舍中應(yīng)用人臉識別系統(tǒng)，主要依靠AI（人工智能）技術(shù)和宿舍管理系統(tǒng)之間的結(jié)合，實現(xiàn)智慧校園的管理工作。人臉識別系統(tǒng)成為學(xué)生通過人臉識別進(jìn)入和離開宿舍的基礎(chǔ)，和傳統(tǒng)的刷卡宿舍管理模式相比，人臉識別系統(tǒng)的準(zhǔn)確率更高，識別方法更加簡單，能有效避免傳統(tǒng)管理方法中被他人盜刷身份卡的現(xiàn)象。另外，依據(jù)人臉識別系統(tǒng)中對于學(xué)生面部數(shù)據(jù)的收集，還可以對學(xué)生的出勤進(jìn)行管理，學(xué)校能夠根據(jù)人臉識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)和休息的時間的同時，又能夠保證學(xué)生宿舍的安全。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，以人臉識別技術(shù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)教師、宿管人員、學(xué)生和家長的信息收集與整理，為不同管理人員推送相關(guān)的信息，調(diào)動起各方的力量參與學(xué)生的宿舍管理活動，及時快速地發(fā)現(xiàn)并解決問題，為教育教學(xué)改革和研究提供技術(shù)支持。

通過在宿舍的出入口安裝人臉識別系統(tǒng)，對于宿舍進(jìn)出人員的面部進(jìn)行無感識別實現(xiàn)監(jiān)控。同時，人臉識別系統(tǒng)除了能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行身份識別之外，還和報警系統(tǒng)相連接，當(dāng)學(xué)生宿舍內(nèi)出現(xiàn)禁止出現(xiàn)的人員時，將會及時通知提示，進(jìn)入預(yù)警階段，杜絕安全隱患。人臉識別系統(tǒng)的后臺功能中包括設(shè)備的管理、用戶的管理、黑名單和白名單的管理、自動進(jìn)入考勤管理等，因此能夠?qū)⑺奚岬陌踩O(jiān)督工作發(fā)展到全新的階段，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生遲歸、不歸或長時間待在宿舍的現(xiàn)象，保證學(xué)生能夠有良好的作息習(xí)慣;禁止非法人員進(jìn)入學(xué)生宿舍，保障學(xué)生的人身和財產(chǎn)安全，簡化宿舍的檢查以及考勤管理，降低管理成本，真正將宿舍管理推向現(xiàn)代化、智能化和高效化。

3? 宿舍人臉識別系統(tǒng)研究的主要問題

3.1? 技術(shù)的選型

從目前信息技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，人臉識別技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用范圍比較廣，技術(shù)相對比較成熟，識別的準(zhǔn)確率能夠保持在99%以上，識別的速度比較快，一般不超過0.3秒，因而能夠滿足上下學(xué)高峰期時快速準(zhǔn)確對學(xué)生的面部特征進(jìn)行驗證和識別的要求。利用人臉識別技術(shù)能夠提高驗證的準(zhǔn)確性和安全性，也解決了傳統(tǒng)宿舍管理模式中利用宿舍卡進(jìn)行管理的弊端，杜絕學(xué)生忘記帶卡或者借卡給他人使用現(xiàn)象。因此，對于組織管理者來說，采用人臉識別技術(shù)對宿舍進(jìn)行管理是首選方案。

3.2? 實時動態(tài)的人臉檢測

人臉識別系統(tǒng)檢測包括兩個層次的檢測框架：在第一層次，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對于非人臉區(qū)域進(jìn)行初步篩選，對有效的人臉?biāo)夭倪M(jìn)行提取，并且將其放置于候選模塊當(dāng)中;在第二層次，加大對于人臉辨別的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，對于候選模塊當(dāng)中的人臉數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的識別，并且通過非極大值抑制合并檢測框。利用這種方式對驗證的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，可以降低系統(tǒng)的計算量，實時動態(tài)對面部實現(xiàn)檢測。

3.3? 人臉識別流程

包含兩個階段，分別為注冊和認(rèn)證階段：在注冊階段中，學(xué)生通過采集設(shè)備，采集面部圖片和視頻，并且上傳數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)對其面部特征進(jìn)行提取和計算，將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫當(dāng)中;當(dāng)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)證時，系統(tǒng)對于提取到的面部特征與數(shù)據(jù)庫中存儲的特征進(jìn)行匹配，并且在閾值內(nèi)進(jìn)行驗證，超過閾值的則驗證失敗。

3.4? 數(shù)據(jù)信息的保護(hù)

