摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代建筑安防系統(tǒng)的智能化逐漸受到人們的關(guān)注。為了更好地保障人們的生命財產(chǎn)安全，很多相關(guān)企業(yè)都提出了智能安防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案，并且在實踐中取得了很好的效果。本文闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能安防的基礎(chǔ)理論，并結(jié)合實際案例，設(shè)計了實驗室智能安防監(jiān)測報警系統(tǒng)，實現(xiàn)了對實驗室的智能化、精準化監(jiān)控，有效提高建筑整體安防水平。

關(guān)鍵詞：智能建筑；安防系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；傳感器

引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是在建筑安防系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得安防系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化水平得到了質(zhì)的提升。很多智能監(jiān)控產(chǎn)品本身就是建立在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上。提升安防技術(shù)實際上是體現(xiàn)了當前國家的信息采集和傳遞技術(shù)。智能安全系統(tǒng)是一種用于維護和管理安全的系統(tǒng)[1]。智能安全系統(tǒng)是由安全產(chǎn)品等相關(guān)產(chǎn)品組成的設(shè)備集成系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑安防系統(tǒng)應(yīng)用越來越成熟，建筑物的智能安防水平將更加有保障，為居民工作和學習生活提供更加可靠的安全管理服務(wù)。

1. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)是借助互聯(lián)網(wǎng)，利用電子信息、無線通信技術(shù)等構(gòu)造的一個覆蓋一定區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，被連接的各種物之間能夠?qū)崿F(xiàn)信息互通和共享。在當前大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的快速發(fā)展背景下，海量數(shù)據(jù)信息的傳輸和存儲分析問題得到解決，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用日益深入，已經(jīng)在很大程度上改變了傳統(tǒng)的模式。當前，傳統(tǒng)人防已經(jīng)無法滿足人們的需求，將安防系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合可以實現(xiàn)區(qū)域入侵檢測報警、現(xiàn)場視頻監(jiān)控及錄像取證，從而解決傳統(tǒng)人防帶來的弊端[2]。對于很多企業(yè)來說，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升識別結(jié)果、效率，加裝現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)安防管理系統(tǒng)，已經(jīng)成為建筑樓宇硬件設(shè)施的必備要求。盡管從成本上考慮，前期投入的成本較高，但是這種智能安防系統(tǒng)節(jié)約了人力成本，因而從長期來說在成本方面具有一定的優(yōu)勢。

2. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防功能特點

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安防設(shè)施功能特征主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

2.1 集成化

智能安全系統(tǒng)具有集成化的特征，將影像、門禁、語音、警報等功能融合在同一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)平臺中，可以提供智能小區(qū)安全監(jiān)控的整體解決方案，諸如自動報警、消防安全、緊急按鈕和能源科技監(jiān)控等。

2.2 數(shù)字化

信息化與數(shù)字化的發(fā)展，極大地提高了智能安防系統(tǒng)的數(shù)字化水平。安防系統(tǒng)中以模擬信號為基礎(chǔ)的視頻監(jiān)控防范系統(tǒng)向全數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展，系統(tǒng)功能向智能化、數(shù)字化、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

2.3 智能化

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用，提高了安防系統(tǒng)功能的智能化水平。物聯(lián)網(wǎng)通過前端的感知系統(tǒng)的系統(tǒng)采集，經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)匯總，進而實現(xiàn)對海量感知數(shù)據(jù)的智能化分析。安防系統(tǒng)逐步從單純的安防監(jiān)控向安全和智能化管理方面進行轉(zhuǎn)變。

3. 智能建筑安防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用實例分析

3.1 項目背景

實驗室是高校、科研機構(gòu)等非常重要的資產(chǎn)，同時也是容易發(fā)生危險事故的場所。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)高校實驗室安全、管理、運營的具體需求場景，將智能監(jiān)控、能源消耗、門禁管理等系統(tǒng)整合為統(tǒng)一管理平臺，各系統(tǒng)可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)互動。同時后端數(shù)據(jù)中臺接入第三方系統(tǒng)。該系統(tǒng)還增加了對AI數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、實驗室運營數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。通過大數(shù)據(jù)分析模塊進行數(shù)據(jù)分析，并將分析后的統(tǒng)計結(jié)果通過監(jiān)視大屏與數(shù)字孿生三維可視化界面完美結(jié)合，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)、報警信息的展示，為管理者提供直觀、全面的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)效果。通過SIM7600CE模塊與用戶實現(xiàn)雙向短信通信，實現(xiàn)用戶能夠通過手機觀測室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，進一步提高了人機交互的功能。

