第一章 概 述
1.1 现状背景
社会经济的发展与进步决定了作为精神层面的教育步伐紧跟其后,幼儿园教育作为启蒙教育基地更成为各界关注的重点场所.
随着现代生活、工作节奏的加快，对于下一代的教育与管理让不少人显得力不从心、分身乏术，全托、半托为形式的幼儿园委托管理方式成为众多家长的首选。
作为家长和亲人，将宝贝孩子送到幼儿园后一定非常想知道孩子们在幼儿园的各种情况，孩子的一举一动都牵连着父母的心,随着信息宽带技术的应用，父母的这个愿望能够得以实现。而作为幼儿园,如何吸引让更多的父母放心的将宝贝孩子送到幼儿园来，除了要有很好的软硬件设施（如好的环境，一流的设施，一流的师资力量等)之外，还需要一些更能吸引人的地方，使幼儿有个安全的成长环境，杜绝任何暴力隐患。幼儿园的安全问题是学生家长和幼儿园管理者最担心的问题。
随着国家和社会对幼儿园环境安全的重视，部分幼儿园开始借助先进的技术设备来改善现有的安全管理体系，并以此作为对外招生的独特优势展示.一些学校率先采用远程监控系统作为教学管理辅助,家长在家、在办公室甚至出差在外都可随时观看孩子在幼儿园的情况，不仅能让家长放心地把孩子交给学校,更可让家长看到学校的管理实力。幼儿园应用现代化高科技的智能化监控管理系统做为提升校园和儿童安全的趋势将愈演愈烈，最终成为一种普及化的行为。
1.2 幼儿园安全管理系统需求分析
加强幼儿园的安全防范管理,维护幼儿园的正常的安全环境，提高幼儿园现代化的管理水平,对园区内所有重要区域如餐厅、活动场所、休息场所、教室进行视频监控系统，并和报警系统、消防系统进行联合，同时，加强对园区出入人员管理。这要求必须做到以下几点：
能加强对幼儿园出入人员的监管，进一步提高校园内的安全性。 可对视频中儿童的存在潜在危险性行为及时提醒到老师。
对视频中的异常或突发事件，能起到一定的预警性，指导相关人员提前做好预防措施.
能增强学校与家长之间的互动性，共同维护学生的人身财产安全。 能完全兼容性原有系统设备，充分利用已有资源防止重复建设，节约成本。 接入方式要求灵活多变，必须兼容各种设备。 必须满足分布式要求和中央系统集中管理的要求。 系统可扩展性强，以方便未来的实际需求。
幼儿园安全管理系统，采用自主研发的人脸识别、智能视频行为分析两大行业领先技术，可有效解决幼儿园管理中存在的安全隐患和原有监控系统中“技防\"的不足之处，精确识别幼儿接送成员、智能监视幼儿园布防区、并通过联动报警系统，有效预防和及时制止非法事件发生,同时系统还具备强大的考勤能力，通过自主研发的人脸识别Face Image+v3.0 技术，可有效杜绝待打卡,快速精确的进行教职工、学生考勤。是一款真正通过对幼儿园需求现状研究而研发的高效能系统解决方案。
第二章 总体设计
2.1 设计依据
根据幼儿园系统的实际要求、建设标准及“安防”、“技防”的需要，结合现场实际情况综合运用电子信息技术、计算机网络技术、网络视频监控技术等，遵照国家相关技术规程的前提，并符合先进、可靠、合理、适用等原则进行系统设计.确保结果紧密围绕客户需求，充分体现建设者的意图，保护投资者的利益,发挥效益的最大化。同时也充分考虑今后系统的维护、使用、保养及系统扩展的方便性等需求.
