CN117201749A - 基于5g无线通信的智慧校园监护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于5G无线通信的智慧校园监护系统，通过一组移动处理端与摄像监控单元中的微距感应装置信号互联，获取距离参数后生成变动曲线，实时获取当前移动处理端的流向参数后由中央处理单元获取报警参数，通过5G网络的实时数据信号传输实现了移动监控目标的实时监测及防护，提高了校园安全防护等级，通过智能算法及配置的模型实现了校园的移动全能监护，解决了现有学校监护系统传输速度低、延迟高、受限大及移动安全实时保障不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智慧校园监护的技术领域，尤其涉及基于5G无线通信的智慧校园监护系统。
背景技术
目前，学校监护系统是通过传统的有线通信网络实现的，例如通过安装摄像头及排外警示喇叭，由安保人员监控摄像画面发现异常后进行处理。这种有线系统的安装和维护相对困难，需要布线和连接设备，而且系统的扩展性有限。此外，有线网络的连接性有时可能受制于物理障碍物和距离限制，导致监护系统的覆盖范围有限。
与传统的有线网络相比，5G无线通信技术具有更高的传输速度和更低的延迟，这构成了基于5G技术的智慧校园监护系统作为创新的关键优势。5G无线通信技术可以提供带宽更宽、传输速度更快的连接，可以实现监护系统对学生行为的实时监测与处理，有效提高监护系统的响应速度，以满足智慧校园监护系统对数据实时性和可靠性的要求。
此外，5G无线通信技术的移动性特点也能满足智慧校园监护系统对移动场景的需求。学生、教师和其他校园工作人员可以通过携带监护终端设备，随时随地接入5G网络，并与监护中心进行实时通信。这为监护系统的灵活性和全时保护提供了可能，确保学生的安全和教育环境的稳定。
综上所述，基于5G无线通信的智慧校园监护系统相对于传统的有线系统具有显著的技术优势，包括更高的传输速度、更低的延迟和更大的移动报警保障性。这种技术创新为智慧校园监护系统的研发和推广提供了广阔的发展空间。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有学校监护系统存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：解决现有学校监护系统传输速度低、延迟高、受限大及移动安全实时保障不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于5G无线通信的智慧校园监护系统，于校园内部建设微型5G基站，由所述微型5G基站生成校园全覆盖局域网络；
其中，所述监护系统具体包括以下系统部件：一组摄像监控单元，均通过无线网端连入校园局域网络中实施信号数据传输，于校园指定位置处设置摄像单元，通过所述摄像单元实时监测指定位置处的现状，并将现状画面无线传输至中央处理单元中；中央处理单元，通过无线网端同一频段连入校园局域网络中，接收所述摄像监控单元传输的现状画面，并实时外显于监控机上；一组移动处理端，均通过无线网端同一频段连入校园局域网络中，每个所述移动处理端中均设置有信号定位装置，所述信号定位装置连接入校园局域网络中，实时发出各自特定的信号代码组至所述中央处理单元中配置的信号接收端中，由所述中央处理单元依据接收到的信号代码信息实时记录各所述移动处理端的实时位置。
作为本发明所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统的一种优选方案，其中：所述摄像监控单元中均嵌设有微距感应装置，所述微距感应装置于预设范围内接收所述移动处理端发送的信号代码组，获取所述移动处理端距离当前所述摄像监控单元的距离参数，依据所述距离参数的变动曲线实时获取当前所述移动处理端的流向参数，实时发送所述流向参数至所述中央处理单元中，由所述中央处理单元获取所述移动处理端的报警参数。
作为本发明所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统的一种优选方案，其中：所述预设范围设定为20米。