3.2 設(shè)計方案

3.2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計

實驗室智能安防報警系統(tǒng)主要包括安防檢測、通信報警和火災(zāi)檢測三個子系統(tǒng)。在通信報警模塊設(shè)計中，以STM32F429IGT6芯片作為智能安防整體系統(tǒng)架構(gòu)的主控制器。在通信方面，系統(tǒng)中通過嵌入Wi-Fi無線通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)主控制器與其他傳感器、人工控制系統(tǒng)的通信傳輸，而且系統(tǒng)內(nèi)置的無線通信模塊能夠?qū)⑵渖蟼髦恋谌皆拼鎯ζ脚_，可以供用戶利用手機進行自主查看。

3.2.2 云平臺應(yīng)用設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)控制的實現(xiàn)，需要借助云平臺的應(yīng)用設(shè)計開發(fā)模塊。通過在云平臺上設(shè)計相關(guān)的應(yīng)用功能模塊，并且與物聯(lián)網(wǎng)終端傳感器、控制系統(tǒng)等進行連接，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息在云平臺和終端物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備直接的高效傳輸。在實踐中開發(fā)云平臺的應(yīng)用系統(tǒng)，需要借助專業(yè)的服務(wù)器平臺。本文選取了機智云服務(wù)器平臺。在具體設(shè)計相關(guān)的應(yīng)用時，一般需要經(jīng)過以下幾個方面的流程，包括產(chǎn)品的注冊、模塊創(chuàng)建、開發(fā)調(diào)試，以及將物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備進行接入等，具體如圖1所示。

機智云平臺的云端服務(wù)是開放式的，便于開發(fā)者使用。設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)器平臺，用戶通過智能手機、PC終端等設(shè)備就能夠與服務(wù)器進行連接，傳輸系統(tǒng)設(shè)備中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。然后再由服務(wù)器平臺將終端設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至物聯(lián)網(wǎng)智能安防報警系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化、自動化安防報警控制。

3.2.3 云平臺程序設(shè)計

采用ESP8266模塊在設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)之間進行通信，需要提前燒寫機智云官方固件GAgent。通過在官網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)配置后，使用機智云手機端APP對ESP8266模塊進行網(wǎng)絡(luò)配置。在成功連接互聯(lián)網(wǎng)后，通過該模塊將本地數(shù)據(jù)上傳至機智云服務(wù)器，再由服務(wù)器下發(fā)數(shù)據(jù)到手機 APP，方便用戶進行實時的數(shù)據(jù)觀測，具體的程序流程圖如圖2所示。

用戶使用智能手機下載APP，完成與智能安防系統(tǒng)的配網(wǎng)連接，單片機對傳感器等終端系統(tǒng)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)信息進行處理，然后將數(shù)據(jù)信息再發(fā)送至服務(wù)器，之后用戶通過手機就能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)境中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)、遠程查看。

3.2.4 Wi-Fi無線通信模塊

主控制器通過Wi-Fi無線通信模塊與互聯(lián)網(wǎng)相連接，將各個傳感器采集到的數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)。以機智云平臺作為第三方平臺，用戶可以下載機智云手機APP，通過手機觀測實驗室內(nèi)環(huán)境的實時狀況。在使用機智云APP時，需要先連接室內(nèi)的Wi-Fi。而系統(tǒng)內(nèi)置的無線通信模塊，為系統(tǒng)進行無線網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸提供了有效支持。在連接好Wi-Fi時，就會出現(xiàn)提前創(chuàng)建好的設(shè)備名稱。在該模塊下，自連AI智能邊緣監(jiān)測系統(tǒng)，部署簡單且靈活，適用于傳統(tǒng)非智能網(wǎng)絡(luò)攝像頭的本地智能化系統(tǒng)升級[4]。私有云部署令數(shù)據(jù)安全性得到保障，且基于云端的各類應(yīng)用，如移動端小程序預警、web端告警、大屏顯示、連接環(huán)境中的擴音設(shè)備進行語音告警等，可令安全監(jiān)控人員無論身處何地、何時都可實時掌握安全信息。

