一种基于机器视觉的校园安全智能管理系统的制作方法

本实用新型涉及校园智能管理技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的校园安全智能管理系统。

背景技术：

校园安全管理事关学校教育教学工作的正常开展，也关系到学校、家庭和社会的稳定。校园安全管理中的校园进出查验管理工作尤为重要，如果学校安全查验保卫制度不健全，防范措施不得力，校外闲杂人员容易混入学校，导致校内师生受到校外不法之徒的侵害。特别是在中小学、幼儿园中，由于学生年龄小，自我防范意识和能力欠缺，极易受到校外人员进入校内的非法侵害。

目前在中小学、幼儿园中，校园进出查验管理工作主要是通过安保人员或者教师代表查看师生身份证件、对校外人员进行登记等，对于师生人数多、校园大、进出校门多的学校，需要大量的人力进行管理，且人工进行查验工作效率较低，很多校园进出查验流于形式，导致校园安全存在较大的漏洞。此外，对于小学、幼儿园等年龄小的入学人员来说，家长在接送学生时，极易出现认错现象，特别是家长人数多、轮流接送同一学生时，教师安保人员往往需要复杂的核实工作，且不便于确定家长的真实身份，容易出现误领、冒领事故。

近年来，随着互联网技术和机器视觉技术的发展，人工智能为主导的信息化技术突飞猛进，使得通过智能管理系统代替人工进行校园进出查验管理工作成为必然趋势。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于机器视觉的校园安全智能管理系统，能够代替人工进行校园进出查验管理工作，提高校园进出查验管理效率和准确性，保证师生安全，节约人力，避免出现学生误接、冒接事故。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现：一种基于机器视觉的校园安全智能管理系统，包括：主监控系统和若干个与主监控系统通过无线通讯的从控制系统，从控制系统设置在校园的各个进出门旁，用于代替保安、教师从事师生和外来人员的校园进出查验管理工作，主监控系统用于监控各处的从控制系统，每个所述的从控制系统均包括从控制器、图像采集摄像头、监控摄像头、输入按键、供电系统、液晶显示屏、从语音喇叭、电动磁力锁门禁和储存器，所述图像采集摄像头与从控制器之间通过导线相连接，图像采集摄像头选用像素大于130万像素的高清人脸识别摄像头用于采集进出校园的人脸图像，所述监控摄像头与从控制器之间通过导线连接用于实时采集校园门禁处的状况，监控摄像头能够满足摄像和影像处理功能，采用3-5v电压供电，能够实现每秒30帧的图像采集功能，采用标准的SCCB接口，兼容I2C接口，能够直接被STM32系列单片机驱动，所述输入按键与从控制器之间通过导线连接用于输入信息到从控制系统中，所述液晶显示屏与从控制器之间通过导线连接用于显示信息，液晶显示屏选用7寸TFT液晶屏，采用3-5v电压供电，所述从语音喇叭与从控制器之间通过导线连接用于接收和发出语音信息，语音喇叭采用5V直流供电，可直接通过单片机控制用作喊话器使用，所述从控制器与电动磁力锁门禁之间通过导线连接控制电动磁力锁门禁的开闭，所述储存器与从控制器之间通过导线连接用于储存数据，储存器选用大容量储存卡，可通过卡槽直接与单片机连接，其容量能够满足分别存储大于8000张人脸图像和多于10000枚指纹，所述供电系统与从控制器之间通过导线连接用于为从控制系统供电。

进一步地，所述主监控系统包括主控制器、与主控制器电连接的主语音喇叭和与主控制器电连接的报警器，所述主语音喇叭与从语音喇叭配合使用用于接收和发出语音信息，所述报警器用于发出报警信号，所述主控制器上通过导线还连接有主机显示屏和控制键盘，所述主机显示屏用于显示监控摄像头采集的校园门禁处状况，所述控制键盘用于输入控制信息。

