基于云平台的5G智慧校园方法及系统与流程

本发明涉及智慧校园安全，具体为基于云平台的5g智慧校园方法及系统。

背景技术：

1、智慧校园是以现有的数字技术将现实中的物理空间和数字技术构建的信息空间进行有机衔接，使校园内的任何人在任何时间和任何地点都能实现快速的资源获取以及服务获取，目前智慧校园包含智慧课堂、教务管理、考试管理、考勤管理和安全校园等方面，为了便于智慧校园的统一管理，会为智慧校园搭建专属的服务云平台，云平台可以提供大量的计算、存储和网络等资源，便于智慧校园的信息化管理；为了实现智慧校园除了提供信息化管理的云平台外，范围大且速度快的通讯网络也是必不可少的一环。

2、第五代移动通信技术(以下简称5g)是目前移动通信领域的新一代技术标准，相较于第四代移动通信技术(以下简称4g)拥有更快的传输速度和更低的延迟，除此以外5g相比于4g能支持更多的设备连接而且不会影响网络的性能，同时也支持更多的数据流量处理；对于目前的智慧校园等应用场景具有较好的适配性。

3、随着智慧校园和物联网等技术的发展，越来越多的大学开始对外开放，校外人员可以进行预约在指定日期实现大学的参观活动，而为了提升校园安全cn202111360482.8提出了基于物联网的校园访客安全分析系统，通过面部识别技术和临时身份证信息进行预设匹配，以达到限制校外人员的进出次数；cn202111559775.9提出了基于云平台的智慧校园协同管理系统，通过在进出口的闸机处添加人脸识别和进出入磁卡协同作用，避免了磁卡被盗用的问题的同时，也便于对校外来访人员进行登记；通过上述方法结合智慧校园云平台技术可以对校外游客进行统一的信息化管理，提升游客的参观体验保证了校园一定的安全性；然而上述方法仅针对出入校园的安全问题，由于大学的校园过大且无法预知游客的行为，上述方法无法对校园内发生的安全问题进行处理。

4、基于校内的安全问题cn202310727605.x提出了一种校园安全智能化监管预警系统，通过校园内的监控摄像头视频数据和进校人员活动范围和滞留时间划分预警等级进行追踪，以防范一些事故的出现；cn202410090153.3提出了一种基于人工智能的校园安全监控与预警系统，在视频监控后添加了警察管理模块，对校外临时人员可能出现事故和危险问题直接联系警察进行快速响应，提高了相关问题的处置效率和处置质量。

5、然而无论是基于校门的进出入安全问题还是校内的安全事故问题，上述方法都要基于高性能的数据传输，而目前的4g传输手段在上述方法的实现较为困难，为了提升数据传输的高效性和上述方法的可实施性便于智慧校园等数字化平台的管理，本发明提出基于云平台的5g智慧校园方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于云平台的5g智慧校园方法及系统，通过对大学内的结构图进行分割，并对分割后的屏幕结构图在不同时间区间设置5g校园开放等级和5g校园安全等级，依据分割图生成第一5g信号塔矩阵；通过安全设备位置调整生成第二5g信号塔矩阵并关联智慧校园云平台；智慧校园云平台依据第二5g信号塔矩阵通过校外游客携带的第一设备和/或第二设备信号进行实时定位和异常行为监测，当校外游客出现5g校园开放等级和/或5g校园安全等级异常时，通过第二5g信号塔矩阵的位置定位和智慧校园云平台的异常行为相似度分析，实现异常游客位置的快速确认和异常行为的快速判断，做到对异常行为游客的快速响应和快速处理。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于云平台的5g智慧校园方法，包括：

4、获取大学的结构图，依据所述结构图设置5g校园开放等级和5g校园安全等级；依据所述5g校园开放等级和所述5g校园安全等级建立第一5g信号塔矩阵；

5、进一步地，所述结构图依据所述结构图的建筑物、道路和绿化植被对结构图进行分割，所述建筑物包括室外结构和室内结构；分割完成后对各个分割块设置所述5g校园开放等级和所述5g校园安全等级，所述5g校园开放等级和所述5g校园安全等级可以划分不同时间区间，依据所述时间区间的不同在相同所述分割块上设置不同的所述5g校园开放等级和所述5g校园安全等级；

6、进一步地，校外游客的所述5g校园安全等级由所述校外游客的年龄、是否携带载具、携带载具类型和是否携带家属决定；校外游客的5g校园开放等级由所述校外游客的身份决定；校外游客的5g校园安全等级的计算如下：

7、

8、其中，sl为5g校园安全等级，e为自然常数，ln()为以e为底的对数函数，age为游客危险参数，ωti为第i种载具危险系数，i包含2种载具，具体为机动车和非机动车；exp()为以e为底的指数函数，pn为家属人数，pnc为参考家属人数；

9、进一步地，所述第一5g信号塔矩阵依据分割块进行设置，每个分割块至少包含一个5g信号塔的信号覆盖范围，所述5g信号塔的间隔距离不能大于所述5g信号塔最大信号覆盖范围的半径；对所述5g信号塔进行标号，依据分割块内所述覆盖信号的5g信号塔标号获取所述第一5g信号塔矩阵；

