福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院 張揚(yáng)藝
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關(guān)于智能小區(qū)安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)探析
福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院 張揚(yáng)藝
【摘要】本文對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能小區(qū)安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行總結(jié),對(duì)系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,分別對(duì)安全監(jiān)控子系統(tǒng)、報(bào)警響應(yīng)子系統(tǒng)以及報(bào)警管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討。
【關(guān)鍵詞】小區(qū)安防系統(tǒng);智能;設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn);物聯(lián)網(wǎng)
1.1準(zhǔn)確性
智能小區(qū)安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則中,最重要的就是準(zhǔn)確性。如果出現(xiàn)突發(fā)狀態(tài)、告警信息,系統(tǒng)要快速、準(zhǔn)確的做出回應(yīng)。還有就是正常行為不能出現(xiàn)非法操作,產(chǎn)生的不友好的影響,甚至讓居民心中不安。還有就是,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸中數(shù)據(jù)丟失而產(chǎn)生誤判。因此,在對(duì)智能小區(qū)安防系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要盡量對(duì)提升系統(tǒng)準(zhǔn)確性的因素進(jìn)行綜合考慮。
1.2穩(wěn)定性
智能小區(qū)安防系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可用性非常重要,如果系統(tǒng)不穩(wěn)定、不可用,甚至都不能稱(chēng)其為安防系統(tǒng),尤其是小區(qū)這種人流密集的區(qū)域,安防系統(tǒng)的作用不可替代。
1.3及時(shí)性
及時(shí)性對(duì)于信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也比較關(guān)鍵,尤其是突發(fā)狀態(tài)下,必須盡快做出響應(yīng),這一點(diǎn)和安防系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有直接關(guān)系。還有就是系統(tǒng)的軟件架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)選擇對(duì)于及時(shí)性的影響比較大,要在設(shè)計(jì)時(shí)多加注意。
1.4交互友好
界面交互友好對(duì)于用戶(hù)好感度的提升有很大幫助,系統(tǒng)簡(jiǎn)潔是在界面設(shè)計(jì)時(shí)要采取的規(guī)則,能夠快速找到相關(guān)信息。此外,設(shè)計(jì)時(shí),首先要注意功能實(shí)現(xiàn),另外就是界面布局、色彩搭配以及用戶(hù)體現(xiàn),搭配合理可以提升系統(tǒng)美感。
(1)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
首先,在小區(qū)所有單元樓進(jìn)行傳感器的安裝,系統(tǒng)具體包括三個(gè)部分,分別是小區(qū)管理中心、網(wǎng)關(guān)以及末端的傳感器設(shè)備。每一個(gè)傳感器裝置均是利用WIFI和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接,之后和管理中心進(jìn)行連接,繼而共同組成安防系統(tǒng)的局域網(wǎng)。
(2)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)分為四層,分別是物理連接層、網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)邏輯層及應(yīng)用層。其中,物理連接層也就是布置傳感器的節(jié)點(diǎn)層,作用是對(duì)小區(qū)區(qū)域內(nèi)環(huán)境信息進(jìn)行采集,利用WIFI接入到網(wǎng)絡(luò)中,根據(jù)協(xié)議把信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)層;網(wǎng)絡(luò)層的主要作用在于和底層設(shè)備通信,接受信息并傳達(dá)管理指令;業(yè)務(wù)層包括數(shù)據(jù)處理模塊和協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊,主要作用在于對(duì)信息進(jìn)行壓包/解包,以及預(yù)數(shù)據(jù)或者上交;應(yīng)用層也就是小區(qū)安防管理系統(tǒng),對(duì)所有操作進(jìn)行管理,能夠?qū)崿F(xiàn)可視化顯示及快捷管理。
(3)系統(tǒng)總體功能模塊設(shè)計(jì)
具體來(lái)說(shuō),系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)參考圖1,有四個(gè)主要子系統(tǒng)組成,分別是安全監(jiān)控、報(bào)警響應(yīng)、報(bào)警管理以及輔助管理。其中,輔助管理子系統(tǒng)的主要作用是對(duì)用戶(hù)基本系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和管理,在本文中不作贅述。
圖1 系統(tǒng)主要功能模塊圖
安全監(jiān)控子系統(tǒng),顧名思義其作用在于利用對(duì)小區(qū)周邊信息的全面感知,對(duì)小區(qū)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行采集。如果小區(qū)中有突發(fā)狀態(tài),安全監(jiān)控子系統(tǒng)一方面可以提供監(jiān)控信息,另一方面還可以準(zhǔn)確執(zhí)行控制指令。除此之外,還可以讓安防系統(tǒng)中其他子系統(tǒng)之間完成數(shù)據(jù)共享,以避免產(chǎn)生信息孤島。安全監(jiān)控模塊能夠?qū)崿F(xiàn)從多個(gè)渠道獲取安防數(shù)據(jù),以此完成安防設(shè)備聯(lián)動(dòng)。此系統(tǒng)可以細(xì)分為三個(gè)子模塊,分別是周?chē)婪?、居民樓單元門(mén)禁及家中安防子模塊。
3.1周?chē)婪蹲幽K
