物聯網在家居安防中的應用及其關鍵技術

李佳燃

（中國電信茂名分公司，廣東 茂名 525000）

物聯網在家居安防中的應用及其關鍵技術

李佳燃

（中國電信茂名分公司，廣東 茂名 525000）

基于物聯網技術的家居安防系統正成為市場推廣熱點。文章針對運營商而提出了家居安防系統應用方案，并從系統功能與結構方面探討了物聯網在家居安防中的應用，進而深入探討了家居安防系統的關鍵技術。

物聯網；遠程控制；安防監控

如今，安防向著智能、高清、集成的方向發展，在今年的2011北京安防展上，諸多參展企業都以高清為亮點，吸引顧客眼球，可見3D、LED的發展同時也帶動了安防產業的發展，同時，智能監控、智能報警這些用戶的需求也是廠商們宣傳的重點。在安防業發展中，越來越注重安防的綜合管理，更多的廠家推出了綜合管理平臺。此外，隨著物聯網、3G等技術的發展，無線監控產品逐漸走向市場，除了安防生產廠家以外，運營商們也憑借其優勢逐漸加入到了無線視頻監控的行列中來。

值得注意的是，安防產品生產廠商除注重產品以外，也越來越重視安防解決方案，在今年的北京安防展上，各家各戶都紛紛搬出了他們的重點產品解決方案，有通用的，分行業的，還有高清的，各種各樣的解決方案能給用戶以更多的選擇。基于物聯網技術的家居安防系統正成為市場推廣熱點，本文將探討物聯網在家居安防中的應用及其關鍵技術。

1 基于物聯網技術的家居安防系統

本文所探討的安防系統主要包括本地及遠程安防監控的功能，能夠支持多種遠程控制設備，如電腦、手機、電話等。用戶終端設備支持類型為安防探測器、模擬攝像機、數字攝像機等。用戶控制設備支持遙控器及移動終端等。具備接警中心，能夠處理終端的告警信息，能夠幫助終端用戶解決報警問題。具備控制及管理平臺，能夠對用戶、終端設備等管理。用戶管理包括用戶開戶、銷戶、暫停、有效期等；終端設備管理包括設備狀態、故障狀態、故障信息等。充分考慮可擴展性，能夠擴展支持一些家電控制終端，如燈光、窗簾、空調等。系統結構框架如圖1所示。

圖1 系統結構框架

1.1 家庭終端設備結構

家庭終端設備主要包括以下模塊：（1）網絡模塊：負責與平臺等的數字網絡通信，包括通信通道的建立及通信指令的解析。（2）視頻模塊：負責將模擬攝像機的視頻信號轉換為數字信號，按目前行業流行的規范為 H.264/MPEG4，可進行配置。（3）安防探測器無線信號接收及發射模塊：負責接收安防探測器的報警信號，對于單向通信的安防探測器，只提供信號接收的功能；對于雙向通信的安防探測器，提供信號的收發功能。（4）安防探測器有線信號接入模塊：負責處理有線安防探測器的告警信號。（5）WIFI通信模塊：負責WIFI通信。（6）擴展接口：提供其它外圍設備的控制接口，如燈光控制器、窗簾控制器等（擴展接口可為 RS232/RS485，并由系統提供專用的擴展接口模塊，以配合終端設備的工作）。（7）報警輸出接口：能夠控制報警設備，如聲光報警器。基本的終端設備結構如圖2所示。

圖2 終端設備結構

1.2 平臺系統結構

平臺系統主要包括以下模塊：（1）統一接入服務器：為終端提供接入服務，并執行負載均衡機制，保證后端的應用服務器的負載均衡。（2）應用服務器：由接入服務器進行負載分配，并為終端設備及系統控制設備（PC/手機）提供功能服務。（3）手機應用服務器：與應用服務器及接入服務器相關聯，由接入服務器進行負載分配，并為手機終端提供功能服務。（4）WEB服務器：與應用服務器相關聯，由應用服務為其提供功能執行保障。（5）磁盤陣列/存儲服務器：通過FTP的提供系統存儲功能，如報警圖片、視頻段及長時間錄像的存儲等。基本系統結構圖如圖3所示。

