懷柔科學城起步區智慧安全園區建設方案設計

收稿日期：2024-01-31

作者簡介：任楠（1984—），男，遼寧大連人，碩士研究生，工程師，研究方向：工程管理。

摘 要：建設智慧園區是各地園區搶占未來制高點、爭創發展新優勢、促進園區全面升級的重要戰略舉措。在懷柔科學城起步區安全管理需求的基礎上，以懷柔科學城起步區6個院市合作交叉研究平臺為主體進行智慧安全園區系統建設和平臺建設，實現事前、事中、事后一體化操作流程，提升懷柔科學城起步區智慧安全管理能力，為懷柔科學城不同區域推進智慧安全園區建設提供借鑒和指導。

關鍵詞：懷柔科學城；智慧安全園區建設

中圖分類號：TU982? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）03-0109-05

1項目概況

1.1 建設背景

懷柔科學城作為“三城一區”的重要組成部分，將助力國家重大科技基礎設施建設落地，完善基礎前沿研究，實現關鍵核心技術突破，為北京實現“四個中心”中的國際科技創新中心建設凝心聚力。

2017年3月，北京懷柔科學城建設發展有限公司成立，其是由北京市、懷柔區和密云區共同出資成立的平臺公司，主要任務是負責懷柔科學城開發建設、投資和運營。2017年5月，國家發改委、科技部批復《北京懷柔綜合性國家科學中心建設方案》。

北京懷柔綜合性國家科學中心規劃范圍總面積100.9 km2，是在原中關村懷柔園、北京雁棲經濟開發區、中關村密云園、北京密云經濟開發區用地范圍基礎之上設立而成，其中位于懷柔區的面積約68.2 km2，位于密云區的面積約32.7 km2。

1.2 建設意義

產業園區是科技創新和產業發展的重要集聚區，是國家現代化產業體系建設的重要組成部分。《中國制造2025》指明，產業園區發展的方向應為生產綠色、產業耦合的新時代智慧園區[1]。建設智慧園區是各地園區搶占未來制高點、爭創發展新優勢、促進園區全面升級的重要戰略舉措。

懷柔科學城起步區具有新建項目多、公共區域密集、人員身份多樣、車輛種類繁多、組織管理復雜等特點。在現有園區管理中，普遍存在人、車通行體驗不佳，安全管理實際復雜度高，事后回溯效能較低，事前防控能力較弱等現象。因此，以信息技術為手段、智慧應用為支撐，全面整合園區內外資源，建設基礎設施網絡化、建設管理精細化、服務功能專業化和產業發展智能化的載體和平臺[2]，讓園區管理服務更高效更便捷，具有關鍵戰略意義。

1.3 建設目標

本方案以北京懷柔科學城建設發展有限公司負責建設的懷柔科學城起步區6個院市合作交叉研究平臺為主體，充分利用人工智能、大數據、云存儲、云計算等先進技術，建設互聯互通的耦合式系統架構，充分利用既有數據價值，實現業務流程化處理，實現事前、事中、事后一體化操作流程，提升智慧安全管理能力。

一方面，以人員、車輛管控為核心，通過對交叉研究平臺辦公園區及周邊道路的人、車出入進行監控點位部署，形成一張基于人臉、人形、車輛的人車多維感知網，結合智能分析人臉采集和應用系統及視頻結構化系統，依托現有的視頻網絡等基礎網絡設施，接入有效人像數據及車輛數據，形成本地人員及車輛圖像資源信息庫。

另一方面，以起步區安全建設為導向，構建人像數據及車輛數據的AI智能分析應用，實現圖像的深度解析，推動人員、車輛管控模式向信息化、智能化轉變。

2需求分析

2.1 業務需求

本著利用科技提升區域管理的目的，運用人臉識別技術和視頻結構化技術，實現快速發現可疑人員蹤跡、確認人員真實身份、發現問題車輛。

主要的業務需求如下：將人臉識別、視頻結構化、大數據、云計算技術與用戶實際需求相結合，依托人像資源庫和車輛庫整合匯聚的人像大數據及車輛大數據，對重點關注人員進行黑名單布控，對問題車輛進行實時告警布控，提供事前高危目標預警、事中重點目標布控、事后目標蹤跡查詢、目標身份核實的全過程應用功能，打造一個智慧安全可靠的園區環境。

