王 楊,郭 凌，李 睿

(中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院 物流系， 重慶 401311)

近年來，隨著國家海洋戰(zhàn)略的不斷深入，各類島礁建設(shè)項目日益增多。這些項目提高了島礁的基礎(chǔ)設(shè)施和保障能力，但由于島礁存在地理位置特殊、軍事環(huán)境復(fù)雜、專業(yè)人員稀缺、保障補給困難等特點，針對上述項目本身的日常維護、安防監(jiān)控等管理問題日益突出。因此，開發(fā)適應(yīng)島礁特點、能減少人力資源使用的智能安防信息系統(tǒng)是十分必要的。

另一方面，智能建筑[1-4]作為未來的發(fā)展主流，在我國最新的《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) GB/T50314—2015》中對智能建筑做了如下定義：“以建筑物為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應(yīng)用，集架構(gòu)、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境的建筑”。不難看出，安防系統(tǒng)在智能建筑中的重要地位。

島礁地理位置特殊并具有極其重要的軍事意義，而島礁的面積大小、補給等問題又限制了駐守人員的數(shù)量。軍事任務(wù)性質(zhì)決定必須要有足夠多的人員駐守島嶼，而隨著人員駐守的增多，帶來的補給、管理等各方面的問題也逐漸增多，為解決這一矛盾，其管理模式必須足夠高效、精簡，因此島礁安防信息系統(tǒng)應(yīng)運而生。

1 島礁智能化安防系統(tǒng)需求分析

傳統(tǒng)安防系統(tǒng)是以運用安全防范產(chǎn)品和其他相關(guān)產(chǎn)品構(gòu)成的安防系統(tǒng)，主要包括門禁、報警和監(jiān)控三大部分。其信息化程度較低，主要依靠人力進行判斷識別。

數(shù)字營區(qū)安防系統(tǒng)是基于數(shù)字營區(qū)管控平臺，由融合視頻監(jiān)控、門禁管理、周界防范、電子巡更組成，其信息化程度提升較快，但仍依賴人工判斷決策，無法自主為決策者提供解決方案。

智能安防系統(tǒng)[5-10]是在數(shù)字營區(qū)安防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入智能識別判斷，根據(jù)島礁特點融入環(huán)境預(yù)警與信息發(fā)布聯(lián)動等功能，在一定程度上減少人力參與，節(jié)省了人力資源，提高了安防效率。

島礁安防與以往安防策略不同，其相對獨立，不涉及太多與外界的數(shù)據(jù)交換，安保力量主要依靠本島礁自身安防力量，并且根據(jù)其擔(dān)負(fù)的軍事任務(wù)不同，對安防系統(tǒng)的要求各有突出。

根據(jù)島礁安防信息系統(tǒng)的特點，其設(shè)置應(yīng)遵循以下原則：① 根據(jù)島礁的風(fēng)險等級，確定適當(dāng)保護水平，滿足設(shè)計要求的營區(qū)綜合保護和重點部位的縱深防護，達到理想的安全防護水平。② 根據(jù)島礁其所擔(dān)負(fù)的軍事任務(wù)、周圍水文氣象條件、安全管理要求、使用功能等，綜合運用計算機網(wǎng)路技術(shù)、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等形成先進、可靠、防護高效的安全技術(shù)體系。③ 島礁營區(qū)安防系統(tǒng)的設(shè)計及其子系統(tǒng)的建設(shè)符合《軍隊營區(qū)數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》、《軍隊營區(qū)數(shù)字化建設(shè)施工規(guī)范》等軍隊相關(guān)建設(shè)規(guī)定，堅持以“實用、先進、可靠、經(jīng)濟”八字方針作為其建設(shè)理念。④ 安防系統(tǒng)建設(shè)要面向營區(qū)的需要，立足營區(qū)實際，其系統(tǒng)要運行穩(wěn)定，易操作，易維護；⑤ 在滿足功能的前提下盡可能降低成本，島礁遠(yuǎn)離內(nèi)陸，決定其工程成本較高，因此必須考慮其性價比。⑥ 安全系統(tǒng)建設(shè)要從整體出發(fā)，做好頂層設(shè)計，要與軍事設(shè)施信息化建設(shè)的全局規(guī)劃相吻合，在硬件設(shè)計和軟件設(shè)計上預(yù)留一定的發(fā)展空間，為下一步建設(shè)打好基礎(chǔ)。

根據(jù)島礁安防特點，選擇智能安防系統(tǒng)最為合適。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)及技術(shù)路線