作为本发明所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统的一种优选方案，其中：所述微距感应装置通过以下模型获取所述距离参数的变动曲线：
其中，y为因变量，x为自变量，x1、x2、x3、xn、xn-1均为距离参数，下标体现变动前后，1.64为常态化修正函数，π为二次模型修正参数，tdt为高等运算；
其中，xn为所述移动处理端所述距离参数最终停止缩减时的最小值。
作为本发明所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统的一种优选方案，其中：通过以下步骤实时获取当前所述移动处理端的流向参数：获取所述距离参数的变动曲线；获取变动曲线上每一点的导数值；依据获取的各导数值获取导数变动曲线；
依据如下公式获取所述流向参数：
其中，w为流向参数，d为各导数值，m为截止第n个变动点所取得的导数个数，1.64为模型修正参数，xdx为高等运算。
作为本发明所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统的一种优选方案，其中：所述中央处理单元中嵌设有计算单元，所述计算单元接收所述流向参数，同步生成所述报警参数；
其中，所述中央处理单元依据以下公式获取所述报警参数：
其中，δ为报警参数，w为流向参数，d为各导数值，x1、x2、x3、xn、xn-1均为距离参数，1.64为模型修正参数，π为二次模型修正参数，0.31或0.311均为正态修正参数，xdx为高等运算。
作为本发明所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统的一种优选方案，其中：所述监护系统还包括一组警示单元，与每一个摄像监控单元配合设置于相应的指定位置处；当所述中央处理单元获取所述报警参数后，依据设定的阈值报警范围发送报警信号至其内嵌设的控制器中，由所述控制器无线控制所述警示单元发送报警信号至对应的所述移动处理端上；同步于所述监控机上显示相应的报警信息及对应的所述移动处理端标记。
本发明的有益效果：本发明提供基于5G无线通信的智慧校园监护系统，通过一组移动处理端与摄像监控单元中的微距感应装置信号互联，获取距离参数后生成变动曲线，实时获取当前移动处理端的流向参数后由中央处理单元获取报警参数，通过5G网络的实时数据信号传输实现了移动监控目标的实时监测及防护，提高了校园安全防护等级，通过智能算法及配置的模型实现了校园的移动全能监护，解决了现有学校监护系统传输速度低、延迟高、受限大及移动安全实时保障不足的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提供的微距感应装置运行的步骤流程图。
图2为本发明提供的实时获取当前移动处理端流向参数的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
目前，学校监护系统是通过传统的有线通信网络实现的，例如通过安装摄像头及排外警示喇叭，由安保人员监控摄像画面发现异常后进行处理。这种有线系统的安装和维护相对困难，需要布线和连接设备，而且系统的扩展性有限。此外，有线网络的连接性有时可能受制于物理障碍物和距离限制，导致监护系统的覆盖范围有限。
故此，考虑到5G无线网络的优势，本发明针对智慧校园的防护提供了基于5G无线通信的智慧校园监护系统，于校园内部建设微型5G基站，由微型5G基站生成校园全覆盖局域网络；
其中，监护系统具体包括以下系统部件：
一组摄像监控单元，均通过无线网端连入校园局域网络中实施信号数据传输，于校园指定位置处设置摄像单元，通过摄像单元实时监测指定位置处的现状，并将现状画面无线传输至中央处理单元中；
中央处理单元，通过无线网端同一频段连入校园局域网络中，接收摄像监控单元传输的现状画面，并实时外显于监控机上；
一组移动处理端，均通过无线网端同一频段连入校园局域网络中，每个移动处理端中均设置有信号定位装置，信号定位装置连接入校园局域网络中，实时发出各自特定的信号代码组至中央处理单元中配置的信号接收端中，由中央处理单元依据接收到的信号代码信息实时记录各移动处理端的实时位置。
