營區安防信息系統設計

王 楊,郭 凌，李 睿

(中國人民解放軍陸軍勤務學院 物流系， 重慶 401311)

近年來，隨著國家海洋戰略的不斷深入，各類島礁建設項目日益增多。這些項目提高了島礁的基礎設施和保障能力，但由于島礁存在地理位置特殊、軍事環境復雜、專業人員稀缺、保障補給困難等特點，針對上述項目本身的日常維護、安防監控等管理問題日益突出。因此，開發適應島礁特點、能減少人力資源使用的智能安防信息系統是十分必要的。

另一方面，智能建筑[1-4]作為未來的發展主流，在我國最新的《智能建筑設計標準 GB/T50314—2015》中對智能建筑做了如下定義：“以建筑物為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應用，集架構、系統、應用、管理及優化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環境互為協調的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續發展功能環境的建筑”。不難看出，安防系統在智能建筑中的重要地位。

島礁地理位置特殊并具有極其重要的軍事意義，而島礁的面積大小、補給等問題又限制了駐守人員的數量。軍事任務性質決定必須要有足夠多的人員駐守島嶼，而隨著人員駐守的增多，帶來的補給、管理等各方面的問題也逐漸增多，為解決這一矛盾，其管理模式必須足夠高效、精簡，因此島礁安防信息系統應運而生。

1 島礁智能化安防系統需求分析

傳統安防系統是以運用安全防范產品和其他相關產品構成的安防系統，主要包括門禁、報警和監控三大部分。其信息化程度較低，主要依靠人力進行判斷識別。

數字營區安防系統是基于數字營區管控平臺，由融合視頻監控、門禁管理、周界防范、電子巡更組成，其信息化程度提升較快，但仍依賴人工判斷決策，無法自主為決策者提供解決方案。

智能安防系統[5-10]是在數字營區安防系統的基礎上，加入智能識別判斷，根據島礁特點融入環境預警與信息發布聯動等功能，在一定程度上減少人力參與，節省了人力資源，提高了安防效率。

島礁安防與以往安防策略不同，其相對獨立，不涉及太多與外界的數據交換，安保力量主要依靠本島礁自身安防力量，并且根據其擔負的軍事任務不同，對安防系統的要求各有突出。

根據島礁安防信息系統的特點，其設置應遵循以下原則：① 根據島礁的風險等級，確定適當保護水平，滿足設計要求的營區綜合保護和重點部位的縱深防護，達到理想的安全防護水平。② 根據島礁其所擔負的軍事任務、周圍水文氣象條件、安全管理要求、使用功能等，綜合運用計算機網路技術、傳感技術、物聯網技術等形成先進、可靠、防護高效的安全技術體系。③ 島礁營區安防系統的設計及其子系統的建設符合《軍隊營區數字化建設標準》、《軍隊營區數字化建設施工規范》等軍隊相關建設規定，堅持以“實用、先進、可靠、經濟”八字方針作為其建設理念。④ 安防系統建設要面向營區的需要，立足營區實際，其系統要運行穩定，易操作，易維護；⑤ 在滿足功能的前提下盡可能降低成本，島礁遠離內陸，決定其工程成本較高，因此必須考慮其性價比。⑥ 安全系統建設要從整體出發，做好頂層設計，要與軍事設施信息化建設的全局規劃相吻合，在硬件設計和軟件設計上預留一定的發展空間，為下一步建設打好基礎。

根據島礁安防特點，選擇智能安防系統最為合適。

2 系統設計與實現

2.1 系統體系架構及技術路線

安防系統建設只是一種手段、方式，目的是通過其建設，有力提高營區安全管理的水平和能力，實現營區管理精細化、高效化、節能化，其核心是要加強營區綜合管理信息平臺建設與應用，達到營區安全需求實時可知、安全資源實時可視和安全活動實時可控。

通過分析島礁安防的特點及其設置原則，本系統依托JAVA EE企業級開發平臺和SOA的思想。SOA具有松耦合、位置透明和協議無關的特點，選擇基于SOA體系架構構建的數字營區建設與應用研究各模塊之間松散耦合，內部實現依賴度低，模塊的修改和移植不會影響全局。此外，島礁安防系統建設與應用研究為滿足不依賴任何特定操作系統、中間件、硬件的要求，選擇Java為開發語言，遵循Java EE規范，能開發部署到異構環境中，擁有良好的可移植性；遵循面向業務、面向構件的思想，符合開放的業界標準，具有擴展性強、高強壯性、高穩定性等要求；使用輕量級企業應用開發框架簡化企業應用的開發；使用ORM工具來簡化數據庫訪問的開發工作；使用JSP2.3、Servlet 3.1及以上版本和自研標簽擴展作為展示層解決方案。基于高內聚、低耦合的原則，定義了大量開放的、可擴展的訪問和集成接口，并提供了大量基礎的可復用的構件。構件的技術規范以Java EE Web應用包規范為基礎，為滿足系統的集成進行了擴展，致力于提升系統開發效率、提高應用系統質量、降低系統維護復雜度。

