CN112073527B - 一种校园危化品全过程管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种校园危化品全过程管理系统及方法，该系统包括：管理平台以及分别与所述管理平台通信连接的车辆身份识别装置、车辆轨迹跟踪装置、危化品轨迹跟踪装置、手持式危化品信息录入装置、实验室智能存储柜和电子秤；管理平台用于存储危化品的名称、种类、剩余量、使用期限、出柜和入柜、学生借用与归还信息、危化品公司的运输危化品信息与发车信息，接收各个装置或设备发送过来的数据以及发送数据。一方面，实现了对危化品运输车辆进校后的严格管控，确保了校园安全和便于事故溯源，另一方面，对危化品的管理做到心中有数，规范了学生对危化品的取用与归还，避免危化品被违规使用和超量使用，减少了因违规使用危化品而造成的安全隐患。

Description

一种校园危化品全过程管理系统及方法
技术领域
本发明涉及危化品在使用过程中的管理技术领域，特别涉及一种校园危化品全过程管理系统及方法。
背景技术
危险化学品，是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。危险化学品分为物理危险、健康危害、环境危害等三大类，其中物理危险包括爆炸物、易燃固体/液体/气体、易燃气溶胶、氧化性气体、压力下气体、易燃液体/固体、自反应物质或混合物、自燃液体/固体、自热物质和混合物、遇水放出易燃气体的物质或混合物等，健康危害包括急性毒性、皮肤腐蚀、严重眼损伤、呼吸/皮肤过敏、致癌性、生殖毒性等等，环境危害包括危害水生环境、臭氧层等等。
目前，危化品的管理仅停留在危化品的生产、经营、购买、运输、处置等环节，对使用和使用过程中的仓储等环节则缺乏行之有效的管理，危化品一旦出库就失去管控，缺少对使用过程的跟踪管理，造成危化品容易失去控制，落入不法分子手中，给社会造成危害。另一方面，危险品的使用单位，如科研机构实验室对危化品的日常取用登记仍然停留在传统的登记方式，如纸质登记或电子台账，安全依靠使用者自主自愿登记，缺少有效的信息化、自动化、联网化的管控手段。
高校在对危化品管理的过程中存在的漏洞主要在于，1、当危化品运输车辆进入校园时，管理人员无法实时监控车辆的行驶过程，若危化品出现泄漏或被不法分子窃取，将会给校园安全带来严重威胁；2、室验室对易制毒易制爆危化品的取用有明确规定，单人单日取用量不能超过规定的上限值，但缺乏技术手段实现监管目标，只能投入大量人力物力，不仅费时费力，增加高校的管理成本，而且此种传统监管方式存在监管漏洞，容易引发安全隐患，对社会造成巨大威胁。
基于上述问题，如何提供一种针对校园危化品全过程智能化管理的系统或方法，成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种校园危化品全过程管理系统及方法。
第一方面，本发明实施例提供一种校园危化品全过程管理系统，包括：管理平台以及分别与所述管理平台通信连接的车辆身份识别装置、车辆轨迹跟踪装置、危化品轨迹跟踪装置、手持式危化品信息录入装置、实验室智能存储柜和电子秤；
其中，所述车辆身份识别装置安装在学校入口检测处，通过机器视觉和读取RFID电子标签信息的方式识别车辆身份，并将识别信息发送到所述管理平台；
当所述管理平台确定所述识别信息正确后，向所述车辆轨迹跟踪装置和危化品轨迹跟踪装置发送采集指令；
所述车辆轨迹跟踪装置安装在运输车辆上，用于接收所述采集指令，采集行车路线视频，并发送到所述管理平台；
所述危化品轨迹跟踪装置安装在装载危化品的车厢内，用于接收所述采集指令，采集车厢内危化品及所述车厢门的视频数据；
当车辆到达卸货区，所述手持式危化品信息录入装置用于将批量危化品的信息录入到粘贴在危化品外表面的RFID电子标签；并将录入信息发送到所述管理平台；
所述实验室智能存储柜，用于记录存取危化品的信息、识别并记录操作人员的信息，并发送到所述管理平台；
所述电子秤用于称量归还危化品时危化品的重量，并读取贴在危化品下表面的RFID电子标签的信息，并将重量及读取的结果发送到所述管理平台；
所述管理平台用于存储危化品的相关信息、管理过程中参与人员的信息；并根据接收的数据，识别判断后发送相应的指令；实现对危化品进入校园的全流程管控。
在一个实施例中，所述车辆身份识别装置包括：第一微型计算机以及分别与所述第一微型计算机连接的第一RFID读写装置、第一摄像头和第一通信模块；
所述第一微型计算机为树莓派；所述第一RFID读写装置为超高频RFID读写装置，用于读取车辆轨迹跟踪装置外表面的RFID电子标签，且该RFID电子标签存储有运输车辆的车牌号；所述第一摄像头用于获取车辆的车牌图片数据；所述第一通信模块用于向所述管理平台发送经视觉识别和读取RFID电子标签信息后获得的车辆车牌号信息。