10、获取大学的安全设备位置，将所述安全设备位置映射到结构图中，依据映射后的所述结构图调整所述第一5g信号塔矩阵，生成第二5g信号塔矩阵；依据所述第二5g信号塔矩阵构建智慧校园云平台；

11、进一步地，依据所述安全设备位置调整所述5g信号塔的信号覆盖范围，安全设备至少被2个所述5g信号塔覆盖，所述安全设备为能够通过无线信号进行控制和数据传输的设备；依据调整后分割块内的覆盖信号修改所述第一5g信号塔矩阵，生成所述第二5g信号塔矩阵；

12、所述智慧校园云平台获取所述游客的第一设备和第二设备进行关联；

13、实时获取所述第一设备和/或所述第二设备的信号，依据所述信号的大小匹配所述第二5g信号塔矩阵获取所述校外游客的位置，并在所述智慧校园云平台生成所述校外游客的位置信息、5g校园安全等级和5g校园开放等级；

14、进一步地，所述第一设备和/或所述第二设备每隔t时间向周围的所述5g信号塔发射信息，当获取所述第一设备和/或所述第二设备的信息后，所述5g信号塔获取所述信号的信号强度和信号接收时间；接收到所述信号的所有所述5g信号塔将第一设备和/或所述第二设备信息，所述5g信号塔的标号信息、所述信号强度和所述信号接收时间通过网络传输至所述智慧校园云平台；所述智慧校园平台依据所述标号信息和所述第二5g信号塔矩阵确认第一匹配分割块；依据所述信号强度和所述信号接收时间匹配标准信号强度测试距离，缩小所述第一匹配分割块范围获取第二匹配分割块，依据第一设备和/或所述第二设备信息搜索所述校外游客的路径信息对所述第二匹配分割块进一步缩小；

15、若存在路径信息则进行匹配，生成最终匹配分割块；若不存在所述路径信息，则判断所述第二匹配分割块数量是否超过阈值；若不超过所述阈值，则将所述第二匹配分割块作为所述最终匹配分割块，若超过所述阈值，则所述智慧校园云平台则发送信号调用所述第二匹配分割块区域内的摄像头获取图片信息，通过图片特征信息和第一设备和/或所述第二设备信息匹配所述智慧校园云平台记录的校外游客信息，确定所述最终匹配分割块并存储生成所述校外游客的路径；

16、当所述校外游客的所在位置的所述5g校园安全等级和/或所述5g校园开放等级异常时，通过所述第一设备和/或所述第二设备的信号匹配所述第二5g信号塔矩阵并调用所述信号最近的所述安全设备，所述智慧校园云平台依据所述安全设备最近获取的信息匹配所述校外游客特征，匹配完成后所述智慧校园云平台分析所述校外游客的行为并通过所述第二5g信号塔矩阵通知相关人员采取相应措施；

17、所述5g校园安全等级和/或所述5g校园开放等级异常包括：

18、所述第一设备和/或所述第二设备赋予所述5g校园开放等级不等于当前分割区块的所述5g校园开放等级；所述第一设备和/或所述第二设备赋予所述5g校园安全等级大于当前分割区块的5g校园安全等级；

19、所述第一设备和/或所述第二设备赋予所述5g校园开放等级在不等于所述5g校园开放等级的分割区块滞留时间过长；所述第一设备和/或所述第二设备赋予所述5g校园安全等级在大于所述5g校园安全等级的分割区块滞留时间过长；所述第一设备为所述大学给予的通信设备，所述第二设备为所述校外游客自身携带的通信设备；

20、进一步地，所述游客行为分析依据所述高校游客行为分析模型获取；所述游客行为分析包括游客图像特征输入单元、游客特征匹配单元、游客违规行为匹配单元和游客违规行为处理单元；

21、所述游客图像特征单元为获取所述智慧校园云平台存储的异常分割块的图像数据，对所述图像数据进行预处理和特征提取，生成游客异常特征数据；所述游客特征匹配单元依据所述游客异常特征数据匹配所述智慧校园云平台存储的各游客特征数据，对匹配成功的游客进行标记生成异常游客数据；游客违规行为匹配单元通过所述智慧校园云平台和所述异常游客数据调用所述安全设备获取的游客行为数据，依据所述游客行为数据与所述智慧校园云平台存储的异常行为数据进行相似度计算，生成所述游客的异常行为；所述游客违规行为处理单元依据所述异常行为通过所述智慧校园云平台的异常行为处理方案进行对应处理；

22、本发明还提出了基于云平台的5g智慧校园系统，包括第一5g信号塔矩阵生成模块、第二5g信号塔矩阵生成模块、校外游客监测模块和校外游客异常行为处理模块；具体为：

23、第一5g信号塔矩阵生成模块，获取大学的结构图，依据所述结构图设置5g校园开放等级和5g校园安全等级；依据所述5g校园开放等级和所述5g校园安全等级建立第一5g信号塔矩阵；

