王 斌，王 蒙，王 飛

學(xué)生宿舍是大學(xué)生在校生活的核心區(qū)域，高校學(xué)生管理者一直致力于為學(xué)生提供一個安全、舒適、可靠的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境.在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動通信技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，宿舍環(huán)境中的圖像、煙霧、溫濕度、電氣設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息的采集為管理者在宿舍環(huán)境監(jiān)控與安全決策方面提供了有效的依據(jù).但是，隨著高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，宿舍數(shù)量不斷增多，新的智能設(shè)備的不斷引進(jìn)，傳統(tǒng)的本地宿舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)暴露出越來越多的問題.首先，伴隨宿舍環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測類型和使用時間跨度的不斷增加，本地系統(tǒng)已無法承載海量的數(shù)據(jù)存儲；其次，由于采集環(huán)境數(shù)據(jù)的物理設(shè)備差異巨大，并且各個監(jiān)測系統(tǒng)功能獨立，信息融合與數(shù)據(jù)分析存在難度［1］；第三，系統(tǒng)缺乏智能化的智能決策功能［2］，宿舍管理員需要對大量的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并依據(jù)個人經(jīng)驗進(jìn)行決策，決策的準(zhǔn)確性與效率難以保證.因此，如何準(zhǔn)確并高效地對宿舍環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、分析及智能決策，是實現(xiàn)宿舍環(huán)境安全可靠的基礎(chǔ).

近年來，隨著云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，為海量的宿舍安全數(shù)據(jù)存儲、深層次數(shù)據(jù)挖掘和分析等問題的解決提供了可能.文獻(xiàn)［3］針對智能家居環(huán)境中系統(tǒng)維護(hù)繁雜、本地服務(wù)器缺乏靈活性、無法提供海量數(shù)據(jù)存儲功能等問題設(shè)計了一套基于云的智能家居系統(tǒng).文獻(xiàn)［4］針對高校不同院系間軟硬件信息互通的難題，分析了智慧校園云的三層體系架構(gòu)，提出了基于云服務(wù)的高校智慧校園框架.文獻(xiàn)［5］分析了智慧校園的主要服務(wù)內(nèi)容，總結(jié)了云計算技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用，設(shè)計了一套智慧校園云服務(wù)系統(tǒng).已有的文獻(xiàn)缺乏基于云平臺的宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)分析與智能決策系統(tǒng)方面的研究.本文在上述研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)宿舍環(huán)境的特點和安全管理的要求，詳細(xì)闡述了信息化背景下的宿舍安全風(fēng)險指標(biāo).分析了智能決策云平臺的功能需求，提出了基于IaaS、PaaS、SaaS的云服務(wù)平臺，并給出了每層的具體服務(wù)內(nèi)容，形成了環(huán)境數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲與分析、智能決策、用戶接入的系統(tǒng)框架，為宿舍安全管理水平的提升提供了依據(jù).

1 宿舍安全監(jiān)測指標(biāo)分析

高校管理人員高度重視學(xué)生宿舍安全問題，宿舍管理者需要在日趨復(fù)雜的宿舍環(huán)境中分析宿舍安全形勢，但是隨著高校的快速發(fā)展、招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大、校園社會化的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)單一靜態(tài)的宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)和人工監(jiān)測方式已不能滿足新時代下的宿舍安全管理需求，如何構(gòu)建科學(xué)和全面的宿舍安全風(fēng)險監(jiān)測指標(biāo)、挖掘潛在的安全風(fēng)險對提高宿舍安全管理水平至關(guān)重要.本文重點研究了近年來國內(nèi)高校宿舍的多起安全事故［6-7］，從信息化的角度提出了與宿舍安全風(fēng)險緊密關(guān)聯(lián)的主要監(jiān)測指標(biāo).

（1）人員密集風(fēng)險指標(biāo)監(jiān)測.宿舍是學(xué)生群體事件易發(fā)的高危區(qū)域，事件發(fā)生具有時間短、突發(fā)性、發(fā)展迅速等特性，監(jiān)控及預(yù)警難度較大.雖然宿舍的人員密集程度較高，但是在正常情況下，學(xué)生基本均勻分布在各自的宿舍中，如果在短時間內(nèi)，學(xué)生迅速聚集到宿舍某一個區(qū)域，意味著可能爆發(fā)學(xué)生群體事件.通過引入人員密集風(fēng)險指標(biāo)，利用手機信號定位分析、熱力圖分析、人群流向分析等技術(shù)進(jìn)行宿舍人員密集程度監(jiān)測，有助于進(jìn)一步提升宿舍人群安全管理水平.

