基于PDT傳輸技術的警用物聯網應用研究

蔡榮建，米榮奎，田鑫宇

（1.浙江省臺州市臨海市公安局，臺州 318000；2.海能達通信股份有限公司，深圳 518057）

1 引言

隨著警用數字集群（PDT）系統在全國范圍內極速地開展，全國公安將在“十三五”期間建成350 兆無線通信“一張網”。但由于PDT系統按照“平戰結合”的原則，在建設時充分考慮到了戰時需求，進行了更高容量的配置；在日常指揮調度高峰期、應急處突、大型安保等任務時期信道占用率達到50% 以上，但其在平時無重大任務時信道占用率不到30%，造成了大量信道閑時資源的浪費。

圖1 平戰時期信道平均利用率對比圖

因此，PDT系統在日常工作中如何利用好這部分信道資源成為了公安信息化建設要面對的一個問題。

隨著物聯網的快速發展，其應用已經滲透到各個行業。如同無線通信公安要建設獨立的專用無線通信網一樣，涉及公共安全的網絡最優解決方案始終是建設獨立的專用網絡。因此，如何為公共安全提供一張安全、穩定、可靠的警用物聯網專網成為了公安信息化建設面臨的第二個問題。

本文提出了一種極具價值的基于PDT傳輸技術的警用物聯網建設方案，利用PDT閑時信道資源作為傳輸層，幫助實現物與物安全、穩定、可靠的信息交換與通信的同時，也提高公安現網PDT系統的信道利用率。

2 基于PDT傳輸技術的警用物聯網的組網模型

物聯網即是物與物相連的互聯網，其基礎和核心仍是互聯網，是互聯網基礎上的延伸和擴展，區別在于其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，其依托感應層、傳輸層、平臺層、應用層四層網絡模型，而警用物聯網的網絡模型依然遵從這一基本的體系架構，不同之處在于傳輸層的技術應用。

警用物聯網感應層繼續使用物聯網較為成熟的產業鏈為公共安全用戶提供相應的感應設備，常見的比如消防煙感、溫感設備，門禁、紅外感應設備，槍支裝備感應設備等，這些設備通過RFID、LoRa、ZigBee等技術手段與警用物聯網的專用傳輸模塊進行對接，然后專用傳輸模塊將獲取到的數據利用專門的以PDT空口協議為標準的信道上傳到PDT基站。如果當地建設的PDT基站本身在公安網內，那么經過PDT核心網路由的轉發，相關數據就可以傳遞到上層的平臺層和應用層；如果當地建設的PDT基站在公安網外，則可以將獲得的數據先傳遞到PDT核心網，再經由網閘進入公安專網，從而傳遞到上層的平臺層和應用層。（事實上，PDT專網過網閘，傳遞數據到公安內網已經有了相當成熟的應用，目前使用最多的是傳輸PDT終端的定位數據到公安內網的PGIS平臺）。最后，在公安體系內部將收集的數據匯總到大數據中心，大數據中心對于數據的深度分析與挖掘，為公安用戶提供預測預警、應急評估、輔助決策等一些列解決方案。

圖2 警用物聯網組網模型

相比于利用NB-IoT技術，專網物聯網的最大優勢是“安全、可靠、實時、穩定”，主要體現在以下四個方面：

一是公安PDT系統獨立建設，與公眾互聯網物理隔絕，杜絕了人為的攻擊破壞；

二是由于公安PDT網絡建設時已經充分考慮了災備冗余的因素（尤其是考慮到自然災害發生后，光纖網絡全部無用，而公安網絡還可以搭建PDT制式的臨時應急通信網絡），因此專網物聯網更具可靠性；

三是由于公安PDT網絡的專用特性，使得其網絡資源更加有保障，相比利用公眾移動通信網絡更加穩定，不會出現大用戶量時帶寬資源得不到保障的問題；

四是公安PDT網絡具備分級傳輸的特性，重要信息能夠優先排隊，實時到達。避免了公眾移動網絡傳輸時信息先進先出，導致重要信息延遲的問題。

3 警用物聯網的關鍵技術

3.1 基于PDT技術的傳輸模塊

為了兼容已建設傳感器設備，通過LoRa節點設備將用戶原先設備的信息進行收集（對接原傳感器協議），將收集的信息轉換為LoRa標準協議接入到物聯網網關，對于新建用戶設備，通過LoRa SDK接入物聯網網關，從而實現新建設備協議的標準化。

傳感器數據傳輸到物聯網網關后通過PDT射頻模塊將數據按照PDT標準協議接入到PDT網絡，利用已建設PDT網絡實現數據的采集。

圖3 基于PDT技術的傳輸模塊

3.2 寬窄帶融合后的警用物聯網升級

業內目前已基本認定了未來警務通信走向寬窄帶融合的大方向，即未來的公安無線通信會在很長的一段時間內處于窄帶專網和寬帶專網共存的情況，那么在寬窄帶融合的時代，原先基于PDT技術建設的警用物聯網需要做哪些升級？

在感知層，考慮到感知層的相關感應器在前期建設時已經大規模的鋪設，對一個城市來講感應設備（警用相關）的數量級可能在十萬級以上，因此在網絡升級的過程中，這一層級的原有設備盡量不做改動。后期隨著傳輸通道的拓寬，可以增設很多原本需要大數據量傳輸通道的感應器，例如一些音視頻數據，三維模型數據等。

在傳輸層，整個警用物聯網的核心節點在于傳輸層中負責與下層感知層對接的數據貓，而當上層傳輸層完成寬窄帶融合的傳輸網絡建設以后，上下層只需要增加雙模數據貓就可以完成整個物聯網的升級改造。

