基于數據采集和共享的智慧社區管理平臺的設計與應用

許凱翔

（上海天誠比集科技有限公司，上海201613）

智慧社區業務管理平臺是以物聯網技術、人工智能技術和大數據分析研判為基礎，針對社區管理的綜合智能管理平臺。主要針對政府對社區治理的需求；物業對物業管理的需求和居民對社區服務的需求。結合智慧城市的建設，以社區為單位提供打造一個基礎的數據平臺和各方提供應用服務的運營平臺。

1 項目概況

智慧社區業務管理平臺項目是一個集成研發項目。系統為兩級架構：云端平臺統一業務呈現和數據分析；底層平臺負責數據采集和數據清洗。兩級平臺根據不同的業務場景將業務應用流程進行貫通，實現社區的安防，物業管理，社會綜合治理所需要的數據采集，業務管理，人員管理，設備管理和智慧調度統一在一個系統中實現。

2 系統結構設計

2.1 系統總體架構設計

系統總體架構為模塊化、構件化，是面向應用的業務構件集合（如下圖1 所示）。總體架構自上而下依次為展現層、應用層、系統支撐層、數據資源層和基礎設施層，從左到右可以劃分為安全保障支撐體系和標準規范體系，安全保障支撐體系和標準規范體系貫穿系統各個層次，保證應用系統符合安全、標準、規范，從而保證了系統建設和運行的質量。

圖1 系統總體架構圖

（1）基礎設施層。支持平臺運行的IT 基礎設施，包括門禁設備、車禁設備、視頻設備、服務器系統、網絡系統、存儲系統、安全系統、機房及配套工程。

（2）數據資源層。支持平臺運行的信息資源體系，包括門禁信息庫、車禁信息庫、業務過程信息庫、空間信息庫、事件信息庫、運維日志庫、非結構化數據庫（視頻、圖像）等。

（3）系統支撐層。支持平臺應用系統運行的支撐組件群，包括應用中間件、地理信息系統平臺、報表軟件、工作流軟件、數據分析和其他系統軟件。

（4）應用層。針對不同用戶對象的業務訴求，實現各類不同的業務應用。包括針對公安和政法為了社會治安和維穩的智能安防和綜合管理的行業應用；針對物業公司和房地產商為了提供居民服務的物業管理和社區O2O 應用。

（5）展現層。針對不同用戶對象的WEB 端和手機APP 端的操作界面。

除了上述幾個層次外，標準規范體系和安全及運維保障體系貫穿各個層次，信息化相關的標準規范體系建設作為一項基礎工作，需要不斷完善，指導項目的建設。

2.2 系統網絡拓撲圖

圖2 系統拓撲架構圖

系統拓撲架構分為四級管理架構（如圖2）：小區、社區（居委）、街鎮和區級；

其中公安智能微卡口直接進入公安專網，小區智能安防系統通過綜治專網匯入區級綜治分平臺。

小區級主要將基層小區出入口綜合門禁信息、視頻信息、人員信息、車輛信息、刷卡信息等業務數據資源進行充分采集，并匯聚至社區（居委），前端系統主要包括人員/車輛出入口子系統、智能門禁系統、人臉抓拍系統、視頻監控系統、人員數據采集等系統。

社區居委層實現視頻圖像存儲、智能安防集成服務和人臉抓拍智能分析服務。

街鎮級通過鎮級智能安防平臺實現APP 數據轉發和街鎮級數據統計呈現。

區級通過綜治云平臺，匯入街鎮級的相關應用和統一管理。

3 功能框架

系統功能架構圖：

本系統主要分為兩個模塊，即功能模塊與數據庫；其系統各模塊功能如下表所示（表1）。

表1 系統功能列表

4 實現過程及技術方法

本項目的主要技術難點在于以下3 點：

（1）因為業務對象不統一，造成前端APP 和WEB 端無法統一進行規劃設計。需要一種混合框架來平衡前端應用能夠適配不同業務對象。

（2）架構上需要解決應用需要云服務方式提供，而數據需要本地化接入和存貯的矛盾。

（3）數據接入的協議或接口不統一，造成在工程實際項目中無法快速高效的接入第三方的智能化設備。

在本項目中為了解決以上技術難點，采取以下的技術方案。

4.1 APP 技術架構

智慧社區移動應用采用基于HTML5 技術的跨平臺移動應用開源框架AppCan.cn, 利用HTML5+CSS3+JavaScript 技術快速構建智慧社區系統的各類移動應用。通過AppCan.cn 平臺提供的Hybrid 混合開發引擎的支持，一次性完成與移動端Andriod、IOS 多平臺的適配支持。原則上，能用H5 開發的功能都盡量使用H5 技術，無法用H5 的才使用原生開發技術。

智慧社區移動前端應用通過混合前端開發平臺、UI 開發框架、JS JDK、多種擴展插件、各類框架接口,快速開發與本地應用體驗相媲美的移動應用。同時智慧社區移動App 通過App 云服務實現業務數據交互和集成。