24、第二5g信号塔矩阵生成模块，获取大学的安全设备位置，将所述安全设备位置映射到结构图中，依据映射后的所述结构图调整所述第一5g信号塔矩阵，生成第二5g信号塔矩阵；依据所述第二5g信号塔矩阵构建智慧校园云平台；

25、校外游客监测模块，所述智慧校园云平台获取所述游客的第一设备和第二设备进行关联；实时获取所述第一设备和/或所述第二设备的信号，依据所述信号的大小匹配所述第二5g信号塔矩阵获取所述校外游客的位置，并在所述智慧校园云平台生成所述校外游客的位置信息、5g校园安全等级和5g校园开放等级；

26、进一步地，所述校外游客监测模块的位置获取为所述第一设备和/或所述第二设备每隔t时间向周围的所述5g信号塔发射信息，当获取所述第一设备和/或所述第二设备的信息后，所述5g信号塔获取所述信号的信号强度和信号接收时间；接收到所述信号的所有所述5g信号塔将第一设备和/或所述第二设备信息，所述5g信号塔的标号信息、所述信号强度和所述信号接收时间通过网络传输至所述智慧校园云平台；所述智慧校园平台依据将所述标号信息和所述第二5g信号塔矩阵确认第一匹配分割块；依据所述信号强度和所述信号接收时间匹配标准信号强度测试距离，缩小所述第一匹配分割块范围获取第二匹配分割块，依据第一设备和/或所述第二设备信息搜索所述校外游客的路径信息对所述第二匹配分割块进一步缩小；

27、若存在路径信息则进行匹配，生成最终匹配分割块；若不存在所述路径信息，则判断所述第二匹配分割块数量是否超过阈值；若不超过所述阈值，则将所述第二匹配分割块作为所述最终匹配分割块，若超过所述阈值，则所述智慧校园云平台则发送信号调用所述第二匹配分割块区域内的摄像头获取图片信息，通过图片特征信息和第一设备和/或所述第二设备信息匹配所述智慧校园云平台记录的校外游客信息，确定所述最终匹配分割块并存储生成所述校外游客的路径；

28、校外游客异常行为处理模块，当所述校外游客的所在位置的所述5g校园安全等级和/或所述5g校园开放等级异常时，通过所述第一设备和/或所述第二设备的信号匹配所述第二5g信号塔矩阵并调用所述信号最近的所述安全设备，所述智慧校园云平台依据所述安全设备最近获取的信息匹配所述校外游客特征，匹配完成后所述智慧校园云平台分析所述校外游客的行为并通过所述第二5g信号塔矩阵通知相关人员采取相应措施；

29、进一步地，所述校外游客异常行为处理模块的异常行为处理为所述游客行为处理依据所述高校游客行为分析模型获取；所述游客行为分析包括游客图像特征输入单元、游客特征匹配单元、游客违规行为匹配单元和游客违规行为处理单元；

30、所述游客图像特征单元为获取所述智慧校园云平台存储的异常分割块的图像数据，对所述图像数据进行预处理和特征提取，生成游客异常特征数据；所述游客特征匹配单元依据所述游客异常特征数据匹配所述智慧校园云平台存储的各游客特征数据，对匹配成功的游客进行标记生成异常游客数据；游客违规行为匹配单元通过所述智慧校园云平台和所述异常游客数据调用所述安全设备获取的游客行为数据，依据所述游客行为数据与所述智慧校园云平台存储的异常行为数据进行相似度计算，生成所述游客的异常行为；所述游客违规行为处理单元依据所述异常行为通过所述智慧校园云平台的异常行为处理方案进行对应处理。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、1、为了提升开放日校园安全相关数据的实时获取，通过校园的结构图进行分割，对分割后的分割块在不同时间区间设置不同5g校园安全等级和5g校园开放等级，将校园整体进行数字化处理便于数据的监测判断；基于分割块设置第一5g信号塔矩阵，并根据校园内的安全设备进行调整获取第二5g信号塔矩阵，通过合理的5g信号塔分布将5g网络全面覆盖，便于智慧校园云平台相关安全数据的实时管理、获取和监测，提升智慧校园安全问题的可实施性。

33、2、基于分割块和第二5g信号塔矩阵，通过用户随时携带的第一设备和/或第二设备实时获取信息，通过5g信号的低延迟和高速率的特点，能准确提供校外游客在校园内实时位置信息，相比于传统的定位监测方法的需要地图更新问题和相关设备位置信息获取问题，通过第二5g信号塔矩阵和结构图的分割块能够更加快速更加准确的定位，并且不需要考虑地图更新问题和设备位置信息获取问题，进一步提升智慧校园安全问题的可实施性。

34、3、为了实现5g智慧校园云平台安全问题的及时获取和及时处理，通过分割块建立的5g校园安全等级和5g校园开放等级对整个校园进行数字化映射处理，当用户随时携带的第一设备和/或第二设备出现5g校园安全等级和5g校园开放等级违规时，通过第二5g信号塔矩阵和智慧校园云平台储存的游客信息和异常行为信息能够快速判断校外游客出现的违规行为类型并作出相应的处理方式，实现相关事故问题的快速定位、快速响应和快速处理，提升智慧校园安全问题事故响应的可实施性。