进一步地，所述主监控系统还包括与主控制器电连接的主无线传输模块，所述从控制系统还包括与从控制器电连接的从无线传输模块，所述主无线传输模块与从无线传输模块之间通过无线信号进行通讯。

进一步地，所述从控制系统还包括与从控制器之间通过导线连接的校园卡感应器，其用于读取感应相应的校园卡信息并传输给从控制器。

进一步地，所述从控制系统还包括与从控制器之间通过导线连接的指纹感应器，其用于读取指纹信息并传输给从控制器。

进一步地，所述供电系统包括可充电锂电池组和电压转换模块，所述电压转换模块可分别输出5v和3.3v电压。

进一步地，所述主无线传输模块、从无线传输模块均为频率2.4GHZ的无线信号接收发射器，其有效传输距离均大于400米。

进一步地，所述从控制器为STM32系列的ARM控制器。

进一步地，所述的主控制器为英特尔处理器。

本实用新型的有益效果为：

1、设计的基于机器视觉的校园安全智能管理系统在幼儿园、小学等学校校园中使用时，校内师生通过在图像采集摄像头扫描人脸、在指纹感应器上打指纹、在校园卡感应器上打卡，均可控制电动磁力锁门禁打开进出校园；校外非法人员伺机进入校园时，主监控系统中的主控制器识别并控制报警器鸣叫，提醒主监控系统处的安保人员注意非法入侵，安保人员通过主机显示屏注意校园门禁处状况，必要时还可通过主语音喇叭向非法校外人员问话，非法校外人员也可通过从语音喇叭与安保人员语音交流，代替人工进行校园进出查验管理工作，提高校园进出查验管理效率和准确性，节约人力。

2、在幼儿园、托班等幼儿学校使用本实用新型的基于机器视觉的校园安全智能管理系统时，可通过设计实现校内幼儿无法单独出校，即校内幼儿单独在图像采集摄像头上扫描人脸、指纹感应器上打指纹、在校园卡感应器上打卡时均无法实现电动磁力锁门禁打开，以避免幼儿偷溜出校园发生安全事故。

3、设计的基于机器视觉的校园安全智能管理系统在在幼儿园、托班等幼儿学校放学中使用时，家长在校外等候区处排队，老师带领幼儿在校内等候区处等待，家长通过扫描人脸、打指纹控制电动磁力锁门禁打开的同时，位于校园内的从控制器读取信息并在液晶显示屏上闪动播放家长及孩子的姓名等信息，同时通过从语音喇叭播放该家长孩子的姓名，老师找出该孩子交给该家长，实现精确一对一对接，避免出现老师无法全部记清家长相貌、幼儿无法识别家长导致的错接、冒接情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的基于机器视觉的校园安全智能管理系统中主监控系统的结构框图；

