李佳燃

（中國電信茂名分公司，廣東 茂名 525000）

物聯(lián)網(wǎng)在家居安防中的應(yīng)用及其關(guān)鍵技術(shù)

李佳燃

（中國電信茂名分公司，廣東 茂名 525000）

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家居安防系統(tǒng)正成為市場(chǎng)推廣熱點(diǎn)。文章針對(duì)運(yùn)營商而提出了家居安防系統(tǒng)應(yīng)用方案，并從系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)方面探討了物聯(lián)網(wǎng)在家居安防中的應(yīng)用，進(jìn)而深入探討了家居安防系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程控制；安防監(jiān)控

如今，安防向著智能、高清、集成的方向發(fā)展，在今年的2011北京安防展上，諸多參展企業(yè)都以高清為亮點(diǎn)，吸引顧客眼球，可見3D、LED的發(fā)展同時(shí)也帶動(dòng)了安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)，智能監(jiān)控、智能報(bào)警這些用戶的需求也是廠商們宣傳的重點(diǎn)。在安防業(yè)發(fā)展中，越來越注重安防的綜合管理，更多的廠家推出了綜合管理平臺(tái)。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、3G等技術(shù)的發(fā)展，無線監(jiān)控產(chǎn)品逐漸走向市場(chǎng)，除了安防生產(chǎn)廠家以外，運(yùn)營商們也憑借其優(yōu)勢(shì)逐漸加入到了無線視頻監(jiān)控的行列中來。

值得注意的是，安防產(chǎn)品生產(chǎn)廠商除注重產(chǎn)品以外，也越來越重視安防解決方案，在今年的北京安防展上，各家各戶都紛紛搬出了他們的重點(diǎn)產(chǎn)品解決方案，有通用的，分行業(yè)的，還有高清的，各種各樣的解決方案能給用戶以更多的選擇?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的家居安防系統(tǒng)正成為市場(chǎng)推廣熱點(diǎn)，本文將探討物聯(lián)網(wǎng)在家居安防中的應(yīng)用及其關(guān)鍵技術(shù)。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家居安防系統(tǒng)

本文所探討的安防系統(tǒng)主要包括本地及遠(yuǎn)程安防監(jiān)控的功能，能夠支持多種遠(yuǎn)程控制設(shè)備，如電腦、手機(jī)、電話等。用戶終端設(shè)備支持類型為安防探測(cè)器、模擬攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。用戶控制設(shè)備支持遙控器及移動(dòng)終端等。具備接警中心，能夠處理終端的告警信息，能夠幫助終端用戶解決報(bào)警問題。具備控制及管理平臺(tái)，能夠?qū)τ脩?、終端設(shè)備等管理。用戶管理包括用戶開戶、銷戶、暫停、有效期等；終端設(shè)備管理包括設(shè)備狀態(tài)、故障狀態(tài)、故障信息等。充分考慮可擴(kuò)展性，能夠擴(kuò)展支持一些家電控制終端，如燈光、窗簾、空調(diào)等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

1.1 家庭終端設(shè)備結(jié)構(gòu)

家庭終端設(shè)備主要包括以下模塊：（1）網(wǎng)絡(luò)模塊：負(fù)責(zé)與平臺(tái)等的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信，包括通信通道的建立及通信指令的解析。（2）視頻模塊：負(fù)責(zé)將模擬攝像機(jī)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，按目前行業(yè)流行的規(guī)范為 H.264/MPEG4，可進(jìn)行配置。（3）安防探測(cè)器無線信號(hào)接收及發(fā)射模塊：負(fù)責(zé)接收安防探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，對(duì)于單向通信的安防探測(cè)器，只提供信號(hào)接收的功能；對(duì)于雙向通信的安防探測(cè)器，提供信號(hào)的收發(fā)功能。（4）安防探測(cè)器有線信號(hào)接入模塊：負(fù)責(zé)處理有線安防探測(cè)器的告警信號(hào)。（5）WIFI通信模塊：負(fù)責(zé)WIFI通信。（6）擴(kuò)展接口：提供其它外圍設(shè)備的控制接口，如燈光控制器、窗簾控制器等（擴(kuò)展接口可為 RS232/RS485，并由系統(tǒng)提供專用的擴(kuò)展接口模塊，以配合終端設(shè)備的工作）。（7）報(bào)警輸出接口：能夠控制報(bào)警設(shè)備，如聲光報(bào)警器?；镜慕K端設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 終端設(shè)備結(jié)構(gòu)

1.2 平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)系統(tǒng)主要包括以下模塊：（1）統(tǒng)一接入服務(wù)器：為終端提供接入服務(wù)，并執(zhí)行負(fù)載均衡機(jī)制，保證后端的應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載均衡。（2）應(yīng)用服務(wù)器：由接入服務(wù)器進(jìn)行負(fù)載分配，并為終端設(shè)備及系統(tǒng)控制設(shè)備（PC/手機(jī)）提供功能服務(wù)。（3）手機(jī)應(yīng)用服務(wù)器：與應(yīng)用服務(wù)器及接入服務(wù)器相關(guān)聯(lián)，由接入服務(wù)器進(jìn)行負(fù)載分配，并為手機(jī)終端提供功能服務(wù)。（4）WEB服務(wù)器：與應(yīng)用服務(wù)器相關(guān)聯(lián)，由應(yīng)用服務(wù)為其提供功能執(zhí)行保障。（5）磁盤陣列/存儲(chǔ)服務(wù)器：通過FTP的提供系統(tǒng)存儲(chǔ)功能，如報(bào)警圖片、視頻段及長時(shí)間錄像的存儲(chǔ)等?；鞠到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.3 接警中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