在一个实施例中，所述车辆轨迹跟踪装置包括：第二微型计算机以及分别与所述第二微型计算机连接的第二摄像头、第一存储模块、第二通信模块、第一声光报警模块和第二RFID读写装置；
所述第二摄像头的镜头对准运输车辆的前下方,用于采集运输车辆前方的视频数据；所述第二微型计算机为树莓派；所述第一存储模块为SD卡存储，用于缓存视频图像数据；所述第二通信模块用于接收所述管理平台发送的采集指令，并向所述管理平台传输采集的视频图像数据；
所述第二通信模块接收从所述管理平台发送来的车牌号数据，所述第一声光报警模块用于当第二摄像头的摄像头被遮挡时进行报警，所述第二RFID读写装置为高频RFID读写装置，用于将接收的车牌号数据写入贴在所述车辆轨迹跟踪装置外表面的RFID电子标签。
在一个实施例中，所述危化品轨迹跟踪装置包括：第三微型计算机以及分别与所述第三微型计算机连接的第三摄像头、第二存储模块和第三通信模块；
所述第三摄像头的镜头向着斜下方且对准车厢门，用于采集并记录车厢内危化品的视频数据；所述第三微型计算机为树莓派；所述第二存储模块为SD卡存储，用于缓存视频图像数据；所述第三通信模块用于接收所述管理平台发送的采集指令，并向所述管理平台传输采集的视频图像数据；
其中，所述第一声光报警模块还用于当第三摄像头被遮挡时进行报警。
在一个实施例中，所述手持式危化品信息录入装置包括：第一微处理模块以及分别与所述第一微处理模块连接的第三RFID读写装置、第一液晶显示模块、第三存储模块和第四通信模块；
所述第一微处理模块为单片机；所述第三RFID读写装置为超高频RFID读写装置；所述第一液晶显示模块具有触控功能，用于显示输入的危化品信息和允许使用者输入危化品信息；所述第三存储模块为SD卡存储，用于短暂存储使用者输入的危化品信息；所述第四通信模块用于将输入的危化品信息发送至所述管理平台。
在一个实施例中，所述实验室智能存储柜包括：柜体；所述柜体安装有第四微型计算机以及分别与所述第四微型计算机连接的门锁装置、刷卡装置、人脸识别装置、第二液晶显示模块、第二声光报警模块、第四RFID读写装置和第五通信模块；
所述柜体内的底板上放置下表面贴有RFID电子标签的危化品，所述第四微型计算机为树莓派；所述门锁装置用于控制柜门的开与关；所述刷卡装置为高频RFID读写装置，用于读取危化品使用者的身份卡信息；所述人脸识别装置用于读取危化品使用者的人脸信息；
所述第二液晶显示模块具有触控功能，用于显示取用或归还的危化品信息和允许使用者确认取用或归还的危化品信息；所述第二声光报警模块用于当发生异常情况时发出警报，所述第四RFID读写装置为超高频RFID读写装置，且固定在所述柜体内的顶部，读写范围与整个柜体相适配；
所述第五通信模块用于向所述管理平台发送读取到的身份卡信息和人脸信息、取用或归还的危化品信息，以及接收从所述管理平台发送来的身份验证结果和控制柜门开与关的命令。
在一个实施例中，所述电子秤包括：第二微处理模块以及分别与所述第二微处理模块连接的压力传感器、第五RFID读写装置和第六通信模块；
所述电子秤用于称量归还危化品时危化品的重量，并通过所述第六通信模块发送至所述管理平台。
在一个实施例中，所述第四微型计算机将所述电子秤获取归还的危化品的重量与取用前的危化品重量进行比较，计算出本次使用量，并与借用量比较；
若本次使用量大于所述借用量，所述第二声光报警模块发出警报；
若取用未通过所述管理平台申请取用的危化品或者在预设时间内没有在第二液晶显示模块上确认取用的危化品信息，所述第二声光报警模块发出警报。
第二方面，本发明实施例提供一种校园危化品全过程管理方法，包括以下步骤：
步骤1：危化品公司登录管理平台填写本次运输的发车信息，包括出发时间、运输的危化品名称、种类、数量、车牌号，并进行提交；所述管理平台将车牌号数据发送至车辆轨迹跟踪装置；所述车辆轨迹跟踪装置将车牌号数据写入贴在车辆轨迹跟踪装置外表面的RFID电子标签；
步骤2：当运输车辆行驶到学校入口检测处时，车辆身份识别装置(1)通过视觉识别和读取RFID电子标签信息的方式获得进校车辆的车牌号数据；并将车牌号数据发送至所述管理平台；所述管理平台将获取的车牌号数据与存储的车牌号进行比对；若一致，所述管理平台下发采集指令至车辆轨迹跟踪装置与危化品轨迹跟踪装置，使其开始采集并记录视频数据，并实时获取所述视频数据；
步骤3：当运输车辆将危化品送至固定交接地点时，管理人员进行清点危化品工作，在危化品的下表面贴RFID电子标签；使用手持式危化品信息录入装置，将危化品信息写入RFID电子标签；并将录入信息发送到所述管理平台；