需要说明的是，校园内部建设微型5G基站，同步由对应的5G基站生成全覆盖网络属于现有5G网络建设，在此不需要多做赘述。
监护系统的所有组件均通过无线网端及对应的无线密码连入全覆盖网络中实现相互的数据及信号的连通。
摄像单元监控并将画面无线传输至监控机中外显属于现有技术的常规运用，在此不需要多做赘述。
需要提前说明的是，移动处理端配置于每一位校园人员身上，其内配置有信号定位装置，实时发送定位信号，由中央处理单元中配置的信号接收端中接收并记录，由于每一个移动处理端均发出各自特定的信号代码组，为信号接收后具体定位提供可能，相较于现有技术的定位，本发明能够同时对多个移动处理端经常监控定位，由于是通过各有的代码信息组实现辨别，相较于现有技术减少了装置的使用及定位数据的处理。
进一步的，请参阅图1，摄像监控单元中均嵌设有微距感应装置，微距感应装置于预设范围内接收移动处理端发送的信号代码组，获取移动处理端距离当前摄像监控单元的距离参数，依据距离参数的变动曲线实时获取当前移动处理端的流向参数，实时发送流向参数至中央处理单元中，由中央处理单元获取移动处理端的报警参数。
具体的，微距感应装置于预设范围内实时与移动处理端实现互联，通过信号连通计算出两者信号点的距离，属于现有技术的常规应用，在此不需要多做赘述。
额外的，预设范围设定为20米。
更进一步的，微距感应装置通过以下模型获取距离参数的变动曲线：
其中，y为因变量，x为自变量，x1、x2、x3、xn、xn-1均为距离参数，下标体现变动前后，1.64为常态化修正函数，π为二次模型修正参数，tdt为高等运算；
其中，xn为移动处理端距离参数最终停止缩减时的最小值。
更进一步的，请参阅图2，通过以下步骤实时获取当前移动处理端的流向参数：
获取距离参数的变动曲线；
获取变动曲线上每一点的导数值；
依据获取的各导数值获取导数变动曲线；
依据如下公式获取流向参数：
其中，w为流向参数，d为各导数值，m为截止第n个变动点所取得的导数个数，1.64为模型修正参数，xdx为高等运算。
额外的，中央处理单元中嵌设有计算单元，计算单元接收流向参数，同步生成报警参数；
其中，中央处理单元依据以下公式获取报警参数：
其中，δ为报警参数，w为流向参数，d为各导数值，x1、x2、x3、xn、xn-1均为距离参数，1.64为模型修正参数，π为二次模型修正参数，0.31或0.311均为正态修正参数，xdx为高等运算。
具体的，监护系统还包括一组警示单元，与每一个摄像监控单元配合设置于相应的指定位置处；
当中央处理单元获取报警参数后，依据设定的阈值报警范围发送报警信号至其内嵌设的控制器中，由控制器无线控制所述警示单元发送报警信号至对应的移动处理端上；
同步于监控机上显示相应的报警信息及对应的移动处理端标记。
需要说明的是，设定的阈值报警范围推荐设定为（1.2～7.3）；
为了验证本发明提供的基于5G无线通信的智慧校园监护系统的技术效果，本实施例采用现有方案与本发明方法进行对比测试；
测试环境：5G仿真网络，手机终端型号：华为Mate20，分别利用相关操作进行部署测试并获得测试结果数据。
开启自动化测试设备并运用MATLB软件编程实现本方法的仿真测试，同时，根据实验结果得到仿真数据，结果如下表1所示。
表1：数据性能对比表
| 现有技术 | 本发明 | |
| 5G网络延迟测试/平均延迟时间（ms） | 27 | 0.13 |
| 传输速度测试/传输速度（Mbps） | 46.33 | 67.04 |
| 信号强度测试/信号强度（dB） | 105 | 96 |
| 流向参数实时获取测试/实时流向参数 | 0 | 1 |
| 报警参数获取测试/报警参数（0为无报警，1为有报警） | 0、0、1、0、0（5组） | 1、1、1、1、1（5组） |
| 智能算法及配置的模型测试/模型准确率（%） | 0 | 94.08 |
| 实时保障效果测试/安全事件发生率降低比例（%） | 63.48 | 97.66 |
