大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)研究

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摘要：在人才培養(yǎng)模式下，大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控受到了各高校的重視，但現(xiàn)有的危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)在登錄擁擠時(shí)，其吞吐量無(wú)法滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為此，提出人才培養(yǎng)模式下大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在原有硬件基礎(chǔ)上，選擇合適的協(xié)調(diào)器主控芯片，使其能夠自由切換不同的運(yùn)行模式，擴(kuò)展射頻識(shí)別卡，避免讀寫(xiě)器與射頻卡片之間的接觸；在硬件基礎(chǔ)上，將需求轉(zhuǎn)化為后端設(shè)計(jì)，確立安全責(zé)任制考核，采用量化考核理念，監(jiān)督基層管理人員，增加加密保護(hù)措施，維護(hù)學(xué)生隱私，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)模式下大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用對(duì)照實(shí)驗(yàn)，測(cè)試所設(shè)計(jì)系統(tǒng)性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量最高能夠達(dá)到600000B/s，能夠保障在登錄擁擠時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生安全管理；危機(jī)調(diào)控；人才培養(yǎng)；信息加密；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；對(duì)照實(shí)驗(yàn)

人才培養(yǎng)模式是一種相對(duì)穩(wěn)定的課程教學(xué)體系，利用規(guī)定的管理方法與評(píng)估體系，將大學(xué)生培養(yǎng)成為社會(huì)所需要的人才。在1998年，教育部首次召開(kāi)了全國(guó)普通高校教學(xué)工作會(huì)議，并在會(huì)議當(dāng)中確定了人才培養(yǎng)模式的具體定義，實(shí)際上就是人才的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格以及實(shí)現(xiàn)這些培養(yǎng)目標(biāo)的方法或手段[1⁃3]。我國(guó)各高校現(xiàn)有的人才培養(yǎng)理念已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)的發(fā)展需求，身處在科技發(fā)展迅速的當(dāng)今社會(huì)，信息流動(dòng)較快，各高校需要對(duì)學(xué)生管理模式做出相應(yīng)調(diào)整，保證學(xué)生的全面健康發(fā)展，以人為本，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將學(xué)校工作、學(xué)生的日常生活及學(xué)習(xí)一體化，打造出安全便捷的生活環(huán)境，為師生提供多種多樣的校園服務(wù)[4⁃6]。校園當(dāng)中的人員流量較大，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題；且國(guó)內(nèi)的綜合型高校理工科偏多，涉及到的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所環(huán)境復(fù)雜，若使用不當(dāng)，極有可能造成學(xué)生與教職工的財(cái)產(chǎn)損失甚至人身傷害，為此需要建立安全管理危機(jī)調(diào)控平臺(tái)，加強(qiáng)高校對(duì)于學(xué)生安全的管理工作，避免意外事故的發(fā)生[7]。

1大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化。大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要圍繞校園中可能發(fā)生的安全隱患，以及對(duì)學(xué)生人身安全的影響，全面監(jiān)管校園中所產(chǎn)生的突發(fā)情況。在現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加其可擴(kuò)充性，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，其具體物理框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。1中，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)校園中各突發(fā)情況信息的采集，同時(shí)控制與之相關(guān)的相關(guān)聯(lián)動(dòng)設(shè)備；利用協(xié)調(diào)器將所采集到的有效信息歸納匯總；通過(guò)通信接口傳輸至嵌入式網(wǎng)關(guān)模塊，完成監(jiān)控服務(wù)器所發(fā)出的控制指令[8⁃10]。這一系列操作的順利運(yùn)行，需要得到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的支持，其選型是十分重要的。1.2協(xié)調(diào)器主控芯片選擇。安全管理危機(jī)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)定，信息數(shù)據(jù)的管理與維護(hù)，都需要協(xié)調(diào)器的支持，通過(guò)協(xié)調(diào)器的輔助，建立應(yīng)用層與安全層之間的聯(lián)系，其具體情況如圖2所示。公司的SoC芯片CC2530，其內(nèi)部集成了增強(qiáng)型8051微控制器以及符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的RF收發(fā)器，以此滿足高校校園當(dāng)中的無(wú)線傳感需求[11]。該芯片能夠自由切換不同的運(yùn)行模式，以此降低功耗，在發(fā)送端結(jié)束數(shù)據(jù)信號(hào)的編碼調(diào)制后，將其轉(zhuǎn)換成為RF信號(hào)輸送至天線，發(fā)送到調(diào)控終端。1.3射頻識(shí)別卡擴(kuò)展。在選取了合適的協(xié)調(diào)器主控芯片后，將射頻識(shí)別卡擴(kuò)展優(yōu)化，使其能夠更好地作用于電子標(biāo)簽的雙向通信以及控制指令的傳達(dá)接收，校園中教學(xué)樓以及實(shí)驗(yàn)室等地可以采用支持⁃ISO/IEC14443⁃A協(xié)議的讀卡器，完成協(xié)作，其具體實(shí)物如圖3所示。將射頻標(biāo)簽附著在所需要識(shí)別的設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的提取，可以在圖書(shū)館的書(shū)籍借閱，食堂的飯卡以及宿舍出入門卡中廣泛應(yīng)用，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。由于讀寫(xiě)器與射頻卡片之間不存在接觸，為此減小了兩者由于接觸而產(chǎn)生的故障，在射頻識(shí)別卡中加入防沖功能，使讀寫(xiě)器能夠在同一時(shí)間分辨出不同卡片，使卡與卡之間互不干擾，以此提高應(yīng)用的穩(wěn)定性及系統(tǒng)工作速度[12]。在結(jié)束硬件部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，參考現(xiàn)如今的人才培養(yǎng)模式，設(shè)計(jì)大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)軟件部分。