图2是本实用新型的基于机器视觉的校园安全智能管理系统中从控制系统的结构框图；

图3是使用本实用新型基于机器视觉的校园安全智能管理系统时布置示意图一；

图4是使用本实用新型基于机器视觉的校园安全智能管理系统时布置示意图二。

图中：1、校园；2、校外等候区；3、校内等候区；4、电动磁力锁门禁；5、从控制系统；6、校园隔墙；51、从控制器；52、图像采集摄像头；53、监控摄像头；54、校园卡感应器；55、指纹感应器；56、输入按键；57、供电系统；58、液晶显示屏；59、从语音喇叭；510、从无线传输模块；511储存器；61、主控制器；62、主无线传输模块；63、主语音喇叭；64、主机显示屏；65、控制键盘；66、报警器。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1、图2所示，一种基于机器视觉的校园安全智能管理系统，包括：主监控系统和若干个与主监控系统通过无线通讯的从控制系统，从控制系统设置在校园的各个进出门旁，用于代替保安、教师从事师生和外来人员的校园进出查验管理工作，主监控系统用于监控各处的从控制系统，每个所述的从控制系统均包括从控制器51、图像采集摄像头52、监控摄像头53、输入按键56、供电系统57、液晶显示屏58、从语音喇叭59、电动磁力锁门禁4和储存器511，所述从控制器51为STM32系列的ARM控制器，作为本设计的一种优选，控制器51选用STM32F103单片机，STM32系列的32位微控制器具有功耗低、体积小、处理能力强、高集成度和开发简易等优点，所述图像采集摄像头52与从控制器51之间通过导线相连接用于采集出入校园的人脸图像，图像采集摄像头52选用像素大于130万像素的高清人脸识别摄像头用于采集进出校园的人脸图像，作为本设计的一种优选，图像采集摄像头52选用型号为RER-1MP2CAM002的1080P的4K高清USB人脸识别摄像头，其能够实现每秒30帧的高频识别工作，符合标准的免驱UVC协议，方便二次开发，通用性好，提供亮度、对比度、饱和度、色调、清晰度、白平衡、曝光、增益的属性设置编程接口，采用5V直流供电，通过USB线传输数据到控制器51，所述监控摄像头53与从控制器51之间通过导线连接用于实时采集校园门禁处的状况，并通过无线通讯传输到主监控系统监视校园门禁处的状况，作为本设计的一种优选，监控摄像头53选用Risym ov7670摄像头模块，能够满足摄像和影像处理功能，其内置V7670图像传感器，采用3-5v电压供电，能够实现每秒30帧的图像采集功能，采用标准的SCCB接口，兼容I2C接口，能够直接被STM32系列单片机驱动，所述输入按键56与从控制器51之间通过导线连接用于输入信息到从控制系统中，实现操作从控制系统的功能，所述液晶显示屏58与从控制器51之间通过导线连接用于显示信息，作为本设计的一种优选，液晶显示屏58选用RGB070M1型号的7寸TFT液晶屏，RGB070M1液晶模块采用RGB接口，使用I2C通信接口，其分辨率为800*480，有效显示区域154*86mm，采用3-5v电压供电，所述从语音喇叭59与从控制器51之间通过导线连接用于接收和发出语音信息，作为本设计的一种优选，从语音喇叭59选用ISD1820语音模块，内置有功率1.5W的喇叭，采用5V直流供电，并可直接通过单片机控制用作喊话器使用，所述从控制器51与电动磁力锁门禁4之间通过导线连接控制电动磁力锁门禁4的开闭，所述储存器511与从控制器51之间通过导线连接用于储存数据，储存器511选用大容量储存卡，可通过卡槽直接与单片机连接，其容量能够满足分别存储大于8000张人脸图像和多于10000枚指纹，所述供电系统57与从控制器51之间通过导线连接用于为从控制系统供电，供电系统57包括可充电锂电池组和电压转换模块，可充电锂电池组选用24v可充电锂电池组，其储能能够满足从控制系统的长时间连续工作，所述电压转换模块可分别输出5v和3.3v电压，供从控制系统中各个元器件使用。

进一步地，所述主监控系统包括主控制器61、与主控制器61电连接的主语音喇叭63和与主控制器61电连接的报警器66，所述的主控制器61为英特尔处理器，作为本设计的一种优选，主控制器61使用六核英特尔i7处理器，处理功能强大，价格低，所述主语音喇叭63与从语音喇叭59配合使用用于接收和发出语音信息，主语音喇叭63选用ISD1820语音模块，所述报警器66用于发出报警信号，报警器66优选报警用蜂鸣器，所述主控制器61上通过导线还连接有主机显示屏64和控制键盘65，主机显示屏64优选大于24英寸的电脑显示屏，所述主机显示屏64用于显示监控摄像头53采集的校园门禁处状况，所述控制键盘65用于输入控制信息。

进一步地，所述主监控系统还包括与主控制器61电连接的主无线传输模块62，所述从控制系统还包括与从控制器51电连接的从无线传输模块510，所述主无线传输模块62与从无线传输模块510之间通过无线信号进行通讯，主无线传输模块62、从无线传输模块510均为频率2.4GHZ的无线信号接收发射器，其有效传输距离均大于400米，作为本设计的一种优选，主无线传输模块62、从无线传输模块510均选用有天线、功率加强版的nRF24L01无线发射接收模块，其使用2.4GHZ通用ISM频段进行通讯，使用3～3.6v工作电压，传输速率快，距离长，空旷地段有效传输距离大于800米，能够直接用STM32单片机控制。