本发明提供基于5G无线通信的智慧校园监护系统，通过一组移动处理端与摄像监控单元中的微距感应装置信号互联，获取距离参数后生成变动曲线，实时获取当前移动处理端的流向参数后由中央处理单元获取报警参数，通过5G网络的实时数据信号传输实现了移动监控目标的实时监测及防护，提高了校园安全防护等级，通过智能算法及配置的模型实现了校园的移动全能监护，解决了现有学校监护系统传输速度低、延迟高、受限大及移动安全实时保障不足的问题。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.基于5G无线通信的智慧校园监护系统，其特征在于，于校园内部建设微型5G基站，由所述微型5G基站生成校园全覆盖局域网络；
其中，所述监护系统具体包括以下系统部件：
一组摄像监控单元，均通过无线网端连入校园局域网络中实施信号数据传输，于校园指定位置处设置摄像单元，通过所述摄像单元实时监测指定位置处的现状，并将现状画面无线传输至中央处理单元中；
中央处理单元，通过无线网端同一频段连入校园局域网络中，接收所述摄像监控单元传输的现状画面，并实时外显于监控机上；
一组移动处理端，均通过无线网端同一频段连入校园局域网络中，每个所述移动处理端中均设置有信号定位装置，所述信号定位装置连接入校园局域网络中，实时发出各自特定的信号代码组至所述中央处理单元中配置的信号接收端中，由所述中央处理单元依据接收到的信号代码信息实时记录各所述移动处理端的实时位置。
2.根据权利要求1所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统，其特征在于：所述摄像监控单元中均嵌设有微距感应装置，所述微距感应装置于预设范围内接收所述移动处理端发送的信号代码组，获取所述移动处理端距离当前所述摄像监控单元的距离参数，依据所述距离参数的变动曲线实时获取当前所述移动处理端的流向参数，实时发送所述流向参数至所述中央处理单元中，由所述中央处理单元获取所述移动处理端的报警参数。
3.根据权利要求2所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统，其特征在于：所述预设范围设定为20米。
4.根据权利要求3所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统，其特征在于，所述微距感应装置通过以下模型获取所述距离参数的变动曲线：
；
其中，y为因变量，x为自变量，x1、x2、x3、xn、xn-1均为距离参数，下标体现变动前后，1.64为常态化修正函数，π为二次模型修正参数，tdt为高等运算；
其中，xn为所述移动处理端所述距离参数最终停止缩减时的最小值。
5.根据权利要求4所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统，其特征在于，通过以下步骤实时获取当前所述移动处理端的流向参数：
获取所述距离参数的变动曲线；
获取变动曲线上每一点的导数值；
依据获取的各导数值获取导数变动曲线；
依据如下公式获取所述流向参数：
；
其中，w为流向参数，d为各导数值，m为截止第n个变动点所取得的导数个数，1.64为模型修正参数，xdx为高等运算。
6.根据权利要求5所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统，其特征在于：所述中央处理单元中嵌设有计算单元，所述计算单元接收所述流向参数，同步生成所述报警参数；
其中，所述中央处理单元依据以下公式获取所述报警参数：
；
其中，δ为报警参数，w为流向参数，d为各导数值，x1、x2、x3、xn、xn-1均为距离参数，1.64为模型修正参数，π为二次模型修正参数，0.31或0.311均为正态修正参数，xdx为高等运算。
7.根据权利要求6所述的基于5G无线通信的智慧校园监护系统，其特征在于：所述监护系统还包括一组警示单元，与每一个摄像监控单元配合设置于相应的指定位置处；
当所述中央处理单元获取所述报警参数后，依据设定的阈值报警范围发送报警信号至其内嵌设的控制器中，由所述控制器无线控制所述警示单元发送报警信号至对应的所述移动处理端上；
同步于所述监控机上显示相应的报警信息及对应的所述移动处理端标记。
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