步骤4：当取用危化品时，学生先在所述管理平台上申请借用危化品，获取危化品的取用授权，实验室智能存储柜分别采集学生的身份卡信息与人脸信息，并发送至所述管理平台；所述管理平台经过检索比对身份卡信息与人脸信息后，将身份验证结果返回至实验室智能存储柜；
步骤5：若验证通过，实验室智能存储柜打开柜门，学生取走危化品，关闭柜门；
步骤6：实验室智能存储柜，获得被取用的危化品的信息，并发送到所述管理平台；
步骤7：当归还危化品时，学生先在所述管理平台上申请归还危化品，获取危化品的归还授权；
步骤8：学生将待归还的危化品放置在电子秤上，电子秤称量危化品的重量，并读取贴在危化品下表面的RFID电子标签的信息，发送至所述管理平台；
步骤9：所述管理平台将接收到的RFID电子标签信息与称量的危化品重量，以及借用前危化品的重量和学生在所述管理平台上申请的借用量一并发送至实验室智能存储柜；所述实验室智能存储柜计算出本次使用量。
步骤10：学生站在柜体前，所述实验室智能存储柜采集学生的身份卡信息与人脸信息，并发送至所述管理平台；所述管理平台经过检索比对后，将身份验证结果返回至所述实验室智能存储柜。
步骤11：若验证通过，所述实验室智能存储柜打开柜门，学生将待归还的危化品放入柜内，关闭柜门。
步骤12：实验室智能存储柜，获得被归还的危化品的信息；并发送到所述管理平台。
在一个实施例中，当车辆轨迹跟踪装置或危化品轨迹跟踪装置的摄像头被遮挡时，所述车辆轨迹跟踪装置中的第一声光报警模块发出警报。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种校园危化品全过程管理系统及方法，该系统包括：管理平台以及分别与所述管理平台通信连接的车辆身份识别装置、车辆轨迹跟踪装置、危化品轨迹跟踪装置、手持式危化品信息录入装置、实验室智能存储柜和电子秤；管理平台用于存储危化品的名称、种类、剩余量、使用期限、出柜和入柜、学生借用与归还信息、危化品公司的运输危化品信息与发车信息，接收各个装置或设备发送过来的数据以及发送数据。一方面，实现了对危化品运输车辆进校后的严格管控，确保了校园安全和便于事故溯源，另一方面，对危化品的管理做到心中有数，规范了学生对危化品的取用与归还。
通过软、硬件结合的方式，对在高校范围内的危化品的运输、取用和归还的全过程实行全方位、全平台的信息化管理，规范危化品的合理使用，避免违规使用带来的安全隐患。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的危化品运输车辆进校示意图；
图2为本发明实施例提供的危化品车辆结构示意图；
图3为本发明实施例提供的清点危化品示意图；
图4为本发明实施例提供的实验室智能存储柜结构图；
图5为本发明实施例提供的在使用危化品的过程中的管理系统示意图；
图6为本发明实施例提供的车辆身份识别装置原理框图；
图7为本发明实施例提供的车辆轨迹跟踪装置原理框图；
图8为本发明实施例提供的危化品轨迹跟踪装置原理框图；
图9为本发明实施例提供的手持式危化品信息录入装置原理框图；
图10为本发明实施例提供的实验室智能存储柜原理框图；
图11为本发明实施例提供的电子秤原理框图；
图12为本发明实施例提供的云端结构原理框图；
图13为本发明实施例提供的各个通信模块与服务器的连接原理框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面结合附图，对本发明实施例提供的校园危化品全过程管理系统及方法的具体实施方式进行详细的说明。
实施例1：
一种校园危化品全过程管理系统，包括：车辆身份识别装置1、车辆轨迹跟踪装置2、危化品轨迹跟踪装置3、手持式危化品信息录入装置4、实验室智能存储柜5、电子秤6和管理平台；
其中，如图1所示，车辆身份识别装置1安装在学校入口检测处，通过机器视觉和读取RFID电子标签信息的方式识别车辆身份，并将识别信息发送到上述管理平台；当管理平台确定该运输车辆的识别信息正确后，向车辆轨迹跟踪装置2和危化品轨迹跟踪装置3发送采集指令；
车辆轨迹跟踪装置2安装在运输车辆上，用于接收上述采集指令，采集行车路线视频，并发送到管理平台。
如图2所示，危化品轨迹跟踪装置3安装在装载危化品的车厢内，用于接收上述采集指令，采集车厢内危化品及车厢门的视频数据；
当车辆到达卸货区，如图3所示，工作人员使用手持式危化品信息录入装置4，将批量危化品的信息录入到粘贴在危化品外表面的RFID电子标签；手持式危化品信息录入装置4并将录入信息发送到管理平台；
如图4所示，实验室智能存储柜5，用于记录存取危化品的信息、识别并记录操作人员的信息，并发送到管理平台；
如图5所示，电子秤6用于称量归还危化品时危化品的重量，并读取贴在危化品下表面的RFID电子标签的信息，并将重量及读取的结果发送到管理平台；