在幼儿园安全管理系统项目设计中，设计原理基于 ”大型IP 数字网络综合监控系统\"技术，其技术原理如下:随着IP 宽带技术的发展，综合联网技术的提高，网络综合监控的需要越来越多，规模也越来越大，功能要求也越来越复杂。面对这种情况很多系统都是采用重复投资的方式，重建各个系统专网，重复增加投资成本，并手动在各个系统之间操作。
\"大型IP 数字网络综合监控系统\"可以利用现有网络来组成综合的业务平台，这个网络可以是VPN，可以是专网，也可以是公网，如PSTN、ISDN、GPRS、WCDMA、
ADSL、宽带城域网、INTERNET 等。这个综合的业务平台涵盖了安防系统中常见的功能需求，如:音视频监控、紧急主意呼叫、报警信号输入、报警信号输出、智能设备控制等各个方面，并预留软硬件的智能接口，可以方便的扩展系统功能,而不需要过多的增加系统投资。”大型IP 数字网络综合监控系统”系统采用标准化、网络化、免维护式的系统结构,具有高可靠性和安全性，同时符合ISO/OSI 开放系统互联标准。
2.2 设计原则
通过科学分析幼儿园安全管理系统需求，在幼儿园安全管理系统设计方案中将遵循以下的原则： （1）先进性
应充分考虑信息化社会迅速发展的趋势和幼儿园安全管理系统的本身特性、要求,在技术上适当超前，所采用的技术和设备应能保证满足信息化发展的需要，保证幼儿园安全管理建设和发展的需要,使系统与未来扩展的设备有互联性与互操作性。系统建成后，其系统整体技术性能完全可以达到国内先进水平,并能在一定时期内保持技术领先的地位。 （2)可靠性
系统必须具有高度的安全性、可靠性和稳定性。在设计弱电各子系统时,应从系统配置、软件结构、设备选择、技术服务等诸方面进行综合考虑，选用技术上成熟的、具有发展前景的国内知名品牌产品。设计的系统和选用的产品能够确保在24小时连续工作模式下无故障运行.系统管理平台上也采用授权、密码、口令、验证、确认等手段,能确保系统设备可靠、无误的工作,确保应用可靠. (3)实用性
一个系统是否实用、适用，是否符合实际应用是最主要的。在考虑系统的设计方案时，充分考虑管理的需要,又要考虑到具体职能部门的机构设置、管理模式、岗位分配、岗位职能等。使本系统适应于实际应用的需要。 （4）可用性
系统所选用的产品均具有很高的质量标准和制造水平，其平均无故障工作时间长，即使发生临时性故障，产品维修维护方便，故障后需恢复正常工作的时间极短.即使在出现重大的故障时，如黑客攻击、网络瘫痪等，各子系统仍备有本
地数据存储系统，并备有人工输入信息的操作截面，使授权的操作员能及时处理各类问题,确保系统仍能正常工作和操作. （5）可维护性和可扩展性
本系统全部采用模块化积木式结构设计，应用软件中具有一定的开放性，设置扩展接口,以满足今后系统的扩展、升级要求，充分保护用户投资。 (6）集成性
充分考虑本系统各子系统及以后系统的扩展，以便实现集中管理、监测和分散控制，达到信息共享。 (7)安全性
安全性和可靠性是密不可分的。本系统的设计具有高度的安全性和保密性，通过对系统分级保护、数据存储权限的控制等手段，并具有病毒探测、薄弱环节分析、密码管理功能，可以有效的防止各种形式的对系统的非法侵入和攻击。
系统的所有终端用户在对系统进行操作和访问之前都必须进行注册登记.系统将根据注册所得的用户唯一标识和密码来控制此用户的访问权限，以防止非法操作。不同级别的授权才具有相应的操作权限。
系统的安全操作除采用软/硬件保护性措施外,还与操作人员的素质和管理制度密不可分.管理部门应建立严格的“安全操作规程”，由操作者执行并“按章操作”.
依据以上设计原则，进行系统设计时，应充分考虑当前技术发展的潮流,并紧密结合我国的实际情况,在本系统设计中一切以先进、实用、可靠、追求高性能价格比，满足幼儿园视频监控管理平台需求为本.
2.3 设计思路
在幼儿园的大门口安装人脸识别仪进行家长与儿童的身份验证，在各个班级、活动室、餐厅、室外活动区等重要公共场所安装各种类型的摄像机,通过智能视频DVS 进行视音频图像信息的压缩编码、智能视频分析,并且利用校园网络资源进行网络数据传输，幼儿园监控中心人员对所有的音视频图像进行存储与管理，同时幼儿家长也可以通过Internet 远程监控幼儿在学校的学习生活情况。
设计方案充分考虑了后期的扩容、管理变更等可能的建设要求。本次设计思路如下：
1、根据要求,本次设计采用一级结构,实现“人脸识别身份验证、多监控画面处理、实时录像和回放;联网远程监控”的目标.
