車 輝,楊 波,邢慧芬

（1.湖州市織里鎮(zhèn)公共事業(yè)服務(wù)中心,浙江 湖州 313000；2.中國移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司太原分公司,山西 太原030000；3.巢湖學(xué)院 信息工程學(xué)院,安徽 合肥 238000）

0 引言

隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人員流動(dòng)性日益頻繁,給社區(qū)增加了不容忽視的安全隱患,因此政府和公安部門等對(duì)社區(qū)的安全管理需求也隨之提高。為了加強(qiáng)社區(qū)治安管理,2015年中共中央辦公廳和國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)社會(huì)治安防控體系建設(shè)的意見》,明確提出了加強(qiáng)小區(qū)治安防控網(wǎng)建設(shè)的要求。

智慧門禁系統(tǒng)[1]綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)[2]、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算[3]等技術(shù),通過在流動(dòng)人口進(jìn)出頻繁的出租屋單元門口等位置安裝多種認(rèn)證功能的智能門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端MAC等特征數(shù)據(jù)、門禁進(jìn)出數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集,幫助公安部門實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)人員動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)掌握,促使流動(dòng)人口主動(dòng)完成信息登記。智慧門禁系統(tǒng)可有效管控各場所人員進(jìn)出,加強(qiáng)社會(huì)治安綜合治理水平,提升公安防控管理能力,有利于推動(dòng)社區(qū)智慧安防體系建設(shè),提高社區(qū)的安全水平和居民的幸福指數(shù)。

1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)

智慧門禁系統(tǒng)通過在小區(qū)進(jìn)出口、出租屋單元門口等位置安裝智能門禁、高清攝像機(jī)等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)流動(dòng)人口的登記、流動(dòng)人員實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息的掌握等功能。系統(tǒng)由前端感知設(shè)備和綜合管理平臺(tái)等組成,并為社區(qū)分管中心和派出所監(jiān)控中心服務(wù),由市公安局統(tǒng)一管理。智慧門禁系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)如圖1所示。

圖1 智慧門禁系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)Figure 1 Network topology architecture of smart access control system

前端感知設(shè)備:前端由人臉識(shí)別門禁一體機(jī)、磁力鎖、開門按鈕和帶有MAC采集功能的高清攝像機(jī)組成。其中人臉識(shí)別門禁一體機(jī)[4]依托深度學(xué)習(xí)算法,支持人臉識(shí)別（1∶N）、指紋、卡片識(shí)別等多種驗(yàn)證方式,具備支持云眸、遠(yuǎn)程授權(quán)開門等功能。一體機(jī)中的人臉采集設(shè)備把采集的人臉數(shù)據(jù)經(jīng)由接入服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至后端解析應(yīng)用平臺(tái),由人臉結(jié)構(gòu)化分析服務(wù)器對(duì)抓拍的視頻及圖像進(jìn)行建模分析,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)人臉抓拍、檢索、對(duì)比等功能。而高清攝像機(jī)是具有視頻監(jiān)控和MAC采集功能的一體式多功能監(jiān)控?cái)z像機(jī),它既能記錄現(xiàn)場視頻畫面,又能采集移動(dòng)終端特征數(shù)據(jù),可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端特征數(shù)據(jù)與視頻聯(lián)動(dòng)對(duì)接。同時(shí),通過把高清攝像機(jī)的報(bào)警IO口接入門禁控制器,可實(shí)現(xiàn)高清攝像機(jī)與門禁系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)抓圖和錄像。

各社區(qū)分管中心:各社區(qū)分管中心部署平臺(tái)客戶端和發(fā)卡管理工作站,經(jīng)由綜合管理平臺(tái)進(jìn)行權(quán)限和資源分配,負(fù)責(zé)管理本轄區(qū)內(nèi)門禁和視頻設(shè)備,同時(shí)將租戶辦理手機(jī)卡的身份信息錄入到門禁系統(tǒng)內(nèi)。社區(qū)民警在社區(qū)警務(wù)室可通過平臺(tái)客戶端觀看小區(qū)內(nèi)視頻。

社區(qū)管理服務(wù)中心:部署視頻門禁管理平臺(tái),進(jìn)行集中權(quán)限和資源分配。同時(shí),平臺(tái)提供數(shù)據(jù)接口,可根據(jù)各使用部門（綜治辦、流管辦、公安等）的應(yīng)用需求,通過授權(quán)的情況下,實(shí)現(xiàn)視頻、門禁資源及信息數(shù)據(jù)的共享。