安防系統(tǒng)建設(shè)只是一種手段、方式，目的是通過其建設(shè)，有力提高營區(qū)安全管理的水平和能力，實現(xiàn)營區(qū)管理精細(xì)化、高效化、節(jié)能化，其核心是要加強營區(qū)綜合管理信息平臺建設(shè)與應(yīng)用，達到營區(qū)安全需求實時可知、安全資源實時可視和安全活動實時可控。

通過分析島礁安防的特點及其設(shè)置原則，本系統(tǒng)依托JAVA EE企業(yè)級開發(fā)平臺和SOA的思想。SOA具有松耦合、位置透明和協(xié)議無關(guān)的特點，選擇基于SOA體系架構(gòu)構(gòu)建的數(shù)字營區(qū)建設(shè)與應(yīng)用研究各模塊之間松散耦合，內(nèi)部實現(xiàn)依賴度低，模塊的修改和移植不會影響全局。此外，島礁安防系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用研究為滿足不依賴任何特定操作系統(tǒng)、中間件、硬件的要求，選擇Java為開發(fā)語言，遵循Java EE規(guī)范，能開發(fā)部署到異構(gòu)環(huán)境中，擁有良好的可移植性；遵循面向業(yè)務(wù)、面向構(gòu)件的思想，符合開放的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，具有擴展性強、高強壯性、高穩(wěn)定性等要求；使用輕量級企業(yè)應(yīng)用開發(fā)框架簡化企業(yè)應(yīng)用的開發(fā)；使用ORM工具來簡化數(shù)據(jù)庫訪問的開發(fā)工作；使用JSP2.3、Servlet 3.1及以上版本和自研標(biāo)簽擴展作為展示層解決方案?；诟邇?nèi)聚、低耦合的原則，定義了大量開放的、可擴展的訪問和集成接口，并提供了大量基礎(chǔ)的可復(fù)用的構(gòu)件。構(gòu)件的技術(shù)規(guī)范以Java EE Web應(yīng)用包規(guī)范為基礎(chǔ)，為滿足系統(tǒng)的集成進行了擴展，致力于提升系統(tǒng)開發(fā)效率、提高應(yīng)用系統(tǒng)質(zhì)量、降低系統(tǒng)維護復(fù)雜度。

采用Java EE平臺和SOA集成技術(shù)來構(gòu)建安防系統(tǒng)，具有先進性、高可靠性、開放性和可移植性等諸多優(yōu)點，是目前實現(xiàn)智慧營區(qū)分布式系統(tǒng)的最好途徑之一。

島礁安防系統(tǒng)是一個以感知營區(qū)設(shè)施設(shè)備、有效提高營區(qū)管理效率為目標(biāo)，硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)，從信息流動和管控實體對象角度出發(fā)，將系統(tǒng)分為現(xiàn)場儀表層、分散控制層、集中管理層和應(yīng)用服務(wù)層的分層架構(gòu)。

現(xiàn)場儀表層主要由感知安全防范的攝像頭、周界防護裝置、門禁系統(tǒng)、氣象水文感知裝置以及信號傳輸網(wǎng)絡(luò)線纜等智能設(shè)備組成。對全島進行安全分析后，結(jié)合本島實際需求，對需要感知管控的營房設(shè)施設(shè)備上加裝改造完成。分散控制層主要由測控分機、網(wǎng)絡(luò)交換機、信息網(wǎng)絡(luò)線纜等組成，在每棟樓宇信息設(shè)備間安裝。集中管理層主要由拼接大屏幕、服務(wù)器、工控機、客戶電腦等組成，在營區(qū)管控中心部署。應(yīng)用服務(wù)層主要由各級電腦及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)等組成，一般分布在各級辦公室中。

2.2 系統(tǒng)組成及功能

通過分析島礁具體安全環(huán)境及實際需求，確定系統(tǒng)由智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁管控系統(tǒng)、周界防范管控系統(tǒng)、電子巡查系統(tǒng)、環(huán)境感知預(yù)警系統(tǒng)5個系統(tǒng)組成。