进一步地，所述从控制系统还包括与从控制器51之间通过导线连接的校园卡感应器54，其用于读取感应相应的校园卡信息并传输给从控制器51，学校师生人员可以选择在校园卡感应器54上打卡，控制电动磁力锁门禁4打开进入校园，所述从控制系统还包括与从控制器51之间通过导线连接的指纹感应器55，其用于读取指纹信息并传输给从控制器51，学校师生人员也可以选择在指纹感应器55上按下指纹，控制电动磁力锁门禁4打开进入校园。

作为本实用新型的一种具体实施方式，如图3、图4所示，在幼儿园、小学等学校校园1中使用本实用新型的基于机器视觉的校园安全智能管理系统时，首先将校园安全智能管理系统中的两个从控制系统5安装在校园隔墙6中设置电动磁力锁门禁4的内外两侧，使用前，首先通过图像采集摄像头52采集全校师生、接送家长的人脸图像，通过指纹感应器55录入指纹，对于校内师生还通过与STM32单片机连接的USB接口或者通过输入按键56在STM32单片机中输入校园卡信息，STM32单片机控制器将上述人脸图像、指纹、校园卡信息储存在储存器511中；在位于电动磁力锁门禁4的内、外两侧分别画设校内等候区3和校外等候区2，校园1中的人员出校园1时在校内等候区3处排队出校，校园1外的人员进校园1时在校外等候区2处排队进校，家长接送幼儿园儿童、小学生时在校外等候区2处排队接送；校内师生通过在校内等候区3处及校外等候区2处的图像采集摄像头52扫描人脸、在指纹感应器55上打指纹、在校园卡感应器54上打卡，均可通过STM32单片机控制电动磁力锁门禁4打开进出校园；校外非法人员伺机进入校园时，STM32控制器通过图像采集摄像头52扫描人脸后判别无法识别即通过从无线传输模块510发射提醒信号到主监控系统，主监控系统通过主无线传输模块62接收后，主控制器识别并控制报警器66鸣叫，提醒主监控系统处的安保人员注意非法入侵，监控摄像头53转播校园门禁处的视频，安保人员通过主机显示屏64注意校园门禁处状况，必要时还可通过主语音喇叭63向非法校外人员问话，非法校外人员也可通过从语音喇叭59与安保人员语音交流。

在幼儿园、托班等幼儿学校为保证幼儿安全，教师必须与家长实现一对一的精确对接，作为本实用新型的一种具体实施方式，如图3、图4所示，在幼儿学校使用本实用新型的基于机器视觉的校园安全智能管理系统时，可通过在从控制系统5中的程序设计实现校内幼儿无法单独出校，即校内幼儿单独在图像采集摄像头52上扫描人脸、指纹感应器55上打指纹、在校园卡感应器54上打卡时均无法实现电动磁力锁门禁4打开，以避免幼儿偷溜出校园发生安全事故；幼儿家长在送孩子上学时，家长通过扫描人脸、打指纹可控制电动磁力锁门禁4打开；在幼儿家长在接孩子放学时，由于老师往往无法全部记清家长相貌，人为查验管理时往往容易发生错接、冒接情况，本实用新型中，在放学后，家长在接孩子放学时在校外等候区2处排队，老师带领幼儿在校内等候区3处等待，家长通过扫描人脸、打指纹控制电动磁力锁门禁4打开的同时，位于校园内的从控制器51读取信息并在液晶显示屏58上闪动播放家长及孩子的姓名等信息，同时通过从语音喇叭59播放该家长孩子的姓名，老师找出该孩子交给该家长，实现精确对接，避免出现错接、冒接情况。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。