CN104463742A - 一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，包括主控制器和用于存储信息的服务器和与服务器连接的用户端，所述主控制器与服务器连接，所述主控制器还控制连接有包括了手指静脉识别模块的门禁模块、具有判断学生上学或放学阶段的课室预报模块和能自动提醒通知学生家长的通知模块。本发明具有更高的安全性、可靠性和易操作性，提高了校园安全管理水平。

Description

一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统

技术领域

 本发明涉及校园安防系统，尤其涉及一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统。

技术背景

 学生年龄小，好奇心强，对外界缺乏一定的防范意识，自我保护能力较弱，而由社会人士引发的校园安全事件大多数发生在幼儿园、小学等低龄学生群体中。因此，注重学生安全接送在很大程度上可以降低伤害学生事件的发生概率。

目前，市场上的幼儿园、小学接送系统通常采取简单的磁卡、IC卡进行身份识别，虽然成本低但是安全性较低，所用的身份识别卡易被复制、窃取。而现在市场上也出现了指纹识别技术和更高科技的虹膜识别技术，但前者在如今科技迅猛发展的时代也被不法分子给破解复制了，而后者费用高和操作性相对比较复杂。

另外，我国大多数幼儿园、小学，下午放学家长接学生时，通常大部分家长在幼儿园和小学门外等候，大部分学生在门内等候认领，有时候由于门小很容易出现拥堵情况，秩序混乱，如果有些家长晚认领还会让学生在门口等候过久，也可能存在乱跑摔倒的情况，这些都使得幼儿园、小学放学时学生安全得不到保障。

发明内容

 本发明的目的在于克服现有幼儿园、小学接送系统中存在的安全隐患，提供一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，它基于对学生安全和身体方面着想，具有更高的安全性、可靠性和易操作性，提高了校园安全管理水平。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，包括主控制器、用于存储信息的服务器和与服务器连接的用户端，所述主控制器与服务器连接，所述主控制器还控制连接有包括了手指静脉识别模块的门禁模块、具有判断学生上学或放学阶段的课室预报模块和能自动提醒通知学生家长的通知模块。

本发明中，门禁模块包括了具有手指静脉识别功能的手指静脉识别模块，而这个技术相对现有校园安全管理系统采用的指纹、掌纹、人脸识别等人体表征识别技术而言，具有较高的可靠性和安全性，因为手指静脉识别技术主要是通过红外线采集人体手指中的脱氧血色素，它具有惟一针对性，只有活体才能识别，不可复制、不可伪造，也无记忆密码负担，这种非接触型手指静脉识别技术不需要直接接触感应器，对家长或学生来说都是既卫生又安全的，在基于校园安全管理保障的前提下更容易被家长接受，在录入家长相关数据信息时相对现有的虹膜识别技术具有更好的实践性和可操作性。

另外，本发明中，系统设有的课室预报模块具有判断是学生上学阶段还是学生放学阶段的功能，使得学生在家长识别成功后才出教室，可以让教室内的学生和老师清楚校园门外情况，提高了整个系统的人性化、智能化、秩序化管理，避免了放学拥堵状况，也避免了使学生等待久而导致意外的情况发生。

另外，本发明中涉及的主控制器用于控制系统中的所有模块，而服务器为网络服务器，用于存储信息，包括家长手指静脉信息、校门外及课室内抓拍照片、学生考勤管理信息等。

在校园安全管理中，现有的系统很多都不具备对学生健康进行检测管理的功能，在学生身体状况出现问题的时候不能及时发现，为此本发明的主控制器还控制连接了具有学生健康监测与管理的健康管理模块。

所述健康管理模块包括了与主控制器相连接且低功耗的处理器，所述处理器控制连接了存储器、低功耗的无线通讯模块、温度传感器和心率传感器。具体地，对学生通过温度传感器和心率传感器分别监测温度、心率数据，然后这些数据在处理器控制下存储在存储器内，这些数据通过无线通讯模块可向外传输给用户端，用户端则可以查询到学生的情况，同时也可以把这些数据传至服务器中。

 本发明中存储器可选择闪存芯片，无线通讯模块可以是蓝牙通讯模块，但本发明并不唯一限定它们。健康管理模块中还包括有可充电电池为相关硬件充电。本发明利用蓝牙与手机、平板、PC客户端等用户端进行连接后，可以随时随地上传学生健康信息（如体温、心率）数据，再经由手机传至服务器中。该健康管理模块以“智能手环”的形式，可以便携地佩戴在学生的手腕上。