2、本次设计系统便于以后系统用户的安装、操作和今后的维护便利； 3、系统设计考虑了各种兼容要求和扩容要求：包括监控点后期扩容、系统规模扩容、临时授权用户远程监控等各种可能扩容方式下对现有网络的兼容和便利性，设计的系统能够满足兼容和平滑扩展的要求。
4、系统设计对网络传输路由具有良好的适应性，根据网络资源的情况，在不同的网络带宽下可以灵活设置编码格式,获得不同的图像质量。
5、本次设计的系统是标准和开发的，系统软件全部采用通用的主流标准;如系统采用标准的TCP/IP 协议、接口标准通用等；适合化工系统各个标准子系统的集成.
6、系统考虑了操作冗余、数据安全和远程鉴权等技术手段,保障系统安全运行和不受外部入侵,完善的身份认证能力，保证系统稳定运行。
7、在技术性价比上,方案采取实用的原则，不追求高端设备的堆砌，而是本着实用的原则进行了科学的配置建议，以求达到最大的技术性价比。
第三章 系统组成与功能
3。1 系统描述
幼儿园安全管理系统，在传统的出入管理和视频监控的方案基础上，运用自主知识产权的成熟的、最先进的人脸识别技术进行身份识别和管理；运用第四代视频监控技术‐智能视频分析技术进行智能化的视频监控,变被动查询为主动预警，在事故发生之初甚至发生之前主动分析检测潜在的威胁，并快速产生预警信息，彻底杜绝事故的放生.
第一、通过精确分析人脸特征作为身份验证的依据，主要用于对接送儿童的家长进行身份验证。采用 单人脸识别、人脸识别+卡（非接触式智能卡)、人脸识别+密码多种认证方式.每一位幼儿在入学注册时进行相关信息登记：个人信息、接送人信息、人脸模板信息、卡号等。每一个幼儿可登记多个接送人。家长在每一次接送时，进行人脸识别身份认证。如果认证失败,系统进行拍照后报警通知管理员，如果认证成功则拍照放行.不论识别成功与否，系统都会记录下被识别者图像。每一次接送都有详细的时间、接送家长的拍照可供查询。
管理员可以通过后端的管理系统平台上实时查看到所有的接送信息，即时掌握接送情况。老师可以通过客户端查询并了解到各自班级的接送情况，以便于更好的进行管理。
系统提供短信提示的扩展功能，每一次入园刷卡后或是每次放学被接走时,系统都会发短信到家长手机中。短信可以是一般文字提示短信或是彩信。使用彩信的情况下，家长还可在手机上看到人脸识别认证时所拍的照片，从而监控到接送这个过程。
另外，系统还具有考勤功能，实现对全区工作人员的人脸识别考勤以满足学校日常考勤需要。
第二、幼儿园安全管理系统，运用最新的智能视频分析技术，如运动目标检测分析、物体消失和出现检测分析和人数统计分析等，对视频画面中的运动目标进行行为分析目标跟踪，对视频画面中的目标进行人脸检测和捕捉，并在运动目标触犯了预先设定规则等异常情况发生时快速及时发出警报或提供有价值的信息（如人脸照片等），有效地协助安全人员处理危机.
对于园区一些重要监控场所或位置，可以通过系统布防,在视频中指定虚拟警界线或警界区域，当有运动目标靠近时,系统自动实现报警、视频跟踪并进行录相，如园区周界、宿舍、食堂、活动场所等;儿童在活动时，靠近危险区域或出现摔跤现象时，可以及时通知带班老师进行处理防止意外事件的发生，同时对监控区域内的打架、非法入侵等异常现象进行分析预警，加强园区安全性.