周?chē)婪蹲幽K的設(shè)置是為了避免不法分子利用各種非法手段進(jìn)入小區(qū),以確保小區(qū)居民安全。該模塊是利用Socket對(duì)設(shè)備上報(bào)信息進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),管理者做出決策后才可解除警報(bào)。該模塊的順序流程是系統(tǒng)啟動(dòng),進(jìn)入探測(cè)狀態(tài),一旦有非法進(jìn)入信息,產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),發(fā)送告警信息,等待處理。
按照順序流程對(duì)周?chē)婪赌K進(jìn)行設(shè)計(jì),DeviceWorker的作用在于保存基本信息,其中有兩個(gè)線(xiàn)程,分別是設(shè)備發(fā)送和接收信息,此外還有個(gè)socket套接字,和管理中心進(jìn)行連接,自身信息存儲(chǔ)于DeviceWorker中。
3.2居民樓單元門(mén)子模塊
居民樓單元門(mén)子模塊的作用在于防止不法分子利用非法手段進(jìn)入到小區(qū),以確保居民生命財(cái)產(chǎn)安全,模塊系統(tǒng)啟動(dòng)后進(jìn)行探測(cè),有非法行為即產(chǎn)生警報(bào),傳感器利用socker上報(bào)告警信息。此方面類(lèi)似于周?chē)婪蹲幽K的設(shè)計(jì)方法。
3.3居民家中安防子模塊
居民家中安防子模塊的作用在于居民家中對(duì)防盜、防災(zāi)、緊急求助等進(jìn)行管理,和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全有直接關(guān)系,該模塊啟動(dòng)順序類(lèi)似于周?chē)婪蹲幽K。HomeSecurity是一個(gè)安全子系統(tǒng)的Frame框架,實(shí)現(xiàn)家中安防設(shè)備進(jìn)行查看,以及對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
報(bào)警響應(yīng)子系統(tǒng)的作用在于對(duì)住宅小區(qū)報(bào)警之后的動(dòng)作進(jìn)行管理,按照智能小區(qū)安防系統(tǒng)的具體要求,報(bào)警響應(yīng)子系統(tǒng)包括報(bào)警受理、事件識(shí)別、報(bào)警處理、應(yīng)急通訊子系統(tǒng)等,系統(tǒng)之間相互配合實(shí)現(xiàn)該功能。具體來(lái)說(shuō),該系統(tǒng)可以概括為兩個(gè)模塊,分別是報(bào)警管理模塊和應(yīng)急子模塊。
4.1報(bào)警管理模塊
報(bào)警管理模塊的作用在于對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行查看,以便于及時(shí)對(duì)信息進(jìn)行處理,包括解包、識(shí)別、預(yù)處理等,獲取具體的告警信息,比如時(shí)間、地點(diǎn)、原因等。報(bào)警管理模塊實(shí)際上在設(shè)計(jì)時(shí),有更小的三個(gè)模塊,分別是緊急處理模塊、事件識(shí)別模塊以及方案獲取。該模塊利用socket接收探測(cè)信息,解包后獲取關(guān)鍵信息。
4.2應(yīng)急子模塊
應(yīng)急子模塊是針對(duì)已經(jīng)識(shí)別成功的事件,首先進(jìn)行事件等級(jí),然后報(bào)送至管理中心,引導(dǎo)決策模塊啟動(dòng),對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)資源進(jìn)行搜索,該模塊利用NetManager進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。EmergencySolution類(lèi)指的是應(yīng)急決策和報(bào)送,其作用在于對(duì)指令進(jìn)程處理,選擇最恰當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行處理。
報(bào)警管理子系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源信息進(jìn)行維護(hù)及報(bào)警預(yù)案進(jìn)行更新,此外還有一些常規(guī)工作,比如,對(duì)事件進(jìn)行登記等。其本質(zhì)在于應(yīng)急處理工作的數(shù)據(jù)庫(kù),可以用人工方式或自動(dòng)化的檢索方式。
5.1報(bào)警管理子模塊
信息上報(bào)時(shí),報(bào)警管理子模塊會(huì)把信息傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù),如有遺漏,也可以直接手動(dòng)錄入。報(bào)警信息會(huì)根據(jù)一定周期統(tǒng)計(jì),且在管理中心以可視化方式顯示出來(lái),便于查看。
如果是已經(jīng)發(fā)生的告警信息,首先上傳信息至中心,在數(shù)據(jù)庫(kù)中做登記,便于顯示。AlarmLog還具備對(duì)信息進(jìn)行增刪、統(tǒng)計(jì)等功
能,系統(tǒng)下發(fā)指令后,模塊利用DAO數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)執(zhí)行命令進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
5.2應(yīng)急預(yù)案管理子模塊
對(duì)告警信息的處理方案進(jìn)行設(shè)置,以及報(bào)警閾值,此外還有處理關(guān)聯(lián)設(shè)備等。舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)煙霧探測(cè)器,如果煙霧濃度查過(guò)某值,即關(guān)聯(lián)其他設(shè)備,比如,噴淋頭。ResourceManager的作用在于對(duì)應(yīng)急資源類(lèi)別進(jìn)行管理,包括設(shè)備關(guān)聯(lián)、閾值等。
總而言之,本文對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)下的信息感知、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等方面的特征,對(duì)智能小區(qū)安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究,然后詳細(xì)設(shè)計(jì)了三個(gè)子系統(tǒng)模塊,根據(jù)智能小區(qū)安防系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及架構(gòu),對(duì)其具體模型及技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。然而,因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)還不夠成熟,在應(yīng)用方面還存在諸多問(wèn)題,本文僅是提出一個(gè)方案,可以想象的是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,在小區(qū)安防系統(tǒng)的應(yīng)用將得到廣泛關(guān)注和推廣。
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作者簡(jiǎn)介:
張揚(yáng)藝(1987-),男,福建泉州人,研究生在讀,中級(jí)工程師。