2大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)軟件設(shè)

2.1調(diào)控系統(tǒng)架構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)了硬件部分的優(yōu)化后，確定安全管理危機(jī)調(diào)控的基本需求與應(yīng)用范圍，將高校的需求通過(guò)更加直觀的方式展現(xiàn)，并按照需求，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)架構(gòu)，通過(guò)軟件平臺(tái)將需求轉(zhuǎn)化為后端設(shè)計(jì)，具體如圖5所示。雖然該系統(tǒng)是為各高校大學(xué)生而服務(wù)的，但其平臺(tái)涉及到的相關(guān)人員眾多，需要相關(guān)的教職工來(lái)完成系統(tǒng)的運(yùn)行與監(jiān)測(cè)。對(duì)于各專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)信息分類管理，預(yù)先將所采集的初始信息錄入到相關(guān)模塊，以便教職工完成查詢統(tǒng)計(jì)工作[13]。在調(diào)控系統(tǒng)當(dāng)中，需要滿足系統(tǒng)使用者的實(shí)時(shí)查詢功能，確保教職工能夠隨時(shí)隨地查看系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，例如校園的基本概況、人群密集程度以及教學(xué)樓平面圖等。2.2安全責(zé)任制考核。在確保校園內(nèi)部情況能夠得到實(shí)時(shí)監(jiān)控的前提下，在系統(tǒng)中增加安全責(zé)任制考核模塊，將網(wǎng)絡(luò)上簽訂的安全包保責(zé)任書(shū)落實(shí)到實(shí)際當(dāng)中，建立網(wǎng)格化管理的安全調(diào)控體系，采用量化考核理念，監(jiān)督基層管理人員。將相關(guān)人員的職責(zé)明確出來(lái)，并按照獎(jiǎng)懲機(jī)制考核管理，利用系統(tǒng)模塊對(duì)責(zé)任書(shū)的內(nèi)容修訂編輯[14]。校園安全項(xiàng)目的底層數(shù)據(jù)信息各自分布在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，利用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建數(shù)據(jù)通道，將來(lái)源于校園學(xué)生安全項(xiàng)目外的數(shù)據(jù)信息，同步到危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的資源池內(nèi)。將系統(tǒng)自身數(shù)據(jù)庫(kù)劃分為其他系統(tǒng)交互至當(dāng)前系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以及當(dāng)前系統(tǒng)自身正常運(yùn)行產(chǎn)生的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其兩者缺一不可，分別承擔(dān)著同步與運(yùn)行的重要部分[15]。按照所規(guī)定的安全責(zé)任制度，對(duì)校園的安全防護(hù)措施定時(shí)檢驗(yàn)，模擬突發(fā)情況的發(fā)生，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的不足，并針對(duì)該問(wèn)題采取相應(yīng)的措施，相關(guān)操作界面見(jiàn)圖6。圖6檢查計(jì)劃設(shè)計(jì)界面在上述檢查計(jì)劃實(shí)施后，若未發(fā)現(xiàn)能夠威脅學(xué)生安全的隱患及不足，可直接在系統(tǒng)當(dāng)中添加審核記錄，并傳輸?shù)娇刂平K端；若在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了無(wú)法當(dāng)場(chǎng)解決的問(wèn)題，則需要在檢查記錄當(dāng)中標(biāo)明事故發(fā)生原因，以及所需解決的問(wèn)題，將其傳遞到整改部門，并重新提交結(jié)果，直至通過(guò)審核。2.3學(xué)生信息加密。由于上述操作當(dāng)中會(huì)涉及到部分學(xué)生的數(shù)據(jù)信息，若在調(diào)控過(guò)程中使學(xué)生信息泄露，則會(huì)得不償失，為此需要在大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)當(dāng)中，增加加密保護(hù)措施，保護(hù)學(xué)生的合法權(quán)限及隱私。在創(chuàng)建系統(tǒng)文件時(shí)，將校職工的操作終端能夠?qū)μ囟ㄟM(jìn)程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，在寫(xiě)入時(shí)完成加密，并在信息被讀取時(shí)自動(dòng)解密，在系統(tǒng)信息的編輯存儲(chǔ)與傳輸過(guò)程中，對(duì)未得到授權(quán)的訪問(wèn)請(qǐng)求加以控制。對(duì)敏感數(shù)據(jù)實(shí)施瞬態(tài)加密，其主體部分分為敏感數(shù)據(jù)用戶與管理敏感數(shù)據(jù)主體，敏感數(shù)據(jù)用戶包括使用主體與分發(fā)主體，管理敏感數(shù)據(jù)主體分為管理主體與創(chuàng)建主體，用D代表主體集，得到：D={}di|||D_User,D_Transmitter,D_Creator,D_Manager（1）式中：D_User表示敏感數(shù)據(jù)使用主體；D_Transmitter表示分發(fā)主體；D_Creator表示創(chuàng)建主體；D_Manager表示管理主體。而客體是與主體相對(duì)應(yīng)的，代表了授權(quán)主體執(zhí)行權(quán)限的對(duì)象：P=P_Txt⋃P_App⋃P_Img⋃P_Exe（2）式中：P_Txt表示文本類型；P_App表示可執(zhí)行應(yīng)用軟件類；P_Img表示圖像文件類；P_Exe表示可執(zhí)行應(yīng)用程序類資源。學(xué)生敏感信息的瞬態(tài)加密需要在內(nèi)核態(tài)安全執(zhí)行環(huán)境中對(duì)原始內(nèi)容在特定的密鑰管理控制下實(shí)行瞬態(tài)同步加解密操作，將所保護(hù)的敏感信息表達(dá)為：B=Package(M)plain,()KE,Crypto,Km,T（3）式中，T={t|}SYN,ASYN，表示受到加密保護(hù)后的學(xué)生數(shù)據(jù)，按照異步模式或同步模式而最終實(shí)現(xiàn)加密的方式集合。為了保障大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中信息的透明程度，在控制監(jiān)視器的輔助作用下，將教職工的系統(tǒng)查閱過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3系統(tǒng)性能測(cè)試