2.1.1安全通行需求

起步區內各項目雖已建成大量監控點位，但智能化應用不足，當需要安防視頻查證時，需要耗費大量人員人工過濾排查，綜合數據處理能力不足。為了實時預警和預防突發事件的惡化，對起步區內需要加強實時安全管理，對公共區域和核心區域進行實時監控，當發生突發事件例如區域入侵、車輛違停時，可以及時預警并彈屏警告，以快速處理安全事件。

2.1.2 目標跟蹤需求

針對辦公園區內的黑名單人員和車輛等通過布控進行目標追蹤，基于監控點位的人臉抓拍和車輛抓拍照片實時比對檢測服務，實現布控目標的實時報警、快速反應，并在電子地圖上顯示目標的軌跡，實現快速定位和跟進處理的目的。

2.1.3超速管理需求

辦公園區主要出入口根據需要部署車輛抓拍點位，通過車輛速度監測，實時預警超速車輛，實現對超速車輛管理，從而為人員出行和進出車輛創造一個安全的人車交互通行環境。

2.2 功能需求

為了實現園區業務的統一管理，綜合接入平臺應該能夠和相關業務系統或數據進行對接，實現系統集成、數據共享、業務關聯。需要對接的系統主要包括：園區安防管理系統、園區車場管理系統、園區視頻監控系統、道路卡口測速系統等。

2.2.1系統管理需求

系統管理需求有以下6點：①支持底庫管理，管理員可以對人員進行配置，包括新增單人和批量導入人員信息。②支持車輛信息配置，形成目標車輛底庫，并可對車輛信息進行添加、刪除、修改、查詢等操作。③支持對監控點位等設備的管理，能夠對監控點位的新增、刪除、查詢等操作。④支持用戶管理，可以為用戶分配角色，賦予相應的權限，一個用戶可以分配多個角色。⑤支持布控管理，能夠對具體某一個監控點位進行布控設置，用戶可設置布控告警的閾值、布控類型、布控類別、布控底庫等。⑥支持統計分析功能，包括人員識別抓拍統計、人員流量統計、人車黑名單報警統計的查詢檢索能力，系統需要支持日志管理功能。

2.2.2進出管理需求

實時統計進出辦公園區樓宇人員的詳細信息，實現各個樓宇通道人員進出管理。已注冊的人員通過人臉識別可以快速識別后進入樓宇，訪客可以通過提前預約授權后刷臉進入樓宇。實時檢索所有的人員信息，并可以通過電子地圖顯示行動軌跡。通過視頻識別進出車輛，經過結構化算法分析出車輛的類型、車身顏色等車輛信息，并通過車牌檢索和車輛結構化信息進行檢索，從而在電子地圖顯示其行駛軌跡。

2.2.3安全告警需求

需要滿足對特定人員及車輛進行布控的需求，具體有以下3點：①當目標比中后，在系統監控畫面中進行報警提示，并實時展示報警結果。②提供報警查詢功能，可查詢過往的人像或車輛比中結果，能夠查詢抓拍的圖片、比中的圖片、姓名、車牌、底庫、比對值、監控點位位置和名稱、識別時間、處理狀態以及操作等信息。③支持查看報警圖片前后一段時間的短視頻。

3 總體設計

3.1 設計原則

3.1.1安全性原則

系統的網絡配置和軟件系統應充分考慮數據的安全。多用戶任務實時操作，并能夠對用戶權限進行嚴格的設定，確保網絡安全可靠地運行。

3.1.2穩定性原則

系統在正式運行前應該經過反復測試，保證系統長期的正常運轉，在發生意外的軟、硬件故障等情況下，能夠很好地處理并給出錯誤報告，并且能夠得到及時的恢復，減少不必要的損失。

3.1.3可靠性原則

充分考慮業務的特殊性和復雜性，確保系統總體性能滿足用戶要求，確保新系統與原系統無縫銜接，不發生長時間業務中斷、阻塞、死鎖等情況。

3.1.4靈活性原則

包括處理的最大信息量，最大并發訪問量以及索引能力都可以方便地進行擴展并應用。

3.1.5可擴展性原則

系統在運行環境的軟、硬件平臺選擇上要符合行業標準，具有良好的兼容性和可擴充性，能夠較為容易地實現系統的升級和擴充，從而達到保護初期階段投資的目的。

3.2 架構設計

3.2.1 設備層

設備層主要指提供系統和業務部署的基礎環境，包括硬件的服務器設備、存儲設備、網絡設備等，以及園區部署的人臉識別和車輛識別設備，地感線圈和各種傳感設備，主要是實現底層數據的采集。