在平臺層及應用層，因為寬窄帶融合方案支撐融合核心網，因此傳輸層向平臺層的接口并未發生任何變化，僅僅是其上傳的數據流量增大，此時只需升級相關交換路由設備即可。當然隨著管道的拓寬，采集數據的更加豐富，其平臺層和應用層也會因為警務需求的增加而做相應的升級，但這些升級顯然不會影響傳輸層與平臺層之間的接口。

4 基于PDT技術的警用物聯網典型應用

警務工作實際可以概括到其業務所面臨的“人、物、事、地、組織”五大要素，而物聯網的出現就是要把物與物、物與其相關的人、事給串聯起來。當這些因素串聯起來以后，警務工作的效率將會迎來質變的提升。

4.1 警物聯網應用

交警典型應用一：違停自動檢測系統

在城市關鍵路段，利用地磁傳感器裝置，采集停車信息，上傳至服務器進行統計分析，可以有效的監控違停情況，調度員根據當時的警力分布，將這些違停信息下發給一線執法交警的PDT終端，執法人員根據當時情況，做出合理的處置。這不僅實現了交警實時掌握違停狀態、提高出警效率和準確率，也為改善城市交通采取的措施提供可靠依據。

交警典型應用二：交通疏導

在城市各個路口布設地感線圈，采集通過路口車輛的車型、車速、方向等信息，通過PDT空口實時上傳至交通指揮中心中控平臺，按照一定的數學模型和采集的信息參數，自動計算優化設計控制區域內各路口最優的信號配時方案，并將配時方案下發到路口固定信號機，從而實現對控制范圍內交通信號配時的統一協調控制，并通過平臺服務層的建模分析，得出合理的道路交通紅綠燈變換節律。同時這些分析數據也可以提供給公眾，為其提供相關服務（LED交通誘導顯示屏、交通廣播電臺、智能手機、路況直播微博等）。

4.2 消防物聯網應用

利用消防物聯網完成物聯網的報警應用：重點場所都部署有煙感、溫感、警鈴、手動報警器等消防前端感應層設備，一旦該場所發生火情，報警器的信息可以利用PDT信號第一時間發送回指揮中心，實現消防快速反應。

消防物聯網報警的優勢在于時效性、準確性、客觀性。感應器發現火情的時間可能在人發現火情之前，同時電話報警還可能遇到現場公網信號阻塞（由于撥打電話的人太多），因此消防利用專網物聯網報警具有時效性的優勢；感應器的部署位置有著前期數據庫的支撐，因此報警時，結合視頻監控、報警器響應數量等依據，可以準確的判斷火勢、火情、事發地址等因素，這相較于人的電話報警更具準確性、客觀性。

4.3 監獄物聯網應用

監獄典型應用一：室內定位下的可視化調度

RFID是一種成熟的射頻識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象，并從目標對象中獲取相關數據，全程無需人工干預，實現了快速、實時、準確采集和處理信息。該技術也是物聯網中的最常用的感應層技術。

室內定位技術的實現方法是先在室內部署多個有源信標，在對講機上內置一個閱讀器芯片，當警員攜手持終端走近時，信標廣播發射的坐標信號會被閱讀器收到，然后傳輸給對講機，對講機按照PDT空口協議，傳遞到PDT集群系統，從而使調度系統收到室內坐標信息，然后調度系統對收到的坐標信息進行解析從而實現室內定位下的可視化調度。

監獄典型應用二：電子腳鐐

同樣是利用RFID技術，在服刑人員配備的電子腳鐐中配置RFID測距模塊，如果服刑人員異常的過分靠近獄警，獄警的對講機則發出警報，或向后臺發起異常信號，配合視頻監控快速的發現服刑人員的危險舉動，同時發生事故后也可以在第一時間派遣其他支援警力，確保被侵犯警員的安全。

4.4 警用安保物聯網應用

警用安保綜合保障信息管理系統，以各類重要接待以及大型活動的重點區域安保管理為切入點，運用現代警務理念以及專網物聯網技術，系統集成了電子圍欄、室內人員定位以及各類人體以及環境感知子應用模塊，打通了與視頻監控以及警用對講通訊系統間的告警、聯動業務，支持指揮人員快速掌握情況、快速調度警力、快速采取措施，因情施策、迅速控制。

實現了對各類重要接待以及大型活動安保工作的重點區域動態化智能管理，切實提升了公安部門安保工作的保障水平，為開創智慧化安保新型管理格局奠定了堅實基礎。

4.5 其他應用

除了上述的常見行業的應用外，專網物聯網技術在公共安全的領域還有著廣闊的應用空間，例如在門禁系統管理、停車場管理、車輛管理、重點場所管理、高危人群管理、涉警物品管理等方面都有著巨大的應用空間。

5 警用物聯網的發展前景

隨著習主席提出“要更加注重聯動融合、開放共治，更加注重民主法治、科技創新，提高社會治理社會化、法治化、智能化、專業化水平”的要求，構建立體化的治安防控體系勢在必行，可以預見未來的警用裝備管理，警情要素管理走向精細化的大方向勢必為警用物聯網的應用與發展提供良好的培育土壤。

同時依托于迅猛發展的PDT傳輸層建設落地和物聯網基礎設施產業鏈——尤其是感應層設備的成熟和豐富，警用物聯網在公共安全領域的各個細分行業百花齊放指日可待。

6 結束語

警用物聯網的應用，除了成熟的感應層設備外，關鍵還是要依托于專網傳輸層技術，這是因為其已經有了警用數字集群技術作為短數據傳輸的標準，未來還可以利用公安寬窄帶融合的技術標準來作為更大數據量傳輸的技術標準。在此基礎上，才能在公共安全領域為各警種實現豐富的警用物聯網應用，使警用物聯網成為公安警務工作實戰能力提升的有力抓手！■