管理平台用于存储危化品的相关信息、管理过程中参与人员的信息；并根据接收的数据，识别判断后发送相应的指令；实现对危化品进入校园的全流程管控。该管理平台为加载软件界面及数据库的远程管理服务器，具体比如可包括：线上危化品管理数据库7、网页8和服务器9。
本实施例中，通过软、硬件结合的方式，对在高校范围内的危化品的运输、取用和归还的全过程实行全方位、全平台的信息化管理，规范危化品的合理使用，避免违规使用带来的安全隐患。
下面分别对上述各个装置或设备进行详细的说明。
如图6所示，车辆身份识别装置1包括第一微型计算机11、第一RFID读写装置12、第一摄像头13、第一通信模块14；第一RFID读写装置12、第一摄像头13、第一通信模块14分别与第一微型计算机11进行有线连接。车辆身份识别装置1安装在学校门岗处，通过视觉识别和读取RFID电子标签信息的方式以确定车辆身份，该第一微型计算机11为树莓派，第一RFID读写装置为超高频RFID读写装置，用于读取车辆轨迹跟踪装置2外表面的RFID电子标签，且该RFID电子标签存储有运输车辆的车牌号，第一摄像头13用于获取车辆的车牌图片数据，该视觉识别方法可采用卷积神经网络CNN算法，且基于TensorFlow框架。第一通信模块14用于向管理平台的服务器9发送经视觉识别和读取RFID电子标签信息后获得的车辆车牌号信息。
如图7所示，车辆轨迹跟踪装置2包括第二微型计算机21、第二摄像头22、第一存储模块23、第二通信模块24、第一声光报警模块25和第二RFID读写装置26；第二摄像头22、第一存储模块23、第二通信模块24、第一声光报警模块25、第二RFID读写装置26分别与第二微型计算机21进行有线连接。
如图8所示，危化品轨迹跟踪装置3包括第三微型计算机31、第三摄像头32、第二存储模块33和第三通信模块34；第三摄像头32、第二存储模块33、第三通信模块34分别与第三微型计算机31进行有线连接；
该车辆轨迹跟踪装置2比如安装于驾驶室的顶角处，并保持第二摄像头22的镜头对准车辆的前下方，而危化品轨迹跟踪装置3安装于车厢内的顶角处，并保持第三摄像头32的镜头向着斜下方且对准车厢门，第二摄像头22用于采集车辆前方的视频信号，而第三摄像头32用于采集并记录车厢内危化品的视频信号。第二微型计算机21和第三微型计算机31均为树莓派，第一存储模块23和第二存储模块33均为SD卡存储，用于缓存视频图像数据，第二通信模块24和第三通信模块34均用于接收服务器9下发的“开始采集视频图像数据”命令和向服务器9传输采集的视频图像数据。另外，第二通信模块24还接收从服务器9发送来的车牌号数据，第一声光报警模块25用于当车辆轨迹跟踪装置2或危化品轨迹跟踪装置3的摄像头被遮挡时进行报警，第二RFID读写装置26为高频RFID读写装置，用于将接收的车牌号数据写入贴在车辆轨迹跟踪装置2外表面的RFID电子标签。
本发明实施例中，上述的超高频RFID读写装置与高频RFID读写装置的区别如下：其中超高频RFID读写器：
(1)工作频率为933MHz；
(2)读取距离比较远，在无源情况下可达10m，且可以通过调节输出功率以调节读取距离；比如车辆身份识别装置采用超高频RFID读写装置，可以在距离车辆较远的距离，就能读取车辆轨迹跟踪装置外表面的RFID电子标签。
(3)具有很高的数据传输速率，可以在很短时间内读取大量的电子标签。
高频RFID读写器：
(1)工作频率为13.56MHz；
(2)读取距离比较短，在无源情况下最多只有10cm，无法通过调节输出功率以调节读取距离；比如车辆轨迹跟踪装置安装在驾驶室内，可采用高频RFID读写装置，写入的RFID电子标签距离较近，就粘贴在车辆轨迹跟踪装置的外表面。
(3)数据传输速率较低，一次只能对一个电子标签进行读写操作。
如图9所示，手持式危化品信息录入装置4包括第一微处理模块41、第三RFID读写装置42、第一液晶显示模块43、第三存储模块44和第四通信模块45；第三RFID读写装置42、第一液晶显示模块43、第三存储模块44、第四通信模块45分别与第一微处理模块41进行有线连接。
手持式危化品信息录入装置4用于将批量危化品的全部信息录入到粘贴在危化品外表面的RFID电子标签，粘贴在危化品外表面的RFID电子标签位于危化品的下表面，第一微处理模块41比如为STM32F407ZGT6单片机，且搭载了FreeRTOS嵌入式操作系统。第三RFID读写装置42为超高频RFID读写装置，第一液晶显示模块43具有触控功能，用于显示输入的危化品信息和允许使用者输入危化品信息且一次最多可输入20个危化品的全部信息；第三存储模块44为SD卡存储，用于短暂存储使用者输入的危化品信息，第四通信模块45用于将输入的危化品信息发送至服务器9。