健康管理模块受主控制器控制，在教室内，在主控制器控制下可随时将学生的实时体温、心率传输至所在教室的教师手机上的客户端中；在家里，可随时将学生的实时体温、心率传输至其父母手机上的客户端中。主控制器可以通过监测学生的体温、心率，避免学生出现发烧或者心率异常却没有被父母或者教师发现的情况。

所述门禁模块还包括了与主控制器连接的时间记录模块、摄像机、语音播放装置和用于控制大门开闭的门控制器。

本发明中，当家长通过手指静脉识别模块的识别后，时间记录模块会把家长学生上学时间记录下来，摄像机会自动对焦拍下学生和家长照片，然后上述信息都会在主控制器控制下传至课室预报模块和服务器中，语音播放装置会播放学生信息，同时门控制器会开启门让学生进入。本发明中设置有时间记录模块可以方便校园的安全管理，能够让老师清楚了解学生上学放学时间，也能够让家长更有计划安排学生上学和接送放学。

所述课室预报模块包括了与主控制器连接的用于判断学生上学或放学阶段的识别模块、摄像机、显示装置和语音播放装置。

本发明中，课室预报模块接收来自主控制器传入的校园门外家长照片及对应学生和家长信息，接着通过识别模块判断是学生上学阶段还是学生放学阶段，从而使语音播放装置播放相应的信息，方便教师了解学生出勤情况，方便教师有条理地管理学生放学，避免了放学拥堵状况，也避免了使学生等待久而导致意外的情况发生。本发明中的摄像机主要是正常的校园上课时间内拍摄学生的日常学习、课余时间的活动情况，并通过主控制器传至服务器中。

有时候学生在进入校园后也存在逃课或因事故没能到达教室的情况，这些家长和教师都有可能没发觉，因此本发明在所述课室预报模块还设有与主控制器连接的手指静脉识别模块，该手指静脉识别模块用于识别学生的信息。每个学生进入课室或放学准备离开课室都要通过识别，然后识别后主控制器将学生进入课室离开课室的信息传至服务器，家长可以在服务器上自己查询学生是否到课室或者什么时候离开课室，另外主控制器也会控制通知模块将学生上下课信息通知家长，让家长清楚学生已经安全到达教室或准备离开校园的情况，教师也可以通过该模块清楚知道每个学生是否出勤，不用一个一个学生去确认，一目了然。本发明不仅对家长接送学生起到安全识别的作用，还对园内每个学生安全到达课室起到监控保障作用，避免了学生逃课家长教师不知情的情况。

这里需要说明的是本系统之所以采用手指静脉识别技术，不仅仅只是考虑到它的识别技术不可复制，主要还因为在校园安全管理系统里，它针对幼儿和小学生这些特殊人群非常适合，它识别快速准确，又不需要直接接触感应器，这对于活泼好动的幼儿和小学生来说是既卫生又可操作的，幼儿和小学生比较容易接受，而这是其它识别技术所不能做到的，它还可以在本系统里起到监控作用，保证每个幼儿和小学生进入校园后是否有到达教室或放学离开课室都能被家长教师实时察觉。

所述主控制器包括有：具有浮点运算功能且低功耗的处理器，具有 USB 接口、通用 GPIO 接口、网络接口。其中，USB接口，用于与手指静脉识别模块连接；通用GPIO接口，用于连接门禁模块和扩展使用；网络接口，用于连接服务器和各模块。

所述通知模块为无线网络通信模块，通过串口线与主控制器相连接。本发明的无线网络通信模块为3G/4G通信模块，但并不限制其他无线网络模式。

系统中还包括用户端，所述用户端通过无线网络连接服务器。用户端想要查询幼儿园相关信息都可以通过服务器查询到。

所述用户端可以为家校网上社区平台，也可以为手机客户端，还可以为基于微信平台的服务系统，它是基于微信公众账号具有信息查询和自动通知推送功能的服务系统。

所述用户端包括了用于接受权限申请和权限鉴证的权限模块。

家校网上社区及手机客户端能够查询学生的上学、放学接送时间及接送人，查询校园园内的通知公告、学生的考勤记录和健康情况、班级相册、每日菜单、校园的新闻动态、教学安排、园区介绍等咨询信息，同时家长可以在本家校网上社区、手机客户端上与老师进行信息互动交流，设置、更改家长联系方式、获取服务电话等。