圖3 平臺系統結構

1.3 接警中心系統結構

接警中心系統主要包括以下模塊：（1）接警中心能夠通過 PSTN接收終端的電話報警信號。（2）接警中心能夠通過TCP/IP網絡接收平臺下發的終端報警信號。基本系統結構圖如圖4所示。

圖4 接警中心系統

2 系統關鍵技術

2.1 系統通信模型

2.1.1 終端設備與平臺的通信模型

主終端與應用平臺使用TCP連接方式進行通訊。主終端作為客戶端與平臺建立連接進行數據交互，若需較長時間互連，則主終端采用心跳機制與平臺保持連接。消息流程如圖5所示。

圖5 消息流程

2.1.2 手機終端與平臺的通信模型

手機客戶端在連入平臺前，需到接入前置機獲取手機應用服務器的IP和端口。獲取成功后，需向手機應用服務器獲取一個安全碼，拿到此安全碼，才進行登陸操作。手機接入應用平臺的主流程如圖6所示。

圖6 手機接入應用平臺的主流程

2.2 各種系統內部的主要通信機制

2.2.1 狀態反饋機制

系統中規定，所有的雙向通信設備必須主動將自身及所屬設備的狀態進行反饋，反饋流程的終點為最終節點。狀態反饋流程如圖7所示。

圖7 狀態反饋流程

2.2.2 負載均衡機制

終端設備、手機客戶端、PC客戶端連接到相應的應用服務器時，需要經過接入服務器，再由接入服務器檢測相應的應用服務器的負載情況，進行比較空閑的應用服務器接入（由于WEB應用不是常連接，不考慮負載均衡控制）。

2.2.3 報警信息及時效性控制機制

報警信息必須及時傳遞給接警人員/用戶，通知其異常情況，使之及時處理警情。本系統支持電話、短信及彩信告警。由于運營商的網絡情況，短信及彩信都有可能出現延遲或丟失，對于目前比較可靠的遠程報警方式仍然是電話通知。

終端設備傳送報警信息的順序為：（1）若與平臺連接，則將報警信號傳送至平臺，由平臺下發至接警中心，由于傳送的數據量較小，這個時間基本為毫秒級。（2）若有設置接警中心，終端馬上采用PSTN的方式通知接警中心。同時，平臺發送短信給用戶，并且終端組織報警圖像、報警視頻段等數據，上傳給平臺。（3）若有設置用戶的報警電話，則馬上撥打用戶的電話，通知其異常情況，并提供現場監聽功能，同時將報警數據進行上傳至平臺。

2.2.4 視頻穿透機制

系統訪問視頻提供兩種方式，點對點傳輸及流媒體服務器傳輸，默認先使用點對點傳輸的方式進行，以降低服務器及帶寬的負擔。

視頻傳輸采用以下方式：（1）終端設備上設置視頻訪問的方式：是否通過流媒體服務器。（2）若通過流媒體服務器，則由流媒體服務器進行數據轉發（100%成功）。（3）若非通過流媒體服務器，則進行點對點的傳輸（需要在公網前的所有路由進行端口映射，多層內網將比較難實施）。（4）若點對點傳輸失敗，則啟動視頻穿透（具有成功機率，受網絡因素影響。）

3 結束語

目前，安防系統已向數字化、集成化、安防技術國產化三個方向發展。本文所探討的安防系統是針對運營商而提出的基于物聯網技術的應用方案，能夠滿足電信、移動、聯通等運營商的運營要求，并著重突出數字化、集成化、平臺化三個優勢，本身具備可運營的特點。

[1] 中國安全防范產品行業協會.中國安防行業“十二五”(2011～2015年)發展規劃[R].北京:中國安全防范產品行業協會,2011.

[2] 四川省報刊發展中心.安防市場報[R].成都:四川省報刊發展中心,2011.

Applications of internet of things in home security and key technologies

Home security systems of internet of things technology is becoming a marketing hot spot. Aiming at the operators, application programs of the household security system were put forward, and from the system function and structure, the application of network in household security were explored, and the key technology of household security system were discussed in detail.

Internet of thing; Long-range control; Security monitoring

TP393

A

1008-1151(2012)06-0069-02

2012-04-29

李佳燃，供職于中國電信茂名分公司。