如图10所示，实验室智能存储柜5包括柜体，柜体安装有第四微型计算机51、门锁装置52、刷卡装置53、人脸识别装置54、第二液晶显示模块55、第二声光报警模块56、第四RFID读写装置57和第五通信模块58；门锁装置52、刷卡装置53、人脸识别装置54、第二液晶显示模块55、第二声光报警模块56、第四RFID读写装置57、第五通信模块58分别与第四微型计算机51进行有线连接。
柜体内的底板上放置下表面贴有RFID电子标签的危化品，第四微型计算机51为树莓派，门锁装置52用于控制柜门的开与关，刷卡装置53为高频RFID读写装置，用于读取危化品使用者的身份卡信息，人脸识别装置54用于读取危化品使用者的人脸信息，第二液晶显示模块55具有触控功能，用于显示取用或归还的危化品信息和允许使用者确认取用或归还的危化品信息。第二声光报警模块56用于当发生异常情况时发出报警，比如，身份信息有误时、柜门打开时长达5分钟时、当归还的危化品有误、或归还危化品重量不符合预期时均会发出警报。
第四RFID读写装置57为超高频RFID读写装置，且固定在柜体内的顶部，第四RFID读写装置57确定被取用或被归还的危化品的方法为：调节第四RFID读写装置57的输出增益，使其读写范围刚好覆盖整个柜体，而后读取范围内的所有电子标签，并与取出前或归还前柜内的危化品信息进行比对，从而获得被取用或被归还的危化品的信息。第五通信模块58用于向服务器9发送读取到的身份卡信息和人脸信息、取用或归还的危化品信息，以及接收从服务器9发送来的身份验证结果和控制柜门开与关的命令。
如图11所示，电子秤6包括第二微处理模块61、压力传感器62、第五RFID读写装置63和第六通信模块64；压力传感器62；第五RFID读写装置63、第六通信模块64分别与第二微处理模块61进行有线连接。
电子秤6用于称量归还危化品时危化品的重量，并通过第六通信模块64发送至服务器9，电子秤6的托盘底部安装有第五RFID读写装置63，第五RFID读写装置63为高频RFID读写装置，第二微处理模块61为STM32F103C8T6单片机。
如图12该管理平台为加载软件界面及数据库的远程管理服务器，具体比如可包括：线上危化品管理数据库7、网页8和服务器9。
线上危化品管理数据库7存储危化品的名称、种类、剩余量、使用期限、出柜和入柜、学生借用与归还信息、学生身份信息、危化品公司的运输的危化品信息与发车信息。学生可以在网页8上实现危化品的借用和归还、管理人员可以在网页8上查看危化品信息以及学生的借用与归还信息、危化品公司可以在网页8上录入运输的危化品信息与发车信息。
如图13所示，车辆轨迹跟踪装置2、危化品的外表面贴有RFID电子标签，车辆身份识别装置1、车辆轨迹跟踪装置2、危化品轨迹跟踪装置3、手持式危化品信息录入装置4、实验室智能存储柜5、电子秤6分别通过第一通信模块14、第二通信模块24、第三通信模块34、第四通信模块45、第五通信模块58、第六通信模块64与服务器9进行无线连接。
危化品公司负责人、管理人员与学生必须在网页8上注册账号并填好身份信息方能使用网页。身份信息包括姓名、身份证号、手机号、人脸数据，学生在网页8上借用危化品时，必须填写借用的危化品的名称、种类、借用量、归还时间，且借用量不得超过每人每天使用上限量。
在归还时，第四微型计算机51将电子秤6获取的归还的危化品的重量信息后与取用前的危化品重量进行比较，计算出本次使用量，并与借用量比较，若本次使用量大于借用量，上述第二声光报警模块56发出报警。另外，若取用没有在网页8上申请取用的危化品或者在五分钟内没有在第二液晶显示模块55上确认取用的危化品信息，第二声光报警模块56也会发出报警。
在使用者取用危化品前，刷卡装置53和人脸识别装置54会对使用者身份进行确认，若确认成功，门锁装置52控制柜门打开，当使用者取出危化品后，使用者在第二液晶显示模块55上确认取用的危化品信息，而后门锁装置52控制柜门关闭。
上述所有的通信模块采用搭载了物联网卡或者手机卡的GPRS模块，可以实现与服务器9的数据交换，服务器9比如可采用阿里云服务器，线上危化品管理数据库7采用的是云端数据库，并部署在阿里云服务器。