基于微信平台的服务系统具体是基于微信公众账号的信息查询和自动通知推送系统，它可实现针对不同对象的信息查询系统及学生出入园的消息推送，如针对教师的学生入园、家长来接孩子的实时消息推送，针对家长的学生入园、出园的时间及接送人员的消息推送。教师可查询所管辖的班级所有学生的出入园时间和相应的接送人的历史记录，而家长只可查询自己小孩的出入园时间和相应的接送人的历史记录以及小孩的实时体温、心率情况或历史记录。

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明还提供了一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理方法，采用上述系统，具体包括家长识别过程，其步骤包括：家长（比如学生妈妈）通过门禁模块的手指静脉识别模块认证成功后，主控制器将家长（学生妈妈）及学生信息及上下学时间、校园门外拍摄的照片传输至课室预报模块和服务器，并通过通知模块发送短信至预先设定的对应学生的其他家长（比如学生爸爸）手机上，提醒家长（学生爸爸）自己的孩子是在何时由何人送入校园或接出校园。

 该方法还包括学生识别过程，其步骤包括：当学生进入校园后或要离开课室时通过课室预报模块的手指静脉识别模块识别成功后，主控制器会将学生信息及上下课时间发送给服务器，并通过通知模块发送短信至预先设定的对应学生的家长手机上，提醒家长自己的孩子是在何时进入课室或离开课室的；当学生进入课室后，课室预报模块将拍摄的学生日常学习、课余活动的照片传至服务器中供用户端查询。当健康模块监测出学生出现发烧或者心率异常的症状后，可由通知模块发短信提醒学生的父母及所在教室的教师。

 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1.采用非接触型手指静脉识别技术，具有较高的可靠性、安全性和可操作性，保证整体运作的安全性，实现了“进门登记、出门登记、人像一一对应”，它可以不用手指完全接触感应器就可以被准确识别，提高了校园门禁的识别效率，而且比较卫生环保；

2.采用具有判断识别学生上下学阶段的课室预报模块可以避免学生下学阶段早早在校园门口拥挤等待的情况，有助于保护学生安全，也便于教师了解学生园门外情况，便于管理；

3.能够实时了解学生入园出园时间，便于校园安全管理；

4.能够实时提供学生在校园内的体温、心率数据，从而监测学生每日的健康情况。

5.提供了多种互联网途径方便家长实时了解校园和学生相关信息，也为家人与教师的沟通理解提供了便捷保证。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明门禁模块的结构示意图；

图3为本发明课室预报模块的结构示意图；

图4为本发明课室预报模块另一种结构示意图；

图5为本发明通知模块的结构示意图；

图6为本发明实施例二的结构示意图；

图7为本发明健康管理模块的结构示意图；

图8为本发明用户端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：

如图1和图8所示，一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，包括主控制器、用户端和用于存储信息和照片的服务器，所述主控制器与服务器连接，所述服务器与用户端连接，所述主控制器还控制连接有门禁模块、课室预报模块通知模块，所述用户端可以为家校网上社区平台，也可以为手机客户端，还可以为基于微信平台的服务系统。

本发明所用的主控制器为具有浮点运算功能的低功耗的酷睿处理器，主控制器对本系统中所有模块进行控制，如在门禁系统激活后（即手指静脉识别认证成功）将家长及学生信息及上下学时间、校园门外拍摄的照片传输至课室预报模块并且在门禁模块激活后通过通知模块发送短信至预先设定的对应学生的家长手机上，提醒家长自己的孩子是在何时由何人送入校园或接出校园；在课室预报模块中，将拍摄的学生日常学习、课余活动的照片传至网络服务器中。