系統(tǒng)性能的測(cè)試是對(duì)所設(shè)計(jì)成果質(zhì)量的檢測(cè)，也是對(duì)高校學(xué)生安全的負(fù)責(zé)，設(shè)計(jì)仿真對(duì)照實(shí)驗(yàn)，模擬學(xué)生在校過(guò)程中上述設(shè)計(jì)的大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并將其數(shù)據(jù)吞吐量與常規(guī)系統(tǒng)相對(duì)比，分析兩者之間的差異，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用效果。3.1測(cè)試準(zhǔn)備過(guò)程。由于上述內(nèi)容是為各高校大學(xué)生而設(shè)計(jì)的，為此將實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)定在某知名高校的監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室中，其實(shí)驗(yàn)環(huán)境如圖7所示。2.1GHz，主板擁有5×PCI⁃E1×PCI擴(kuò)展槽，能夠滿足安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行需求。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)當(dāng)中，利用LoadRunner負(fù)載測(cè)試工具，模擬其運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)施加壓力，以此測(cè)試系統(tǒng)在多用戶并發(fā)的條件下的運(yùn)行情況，其吞吐量情況如圖8所示。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，向數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中預(yù)先存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，再利用計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行代碼模擬系統(tǒng)運(yùn)行情況，其部分關(guān)鍵代碼如下：{DateTimestart=DateTime.Now；for（intj=0；<1000；j++）}圖8模擬用戶壓力測(cè)試在完成上述模擬后，即可得到實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果，并將其與原有系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果相對(duì)比。3.2結(jié)果對(duì)照分析。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)以及所得結(jié)果的準(zhǔn)確性，除實(shí)驗(yàn)對(duì)象外，其他各變量皆保持一致。將并發(fā)數(shù)統(tǒng)一設(shè)置為200，整個(gè)測(cè)試時(shí)長(zhǎng)為10min，圖9為所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖9為所設(shè)計(jì)的安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)吞吐量與原有系統(tǒng)之間的對(duì)比。其中，深色部分為所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐情況，與淺色部分的原有系統(tǒng)情況相對(duì)照，能夠明顯看出，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量為原有的2倍之多，最高能夠達(dá)到600000B/s，能夠在學(xué)生登錄擁擠時(shí)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4結(jié)語(yǔ)

除了教授專業(yè)知識(shí)外，保護(hù)學(xué)生的人身安全，滿足學(xué)生的日常生活需求，也是各高校的工作重點(diǎn)之一。為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生們的身心安全，設(shè)計(jì)大學(xué)生安全管理危機(jī)調(diào)控系統(tǒng)，在人才培養(yǎng)模式的前提下，利用數(shù)字化新型科技，優(yōu)化原有系統(tǒng)的硬件部分。并在其支持下，提升校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，建立全面的安全管理考核制度，加密學(xué)生的隱私信息數(shù)據(jù)。但該系統(tǒng)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用程度仍有待提升，需要高校教職工的高度配合，加強(qiáng)相關(guān)培訓(xùn)，并與技術(shù)部門完成對(duì)接，在以后的實(shí)際操作當(dāng)中再次優(yōu)化及完善。

作者:崔堯 王荔玫 單位:西安財(cái)經(jīng)大學(xué)