接警中心系統(tǒng)主要包括以下模塊：（1）接警中心能夠通過 PSTN接收終端的電話報(bào)警信號(hào)。（2）接警中心能夠通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接收平臺(tái)下發(fā)的終端報(bào)警信號(hào)?；鞠到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 接警中心系統(tǒng)

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)通信模型

2.1.1 終端設(shè)備與平臺(tái)的通信模型

主終端與應(yīng)用平臺(tái)使用TCP連接方式進(jìn)行通訊。主終端作為客戶端與平臺(tái)建立連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，若需較長時(shí)間互連，則主終端采用心跳機(jī)制與平臺(tái)保持連接。消息流程如圖5所示。

圖5 消息流程

2.1.2 手機(jī)終端與平臺(tái)的通信模型

手機(jī)客戶端在連入平臺(tái)前，需到接入前置機(jī)獲取手機(jī)應(yīng)用服務(wù)器的IP和端口。獲取成功后，需向手機(jī)應(yīng)用服務(wù)器獲取一個(gè)安全碼，拿到此安全碼，才進(jìn)行登陸操作。手機(jī)接入應(yīng)用平臺(tái)的主流程如圖6所示。

圖6 手機(jī)接入應(yīng)用平臺(tái)的主流程

2.2 各種系統(tǒng)內(nèi)部的主要通信機(jī)制

2.2.1 狀態(tài)反饋機(jī)制

系統(tǒng)中規(guī)定，所有的雙向通信設(shè)備必須主動(dòng)將自身及所屬設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行反饋，反饋流程的終點(diǎn)為最終節(jié)點(diǎn)。狀態(tài)反饋流程如圖7所示。

圖7 狀態(tài)反饋流程

2.2.2 負(fù)載均衡機(jī)制

終端設(shè)備、手機(jī)客戶端、PC客戶端連接到相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器時(shí)，需要經(jīng)過接入服務(wù)器，再由接入服務(wù)器檢測(cè)相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載情況，進(jìn)行比較空閑的應(yīng)用服務(wù)器接入（由于WEB應(yīng)用不是常連接，不考慮負(fù)載均衡控制）。

2.2.3 報(bào)警信息及時(shí)效性控制機(jī)制

報(bào)警信息必須及時(shí)傳遞給接警人員/用戶，通知其異常情況，使之及時(shí)處理警情。本系統(tǒng)支持電話、短信及彩信告警。由于運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)情況，短信及彩信都有可能出現(xiàn)延遲或丟失，對(duì)于目前比較可靠的遠(yuǎn)程報(bào)警方式仍然是電話通知。

終端設(shè)備傳送報(bào)警信息的順序?yàn)椋海?）若與平臺(tái)連接，則將報(bào)警信號(hào)傳送至平臺(tái)，由平臺(tái)下發(fā)至接警中心，由于傳送的數(shù)據(jù)量較小，這個(gè)時(shí)間基本為毫秒級(jí)。（2）若有設(shè)置接警中心，終端馬上采用PSTN的方式通知接警中心。同時(shí)，平臺(tái)發(fā)送短信給用戶，并且終端組織報(bào)警圖像、報(bào)警視頻段等數(shù)據(jù)，上傳給平臺(tái)。（3）若有設(shè)置用戶的報(bào)警電話，則馬上撥打用戶的電話，通知其異常情況，并提供現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)聽功能，同時(shí)將報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳至平臺(tái)。

2.2.4 視頻穿透機(jī)制

系統(tǒng)訪問視頻提供兩種方式，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸及流媒體服務(wù)器傳輸，默認(rèn)先使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行，以降低服務(wù)器及帶寬的負(fù)擔(dān)。

視頻傳輸采用以下方式：（1）終端設(shè)備上設(shè)置視頻訪問的方式：是否通過流媒體服務(wù)器。（2）若通過流媒體服務(wù)器，則由流媒體服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)（100%成功）。（3）若非通過流媒體服務(wù)器，則進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸（需要在公網(wǎng)前的所有路由進(jìn)行端口映射，多層內(nèi)網(wǎng)將比較難實(shí)施）。（4）若點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸失敗，則啟動(dòng)視頻穿透（具有成功機(jī)率，受網(wǎng)絡(luò)因素影響。）

3 結(jié)束語

目前，安防系統(tǒng)已向數(shù)字化、集成化、安防技術(shù)國產(chǎn)化三個(gè)方向發(fā)展。本文所探討的安防系統(tǒng)是針對(duì)運(yùn)營商而提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方案，能夠滿足電信、移動(dòng)、聯(lián)通等運(yùn)營商的運(yùn)營要求，并著重突出數(shù)字化、集成化、平臺(tái)化三個(gè)優(yōu)勢(shì)，本身具備可運(yùn)營的特點(diǎn)。

[1] 中國安全防范產(chǎn)品行業(yè)協(xié)會(huì).中國安防行業(yè)“十二五”(2011～2015年)發(fā)展規(guī)劃[R].北京:中國安全防范產(chǎn)品行業(yè)協(xié)會(huì),2011.

[2] 四川省報(bào)刊發(fā)展中心.安防市場(chǎng)報(bào)[R].成都:四川省報(bào)刊發(fā)展中心,2011.

Applications of internet of things in home security and key technologies

Home security systems of internet of things technology is becoming a marketing hot spot. Aiming at the operators, application programs of the household security system were put forward, and from the system function and structure, the application of network in household security were explored, and the key technology of household security system were discussed in detail.

Internet of thing; Long-range control; Security monitoring

TP393

A

1008-1151(2012)06-0069-02

2012-04-29

李佳燃，供職于中國電信茂名分公司。