基于物聯網技術的校園智能安防系統設計分析

問澤民

（蘇州大學保衛處 江蘇蘇州 215000）

5G的快速發展使得物聯網技術得以廣泛應用，其通過傳感系統、感應器裝置的建設應用，實現信息的智能化識別與傳遞。智能安防系統設計針對校園的區域進行視頻監控，并實現對校園內重點保護區域的防范，通過在線巡更系統、智能聯動機制的建設，切實保障校園內的學生安全。校園風險因素較多，通過智能安防系統的設計應用，可對風險內容加以分類與識別，具有可操作性和可拓展性。

一、系統建設原則及方案

1.需求分析

校園智能安防系統以大數據技術、云計算技術為基礎，主要用于校園內的安防工作，安防系統設計應滿足以下幾點需求：

（1）對校園內的出入口、道路、重要部門、實驗室、公共區域進行24小時監控，實現對安全事故的科學預防，設置監控點進行全方位錄像，切實實現對安全事故的預控與處理，便于后期安全事故發生的取證。

（2）建立入侵防范機制，重點對校園內部及校園周邊以及實驗室等區域進行入侵防范，實現對各類安全事件的預警以及記錄，建立預警機制為校園的安全提供保障。

（3）建設應用校園巡更系統，根據區域、實踐制定校園內巡更計劃，并采用實時監測的方式保障校園內部安全性。

（4）建設一體化管控平臺，通過平臺的日常操作以及管理，實現對安全模塊的維護與調節，為校園的安防管理工作奠定基礎。

（5）建立聯動機制，采用技防的方式，設置門禁系統以及報警系統，對外來人員進行阻隔，保障校園內部的安全。

以物聯網技術為基礎，為切實滿足上述安防系統的基本需求，建立報警系統、監控系統、巡更系統、門禁系統，實現數字化校園的建設，實現安防工作的科學聯動開展。基于物聯網技術的智能安防系統設計應用，實現終端設備與信息采集裝置之間的科學連接。本文設計的智能安防系統采用聯動控制方式，統一數據管理平臺，可以實現視頻監控、巡更監察、門禁控制、軟件控制、智能報警等多種功能的聯動。其不僅可以通過PC端對其進行操作控制，同時可以使用終端進行操作。基于物聯網技術的應用，實現對校園內安保工作的遠端控制[1]。

2.設計方案

（1）設計原則

方案設計應依據《智能建筑設計標準》、《安全技術防范工程技術規范》等文件，嚴格遵照校園安防工作的基本要求，切實保障各項安防業務的科學管理，安防方案設計遵循以下幾點原則：

①技術性原則：應用先進的物聯網技術進行信息預警和數據采集，使用先進、可靠的新型技術，挖掘技術在安防系統建設中的應用潛力，保障技術的可靠性、適用性、實用性。

②便捷性原則：安防系統應具備各項安防業務的統一管理能力，可以實現對安防區域的科學化管理，并采用便捷的操作手段，落實具體的安防業務與安防工作。

③開放性原則：安防系統應用應貫徹落實可拓展性原則，為后續的安防系統維護和進一步完善提供便利條件，同時具備可兼容性以及開放性屬性，支持終端設備與Pc端的同時應用。

④經濟性原則：以最少的成本投入實現安防工作效益的最大化，切實保障系統穩定性，并具有一定的容錯屬性。

（2）技術結構

基于物聯網技術下的安防系統設計應包括三個層次，分別為感知層、網絡層、應用層，在三個層次結構的共同作用下，實現信息的交互、數據的傳輸以及分析，支持智能化安防工作的開展。

①感知層：感知層的主要作用是感知和獲取數據，其具備一定的識別能力，利用射頻感知系統、傳感器裝置等，實現對基本事物的感知，視頻預警、門禁系統、安全風險識別均以感知層作為基礎開展安防工作，是智能安防系統的基礎部分。

②網絡層：網絡層主要實現數據的交互，以網絡通信協議為基礎，利用校園無線網絡對數據進行傳遞，當安全事故發生或者安全預警存在結果時，可進行預警信息傳輸，安全管理人員可以接收相應的指令。