2.2.1智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

智能視頻技術(shù)源自計算機視覺與人工智能的研究，其發(fā)展目標(biāo)在于將圖像與事件描述之間建立一種映射關(guān)系，使計算機從紛繁的視頻圖像中分辨、識別出關(guān)鍵目標(biāo)物體。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用智能視頻技術(shù)、借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力，過濾圖像中無用或干擾信息、自動分析、抽取視頻源中的關(guān)鍵有用信息，從而使傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機不但成為人的眼睛，也使“智能視頻分析”計算機成為人的大腦，具有更“聰明”的學(xué)習(xí)思考方式。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能為多目標(biāo)監(jiān)控、多目標(biāo)錄像、監(jiān)控回放、報警聯(lián)動和遠(yuǎn)程控制。多目標(biāo)監(jiān)控可同時實時監(jiān)視多個地點的現(xiàn)場圖象，可以單畫面放大，也可任意切換，并且可按預(yù)先設(shè)置好的監(jiān)控點進行多畫面中的一個畫面輪巡。多目標(biāo)錄像可以對多路圖像同時錄像；監(jiān)控回放可實時、可快進和單幀回放圖像抓拍等；報警聯(lián)動支持傳感器報警和運動圖像報警，可以預(yù)設(shè)錄像時間，也可預(yù)設(shè)攝像機和其他報警設(shè)備的聯(lián)動報警; 遠(yuǎn)程控制支持有管理員權(quán)限的用戶遠(yuǎn)程控制攝像機、鏡頭、云臺。

圖1 系統(tǒng)分層架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)組成

2.2.2門禁管控系統(tǒng)

門禁管控系統(tǒng)功能由進出口權(quán)限管理、實時監(jiān)控、出入登記查詢、異常報警和消防報警監(jiān)控聯(lián)動功能組成。

進出口權(quán)限管理功能對用戶分配通道進出口權(quán)限，授權(quán)限的用戶可以進出通道，沒有授權(quán)的用戶則無法進入。實時監(jiān)控功能通過微機實時查看每個門區(qū)人員的進出情況(同時有照片顯示)、每個門區(qū)的狀態(tài)(包括門的開關(guān)，各種非正常狀態(tài)報警等)，也可在緊急狀態(tài)打開或關(guān)閉所有的門區(qū)。出入記錄查詢功能儲存所有的進出記錄、狀態(tài)記錄，可按不同的條件查詢，同時可配備相應(yīng)軟件實現(xiàn)考勤、門禁一卡通。異常報警功能是指在異常情況下可以實現(xiàn)微機報警或報警器報警，如非法侵入、門超時未關(guān)等。消防報警監(jiān)控聯(lián)動功能包括兩方面：一方面是出現(xiàn)火警時門禁系統(tǒng)可以自動打開所有電子鎖讓里面的人隨時逃生；另一方面提供監(jiān)控聯(lián)動功能，即監(jiān)控系統(tǒng)自動記錄有人刷卡的情況(有效/無效)，同時也將門禁系統(tǒng)警報時的情況記錄下來。

2.2.3周界防范管控系統(tǒng)

周界防范系統(tǒng)利用安全防范技術(shù)，結(jié)合周界地形走勢，通過安裝在圍墻上的紅外對射裝置或電子圍欄對重要區(qū)域的邊界進行實時監(jiān)控及報警，并啟動相應(yīng)的預(yù)案處理，同時與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)營區(qū)周界的有效防護，阻止非法侵入。

周界防范管控系統(tǒng)功能包括警戒線跨越檢測、警戒區(qū)域入侵檢測、目標(biāo)出現(xiàn)檢測、目標(biāo)離開檢測。其中，警戒線跨越檢測自動檢測運動目標(biāo)，用于目標(biāo)接近警戒線或非法授權(quán)人接近警戒線時等情況。警戒區(qū)域入侵檢測自動檢測進入指定區(qū)域的運動目標(biāo)，用于監(jiān)測非法入侵警戒區(qū)域。當(dāng)目標(biāo)出現(xiàn)時，自動檢測指定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的人、車、物體和其他運動目標(biāo)；當(dāng)目標(biāo)離開時，對離開指定區(qū)域的運動目標(biāo)自動檢測、記錄、跟蹤、分類，顯示離開位置。上述檢測功能均支持與智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動功能。

2.2.4電子巡查系統(tǒng)

電子巡查系統(tǒng)將庫房出入口控制識讀設(shè)備作為巡查點，利用軍人保障卡或指紋進行身份識別，對人員的巡查活動狀態(tài)進行監(jiān)督和記錄并實時傳輸至值班室。

系統(tǒng)主要由巡檢棒、人員信息鈕、場所信息鈕、數(shù)據(jù)讀取裝置和軟件組成。系統(tǒng)的工作原理是：首先，將具有不同編號的場所信息鈕安裝在需要巡檢的地方，在巡檢前，先用巡檢棒對人員信息鈕進行讀取；在巡檢地域，用巡檢棒讀取場所信息鈕中的信息作為巡檢的憑證，完成后用數(shù)據(jù)讀取裝置讀取巡檢棒中的數(shù)據(jù)。