（2）異常網(wǎng)絡(luò)行為指標(biāo)監(jiān)測.在宿舍生活中，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)與學(xué)生的知識學(xué)習(xí)、信息獲取、思想交流、消費購物等行為緊密關(guān)聯(lián).但是在這些正常的網(wǎng)絡(luò)行為背后隱藏著大量的異常網(wǎng)絡(luò)行為，諸如網(wǎng)絡(luò)攻擊、使用非法網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等異常網(wǎng)絡(luò)行為已經(jīng)成為影響宿舍安全的重要因素.通過網(wǎng)絡(luò)行為建模、網(wǎng)絡(luò)行為分析等方法對學(xué)生的異常網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行監(jiān)測，有助于進(jìn)一步提升宿舍網(wǎng)絡(luò)安全管理水平.

（3）消防安全指標(biāo)監(jiān)測.消防安全一直是高校宿舍安全管理的重點，但是近年來，宿舍火災(zāi)呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢，主要原因包括異常用電行為引發(fā)的電氣設(shè)備短路、消防設(shè)備的維護(hù)更新不及時、值班巡查人員采取措施不當(dāng)?shù)?在愈發(fā)復(fù)雜的消防安全形勢下，傳統(tǒng)的人工消防安全管理方式已經(jīng)不能滿足需求.因此，構(gòu)建信息化的消防安全監(jiān)測平臺，實現(xiàn)宿舍環(huán)境（溫度、火焰、氣體等）、消防設(shè)備維保、值班人員巡查等與消防安全高度相關(guān)的指標(biāo)監(jiān)測，有助于進(jìn)一步提升宿舍消防安全管理水平.

（4）學(xué)生安全意識指標(biāo)監(jiān)測.宿舍安全工作的核心是安全文化育人，學(xué)生安全意識的培養(yǎng)是構(gòu)建“平安宿舍”的重要組成部分.新時代背景下，要積極搭建“互聯(lián)網(wǎng)+”安全教育平臺，從根本上解決安全教育手段傳統(tǒng)化和碎片化的問題，將安全教育融入學(xué)生的日常生活中，并且通過平臺定期監(jiān)測學(xué)生安全意識的水平，有效提升學(xué)生對安全事故的認(rèn)知能力和預(yù)判能力.

2 宿舍安全智能決策云平臺功能分析及框架設(shè)計

2.1 宿舍安全智能決策云平臺功能分析

云計算平臺（簡稱云平臺）是分布式計算、并行計算、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)存儲、負(fù)載均衡、熱備份冗余等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，可以為用戶提供服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘等高可用性和高可靠性的軟硬件服務(wù).智能決策是利用已有的數(shù)據(jù)信息，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度分析，挖掘引發(fā)事故產(chǎn)生的一些未知規(guī)律，基于已有事故分析模型對可能發(fā)生的事故進(jìn)行預(yù)警.在這些技術(shù)的推動下，宿舍安全管理可以從傳統(tǒng)的事后處理向事中實時監(jiān)測、事前管控預(yù)警方向轉(zhuǎn)變.因此，構(gòu)建宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)分析與智能決策云平臺可以為宿舍安全決策提供重要參考，具體需具備以下兩項功能.

（1）基于數(shù)據(jù)挖掘的宿舍安全事故分析.安全事故分析不僅要實現(xiàn)群體突發(fā)事件、異常網(wǎng)絡(luò)行為、火災(zāi)等典型宿舍安全事故核心數(shù)據(jù)的錄入，還要對事故發(fā)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，挖掘事故發(fā)生的內(nèi)在規(guī)律并給出合適的預(yù)防策略.事故核心數(shù)據(jù)應(yīng)該包括事故發(fā)生的時間、地點、事故類型、事故發(fā)生時的各類環(huán)境信息、事故原因初步分析、現(xiàn)場措施等.事故分析結(jié)果包括引發(fā)事故的重要因素、處理流程及改進(jìn)措施、預(yù)防策略等，并最終以圖表等可視化的形式呈現(xiàn).