3.2.2傳輸層

傳輸層指園區內各層交換機組成的智慧安全園區統一網絡，為設備層及上層建筑應用提供網絡支撐，實現了設備層數據的傳輸。

3.2.3數據層

數據層包括地理信息數據、基礎業務數據、決策數據庫、設備設施庫、元數據庫等，實現了園區基礎數據和業務運營數據的匯總和整合。

3.2.4應用層

應用層包括通行、安防、一卡通等子平臺，通過實現各個子系統的建設和運行，實現了相應業務的平臺化管理，提升了運營效率。

3.2.5決策層

決策層是通過園區統一接入平臺，打造了園區多個智慧化場景，實現了各系統間的信息共享、業務流程互動和設備間的聯動，從而提升了起步區整體運營的效率和安全性。

3.3 網絡拓撲

本方案涉及網絡線路為視頻專網，系統在視頻專網進行部署。在視頻專網中，實現對交叉研究平臺辦公園區內部道路的人臉識別及結構化信息的接入，對周邊道路監控的各路攝像機進行結構化信息接入，實現預處理、特征提取和實時比對預警，滿足用戶的人像應用及結構化應用需求。在樓宇出入口設置人臉識別一體機，對出入樓宇辦公區的各類通行進行管理，包括人員識別、員工管理、通行授權、訪客管理、考勤管理、陌生人預警和車輛通行等。系統網絡拓撲圖如圖1所示。

4 建設內容

4.1 項目情況

北京懷柔科學城建設發展有限公司負責實施的6個院市合作交叉研究平臺位于北京市懷柔區11街區，平臺具體包括：材料基因組研究平臺、清潔能源材料測試診斷與研發平臺、先進光源技術研發與測試平臺、介科學與過程仿真交叉研究平臺、北京分子科學交叉研究平臺、腦認知機理與腦機融合交叉研究平臺。

根據市政府安排采用“一會三函”模式并陸續于2017年和2018年集中開工建設，現已完成項目竣工驗收備案并交由中國科學院各使用單位進行實驗設備安裝及具體使用。項目基本情況如表1所示。

本方案將建設園區人臉識別進出管理系統、動態人臉識別系統、視頻結構化應用系統、車輛測速預警系統，接入現有視頻監控系統，全部都要接入平臺統一管理。

4.2 系統建設

4.2.1園區人臉識別進出管理系統

在科研辦公區周邊安裝人臉抓拍監控點位，對進出園區的人員進行實時臉部抓拍，同時與目標人員信息庫進行比對，包括重點人員庫以及本地重點關注人員庫，實現人臉布控、比對報警以及一鍵布控等動態人像比對業務應用，滿足對特定人員的布控告警及管控需要。

通過靜態人像比對服務，實現人員以圖構圖、單人檢索等應用；通過人像研判分析服務，實現人員軌跡分析、頻次分析、落腳點分析等應用。人臉抓拍監控點位建設原則：達到該區域內園區公共區域人員和主要車輛道路數據采集全覆蓋，實現人臉抓拍比對分析，發現問題提前警告。

4.2.2動態人臉識別系統

在科研辦公區門禁安裝人臉識別監控點位，對出入材料基因組研究平臺、清潔能源材料測試診斷與研發平臺、先進光源技術研發與測試平臺、介科學與過程仿真交叉研究平臺、北京分子科學交叉研究平臺、腦認知機理與腦機融合交叉研究平臺等6個科研辦公區的通行門禁進行管理。

科研辦公區大門主要作為訪客和陌生人來訪管理，平時大門關閉，客人來訪時由物業人員打開大門，里面正對大門口各設置1路人臉抓拍監控點位，訪客進入大堂時，可以識別來訪客人信息，并在大堂LED屏和展廳LED屏顯示歡迎詞（保密人員只顯示歡迎詞，其他來訪人員要顯示姓名/職位和歡迎詞）。陌生人來訪需要現場確認后授權才能進入樓宇，確保樓宇的安全。