本发明实施例提供的校园危化品全过程管理系统，可管控危化品的全流程；危化品从进入学校门岗到使用的全过程管理系统由软件和硬件两方面组成，其中软件包括云端的线上危化品管理数据库、网页、云端服务器，云端的线上危化品管理数据库用于存储危化品的名称、种类、剩余量、使用期限、出柜和入柜、学生借用与归还信息、危化品公司的运输危化品信息与发车信息。学生可以在网页上操作以实现危化品的借用和归还、管理人员可以在网页上操作以查看危化品信息以及学生的借用与归还信息、危化品公司在网页上录入运输的危化品信息与发车信息，以便学校能严格管控进校的危化品车辆。云端服务器用于部署云端的线上危化品管理数据库和网页、接收各个通信模块发送过来的数据和向各个通信模块发送数据，硬件包括安装在学校门岗处的车辆身份识别装置、安装在驾驶室的顶角处的车辆轨迹跟踪装置、安装在车厢内的顶角处的危化品轨迹跟踪装置、手持式危化品信息录入装置、在不同位置的电子秤和若干实验室智能存储柜，车辆身份识别装置用于确认危化品运输车辆的身份，车辆轨迹跟踪装置用于记录危化品运输车辆进入学校后的行驶过程，以确保校园安全，危化品轨迹跟踪装置用于采集并记录车厢内危化品的视频信号。手持式危化品信息录入装置用于批量地将危化品的信息录入到RFID电子标签中，在同一场所，一个电子秤可以服务于若干实验室智能存储柜，电子秤用于称量待归还的危化品重量，实验室智能存储柜用于存储危化品，并对危化品的取用与归还、单次使用量进行监管。
通过以上软硬件相结合的设计，可以实现在校园范围内的对危化品的管理，包括危化品进校后的轨迹跟踪和化学实验室的危化品使用管理。利用数字化、联网化的监管方法，一方面能实时监控危化品运输车辆进入校园后行驶轨迹，防止不法分子劫持车辆或者出现危化品泄漏事故时方便溯源，确保了校园安全；另一方面，使得危化品每次取用、归还记录都有据可查，有迹可循。此外刷卡装置和人脸识别装置可防止不法分子冒领危化品。
实施例2：
本发明还提供一种校园危化品全过程管理方法，包括以下步骤：
步骤一：危化品公司登录网页8填写本次运输的发车信息，包括出发时间、运输的危化品名称、种类、数量、车牌号，并进行提交，然后所述服务器9通过第二通信模块24将车牌号数据发送至第二微型计算机21，第二微型计算机21控制第二RFID读写装置26将车牌号数据写入贴在车辆轨迹跟踪装置2外表面的RFID电子标签。
步骤二：当运输车辆行驶到学校门岗处时，车辆身份识别装置1通过视觉识别和读取RFID电子标签信息的方式获得进校车辆的车牌号数据，并通过第一通信模块14将车牌号数据发送至服务器9，经与线上危化品管理数据库7中的车牌号数据进行比对后，若一致，服务器9下发控制命令至车辆轨迹跟踪装置2与危化品轨迹跟踪装置3，使其开始采集并记录视频数据，在采集并记录视频数据的过程中，车辆轨迹跟踪装置2与危化品轨迹跟踪装置3分别通过第二通信模块24与第三通信模块34将视频数据发送至服务器9，该视频可在网页8上实时查看，当车辆轨迹跟踪装置2或危化品轨迹跟踪装置3的摄像头被遮挡时，第一声光报警模块25会进行报警。
步骤三：当运输车辆将危化品送至固定交接地点时，管理人员进行清点危化品工作，包括在危化品的下表面贴好RFID电子标签、在第一液晶显示模块43上填写危化品信息和采用第三RFID读写装置42将危化品信息写入RFID电子标签，而后通过第四通信模块45将危化品信息发送至服务器9。
步骤四：当取用危化品时，进入步骤五-步骤十一，当归还危化品时，进入步骤十二-步骤二十一。
步骤五：当取用危化品时，学生必须先在网页8上申请借用危化品，获取危化品的取用授权，然后刷卡装置53和人脸识别装置54分别采集学生的身份卡信息与人脸信息，并通过第五通信模块58发送至服务器9，服务器9经过检索比对线上危化品管理数据库7中的身份卡信息与人脸信息后，通过第五通信模块58将身份验证结果返回至第四微型计算机51。
步骤六：若验证通过，第四微型计算机51控制门锁装置52打开柜门，学生取走危化品，然后手动关闭柜门，门锁装置52锁闭。
步骤七：第四RFID读写装置57读取其读写范围内的所有电子标签，并与取出前柜内的危化品信息进行比对，从而获得被取用的危化品的信息。
步骤八：第二液晶显示模块55显示取出的危化品信息，并提示学生确认取用信息。
步骤九：学生在第二液晶显示模块55上确认取用信息。
步骤十：若取出没有在网页8上申请取用的危化品或者在五分钟内没有在第二液晶显示模块55上确认取用的危化品信息，第二声光报警模块56会发出报警，否则将取用信息通过第五通信模块58发送至服务器9。
步骤十一：服务器9将接收到的取用信息转送至线上危化品管理数据库7，更新线上危化品管理数据库7的数据。
步骤十二：当归还危化品时，学生必须先在网页8上申请归还危化品，获取危化品的归还授权。
步骤十三：学生将待归还的危化品放置在电子秤6上，电子秤6会称量危化品的重量，并且使用第五RFID读写装置63来读取贴在危化品下表面的RFID电子标签的信息，而后将这些数据通过第六通信模块64发送至服务器9。
步骤十四：服务器9通过第五通信模块58将刚刚接收到的RFID电子标签信息与称量的危化品重量，以及借用前危化品的重量和学生在网页8上申请的借用量一并发送至第四微型计算机51，第四微型计算机51依据“本次使用量＝借用前危化品的重量-称量的危化品重量”这一规则计算出本次使用量。