采用Java EE平臺和SOA集成技術來構建安防系統，具有先進性、高可靠性、開放性和可移植性等諸多優點，是目前實現智慧營區分布式系統的最好途徑之一。

島礁安防系統是一個以感知營區設施設備、有效提高營區管理效率為目標，硬件系統和軟件系統相結合的系統，從信息流動和管控實體對象角度出發，將系統分為現場儀表層、分散控制層、集中管理層和應用服務層的分層架構。

現場儀表層主要由感知安全防范的攝像頭、周界防護裝置、門禁系統、氣象水文感知裝置以及信號傳輸網絡線纜等智能設備組成。對全島進行安全分析后，結合本島實際需求，對需要感知管控的營房設施設備上加裝改造完成。分散控制層主要由測控分機、網絡交換機、信息網絡線纜等組成，在每棟樓宇信息設備間安裝。集中管理層主要由拼接大屏幕、服務器、工控機、客戶電腦等組成，在營區管控中心部署。應用服務層主要由各級電腦及應用服務系統等組成，一般分布在各級辦公室中。

2.2 系統組成及功能

通過分析島礁具體安全環境及實際需求，確定系統由智能視頻監控系統、門禁管控系統、周界防范管控系統、電子巡查系統、環境感知預警系統5個系統組成。

2.2.1智能視頻監控系統

智能視頻技術源自計算機視覺與人工智能的研究，其發展目標在于將圖像與事件描述之間建立一種映射關系，使計算機從紛繁的視頻圖像中分辨、識別出關鍵目標物體。智能視頻監控系統采用智能視頻技術、借助計算機強大的數據處理能力，過濾圖像中無用或干擾信息、自動分析、抽取視頻源中的關鍵有用信息，從而使傳統的監控系統中的攝像機不但成為人的眼睛，也使“智能視頻分析”計算機成為人的大腦，具有更“聰明”的學習思考方式。

智能視頻監控系統的主要功能為多目標監控、多目標錄像、監控回放、報警聯動和遠程控制。多目標監控可同時實時監視多個地點的現場圖象，可以單畫面放大，也可任意切換，并且可按預先設置好的監控點進行多畫面中的一個畫面輪巡。多目標錄像可以對多路圖像同時錄像；監控回放可實時、可快進和單幀回放圖像抓拍等；報警聯動支持傳感器報警和運動圖像報警，可以預設錄像時間，也可預設攝像機和其他報警設備的聯動報警; 遠程控制支持有管理員權限的用戶遠程控制攝像機、鏡頭、云臺。

圖1 系統分層架構

圖2 系統組成

2.2.2門禁管控系統

門禁管控系統功能由進出口權限管理、實時監控、出入登記查詢、異常報警和消防報警監控聯動功能組成。

進出口權限管理功能對用戶分配通道進出口權限，授權限的用戶可以進出通道，沒有授權的用戶則無法進入。實時監控功能通過微機實時查看每個門區人員的進出情況(同時有照片顯示)、每個門區的狀態(包括門的開關，各種非正常狀態報警等)，也可在緊急狀態打開或關閉所有的門區。出入記錄查詢功能儲存所有的進出記錄、狀態記錄，可按不同的條件查詢，同時可配備相應軟件實現考勤、門禁一卡通。異常報警功能是指在異常情況下可以實現微機報警或報警器報警，如非法侵入、門超時未關等。消防報警監控聯動功能包括兩方面：一方面是出現火警時門禁系統可以自動打開所有電子鎖讓里面的人隨時逃生；另一方面提供監控聯動功能，即監控系統自動記錄有人刷卡的情況(有效/無效)，同時也將門禁系統警報時的情況記錄下來。

2.2.3周界防范管控系統

周界防范系統利用安全防范技術，結合周界地形走勢，通過安裝在圍墻上的紅外對射裝置或電子圍欄對重要區域的邊界進行實時監控及報警，并啟動相應的預案處理，同時與視頻監控系統聯動，實現營區周界的有效防護，阻止非法侵入。