③應用層：應用層分為終端系統和PC端系統兩個部分，通過服務端與客戶端之間的功能銜接，實現人機交互、指令傳遞的作用，根據預設的編碼進行智能操作。

二、智能安防系統設計及應用

1.視頻監控系統設計

（1）結構設計

基于物聯網技術的視頻監控系統設計主要用于監控校園內的各大區域，實現對監控區域風險的識別。其系統組成包括攝像頭、控制系統、顯示裝置、電源、傳感器裝置等。結合校園安防工作的基本需求，視頻監控系統覆蓋范圍包括教學樓、宿舍、操場以及校園內的人流密集區域。

視頻監控系統作為智能安防系統的前端系統，按照實際需求在門口位置、操場位置等安裝高速攝像機，在建筑外圍區域安裝一體化攝像機，在道路及人流通過區域安裝紅外射頻一體化槍機，其主要作用是實現對校園內部數據圖像的全方位采集，并經過無線通信協議以及交換機裝置上傳至監控系統之中。系統借助大數據技術的風險識別功能，對潛在的安全風險因素進行識別，當發生安全事故時，并對安防人員進行預警。

（2）功能設計

系統包括管控中心、客戶端管理平臺、32盤位儲存裝置，采集的報警數據可以直接儲存到系統之中，并向安防人員發送預警信息。該系統設計具備實時預覽、電子地圖展示、語音對講、輪循、遠程控制等功能，當識別采集的圖像數據信息中存在異常或者發現可疑人員，視頻會自動跟隨切換，并同時發出警報，安防人員可進行語音通報，及時制止風險行為。除安防人員外，其他人員輸入口令也可進行識別信息的篩查以及觀看，領導可隨時抽查校園內的實際情況。

視頻監控系統設計應用視頻源主要包括視音頻編碼器、數據傳輸以交換機為主、管理和控制采用客戶端平臺、視頻顯示裝置應用視音頻解碼器。基于物聯網技術實現信息的交互與傳輸，使用數字解碼器進行多種規格數據參數的編碼，支持8M高清碼流，可以滿足傳感器設備、信息采集裝置的編碼和解碼實際需求。系統內配置云空間儲存裝置，基于大數據技術實現對云空間的打造，構建網絡儲存服務器，實現對各區域視頻資源的分布式管理，并可以實現對采集數據的NAS備份。系統管理平臺具備強大的認證、配置、報警、控制等功能，基于無線網絡的數據編碼指令傳輸，實現對視頻數據、音頻數據處理與檢索，并通過實時監控、云臺控制、風險預警的方式，展現潛在的安全風險，為落實安防管理工作提供保障。監控系統所承載的采用邊界安全接入控制的方式，通過網絡協議的簽訂，對數據進行交換、傳輸，為區域內數據傳輸提供安全保障[2]。

2.電子巡更系統設計

（1）功能設計

根據校園內部的安全巡防要求，設計電子巡更系統對校園公共區域以及校園的周邊區域進行巡更點以及巡更路線設置。電子巡更系統設計要求符合校園的內部設施結構，共計設置巡更點的數量若干個，并可以根據電子巡更系統的可拓展性，適當增加或者刪減巡更點的數量，以符合不同時期學校安防工作的實際需求。

巡更系統設計主要用于安防工作的管理，實現對校園內部安防人員的考核，輔助開展校園安防工作。設計電子巡更系統安裝感應裝置，主要用于信息的采集，安防人員在對校園內部重點區域進行巡查過程中，系統可以自動識別安防人員所佩戴的感應器，讀取地址編碼，并在完成巡視工作后，將工作狀態、工作時間等以日志的方式上傳至管理系統之中，以便于管理人員對安防工作的實際情況進行審核。

智能電子巡更系統的安裝與應用通過無線網絡連接，根據每個信息的編碼程序，實現對不同安防人員、安防區域的模塊分類，并基于管理人員進行巡更管理操作。基于物聯網技術的應用，其可以實現對校園巡更工作的巡更人員登記、巡更點登記、信息點采集、重點區域巡更安排、工作班次智能排列等，根據采集的數據信息對校園內的巡更工作進行安排，并實現安防工作管理的智能化。

（2）結構設計

電子巡更管理系統的設計應用采用信息支架、巡更棒、信息下載器、傳感器等裝置實現對信息的科學采集，并根據編碼程序內容實現對巡更工作的科學安排。信息點主要安裝在建筑物的表面區域，可以適應外界惡劣的自然環境，且具備強大的信息采集、信息更新、信息記錄、信息識別等功能，詳細報告巡更地點的人員以及實際情況，實現點對點的巡更安防工作管理。