人臉信息屬于個人隱私的范疇，由于面部識別系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛運用于各行各業(yè)，特別是人臉識別技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于支付領(lǐng)域，如果數(shù)據(jù)外泄，將會給學(xué)生的人身財產(chǎn)安全造成重大的威脅。因此，利用人臉識別系統(tǒng)對宿舍進(jìn)行管理，對于學(xué)生人臉數(shù)據(jù)的保護(hù)就顯得至關(guān)重要。在系統(tǒng)中，對于收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，僅限校園的內(nèi)網(wǎng)訪問，不接通與外網(wǎng)之間的連接。學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)本身具備多層的認(rèn)證機(jī)制，并且設(shè)置了相關(guān)的安全管理系統(tǒng)，因此能夠保證學(xué)生信息的安全。

3.5? 應(yīng)急情況的處理

在網(wǎng)絡(luò)正常連接的情況下，人臉識別系統(tǒng)將會自動與服務(wù)器進(jìn)行通信，并且同步信息，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時，保證人臉識別系統(tǒng)的終端和閘機(jī)依然能夠正常運行，主要通過將現(xiàn)場所采集到的人臉信息直接和終端所存儲的人臉圖片進(jìn)行匹配，在閾值內(nèi)匹配成功即開閘，不影響學(xué)生的正常進(jìn)出。同時，閘機(jī)要和消防報警聯(lián)動。在平時的管理中，閘機(jī)處于關(guān)閉的狀態(tài)，只有當(dāng)驗證通過之后才會開啟;當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，閘機(jī)將會自動打開，以達(dá)到快速疏散學(xué)生的目的。

4? 人臉識別技術(shù)在宿舍管理中的應(yīng)用

4.1? 系統(tǒng)設(shè)計

面向宿舍所建立的人臉識別技術(shù)所面對的人群數(shù)量比較大，所以在系統(tǒng)設(shè)計時一定要注意兼容性，這樣才能夠在實際的應(yīng)用中提高其識別的效率。人臉識別系統(tǒng)的終端管理是宿舍管理人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和匯總的關(guān)鍵。在這一個過程中，包含用戶的登錄、數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)的傳送以及最后的管理工作，涉及的環(huán)節(jié)比較多，步驟比較復(fù)雜，而且任何一個環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)問題，將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的故障，所以在設(shè)計過程中要注重標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。當(dāng)整個識別系統(tǒng)開始運行時，每一個程序環(huán)節(jié)應(yīng)該盡量模塊化，以保證數(shù)據(jù)的高效處理，方便管理者進(jìn)行管理。

4.2? 功能實現(xiàn)

在人臉識別系統(tǒng)運行過程中，最重要的問題就在于各個功能是否能夠得到有效的實現(xiàn)。為了保護(hù)用戶的隱私，用戶在登錄系統(tǒng)時要進(jìn)行驗證，必須設(shè)置登錄的權(quán)限，學(xué)生只有錄入正確的信息，才能夠進(jìn)入管理系統(tǒng)中進(jìn)行日常打卡。同時要具備有一定的隱秘性，以保證信息不被外泄。整個系統(tǒng)中包含多個終端，因此要保證這些終端的正常連接，避免終端出現(xiàn)問題而影響到整個系統(tǒng)。由于每年學(xué)生人員信息都會有所變動，為了保證識別系統(tǒng)的正常使用，要定期對新舊信息進(jìn)行管理，刪除舊的學(xué)生信息，錄入新的學(xué)生信息。對于錯誤的信息也要及時改正，避免出現(xiàn)監(jiān)管不到位的現(xiàn)象。

4.3? 系統(tǒng)測試

人臉識別系統(tǒng)的正常運行需要經(jīng)過足夠的系統(tǒng)測試，系統(tǒng)測試措施一般包括單元測試、整體測試和確認(rèn)測試三個環(huán)節(jié)：在單元測試中，主要是將系統(tǒng)中的每一個模塊進(jìn)行功能性測試，保證系統(tǒng)中的每一個功能都能夠運用到實際的運行過程當(dāng)中，并且能夠保證運行的穩(wěn)定;整體測試是對于系統(tǒng)中模塊化的檢測，用來檢測各個模塊之間的連接情況，以及采集到的數(shù)據(jù)是否能夠達(dá)到同步更新;確認(rèn)測試則是在系統(tǒng)運行的過程中考察系統(tǒng)的安全性以及功能性。人臉識別系統(tǒng)只有通過了系統(tǒng)測試，才能夠運用到實際的宿舍管理過程中。

5? 結(jié)束語

對學(xué)生宿舍進(jìn)行有效管理，能夠確保學(xué)生的人身及財產(chǎn)安全，為學(xué)生提供安全舒適的生活學(xué)習(xí)環(huán)境。面部識別技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大地提高宿舍管理工作的效率和安全性，保障學(xué)生安全，有利于學(xué)校的發(fā)展。因此，在宿舍管理中應(yīng)該大力推行人臉識別技術(shù)，保證日常管理工作的高效開展，更好地為學(xué)校管理做好服務(wù)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]王少豪.基于圖像的人臉識別技術(shù)在高校課堂考勤系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2017（33）：209-210.