幼儿园安全管理系统，支持多种实现形式，兼容扩展性强,支持多用户远程查看管理。
3。2 工作原理图 3。3 应用拓扑图 3。4 系统功能
3.4.1 人脸识别身份验证功能
在首次入园时,系统对所有入园幼儿进行详细信息登记 ，包括：个人基本信息、接送人信息、人脸模板信息、卡号等。家长接送幼儿时，必须先在校门口的终端设备进行人脸识别认证，终端将识别到的人脸信息与人脸数据库内的已存信
息进行识别比对,识别成功后将比对结果传给后端系统服务器,系统会显示出识别者的相关资料以及要接送幼儿的相关资料，并给出相应权限。识别不成功，系统将记录下被识别者照片并报警通知到管理处。
3。4。2 智能视频行为分析
系统对幼儿园进出口与安全区域进行视频监控的同时，可以对视频画面中的人体行为或其它运动目标进行分析检测,对画面中的异常行为起到预警作用，提前通知相关人员作出相应处理，防止意外事件发生。应用方式主要包括： 穿越报警
当视频画面中有人或物穿越指定界限时，产生报警。 异常闯入
非正常进入指定区域时，产生报警。 异常离开
非正常离开指定区域时，产生报警. 徘徊报警
在视频画面内，出现徘徊运动目标时，产生报警。 消失出现检测
对视频画面中，突然出现或消失的物体进行检测并报警。 人数统计
对视频画面中流动人群进行人数统计
3.4.3 手机视频查看功能
园区不同领导和学生家长通过不同授权，可以用3G手机实时查看小孩的视频画面.领导可以随时掌握园区内实时运行情况，家长可以随时了解小孩在幼儿园的生活学习情况。
3.4。4 考勤功能
幼儿园身份认证系统不仅具备身份识别和认证功能，还具有强大的考勤功能。用户可以利用配备的专用考勤软件对园区所有工作人员进行人脸识别考勤，可以有效杜绝卡丢失、代打卡的现象发生，实现精确有效的考勤管理。
3。4.5 学生管理功能
学生管理是幼儿接送管理系统最基本的功能，主要用于对学生的学号、班级、登记照片、对应接送家长信息等进行添加、编辑和删除等.
3。4.6 用户管理功能
用户管理主要用于对家长、教师与职工信息的添加，修改，删除操作，除此之外,最重要的是实现软件中的数据与门口机中的数据上传与下载功能，实现软件数据与门口机数据相统一，实际上就是通过软件对考勤机数据进行远程控制，其中数据主要指家长信息、姓名、卡号、登记的人脸模板信息或密码。以便于将已添加的家长姓名上传至门口机，这样当家长在门口机验证时,就会显示出家长的姓名。同时也可通过下载门口机用户，方便的查看到门口机中所登记过的人员信息，同时也可对门口机中登记过的用户进行修改，删除、禁用等所有操作.
3。4.7 图片对比功能
图片对比功能可方便于管理人员查询出任意时间段内任意家长的接送出入情况，所查询结果均以图片列表显示,点击某一项信息时，该名家长的登记照与当时的实时照片均会显示，并且有详细的出入时间与接送幼儿的姓名与班级等信息。此功能更加便于进行照片比对。
当有特殊情况发生时，管理人员可通过此项更加方便快捷的找到不相同的记录，以确保幼儿的安全.
3.4.8 实时视频监控、录相、回放和抓拍
提供全天候及全方位的实时画面监视功能,监视界面分为16、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、单画面显示，可通过轮询选择对所有的镜头进行分时段的浏览.可以通过录像计划对音视频信息进行记录，可采用硬盘、磁盘阵列多种存储介质，有本地和远程两种存储方式；录相回放支持基于时间条的回放与多镜头同步回放；对重要两面可进行抓拍单独存储。
3.4.9 联动报警
当有警情发生时,系统会通过客户端信息、图像显示、开关量报警、联动报警延迟不超过0。01 秒.本系统与公安局的110 指挥中心接警。
3。4。10 实时短信通知功能
学生进行人识别登记成功后，系统会自动发送彩信（包括：照片、时间等相
关信息）及时通知到家长指定的手机上，以便实时掌握学生动态。
3.5 系统特点
安全性高：人脸无法仿冒,采用活体人脸检测，也杜绝了冒用照片进行识别，
学生IC卡与接送者面像资料一一对应,绝对不会出现冒领的情况发生 实时监控：家长能通过手机查看小孩在幼儿园的实时情况，同时，一旦有不
法分子通过不合格途径冒领孩子，终端将触发报警信号和拍照信号(拍下不法分子照片）
实时通知：系统采用联网形式,通过短信模式通知家属孩子接送情况 支持脱机验证：在网络堵塞，计算机故障等情况下均可保证接送工作顺利进
行。
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