3.3 系統(tǒng)功能

3.3.1 監(jiān)測預警

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)感知體系，建立了實驗室安全監(jiān)測系統(tǒng)。通過監(jiān)控攝像頭、氣體傳感器、人臉識別門禁等硬件設(shè)備，能夠?qū)嶒炇噎h(huán)境中的各類信息進行動態(tài)化數(shù)據(jù)采集，并按照程序設(shè)計的分析處理模式進行科學分析。一旦分析發(fā)現(xiàn)相關(guān)信息超過了規(guī)定的安全標準，則系統(tǒng)會發(fā)出報警信息。另外，鑒于實驗室內(nèi)各類化學試劑存放數(shù)量較大，容易發(fā)生火災(zāi)危險，系統(tǒng)在功能設(shè)計上，還應(yīng)加大對火災(zāi)事故的監(jiān)控信息搜集，并借助先進的物聯(lián)網(wǎng)終端探測分析設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)潛在的火災(zāi)危險信息，保持與主控制系統(tǒng)的通信暢通，讓管理人員能夠隨時隨地觀察實驗室的安全情況。

3.3.2 能效管理

通過對實驗室電、（廢）水、（廢）氣、風機等相關(guān)數(shù)據(jù)集中采集與分析，實現(xiàn)用戶端各類能耗精細化管理，全方位達成管理節(jié)能、技能節(jié)能、結(jié)構(gòu)節(jié)能三大節(jié)能管理效應(yīng)，促進實驗室用料明細化、廢料排放達標化、實驗過程安全化的目標。系統(tǒng)支持與智能柜的數(shù)據(jù)聯(lián)動，支持危險化學品的精細化管理，支持危險化學品的全流程管控，包括申購、采購、驗收入庫、領(lǐng)用申請、領(lǐng)用出庫、歸還、消耗量跟蹤等；還包括收錄危險品庫、系統(tǒng)自動識別危險品、危化品列表及對應(yīng)MSDS數(shù)據(jù)庫等。

3.3.3 安全管理

采用實時采集各類傳感器氣體數(shù)據(jù)的方式。當提示有氣體超量報警時，系統(tǒng)緊急聯(lián)動房間內(nèi)監(jiān)控攝像頭報警，并打開實驗室房間內(nèi)通風系統(tǒng)控制排風，實現(xiàn)全過程自動化控制。智能試驗室通過采集控制中心對試驗室的各項環(huán)境數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。各監(jiān)測終端能夠?qū)υ囼炇业沫h(huán)境進行24小時全天候監(jiān)測，并按照一定的時間間隔將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控平臺。實時信息通過門禁屏實時顯示，若溫濕度超限啟動自動報警功能，試驗室門禁將臨時管控，環(huán)境檢測達到安全值后，才可進入試驗室內(nèi)。報警前后的信息數(shù)據(jù)也會自動存儲在管理中心，方便管理人員后期查找。

3.3.4 門禁管理

特殊實驗室采用封閉式管理，對進出的學生和老師實現(xiàn)全方位管控，精準控制人員流動和出入，為實驗室預約提供基礎(chǔ)信息，同時也為老師的考勤管理工作提供數(shù)據(jù)。快速通行查驗的時間為0.5秒，刷臉識別鑒權(quán)秒速通行，可根據(jù)設(shè)備預約時間允許授權(quán)人員進入。門禁權(quán)限管控與人臉識別一體化，可滿足高要求門禁安全級別的要求。

3.3.5 一圖全覽

結(jié)合“一圖全覽”的設(shè)計理念，在系統(tǒng)整體架構(gòu)功能設(shè)計方面，結(jié)合實驗室智能安防業(yè)務(wù)的實際需求，將門禁和人員管理、火災(zāi)監(jiān)測預警、安全設(shè)備管理以及應(yīng)急處置等多種功能，集中在實驗室智能安防系統(tǒng)的“一張圖”模塊上，為管理人員提供智能分析和科學決策提供整體視角，并能夠輔助人工進行局部信息的采集和相關(guān)應(yīng)急方案的制定[5]。移動應(yīng)急APP助力現(xiàn)場應(yīng)急處置，覆蓋應(yīng)急處置全過程，提高實驗室管理者的應(yīng)急救援行動力。

結(jié)語

智能建筑安防系統(tǒng)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而且在很多領(lǐng)域都取得了可觀的技術(shù)突破。本文闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展概況，并對其在智能安防領(lǐng)域的應(yīng)用進行了分析。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實際案例，論述了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗室智能安防系統(tǒng)應(yīng)用實踐?？偟膩碚f，智能安防報警系統(tǒng)與傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)相比較，更便攜、更實用、更智能，能夠?qū)崟r監(jiān)測實驗室的環(huán)境狀況和安防情況，并具備自動報警功能。物聯(lián)網(wǎng)安防是一個為人們服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，讓人們?nèi)ジ兄锢硎澜绮⒖刂莆锢硎澜纭?/p>

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作者簡介：張宇，本科，高級工程師，研究方向：工程建設(shè)領(lǐng)域信息化、數(shù)字化。