4.2.3視頻結構化應用系統

選取園區已有視頻監控點位，實時把視頻發到園區結構化算法服務器進行人體特征提取等結構化處理，對人形、機動車、非機動車進行目標識別及特征提取，同時與車輛布控數據進行比對，實現車牌布控比對告警，整體滿足對特定車牌的布控告警、人員布控搜尋及人車管控需求。

4.2.4車輛測速預警系統

在科研辦公區周邊道路建設卡口測速系統，對來往車輛進行抓拍及測速，綜合接入平臺將對接卡口測速系統，對接相關車輛數據接入并在平臺上進行統一的展示，中心管理主機可看到所有過往車輛的車牌號及其車速，并可設置超速警告。

4.2.5視頻監控系統

園區平臺根據需要接入現有視頻監控系統，中心管理主機可查看實時視頻、錄像回放等，實現資源管理、任務管理、設備管理和系統管理體系的一體化。

4.3 平臺建設

4.3.1綜合接入平臺

綜合接入平臺通過園區各類業務系統的接入，能夠實現對數量和種類都非常龐雜的各種系統、各類設備進行簡便高效的管理，對各種設備設施異常、突發事件、警情信息進行有效的掌握，對各種資源迅速直觀地調度整合，從而實現設備故障自動報警、視頻聯網實時監控、報警預案處理、應急指揮等應用所需的強大的綜合指揮管理的功能。

4.3.2數據平臺

通過統一的數據體系與標準規范，建立園區數據庫，涵蓋空間、人員、設備設施、樓宇、車輛5大基礎庫，為數據共享、分析與應用提供支撐。依托混搭式大數據存儲與處理技術，建立大數據支撐平臺，實現多源、異構數據的采集與交換、組織與存儲、共享與服務、分析與挖掘、治理與管控、BIM與展現等功能。

4.3.3 地圖平臺

二維、三維系統與視頻監控系統之間的組合，實現了對園區邊際的無死角的布防，也實現了園區內部的目標監視。基于地圖平臺建設的視頻監控系統將地理信息與視頻監控相結合，為視頻監控系統提供了基于地理空間的可視化操作界面，從設備前端部署到業務后臺管理，都能夠基于可視化界面來管控應用，與傳統視頻監控系統相比，其操作的直觀性、管理的實時性、控制的便捷性、信息的綜合性、分析的智能性、業務的聯動性都是無可比擬的。

4.3.4數據可視化平臺

園區數據可視化平臺利用數據平臺或園區管理與運營指標庫，向園區管理者、企業和公眾用戶提供多種靈活的交互工具，滿足客戶數據需求，創造交互式的“千人一面，一人一面”的目標數據分析與數據共享服務。數據可視化平臺實現包括自定義報表、即席查詢、數字儀表盤、地圖展示、指標導航、指標管理、信息推送等功能。

5 結束語

本文闡述了懷柔科學城起步區智慧安全園區建設方案的背景、意義和目標，介紹了智慧安全園區的需求分析、總體設計和建設內容。通過懷柔科學城起步區智慧安全園區的建設，能更好地利用人工智能、大數據、云存儲、云計算等先進技術，建設互聯互通的耦合式系統架構，充分利用既有數據價值，實現業務流程化處理，實現事前、事中、事后一體化操作流程，提升懷柔科學城起步區智慧安全管理能力。

現階段懷柔科學城起步區智慧安全園區的建設仍處于逐步探索的過程，將是一項系統而復雜的工作，很多方面還有不足。今后還需要從豐富完善建設內容等方面，引入“互聯網+”應用系統，合理合法將AI人工智能算法與園區人臉識別進出管理系統、動態人臉識別系統、視頻結構化應用系統、車輛測速預警系統等深度融合，有效提升懷柔科學城起步區智慧安全園區管理水平。相信通過各種方式的運作，使懷柔科學城的智慧城市管理邁上一個新臺階。

參考文獻

[1] 楊麗麗.億聯智能化工程公司發展戰略研究[D].濟南：山東財經大學，2022.

[2] 蔡耀君.以智慧園區建設推進數字經濟高質量發展[J].市場論壇，2022（5）：55-58.