摘要:
本文介绍了宿舍门禁管理系统的一种设计方案，该系统以树莓派为核心，通过Face+人脸识别进行用户身份识别，实现门禁控制。同时结合烟雾等其他传感器对宿舍内安全进行自主判断并进行邮件蜂鸣器等提醒，并在发生危险情况下进行紧急开门。同时用户也可以通过摄像头对宿舍进行实时的监控。本系统具有一定的实用性。
关键词:
宿舍门禁系统;树莓派;远程监控;消防联动
目前由于很多学校建造时间较远，宿舍内存在很多安全隐患，对于高校宿舍而言，学生的人身财产安全存在一定的问题。同时由于传统的机械锁的原因，很多学生经常忘记带钥匙而被锁在门外。由于这种锁弊端较多，所以在宿舍内引入门禁管理系统是非常有必要的。宿舍门禁系统以其运作成本低、高效便捷、灵活多样的优势，受到人们的广泛关注，在高等院校内宿舍门禁管理系统已经成为了研究和应用的热点问题。在本系统内，我们引入人脸识别来对宿舍内人员进行审查和管理进出门的权限控制。进一步提高了宿舍的安全性，也避免了学生忘记带钥匙的情况。结合其他传感器以及后台数据库等方式，进一步加强了寝室的可管理性。并根据学生的每日进出入状况并每日生成考勤报表，随时了解学生的生活状况。
1系统硬件组成
现在的校园开放，越来越社会化，校园案件急剧上升，高校宿舍学生众多，门多不易管理，学生经常忘带钥匙，在系统设计中，综合考虑安全以及实用因素，在设计过程中硬件采用了树莓派作为整个门禁系统的控制核心，同时系统中采用了MQ-2烟雾传感器、DHT-11温湿度传感器等传感器，实时采集宿舍内的相关数据，在门禁管理中，采用了百度的人脸识别API，百度API可以创建不同的人脸列表，每个列表可代表当前不同等级的学生。使得管理更为方便。系统内嵌的智能机器人可以对用户的请求进行模糊匹配，并且机器人也可以进行一些日常的数据查询，例如查询天气汽车站、火车票等功能，大大方便学生的生活学习。在硬件设计过程中考虑到对摄像头的保护以及防止多次拍照造成系统数据请求过多，加入了触摸开关，只有在人体触碰触摸开关时，系统执行一次请求操作，开启摄像头，采集图像数据进行匹配。
2系统功能及组成
2．1权限分级
本系统分为两套权限，一套使用权限交由学生使用，一套权限交由管理人员使用，管理人员一级权限可查看该宿舍楼内的监控系统，查看后台管理系统的学生进出寝室的报表等功能。二级权限交由学生使用，可结合QQ对宿舍内的数据进行查询，通过邮件对宿舍内的状况进行监控、以及查询宿舍内其他信息等功能。
2．2图像监控
OpenCV是近年来推出的开源、免费的计算机视觉库，利用其所包含的函数可以很方便地实现数字图像和视频处理，用C++语言等进行程序编写，大大提高了计算机的运行速度。图像监控分为两类，一类是学校端流视频监控，流视频监控使用TCP/IP协议，OpenCV采集到图像之后通过Python的Zlib包压缩之后传出。另一类是学生对本宿舍的监控，我们使用邮件形式，学生在QQ上推送一条消息后，后台程序识别学生的QQ并自动将图片邮件发送至该请求学生的邮箱内。
2．3人脸识别
API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口)是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件得以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。在人脸识别模块中，系统使用了百度的API，当有学生发起开门请求时，摄像头会自动拍摄一张图片与云端图片进行对比，如果对比成功，系统执行开门动作并将该学生的学号上传至服务器并进行记录。如果匹配未通过，系统会等待下一次命令。为了防止人员密集的时候进行大规模的无用请求，我们使用触摸按键进行一次请求，每当用户触摸按键时，系统才会执行一次人脸识别请求。
2．4消防联动
考虑到现代大学生以及消防意识的薄弱，存在学生对宿舍内的消防设备不熟悉的问题;尤其是现代大学生宿舍的环境问题是比较突出的，为提醒学生注意宿舍环境卫生以及保持室内通风，因此在系统中采用了烟雾传感器，温湿度传感器，可有效减少学生室内抽烟，同时帮助学生注意环境。系统工作是，当系统检测到室内危险气体以及出现大量烟雾的时候，会分别推送消息给管理员和学生，并自动把门打开，可保证学生的身体健康以及生命安全。
3系统结果
本系统软件设计主要有主控制程序和后台服务器数据存储和其他子功能程序设计。主控程序主要协调硬件与云端的关系。后台存储主要用来数据备份方便后期查询，其他子功能程序包括流视频监控以及学生本寝室内的图片邮件监控功能。硬件设计主要有树莓派摄像头图像采集以及图像识别，以及驱动门锁开门，检测寝室内环境是否正常等功能。整套系统整体运行情况良好，且搭建方便费用较低。可以运用到实际的宿舍内部使用。
4结语
本文介绍了基于树莓派的宿舍管理系统的设计方案，若该系统应用于学生宿舍，将大大方便学生的日常生活与学习，更好地适应大学的生活。同时更好的实现学校端的寝室管理。学生只需携带一个手机便可方便的管理寝室，学校管理人员也可以方便的查询学生的生活学习状况，同时避免了寝室的物品丢窃等问题。对于有紧急危险的情况还能准确的开门，使得宿舍安全在整体上得到了改善，所以，在宿舍安全管理和考勤方面，本系统在未来会更好地发挥其应有的作用。
参考文献:
［1］张展林．智能家居发展现状解析［J］．智能家居发展现状解析，2016．
［2］吴义黄．基于微信端的智能家居监控系统的设计与实现［J］．电脑知识与技术，2016．
［3］张永安．基于树莓派的智能家居系统［J］．电子世界，2016．
［4］李龙棋，方美，唐晓腾．树莓派平台下的实时监控系统的开发［J］．闽江学院学报，2014.
作者:崔天伦 左修智 王兆旭 孙文汇 单位:青岛工学院