2 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

智慧門禁系統(tǒng)前端設(shè)備通過VPDN（Virtual Private Dial Network,虛擬專有撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)）專網(wǎng)接入公安視頻監(jiān)控專網(wǎng),通過公安視頻監(jiān)控專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的網(wǎng)內(nèi)傳輸。其中VPDN采用專用的網(wǎng)絡(luò)加密和通信協(xié)議,可以在公共網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建一條虛擬的專用通道,從而安全訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)資源。VPDN平臺(tái)由LNS（L2TP Network Server）接入設(shè)備和AAA（Authentication,Authorization,Accounting）服 務(wù) 器組成,其中LNS作為VPDN的接入服務(wù)器,負(fù)責(zé)與用戶專用網(wǎng)的VPN連接,支持安全管理和認(rèn)證,支持隧道及相關(guān)技術(shù)。AAA負(fù)責(zé)身份認(rèn)證、授權(quán)。智慧門禁系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖2 智慧門禁系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)Figure 2 The transmission network topology of the smart access control system

智慧門禁系統(tǒng)的各匯聚交換機(jī)匯集各前端感知設(shè)備的數(shù)據(jù),上傳給上層的核心交換機(jī),由核心交換機(jī)把數(shù)據(jù)傳給存儲(chǔ)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器等,并實(shí)現(xiàn)與公安視頻專網(wǎng)傳輸鏈路的對(duì)接。各派出所通過視頻專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀看、查詢等操作。

2.2 系統(tǒng)接入設(shè)計(jì)

系統(tǒng)針對(duì)大量第三方產(chǎn)品接入的需求,兼容若干國內(nèi)主流廠商的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備,支持標(biāo)準(zhǔn)GB/T28181[5]、ONVIF、PSIA設(shè)備的接入；兼容若干主流報(bào)警主機(jī)的接入等,并提供協(xié)議接入、SDK接入和主動(dòng)注冊(cè)設(shè)備接入等多種接入方式,以支持接入更多第三方廠商設(shè)備。同時(shí)系統(tǒng)在處理非標(biāo)準(zhǔn)流接入時(shí),引入轉(zhuǎn)碼、轉(zhuǎn)封裝等優(yōu)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)碼流的隔離。而系統(tǒng)涉及的其他組件則通過標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

2.2.1 SIP協(xié)議接入

聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全注冊(cè)、實(shí)時(shí)視音頻點(diǎn)播、歷史視音頻的回放等信令控制采用RFC3261（SIP）規(guī)定的REGISTER、INVITE等請(qǐng)求和響應(yīng)方法實(shí)現(xiàn),歷史視音頻回放控制采用SIP擴(kuò)展協(xié)議RFC2976規(guī)定的INFO方法實(shí)現(xiàn)。前端設(shè)備控制、信息查詢、報(bào)警事件通知和分發(fā)等應(yīng)用的會(huì)話控制采用SIP擴(kuò)展協(xié)議RFC3428規(guī)定的MESSAGE方法實(shí)現(xiàn)。

聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一編碼,具有全局唯一性,設(shè)備編碼遵循國標(biāo)GB/T28181-2016附錄D.1,為20位十進(jìn)制數(shù)字字符。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的SIPURI命名參照RFC3261的規(guī)定,須采用如下格式:sip[s]:username@domain:port。其中,用戶名“username”的命名采用前述統(tǒng)一的20位編碼,“domain”采用統(tǒng)一編碼的前10位編碼,“port”采用5060。

2.2.2 SDP協(xié)議接入

聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中SIP消息體中攜帶的SDP內(nèi)容必須符合RFC2327（SDP）的相關(guān)要求,具備國標(biāo)GB/T28181-2016附錄F所要求字段。另外,擴(kuò)展SDP中rtpmap字段用于攜帶廠家信息。

2.2.3 MANSCDP協(xié)議接入

聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有關(guān)前端設(shè)備控制、報(bào)警信息、設(shè)備目錄信息等控制命令采用國標(biāo)GB/T28181-2016附錄A中有關(guān)MANSCDP協(xié)議（監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)控制協(xié)議）描述。

2.2.4 MANSRTSP協(xié)議接入

聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有關(guān)歷史錄像的回放控制命令采用國標(biāo)GB/T28181-2016附錄B中描述的MANSRTSP協(xié)議（監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)流協(xié)議）,實(shí)現(xiàn)對(duì)錄像的正常播放、快/慢放、暫停、隨機(jī)拖動(dòng)等遠(yuǎn)程控制。

2.3 云存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于系統(tǒng)需要存儲(chǔ)大量的指紋、人臉圖片和視頻等數(shù)據(jù)信息,因此智慧門禁云存儲(chǔ)系統(tǒng)采用了存儲(chǔ)全域虛擬化、集群、離散存儲(chǔ)、開放的集成構(gòu)架和數(shù)據(jù)備份容災(zāi)等技術(shù)。其中存儲(chǔ)全域虛擬化技術(shù)對(duì)海量存儲(chǔ)需求提供透明存儲(chǔ)構(gòu)架,可持續(xù)擴(kuò)容,能夠進(jìn)行更有效的資源管理；集群技術(shù)可解決單/多節(jié)點(diǎn)失效問題,并利用負(fù)載均衡技術(shù)提升系統(tǒng)的可靠性和安全性；采用離散存儲(chǔ)技術(shù)則保障了用戶在高效讀寫同時(shí)業(yè)務(wù)的持續(xù)性；開放的集成構(gòu)架使其可兼容業(yè)界各類iSCSI/FC存儲(chǔ)設(shè)備,保護(hù)用戶現(xiàn)有存儲(chǔ)投資資源；而數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)技術(shù)則有效保證云存儲(chǔ)服務(wù)的安全穩(wěn)定。智慧門禁系統(tǒng)云存儲(chǔ)邏輯架構(gòu)如圖3所示。

