摘要:物联网技术与小区安防系统相结合,将具有感知能力和决策能力的嵌入式系统并入当前所普遍应用的住宅类型中,在意外发生时能够根据系统的感测功能识别其种类和程度,并产生报警信号,将事件的详细信息快速地传递到对应模块中。研究了物联网背景下小区安防系统的结构层次和所具备的主要功能,包括感知和传输子系统在第一时间发现异常点和危险等级,并通过警报响应和子系统处理实现对应险情处理的功能,以及常用的车辆管理和公共设备管理的功能。经过测试,各子系统的功能模块能够正常运行。
关键词:智能小区;安防;物联网技术
0引言
随着我国社会经济的快速发展和人民生活水平的日益提高,城市住宅小区整体上呈现出集中性和密集性的特点,继而带来一系列安全问题,如盗抢和火灾等。而农村人口加速向城市转移,又进一步增加了发生此类安全事件的概率。因此,设有安全配套设施就成为各大新楼盘吸引购房客户的一种营销策略。智能化建筑,不仅要有简单的防盗设施,还应具备更高级别的防盗抢功能,包括意外发生时的自动报警及响应功能、警情信息传递功能等,这样才能确保小区安保人员和居民能在第一时间发现险情并及时处理以减少损失。在无人化的小区管理过程中,常用的铁门等防护设施会被一些具有感知和检测能力的传感器模块所代替。目前,这些主动式的防盗抢模块在网络连接环节基本上采用单一的模拟技术,但在应用中会因模拟技术的一些缺陷而产生一系列问题,如容量小、兼容性差、信息传递不畅等。在基于模拟传输监控及半数字化的解决方案中,都会因功能线数量众多而产生布线难度加大、工作量增加,以及系统中各模块之间通信信息的存储和远距离传输困难等问题[1]。物联网技术的终端是嵌入式计算机系统及其配套的传感器,能使效力于人类的计算机呈现出不同的状态,如可穿戴产品、数据监测设备等。在智能安防领域,物联网技术的发展所必须面临的关键技术有智能传感器技术和网络网关技术[2]。
1系统功能需求分析和体系架构
从功能层面看,城市居民生活水平的提高对小区安防系统功能设计提出了更严格的要求。城市住宅作为当前社会背景下大部分人优先选择的重要场所,其功能已从单纯的居住延伸到办公、休闲、娱乐等,而完善智能小区安防系统的功能需求就成为实现这些要求的前提。现代智能小区应满足安全性、舒适性、高效性和便利性的要求[3]。在当前市场条件下,一部分优质楼盘的安防措施已较为完善和系统化,但仅限于防盗和火灾报警等基础设施。而信息在整个系统中的传输以及各功能模块联网后的集中统一管理等问题,因受限于现有设施改造的难度和成本而未能很好地得到解决。虽然在一些新楼盘里正逐渐构建起从终端感知到后台信息处理的完整设施,并能提供一些基本功能,但是管理系统的各子系统无法实现信息共享和业务融合处理以满足未来物联网时代信息共享的要求。因此,这种单一系统在新技术背景下无法继续满足安防业务的需求。以物联网技术为基础建造起来的小区安防设施,将呈现出智能化的特点,智能小区的信息传递和信息管理也将发生较大的变化。如图1所示,依据智能小区安防功能的需求,基于物联网的智能小区安防系统主要包括以下3层:社区信息感知与控制层、网络传输层和设备层。
2智能小区安防系统设计
智能小区的安防系统应遵循准确性、稳定性、及时性和交互友好性的原则。为了满足实时数据采集的准确性要求,在小区内的每个单元楼都安装了智能传感设备,包括光照度传感器、特殊气体探测器等。智能传感设备采集到现场数据后,及时通过网关设备将数据信息同步到管理中心。管理中心对数据进行分析处理。由此可见,整个系统主要由管理中心、网关和智能传感设备三大部分组成(见图2)。为了适应物联网技术背景下的信息共享和传输理念,在新型的小区安防系统中应包括感知及传输子系统、警报响应及处理子系统和信息共享管理子系统。