電子巡查系統(tǒng)功能包括巡查計劃擬制、巡查情況判斷和查詢統(tǒng)計。巡查計劃擬制是指對巡查區(qū)域、路線、時間、地點和人員等信息進行設(shè)置。巡查情況判斷是指自動判斷正常、異常巡查信息。查詢統(tǒng)計是指對歷史巡查記錄進行查詢統(tǒng)計。

2.2.5環(huán)境感知預(yù)警系統(tǒng)

針對島礁地理環(huán)境分析，臺風(fēng)等自然天氣對于島礁安全也有影響，其系統(tǒng)由環(huán)境感知、環(huán)境分析、環(huán)境預(yù)警組成，通過感知原件感知周邊環(huán)境信息，并對其進行分析，預(yù)報未來一段時間周邊環(huán)境的變化，并針對此信息按照預(yù)先方案進行處理。與受警中心、信息發(fā)布中心、對講管理中心進行聯(lián)動，如遇突發(fā)情況對全島實施報警，并對關(guān)鍵位置進行通報，預(yù)先防范。

3 基于層次分析法(AHP)的系統(tǒng)效能評估

系統(tǒng)效能的評估是對系統(tǒng)的功能和質(zhì)量、效果的全面評價。針對島礁安防的基本要求，建立一種基于層次分析法(AHP)的評判模型，對基于傳統(tǒng)安防系統(tǒng)、基于數(shù)字營區(qū)安防系統(tǒng)和基于智能設(shè)施設(shè)備構(gòu)建的安防信息系統(tǒng)進行系統(tǒng)效能評估，通過對涉及的各要素進行量化分析，對安防策略的選擇給予客觀、準(zhǔn)確的評判，為決策者提供依據(jù)。

根據(jù)AHP法的步驟首先建立層次結(jié)構(gòu)模型。決策的目標(biāo)安防信息系統(tǒng)效能、決策準(zhǔn)則主要從針對系統(tǒng)的可靠性、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)投入與產(chǎn)出性價比等方面進行考慮，即系統(tǒng)實時準(zhǔn)確性A1、決策調(diào)整時間A2、系統(tǒng)協(xié)調(diào)共享性A3、人力資源利用率A4、系統(tǒng)可靠性A5和決策對象傳統(tǒng)安防系統(tǒng)、數(shù)字營區(qū)安防系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)，按它們之間的相互關(guān)系分為最高層、中間層和最低層，層次結(jié)構(gòu)模型見圖3。

建立模型后，根據(jù)得到的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，引入1～9標(biāo)度，采取多個專家根據(jù)決策目標(biāo)、準(zhǔn)則針對各指標(biāo)A1～A5打分取均值的方式，并對各層因素兩兩比較，最終得到成對比較矩陣為：

圖3 層次結(jié)構(gòu)模型

對成對比較矩陣B1、B2、B3、B4、B5，求其層次總排序向量，并進行一致性檢驗，結(jié)果見表1。

表1 一致性檢驗結(jié)果

計算CRk可得：A1、A2、A3、A4、A5通過一致性檢驗。

由上述結(jié)果可得：B1、B2、B3總目標(biāo)權(quán)值為{0.3，0.246，0.456}，即個方案排重為B3>B2>B1，最優(yōu)方案為基于智能設(shè)施設(shè)備構(gòu)建的安防信息系統(tǒng)。其結(jié)論符合常識，較好地驗證了各系統(tǒng)使用效能。

4 結(jié)束語

與以往安防策略相比，智能安防信息系統(tǒng)更適合營區(qū)安防策略實施，其高效性、安全性、便捷性較以往安防策略更加突出。未來隨著基地合成化程度越來越高、人員編成越來越復(fù)雜，管理難度逐漸增加，信息系統(tǒng)作為解決這些問題的不二法門，必將發(fā)揮更加重要的作用。建設(shè)信息化部隊、打贏信息化戰(zhàn)爭是我軍現(xiàn)代化建設(shè)總目標(biāo)，營區(qū)是部隊生活、訓(xùn)練的基礎(chǔ)，數(shù)字化部隊需要與之相適應(yīng)的數(shù)字營區(qū)。隨著信息化部隊的不斷增多，對于營區(qū)的需求也與以往不同，未來營區(qū)必將高度信息化、智能化、集成化，以確保承載信息化部隊。