圖3 智慧門禁系統(tǒng)云存儲(chǔ)邏輯架構(gòu)圖Figure 3 Cloud storage logic architecture diagram of smart access control system

物理上云存儲(chǔ)系統(tǒng)主要由管理節(jié)點(diǎn)和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)（物理存儲(chǔ)設(shè)備）兩部分組成。其中云存儲(chǔ)管理節(jié)點(diǎn)（CVMN）是云存儲(chǔ)系統(tǒng)的核心節(jié)點(diǎn),作為云存儲(chǔ)系統(tǒng)的調(diào)度中心負(fù)責(zé)云存儲(chǔ)系統(tǒng)資源管理、索引管理、計(jì)劃管理、策略調(diào)度等。根據(jù)項(xiàng)目對(duì)存儲(chǔ)容量需求、前端支撐數(shù)目、性能要求、可靠性要求,管理節(jié)點(diǎn)可以按照兩種方式部署:雙機(jī)部署和集群部署。云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)（CVSN）作為云存儲(chǔ)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的具體執(zhí)行者,負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取、存儲(chǔ)設(shè)備管理以及存儲(chǔ)空間管理等。

3 管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智慧門禁管理平臺(tái)基于SOA模式設(shè)計(jì),對(duì)系統(tǒng)功能體系進(jìn)行模塊化組合,使系統(tǒng)具備隨需應(yīng)變的特性。平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)采用Bootstrap技術(shù),控制層采用Spring MVC架構(gòu),以便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。整個(gè)系統(tǒng)采用Spring作為應(yīng)用程序框架,利用其動(dòng)態(tài)對(duì)象組裝技術(shù)、AOP技術(shù),同時(shí)也利用其提供的ORM框架來簡化對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問。系統(tǒng)使用MyBatis作為ORMapping工具訪問數(shù)據(jù)庫。MyBatis是JDBC的輕量級(jí)對(duì)象封裝,其API可以快速復(fù)用,具有極大的可用性和擴(kuò)展性。平臺(tái)同時(shí)通過多種方式優(yōu)化和提高數(shù)據(jù)庫訪問的性能表現(xiàn),如使用硬編碼的JDBC、延長加載、Open session In View、緩存Cache等。管理平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 智慧門禁系統(tǒng)管理平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)Figure 4 Technical architecture of smart access control system management platform

智慧門禁管理平臺(tái)由人口管理、住戶信息檔案管理、人口情況統(tǒng)計(jì)、人口出入記錄、出租房管理、設(shè)備管理和統(tǒng)計(jì)分析等模塊組成。其中住戶信息檔案管理對(duì)入住小區(qū)的住戶進(jìn)行信息采集,并對(duì)這些信息進(jìn)行歸檔；人口情況統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)小區(qū)內(nèi)人口總量、分布情況、人口類型數(shù)量和人口出入情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并形成統(tǒng)計(jì)圖表；人口出入記錄模塊對(duì)進(jìn)出小區(qū)人員情況,包括時(shí)間、方式、人員基本信息等進(jìn)行記錄；出租房管理模塊將統(tǒng)一展示樓宇中出租房信息,以及房內(nèi)人員情況；設(shè)備管理模塊則實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)視和管理,并能以各種圖表的形式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；統(tǒng)計(jì)分析模塊對(duì)住戶信息、設(shè)備信息、事件情況、重點(diǎn)人員布防以及報(bào)警預(yù)警信息進(jìn)行分析匯總。同時(shí),系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人員基本信息、人員出入情況、設(shè)備運(yùn)行情況、實(shí)時(shí)報(bào)警預(yù)警提醒等統(tǒng)計(jì)分析信息的實(shí)時(shí)展示。智慧門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)可視化如圖5所示。

圖5 智慧門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)可視化Figure 5 Data visualization of smart access control system

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧門禁系統(tǒng)對(duì)加強(qiáng)流動(dòng)人員管理具有較高的應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)智慧門禁系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)接入、云存儲(chǔ)系統(tǒng)和管理平臺(tái)進(jìn)行了頂層架構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行了實(shí)踐。基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧門禁系統(tǒng)能夠有效記錄小區(qū)人員的出入,提高了小區(qū)的安全性和居民的幸福指數(shù),具有較高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。