步骤十五：学生站在柜体前，刷卡装置53和人脸识别装置54分别采集学生的身份卡信息与人脸信息，并通过第五通信模块58发送至服务器9，服务器9经过检索比对线上危化品管理数据库7中的身份卡信息与人脸信息后，通过第五通信模块58将身份验证结果返回至第四微型计算机51。
步骤十六：若验证通过，第四微型计算机51控制门锁装置52打开柜门，学生将待归还的危化品放入柜内，然后手动关闭柜门，门锁装置52锁闭。
步骤十七：第四RFID读写装置57读取其读写范围内的所有电子标签，并与归还前柜内的危化品信息进行比对，从而获得被归还的危化品的信息。
步骤十八：第二液晶显示模块55显示归还的危化品信息，并提示学生确认归还信息。
步骤十九：学生在第二液晶显示模块55上确认归还信息。
步骤二十：若在五分钟内没有在第二液晶显示模块55上确认归还的危化品信息或者本次使用量大于借用量，第二声光报警模块56会发出报警，否则将归还信息通过第五通信模块58发送至服务器9。
步骤二十一：服务器9将接收到的归还信息转送至线上危化品管理数据库7，更新线上危化品管理数据库7的数据。
本发明的一种校园危化品全过程管理方法，通过软件和硬件相结合的方式，基于物联网技术、射频识别技术、人脸识别技术，对高校内的危化品的运输、取用和归还的全过程实行全方位、全平台的信息化管理，避免危化品被窃取、违规使用、超量使用，减少了安全隐患，保证了校园内师生的安全。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种校园危化品全过程管理系统，其特征在于，包括：管理平台以及分别与所述管理平台通信连接的车辆身份识别装置(1)、车辆轨迹跟踪装置(2)、危化品轨迹跟踪装置(3)、手持式危化品信息录入装置(4)、实验室智能存储柜(5)和电子秤(6)；
其中，所述车辆身份识别装置(1)安装在学校入口检测处，通过机器视觉和读取RFID电子标签信息的方式识别车辆身份，并将识别信息发送到所述管理平台；
当所述管理平台确定所述识别信息正确后，向所述车辆轨迹跟踪装置(2)和危化品轨迹跟踪装置(3)发送采集指令；
所述车辆轨迹跟踪装置(2)安装在运输车辆上，用于接收所述采集指令，采集行车路线视频，并发送到所述管理平台；
所述危化品轨迹跟踪装置(3)安装在装载危化品的车厢内，用于接收所述采集指令，采集车厢内危化品及所述车厢门的视频数据；
当车辆到达卸货区，所述手持式危化品信息录入装置(4)用于将批量危化品的信息录入到粘贴在危化品外表面的RFID电子标签；并将录入信息发送到所述管理平台；
所述实验室智能存储柜(5)，用于记录存取危化品的信息、识别并记录操作人员的信息，并发送到所述管理平台；
所述电子秤(6)用于称量归还危化品时危化品的重量，并读取贴在危化品下表面的RFID电子标签的信息，并将重量及读取的结果发送到所述管理平台；
所述管理平台用于存储危化品的相关信息、管理过程中参与人员的信息；并根据接收的数据，识别判断后发送相应的指令；实现对危化品进入校园的全流程管控；
管理平台为加载软件界面及数据库的远程管理服务器，包括：线上危化品管理数据库(7)、网页(8)和服务器(9)；线上危化品管理数据库(7)存储危化品的名称、种类、剩余量、使用期限、出柜和入柜、学生借用与归还信息、学生身份信息、危化品公司的运输的危化品信息与发车信息；学生在网页(8)上实现危化品的借用和归还、管理人员可以在网页(8)上查看危化品信息以及学生的借用与归还信息；危化品公司在网页(8)上录入运输的危化品信息与发车信息；危化品公司负责人、管理人员与学生必须在网页(8)上注册账号并填好身份信息方能使用网页；身份信息包括姓名、身份证号、手机号、人脸数据，学生在网页(8)上借用危化品时，必须填写借用的危化品的名称、种类、借用量、归还时间，且借用量不得超过每人每天使用上限量；
所述车辆身份识别装置(1)包括：第一微型计算机(11)以及分别与所述第一微型计算机(11)连接的第一RFID读写装置(12)、第一摄像头(13)和第一通信模块(14)；
所述第一微型计算机(11)为树莓派；所述第一RFID读写装置(12)，用于读取车辆轨迹跟踪装置(2)外表面的RFID电子标签，且该RFID电子标签存储有运输车辆的车牌号；所述第一摄像头(13)用于获取车辆的车牌图片数据；所述第一通信模块(14)用于向所述管理平台发送经视觉识别和读取RFID电子标签信息后获得的车辆车牌号信息；所述第一摄像头(13)用于获取车辆的车牌图片数据，采用卷积神经网络CNN算法，且基于TensorFlow框架。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆轨迹跟踪装置(2)包括：第二微型计算机(21)以及分别与所述第二微型计算机(21)连接的第二摄像头(22)、第一存储模块(23)、第二通信模块(24)、第一声光报警模块(25)和第二RFID读写装置(26)；