如图2所示，门禁模块中，包括了与主控制器连接的手指静脉识别模块、时间记录模块、摄像机、语音播放装置和用于控制大门开闭的门控制器。

只有已经进行手指静脉登记的家长才能实现对学生的接送。如当家长送学生上学时，通过手指静脉识别认证成功后，则会触发以下四个事件同时发生：一，设置在校园门外的高清摄像头，也即摄像机会自动对焦拍下学生和家长的照片并且将该照片通过主控制器传至课室预报模块及网络服务器中；二、手指静脉识别成功后，将学生家长及上学时间记录并通过主控制器传输至课室预报模块及网络服务器中；三、具有自动语音播报功能的喇叭也即语音播放装置，发出“欢迎小朋友”（实际播报具体学生的班级和姓名）；四、校园大门在门控制器控制下开启，学生可自行前往所在班级。当家长接学生放学时，通过手指静脉识别认证成功后，则会触发以下三个事件发生，一、设置在校园门外的高清摄像头会自动对焦拍下学生和家长的照片并传至课室预报模块及网络服务器中；二、具有自动语音播报功能的喇叭，发出“请等候，已通知小朋友” （实际播报具体学生的班级和姓名）；三、手指静脉识别成功后，将学生家长及上学时间记录并通过主控制器传输至课室预报模块及网络服务器中；四、待学生到达校园门口后，校园大门自动打开。

如图3所示，课室预报模块包括了与主控制器连接的用于判断学生上学或放学阶段的识别模块、摄像机、显示装置和语音播放装置。

课室预报模块接收来自主控制器传入的校园门外家长照片及对应学生和家长信息，通过识别模块判断是学生上学阶段还是学生放学阶段。如为学生上学阶段则在学生所在的班级课室中通过显示屏也即显示装置显示学生及家长照片并播报“小朋友来上学了”（实际播报具体学生的班级和姓名），方便教师了解学生出席情况；当为学生放学阶段时，则在学生所在的班级课室中通过显示屏显示家长照片并播报“小朋友，你的爸爸/妈妈前来接你了”（实际播报具体学生的班级和姓名），方便教师有条理地管理学生放学。而在正常的校园上课时间中，则课室中设置的摄像头将启动，拍摄学生的日常学习、课余时间的活动情况，并通过主控制器传至网络服务器中。

如图4所示，除图3所述外，课室预报模块还包括了与主控制器连接的手指静脉识别模块，它用于识别学生的信息。每个学生进入课室或放学准备离开课室都要通过识别，然后识别后主控制器将学生进入课室离开课室的信息传至服务器，家长可以在服务器上自己查询学生是否到课室或者什么时候离开课室，另外主控制器也会控制通知模块将学生上下课信息通知家长，让家长清楚学生已经安全到达教室或准备离开校园的情况，教师也可以通过该模块清楚知道每个学生是否缺席。

如图5所示，通知模块主要指自动发送短信信息提醒特定学生家长，主要利用无线网络通信模块，用串口线与主控制器相连。

实施例二

本实施例与实施例一基本一致，区别在于还设有与主控器电连接的健康管理模块，如图6所示。

如图7所示，所述健康管理模块包括了与主控器相连的低功耗的处理器（本发明可选为酷睿处理器），所述处理器控制连接了存储器、温度传感器、心率传感器和与用户端通信连接且低功耗的无线通讯模块，健康管理模块通过可充电电池供电。健康管理模块主要指在教室内，可随时将学生的实时体温、心率通过所在教室的教师手机传输至服务器中；在家里，可随时将学生的实时体温、心率通过蓝牙连接至父母手机后传输至服务器中。从而主控制器可以通过监测服务器所获得的学生的体温、心率情况，提醒教师或父母学生出现发烧或者心率异常的情况。

如图8所示，网络服务器能够存储家长手指静脉信息、校门外及课室内抓拍照片、学生考勤和健康管理信息等，并服务于家校网上社区及手机客户端和基于微信公众账号的信息查询和自动通知推送系统；

家校网上社区及手机客户端能够查询学生的上学、放学接送时间及接送人，查询校园园内的通知公告、学生的考勤记录和健康情况、班级相册、每日菜单、幼儿园的新闻动态、教学安排、园区介绍等咨询信息，同时家长可以在本家校网上社区、手机客户端上与老师进行信息互动交流，设置、更改家长联系方式、获取服务电话等。

基于微信平台的服务系统可实现针对不同对象的信息查询系统及学生出入园的消息推送，如针对教师的学生入园、家长来接孩子的实时消息推送，针对家长的小孩入园、出园的时间及接送人员的消息推送以及教师可查询所管辖的班级所有学生的出入园时间和相应的接送人的历史记录，而家长只可查询自己小孩的出入园时间和相应的接送人的历史记录以及小孩的实时体温、心率情况或历史记录。

