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　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

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)來說也比較關(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)于用戶好感度的提升有很大幫助，系統(tǒng)簡潔是在界面設(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、色彩搭配以及用戶體現(xiàn)，搭配合理可以提升系統(tǒng)美感。

2　基于物聯(lián)網(wǎng)的智能小區(qū)安防系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

（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)

具體來說，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

3　安全監(jiān)控子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)

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，分別是周圍防范、居民樓單元門禁及家中安防子模塊。

3.1周圍防范子模塊

周圍防范子模塊的設(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，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)周圍防范模塊進(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居民樓單元門子模塊

居民樓單元門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，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。此方面類似于周圍防范子模塊的設(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)順序類似于周圍防范子模塊。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。

4　報(bào)警響應(yīng)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)

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。具體來說，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。

5　報(bào)警管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)

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，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，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，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)庫對(duì)執(zhí)行命令進(jìn)行訪問。

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。舉例來說，一個(gè)煙霧探測器，如果煙霧濃度查過某值，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)急資源類別進(jìn)行管理，包括設(shè)備關(guān)聯(lián)、閾值等。

6　總結(jié)

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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作者簡介：

張揚(yáng)藝（1987-），男，福建泉州人，研究生在讀，中級(jí)工程師。