3.智能防盜報警系統

（1）結構設計

報警系統是通過傳感器實現對風險的識別，實現自動報警的裝置，其通過與其他軟件平臺的連接，建立聯動控制箱進行綜合管理，可以實現校園安防系統的聯動管理，當發生安全事故、盜竊事故等問題時，報警系統會在最短的時間內反應，實現防盜報警的作用。

防盜報警系統設置應用分別用于周邊、室內以及應對緊急情況。周邊報警系統將信息采集裝置安裝在室外環境內，對校園門口、主要道路、街邊、外圍區域等安裝視頻信息采集裝置，周邊報警系統信息采集裝置針對不同區域，應用不同的報警設備，如門口及柵欄位置安裝紅外報警探測器裝置、圍墻安裝電子圍欄或震動電纜等裝置。室內報警系統用于識別和判斷是否存在非法入侵的情況，主要用于校園庫房、后勤、財務部門、檔案室等相關場所之中，通過暫緩探測器以及報警器的方式進行數據信息的采集。緊急報警系統設計主要針對校園內部出現的安全事故或者人員傷亡等緊急情況，系統識別后自動傳遞報警，呼叫支援[3]。

報警系統的安裝應用通過報警點布防的方式，進行線路總控，與相關部門建立聯動模式，實現對系統的聯動控制。系統可以實時獲取相關圖像，并自動采集信息，發出報警信號，系統之中的顯示裝置可以凸顯出報警點的位置，并通過預設的方式對相關部門發出相應的警報。設計計算機報警平臺對采集的信息進行識別，其通過紅外傳感器識別的方式判斷是否有人存在，或者通過聲光信號采集的方式與視頻系統實現聯動，并以仿真圖等形式呈現。智能防盜報警系統的設計應用與視頻監控系統、電子巡更系統等聯合在一起，實現多個功能窗口之間的互相轉化。

（2）功能實現

報警系統即使在停電的情況下仍處于繼續運行的狀態，采用后備電源供給警報系統所需的電力，且在斷電后可以持續供電時間達到1h左右。報警傳感器系統均安裝了相應的防護裝置，在受到暴力破壞或者有人意圖拆除時，需要在控制系統輸入指令后方可進行操作。本文基于物聯網技術的應用，建立總線制的報警控制系統，系統模塊包括通信區控模塊、報警輸入模塊、防區報警鍵盤等，硬件平臺的管理主機設備可以實現對子系統的控制。將探測器裝置接入到核心設備后，與校園內部的無線網絡連接，實現所有傳感設備與安裝控制系統之間的數據信息傳遞，實現對報警功能的智能控制。

設計使用的智能報警軟件系統主要分為兩個部分，第一個部分為通訊部分、第二個部分為數據庫部門。通信部分主要根據收集的信息，進行報警訊號的輸出聯動管理，數據庫系統主要訊息進行快速定位和快速查詢。相關人員僅僅在輸入管理員密碼之后可以登錄到系統之中更改數據庫資源，如處于管理狀態未進行操作，則自動轉化為識別狀態。安防人員可以通過系統調整并控制各傳感器的參數，并可以對數據信息展示方式進行調整，根據位置對不同的傳感器及信息采集裝置進行編號。

4.門禁系統

門禁系統設計應用射頻系統，使用門禁控制器、按鈕、卡片和人臉識別的方式進行校園內出入人員的登記、識別、管理，并根據系統識別的最終權限，允許其是否進入或出入校園。門禁系統設計主要應用控制器、傳感器、識別裝置、按鈕等組成。校園入門包括兩種，一種是車輛入內通道、另一種是人員入內通道。人員通道設計使用門禁系統，校園內部教師以及學生可以通過刷卡的方式進入到校園之中，如果個人卡扣丟失或者忘記，可以選擇采用人臉識別的方式進入到系統之中。為避免卡扣丟失導致外界人員進入校園，丟失人員在進行報備之后，可以禁止卡扣的進入功能。車輛進入通道則使用傳感裝置，其可以對車牌號信息進行識別，自動開啟門禁或者關閉門禁的方式進行處理[4]。