2.1感知及传输子系统的功能设计
感知及传输子系统是利用各类新型传感器的感知能力监测小区住宅活动范围内各地方的实时环境数据,如光照强度、温度、湿度,以及有毒气体浓度等,并将实时采集到的数据传输给控制系统。一旦环境中任何一个地方测得的环境数据出现异常,控制系统立即会向警报响应及处理子系统发出危险警报信号。感知及传输子系统具有以下3个功能。1)小区周边防范:采取主动监控感知模式,主要对未经同意或以非法手段进入小区范围内的外来人员实施监控,以保证小区人员的安全。2)门禁:采取主动防护的门禁控制模式,以防外来人员强行进入居民家中。3)家居安防:家庭内部的被动防护,提供紧急求助功能。该子系统的主要用途是阻挡外来人员的非法闯入。这种物理防御的机制可切实保障小区最外层的安全。感知及传输子系统顺序流程图如图3所示。该系统在完成各模块初始化后,进入监测实时数据与感知外界环境数据状态,若发现异常进入事件,直接发出警报并将报警信息传至管理中心,等待安保人员处理。
2.2警报响应及处理子系统的功能设计
控制系统对感知及传输子系统送回的数据进行处理,以被测数据是否超出阈值范围为依据,向警报响应与处理子系统发出处理结果。警报响应及处理子系统对控制系统传输的结果进行判断,并决定是否发出报警信号。警报响应及处理子系统在接收实时信息后,主要执行以下3个功能。1)报警信息处理:根据感知系统传回的数据判断属于哪一类危险警报。2)危险点识别:找到小区出现异常数据的点的时间和位置。3)应急处理:系统识别出事件的类型和数据信息,并完成相应的预处理方案,随即发送相应的执行处理指令给关联设备,根据危险点的数据结果采取相应的措施,以消除警报或者防止危险等级进一步提高,如在遇到火灾时直接打开喷淋设备等。该子系统的作用是监测关联设备的工作状态信息。例如:对不同关联设备所上传的信息进行解码和预处理等操作;对具体上报的告警信息进行解包处理并识别事件类型;读取发送告警信息的设备的具体状态信息,如所在位置、发生时间和时间类型。警报响应及处理子系统顺序流程图如图4所示。
2.3管理子系统的功能设计
管理子系统主要实现各子系统的初始化和维护,以及提供车辆识别、车辆进入小区的运行路线规划、感知设备的数据采集等。其主要功能有以下4个方面。1)车辆管理:主要实现对车牌的准确识别和核对,对车辆进出小区的管理,对车辆进入后的路线、停车地点、停车诱导及计费等的规划[4]。2)报警管理:主要实现报警历史信息的显示、统计和保存,报警设备的维护,报警处理状态及报警级别等信息的管理。3)公共设备监控管理:主要实现对各监控设备和感应设备的维护和管理。4)紧急广播管理和应急预案管理。管理子系统会将各模块上报的实时数据上传至管理中心并收入数据库。同时,按照时间顺序统计已上传的报警信息,生成可视化的数据图表,并完整列出发生事件概率较高的地点及信息类型,继而对这类地点进行重点监测。管理子系统顺序流程图如图5所示。
3结语
经过测试,以上各子系统的功能模块都能够正常运行,在上位机上能够显示各传感器传回的数据信息,一旦某个地点监测值超出设定阈值,就能够发出报警信号。在现代智能小区的安防背景下,本文提出了一个适应物联网技术背景下的智慧小区安防系统,详细描述了智能小区安防系统的组成和各部分模块所应该完成的功能,同时对各子系统之间的信息传递进行了基本设计和规划,使物联网技术能够与现代小区的安防管理联系起来。
作者：康泽威 单位：广东理工学院