（2）基于大數(shù)據(jù)的宿舍安全智能預(yù)警.目前，部分高校宿舍已經(jīng)建設(shè)了相關(guān)安全監(jiān)測系統(tǒng)，如火災(zāi)煙霧監(jiān)測系統(tǒng)、視頻圖像監(jiān)測系統(tǒng)等，但這些系統(tǒng)的作用僅僅是在事故發(fā)生后為宿舍管理者及時處理事故提供依據(jù)，不具有事前智能預(yù)警功能.基于大數(shù)據(jù)的宿舍安全智能預(yù)警，將大數(shù)據(jù)與宿舍安全預(yù)防機理相結(jié)合，通過宿舍安全監(jiān)測系統(tǒng)采集宿舍區(qū)域內(nèi)的空氣環(huán)境、電氣設(shè)備、人員分布、網(wǎng)絡(luò)行為等方面的實時數(shù)據(jù)，然后將其與各類事故發(fā)生時的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析異常數(shù)據(jù)與事故之間的關(guān)聯(lián)性，最終達(dá)到安全預(yù)警的目的.根據(jù)宿舍安全事故的不同特點，基于上述宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)，智能預(yù)警系統(tǒng)需包括消防安全預(yù)警、異常網(wǎng)絡(luò)行為預(yù)警、人員密集度預(yù)警、學(xué)生安全意識預(yù)警等功能.

2.2 宿舍安全智能決策云平臺框架設(shè)計

為了達(dá)到宿舍安全風(fēng)險分析與智能決策云平臺的建設(shè)目標(biāo)，實現(xiàn)宿舍事故綜合分析和宿舍安全智能預(yù)警等服務(wù)功能，根據(jù)云計算體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)分析與智能決策的特點，將云平臺框架設(shè)計為環(huán)境數(shù)據(jù)采集層、IaaS（設(shè)施即服務(wù)層）、PaaS（平臺即服務(wù)層）、SaaS（軟件即服務(wù)層）四層結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)分析與智能決策云平臺框架

（1）環(huán)境數(shù)據(jù)采集層.環(huán)境數(shù)據(jù)是實現(xiàn)宿舍安全風(fēng)險分析與智能決策的基礎(chǔ)，為云平臺上的大數(shù)據(jù)分析提供了數(shù)據(jù)來源，為智能預(yù)警提供了決策支持.環(huán)境數(shù)據(jù)采集層通過煙霧監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、人員密度監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)、電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等實時采集宿舍環(huán)境中的各類數(shù)據(jù)，并實時傳輸至云平臺.

（2）IaaS（設(shè)施即服務(wù)層）.IaaS層為用戶提供支撐上層軟件運行的硬件基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，并通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)硬件資源的共享和配置，硬件資源主要包括高性能的計算設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、I/O設(shè)備等.宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)分析與智能決策云平臺的IaaS層接收來自環(huán)境數(shù)據(jù)采集層采集的海量的、多種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，并完成分類存儲.

（3）PaaS（平臺即服務(wù)層）.PaaS層為用戶提供數(shù)據(jù)管理服務(wù)，按照預(yù)定義的數(shù)據(jù)模型，通過數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、裝載過程構(gòu)建決策支持系統(tǒng)所需的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)環(huán)境（數(shù)據(jù)倉庫）.然后利用數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，結(jié)合宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)分析知識庫，構(gòu)建宿舍安全評價模型（火災(zāi)分析模型、異常網(wǎng)絡(luò)行為分析模型、人群密集度分析模型等）.通過REST技術(shù)將PaaS層的數(shù)據(jù)服務(wù)統(tǒng)一封裝為具有RESTful風(fēng)格的API提供給上層應(yīng)用程序.

（4）SaaS（軟件即服務(wù)層）.SaaS層為用戶提供應(yīng)用軟件服務(wù)，結(jié)合PaaS層的事故分析模型分別提供火災(zāi)預(yù)警、異常網(wǎng)絡(luò)行為預(yù)警、人群密集度預(yù)警、電氣設(shè)備狀態(tài)預(yù)警等服務(wù)；與此同時，宿舍安全綜合分析服務(wù)對預(yù)警信息進(jìn)行有效整合與分類，通過可增量的數(shù)據(jù)挖掘算法和智能化分析，為安全監(jiān)管部門、學(xué)校管理部門、宿舍管理者提供決策方案.

3 結(jié)語

本文根據(jù)我國高校宿舍環(huán)境的特點和安全管理的要求，從信息化的角度詳細(xì)分析了影響宿舍安全的主要風(fēng)險指標(biāo)，闡述了智能決策云平臺的功能需求，提出了以環(huán)境數(shù)據(jù)采集層、IaaS、PaaS、SaaS為組件的四層云平臺框架，并明確了各層的具體服務(wù)內(nèi)容，為后續(xù)云平臺的開發(fā)和運行提供了依據(jù).在大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的不斷推動下，宿舍安全風(fēng)險指標(biāo)分析與智能決策云平臺是宿舍安全風(fēng)險管控的重要手段，給相關(guān)管理人員提供了經(jīng)驗支持和決策工具，為更加安全可靠的學(xué)生宿舍生活環(huán)境的創(chuàng)建提供了保障.