5.消防系統

智能消防系統是指當校園內部出現火情時，傳感器裝置會自動識別校園內部的濃煙密度、火情大小，及時發送報警信息疏散人群，自動報警，將采集的火情信息上傳至系統之中，聯動救援部門、火警部門對問題進行處置。智能消防系統的設計應用主要通過安裝火災探測器、傳感器、自動控制裝置、自動報警裝置的方式實現對相關問題的預警，采集信息、識別信息，判斷火災區域、火災等級。

火災感應器主要應用感煙探測器，當空氣中的濃煙密度較大超過標準后，報警器會自動識別，同時對環境溫度、濕度等相關參數進行檢測，檢測結果如果發生火災，報警系統自動系統，會采用警鈴的方式告知校園教師及相關人員，已經發生火災問題，需要及時疏散。同時，系統自動報警系統也會啟動，自動連線119火警平臺，將火災采集的參數信息進行傳遞，火警部門可以快速獲取信息，快速出警。系統安裝噴淋裝置，感應器感應已經發生火災，則系統會自動發送控制指令，噴淋系統啟動，實現智能消防工作[5]。

三、校園智能安防系統的實現

1.硬件選擇

物聯網技術的應用主要實現物與物、人與物之間的科學連接，硬件基礎設施是智能安防系統實現的基礎保障。校園智能安防系統根據實際應用需求需要配置校園無線網絡系統、高清攝影裝置、傳感器、探測器裝置。其可以實現對區域監控內容的清晰識別。硬件的主要作用是承載數據采集與分析的功能，基于通信網絡實現對數據的傳輸。硬件系統主要配置傳感器裝置、紅外射頻設備、探測器裝置進行數據采集，數據分析系統使用數據庫、PC端進行數據查詢與提取。本文設計應用HDTV質量的信號傳輸裝置，采集的數據信息清晰，減少數據內存占據的空間。使用Zigbee技術進行硬件內設備的無線傳輸，并為安防工作人員提供遠程控制等基本功能，該技術應用下可以具有智能識別和行為預測等功能，并根據監測現場的實際情況進行跟蹤式監控，實時傳輸信息，當預測行為具有風險時，會采用特征識別的方式將采集的特征數據信息上傳至網絡之中。尤其是針對意外問題、突發事故，可以最快進行救援[6]。

2.網絡選擇

智能安防系統設計應用的網絡傳輸是關鍵，其是支撐智能識別系統、智能控制系統的基礎內容，可以實現物與物之間的數據交互和指令傳遞，減少人員在安防工作中的操作，使得安防工作開展更加便捷、靈活。網絡傳輸協議簽訂使用RTP協議和TCP協議進行傳輸，數據傳輸質量較高，速率較快，借助無線網絡簽訂協議，實現通信數據的轉化，賦予傳感器設備和中控系統指令控制功能。為實現數據指令的下達的科學性，保障有跡可循，由設計信息中心進行數據的儲存。數據中心在警報觸發時自動進行儲存，通過編碼設置儲存時間節點，并根據具體的需求組進行監控設備的部署，同時進行數據信息的儲存。

3.平臺設計

智能安防系統通過建立統一控制平臺的方式實現多種安防功能的智能化聯動。平臺通過對多個模塊的構建，建立統一的自動報警模塊，采用分布式的方式進行結構設計，實現對各大模塊信息的權限管理和功能管理。本文所使用的智能安防管理平臺，采用差分定義和二值化的方式進行控制，其核心是數字化的圖像處理技術，可以實現對圖像的空間預處理、頻域處理以及分割處理等。監控系統是通過對圖像的采集，將其上傳至平臺之后，通過圖像處理技術對其進行實時分析，判斷其是否存在風險隱患。紅外射頻傳感器則是將采集的信息參數上傳至系統平臺之中，系統根據采集的信息判斷其是否存在隱患，從而發出警報。系統平臺同時具備權限管理、用戶管理、功能調節、日志記錄等多種功能，符合校園安防工作的基本需求。

結語

綜上所述，物聯網技術發展為智能安防系統的設計應用奠定了良好基礎，依據校園安防系統建設相關文件要求，設計人員應做好安全技術規范工作，貫徹落實安全性、可拓展性、兼容性、開放性、靈活性的基本原則，進行校園內的視頻監控系統、電子巡更系統、報警系統、門禁系統的設計，并建立控制室實現對各項安全工作的指導。