所述第二摄像头(22)的镜头对准运输车辆的前下方,用于采集运输车辆前方的视频数据；所述第二微型计算机(21)为树莓派；所述第一存储模块(23)为SD卡存储，用于缓存视频图像数据；所述第二通信模块(24)用于接收所述管理平台发送的采集指令，并向所述管理平台传输采集的视频图像数据；
所述第二通信模块(24)接收从所述管理平台发送来的车牌号数据，所述第一声光报警模块(25)用于当第二摄像头(22)的摄像头被遮挡时进行报警，所述第二RFID读写装置(26)，用于将接收的车牌号数据写入贴在所述车辆轨迹跟踪装置(2)外表面的RFID电子标签。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述危化品轨迹跟踪装置(3)包括：第三微型计算机(31)以及分别与所述第三微型计算机(31)连接的第三摄像头(32)、第二存储模块(33)和第三通信模块(34)；
所述第三摄像头(32)的镜头向着斜下方且对准车厢门，用于采集并记录车厢内危化品的视频数据；所述第三微型计算机(31)为树莓派；所述第二存储模块(33)为SD卡存储，用于缓存视频图像数据；所述第三通信模块(34)用于接收所述管理平台发送的采集指令，并向所述管理平台传输采集的视频图像数据；
其中，所述第一声光报警模块(25)还用于当第三摄像头(32)被遮挡时进行报警。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述手持式危化品信息录入装置(4)包括：第一微处理模块(41)以及分别与所述第一微处理模块(41)连接的第三RFID读写装置(42)、第一液晶显示模块(43)、第三存储模块(44)和第四通信模块(45)；
所述第一微处理模块(41)为单片机；所述第三RFID读写装置(42)，用于将批量危化品的信息录入到粘贴在危化品外表面的RFID电子标签；所述第一液晶显示模块(43)具有触控功能，用于显示输入的危化品信息和允许使用者输入危化品信息；所述第三存储模块(44)为SD卡存储，用于短暂存储使用者输入的危化品信息；所述第四通信模块(45)用于将输入的危化品信息发送至所述管理平台。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实验室智能存储柜(5)包括：柜体；所述柜体安装有第四微型计算机(51)以及分别与所述第四微型计算机(51)连接的门锁装置(52)、刷卡装置(53)、人脸识别装置(54)、第二液晶显示模块(55)、第二声光报警模块(56)、第四RFID读写装置(57)和第五通信模块(58)；
所述柜体内的底板上放置下表面贴有RFID电子标签的危化品，所述第四微型计算机(51)为树莓派；所述门锁装置(52)用于控制柜门的开与关；所述刷卡装置(53)为RFID读写装置，用于读取危化品使用者的身份卡信息；所述人脸识别装置(54)用于读取危化品使用者的人脸信息；
所述第二液晶显示模块(55)具有触控功能，用于显示取用或归还的危化品信息和允许使用者确认取用或归还的危化品信息；所述第二声光报警模块(56)用于当发生异常情况时发出警报，所述第四RFID读写装置(57)固定在所述柜体内的顶部，读写范围与整个柜体相适配；
所述第五通信模块(58)用于向所述管理平台发送读取到的身份卡信息和人脸信息、取用或归还的危化品信息，以及接收从所述管理平台发送来的身份验证结果和控制柜门开与关的命令。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电子秤(6)包括：第二微处理模块(61)以及分别与所述第二微处理模块(61)连接的压力传感器(62)、第五RFID读写装置(63)和第六通信模块(64)；
所述电子秤(6)用于称量归还危化品时危化品的重量，并通过所述第六通信模块(64)发送至所述管理平台。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第四微型计算机(51)将所述电子秤(6)获取归还的危化品的重量与取用前的危化品重量进行比较，计算出本次使用量，并与借用量比较；
若本次使用量大于所述借用量，所述第二声光报警模块(56)发出警报；
若取用未通过所述管理平台申请取用的危化品或者在预设时间内没有在第二液晶显示模块(55)上确认取用的危化品信息，所述第二声光报警模块(56)发出警报。
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