4.2 云服務技術架構

Web 前端基于HTML/HTML5/Vue/CSS3 開發web 前端頁面，兼容主流瀏覽器。前后端架構分享，展現層和數據層完全分離，通過跨域實現前后端數據通信。靜態資源使用CDN 服務提供加速訪問服務。

android，ios 基于原生與H5 混合開發。在app 端實現https鏈路請求優化，做防盜鏈和DNS 劫持處理。調用Restful 標準接口，與云端進行數據交互。

后端采用基于Java 技術棧的Spring 框架，包括Spring Cloud，Spring Boot，Spring Mvc。ORM 框架使用Mybatis，提供對數據庫的操作。此框架為云應用開發中的配置管理、服務發現、斷路器、智能路由、控制總線、分布式會話和集群狀態管理等操作提供了一種高效的開發方式。

4.3 設備采控技術方案

智慧安防系統中的設備采控服務是指對設備數據的采集以及對設備下發命令進行控制。本服務與智能設備之間采用Socket 方式進行數據采集與交互。Socket 方式是最簡單的交互方式，是典型的C/S 交互模式。一臺客戶機，一臺服務器。服務器提供服務，通過IP 地址和端口進行服務訪問。而客戶機通過連接服務器指定的端口進行消息交互。其中傳輸協議是TCP/UDP 協議。而服務器和客戶機約定了請求報文格式和響應報文格式。HTTP、RPC、WebService、Modbus 等多種協議都是采用的這種方式進行數據通信，只不過不同的就是傳輸協議以及報文格式不同。本系統中，安防設備作為服務器端，設備采控服務作為客戶機端。

設備采控服務部署在小區本地服務器中，可獨立運行。作數據采集時，設備采控服務通過MQTT 協議發布消息，服務器訂閱消息，將消息消費并處理后存儲進云端數據中心。作遠程命令下發時，服務器發布消息，設備采控服務訂閱消息，將消息消費并下發給相應的設備。采用MQTT 方式的優點是其有消息發送失敗后重新發送的功能，直至消息發送成功為止。服務器與數據庫既可以在云端部署，也可以在小區本地部署，默認一般情況下在云端部署。

圖3 數據采控技術架構圖

5 智慧社區業務管理平臺的實現

本智慧社區系統的總體實現由以下幾個部分組成：

5.1 智慧社區業務管理平臺：有可橫向擴展的協議庫，有系統聯動的規則庫，是集數據匯聚，數據展示，聯動應用，數據清洗，數據分發為一體的開放式集成平臺。可確保數據安全，數據存儲本地化，建立多層級管理架構的基礎，是向云端上層應用進行數據上報與匯聚的基礎，是小區級數據中心。同時，小區本地應用的數據上報都采用加密的方式進行數據傳輸，確保數據共享的安全性。

5.2 智能分析服務節點：是對視頻、圖片做智能分析的能力擴展的計算節點，是邊緣計算的實際落地應用；是將AI 智能分析應用推向居民切身體驗的載體，可以和數據節點配合完成各種算法技術和應用場景的完美結合。

5.3 小區部署各個感知子系統，智慧社區業務管理平臺通過技術手段實現小區內多元數據的采集和整合，平臺主節點負責物聯網數據采集與各類子系統和安防設備的接入，智能分析服務節點基于人工智能的深度學習技術負責視頻、圖像的智能分析。

5.4 人車數據采集：小區出入口人員通道通過人臉抓拍攝像機實現進出人員的人臉采集，通過實時比對識別和記錄出入小區的人員身份。同時，對接小區出入口車牌抓拍系統，獲取進出小區的車輛數據。

5.5 視頻數據采集：小區內部公共區域安裝高清監控攝像機，建設小區智能監控系統，實現基于地圖的視頻實時預覽和錄像調閱，同時基于視頻智能分析，對翻墻、車輛亂停放、物品堆放等事件進行自動感知和告警。同時平臺將小區視頻監控資源轉換為符合GB/T28181 標準的碼流，接入派出所，通過安全邊界匯入公安視頻聯網系統，實現公安對小區視頻資源的調用。

5.6 泛感知數據采集：對于小區內的泛感知數據，如消防栓壓力傳感器，井蓋位移傳感器等設備的信息智慧社區業務管理平臺通過NB 協議的物聯網傳輸協議和云端平臺進行數據交互，獲取實時的數據。

6 結論

智慧社區業務管理平臺在技術層面上打造一個可靈活擴展業務應用、實現數據資源的一體化管理，對大數據進行儲存、分析、可視化決策管理的開放平臺。通過強化對不同來源數據的統一管理和關聯應用，完成智慧社區平臺向“數據中心”+“業務應用”轉型的產品戰略調整。在應用層面上是以智慧安防和社區綜合治理管理為重點，并結合物業管理、社區服務及其他可擴展的業務應用，為政府、物業、居民、企業提供一個智慧社區的整體解決方案。

城市的智能化建設從社區開始，而社區的智能化建設從小區開始。在小區智能化建設的同時，業主的需求，除了小區的安防、智能化建設外，業主也關心從服務端給自身帶來的“獲得感”。本方案將小區的“綜合治理”、“物業管理”和“社區O2O”融入其中，實現“社區級的自治服務”和閉環管理，在滿足智能安防建設的同時，真正提升社區服務品質。