周界防范管控系統功能包括警戒線跨越檢測、警戒區域入侵檢測、目標出現檢測、目標離開檢測。其中，警戒線跨越檢測自動檢測運動目標，用于目標接近警戒線或非法授權人接近警戒線時等情況。警戒區域入侵檢測自動檢測進入指定區域的運動目標，用于監測非法入侵警戒區域。當目標出現時，自動檢測指定區域內出現的人、車、物體和其他運動目標；當目標離開時，對離開指定區域的運動目標自動檢測、記錄、跟蹤、分類，顯示離開位置。上述檢測功能均支持與智能視頻監控系統的聯動功能。

2.2.4電子巡查系統

電子巡查系統將庫房出入口控制識讀設備作為巡查點，利用軍人保障卡或指紋進行身份識別，對人員的巡查活動狀態進行監督和記錄并實時傳輸至值班室。

系統主要由巡檢棒、人員信息鈕、場所信息鈕、數據讀取裝置和軟件組成。系統的工作原理是：首先，將具有不同編號的場所信息鈕安裝在需要巡檢的地方，在巡檢前，先用巡檢棒對人員信息鈕進行讀取；在巡檢地域，用巡檢棒讀取場所信息鈕中的信息作為巡檢的憑證，完成后用數據讀取裝置讀取巡檢棒中的數據。

電子巡查系統功能包括巡查計劃擬制、巡查情況判斷和查詢統計。巡查計劃擬制是指對巡查區域、路線、時間、地點和人員等信息進行設置。巡查情況判斷是指自動判斷正常、異常巡查信息。查詢統計是指對歷史巡查記錄進行查詢統計。

2.2.5環境感知預警系統

針對島礁地理環境分析，臺風等自然天氣對于島礁安全也有影響，其系統由環境感知、環境分析、環境預警組成，通過感知原件感知周邊環境信息，并對其進行分析，預報未來一段時間周邊環境的變化，并針對此信息按照預先方案進行處理。與受警中心、信息發布中心、對講管理中心進行聯動，如遇突發情況對全島實施報警，并對關鍵位置進行通報，預先防范。

3 基于層次分析法(AHP)的系統效能評估

系統效能的評估是對系統的功能和質量、效果的全面評價。針對島礁安防的基本要求，建立一種基于層次分析法(AHP)的評判模型，對基于傳統安防系統、基于數字營區安防系統和基于智能設施設備構建的安防信息系統進行系統效能評估，通過對涉及的各要素進行量化分析，對安防策略的選擇給予客觀、準確的評判，為決策者提供依據。

根據AHP法的步驟首先建立層次結構模型。決策的目標安防信息系統效能、決策準則主要從針對系統的可靠性、系統效率、系統投入與產出性價比等方面進行考慮，即系統實時準確性A1、決策調整時間A2、系統協調共享性A3、人力資源利用率A4、系統可靠性A5和決策對象傳統安防系統、數字營區安防系統、智能安防系統，按它們之間的相互關系分為最高層、中間層和最低層，層次結構模型見圖3。

建立模型后，根據得到的層次結構關系，引入1～9標度，采取多個專家根據決策目標、準則針對各指標A1～A5打分取均值的方式，并對各層因素兩兩比較，最終得到成對比較矩陣為：

圖3 層次結構模型

對成對比較矩陣B1、B2、B3、B4、B5，求其層次總排序向量，并進行一致性檢驗，結果見表1。

表1 一致性檢驗結果

計算CRk可得：A1、A2、A3、A4、A5通過一致性檢驗。

由上述結果可得：B1、B2、B3總目標權值為{0.3，0.246，0.456}，即個方案排重為B3>B2>B1，最優方案為基于智能設施設備構建的安防信息系統。其結論符合常識，較好地驗證了各系統使用效能。

4 結束語

與以往安防策略相比，智能安防信息系統更適合營區安防策略實施，其高效性、安全性、便捷性較以往安防策略更加突出。未來隨著基地合成化程度越來越高、人員編成越來越復雜，管理難度逐漸增加，信息系統作為解決這些問題的不二法門，必將發揮更加重要的作用。建設信息化部隊、打贏信息化戰爭是我軍現代化建設總目標，營區是部隊生活、訓練的基礎，數字化部隊需要與之相適應的數字營區。隨著信息化部隊的不斷增多，對于營區的需求也與以往不同，未來營區必將高度信息化、智能化、集成化，以確保承載信息化部隊。