该系统不仅可以有效地保障学生接送的安全性，还提供了幼儿园与家长之间的沟通与交流平台，此外也方便幼儿园对学生进行考勤记录。

采用上述系统，本发明还提供了一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理方法，具体包括家长识别过程、学生识别过程和学生健康管理，其中家长识别过程其步骤包括：家长通过门禁模块的手指静脉识别模块认证成功后，主控制器将家长及学生信息及上下学时间、校园门外拍摄的照片传输至课室预报模块和服务器，并通过通知模块发送短信至预先设定的对应学生的家长手机上，提醒家长自己的孩子是在何时由何人送入校园或接出校园；学生识别过程其步骤包括：当学生进入校园后或要离开课室时通过课室预报模块的手指静脉识别模块识别成功后，主控制器会将学生信息及上下课时间发送给服务器，并通过通知模块发送短信至预先设定的对应学生的家长手机上，提醒家长自己的孩子是在何时进入课室或离开课室的；当学生进入课室后，课室预报模块将拍摄的学生日常学习、课余活动的照片传至服务器中供用户端查询；利用健康管理模块——“智能手环”可实时提供学生的体温、心率等健康数据，并可在学生出现发烧或者心率异常时提醒学生父母及教师。

Claims (10)

1.一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，包括主控制器、用于存储信息的服务器和与服务器连接的用户端，所述主控制器与服务器连接，所述主控制器还控制连接有包括了手指静脉识别模块的门禁模块、具有判断学生上学或放学阶段的课室预报模块和能自动提醒通知学生家长的通知模块。

2.根据权利要求1基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，所述主控制器还控制连接了具有学生健康监测与管理的健康管理模块。

3.根据权利要求2基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，所述健康管理模块包括了与主控制器连接且低功耗的处理器，所述处理器控制连接了存储器、温度传感器、心率传感器和低功耗的无线通讯模块，所述无线通讯模块与用户端通信连接。

4.根据权利要求1所述的基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，所述门禁模块还包括了与主控制器连接的时间记录模块、摄像机、语音播放装置和用于控制大门开闭的门控制器。

5.根据权利要求1所述的基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，所述课室预报模块包括了与主控制器连接的用于判断学生上学或放学阶段的识别模块、摄像机、显示装置和语音播放装置。

6.根据权利要求5所述的基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，所述课室预报模块还包括了与主控制器连接的手指静脉识别模块。

7.根据权利要求1所述的基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，所述主控制器为具有浮点运算功能且低功耗的处理器，包括有 USB 接口、通用 GPIO 接口和网络接口；其中，USB接口，用于与手指静脉识别模块连接；通用GPIO接口，用于连接门禁模块和扩展使用；网络接口，用于连接服务器和各模块。

8.根据权利要求1所述的基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，所述通知模块为无线网络通信模块，通过串口线与主控制器相连接。

9.根据权利要求1所述的基于手指静脉识别技术的校园安全管理系统，其特征在于，还包括用户端，所述用户端通过无线网络连接服务器，所述用户端为家校网上社区平台或手机客户端或基于微信平台的服务系统，且用户端包括了用于接受权限申请和权限鉴证的权限模块。

10.一种基于手指静脉识别技术的校园安全管理方法，其特征在于，包括家长识别过程，其步骤包括：

家长通过门禁模块的手指静脉识别模块认证成功后，主控制器将家长及学生信息及上下学时间、校园门外拍摄的照片传输至课室预报模块和服务器，并通过通知模块发送短信至预先设定的对应学生的家长手机上，提醒家长自己的孩子是在何时由何人送入校园或接出校园以及告知家长关于学生的健康信息；

还包括学生识别过程，其步骤包括：

当学生进入校园后或要离开课室时通过课室预报模块的手指静脉识别模块识别成功后，主控制器会将学生信息及上下课时间发送给服务器，并通过通知模块发送短信至预先设定的对应学生的家长手机上，提醒家长自己的孩子是在何时进入课室或离开课室的；当学生进入课室后，课室预报模块将拍摄的学生日常学习、课余活动的照片传至服务器中供用户端查询；当健康管理模块监测出学生出现发烧或者心率异常的症状后，可由通知模块发短信提醒学生的父母及所在教室的教师。