社区管理物联网系统设计

0引言

物联网时代的社区管理连接照明设备、警报器、网络摄像头、移动电话和互联网，为居家和社区提供全天候的保护。如果警报器激活，智能家居控制系统将开启照明设备和警报器，侦测任何可能的入侵者，并将信息发送到用户的手机上。如果是虚假警报，只需重置警报器，即可放心地投入工作。如果外出时，可以在触控屏上启动预编程的“外出”模式。安保系统将激活，设定一定的场景，吓退潜在的入侵者。还可以通过手机或笔记本电脑掌控家里的情况，给社区居民带来从未体验过的安全感。

1技术介绍:

RFID是“用感应、无线电波或微波能量进‘于非接触双向通信，实现识别和交换数据目的的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工接触、光学可视、人工干预即可完成信息输入和处理，操作快捷方便。电子标签不同于条形码，它具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、可识别高速运动物体并可同时识别多个标签等优点。RFID系统至少应包括读写器和电子标签(或称射频卡)两个部分，另外还有天线、主机等。RFID系统根据不同的应用目的和应用环境组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。RFID的工作原理是:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活;标签将自身编码等信息通过内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构运作。智能视频分析技术是利用前沿的计算机视觉技术对监控现场的视频内容进行分析，识别各种异常情况并做出相关响应的新一代监控技术。在用户预设监控规则后，在不需要人工参与的情况下，系统能实时分析监控画面，发现异常情况并报警。智能视频监控可以做到及时发现、及时取证、及时处置，相对传统的人工甄别和事后鉴别不仅降低了工作难度，而且能大大提高监控区域内案件的发现率和处置及时率。

2系统总体框架

此系统主要由周界激光雷达报警系统、社区智能视频监控、社区信息系统、车辆出入管理系统等模块组成。家居智能化管理由灯光及家电智能控制、远程控制与监控、无线可视对讲、室内管理预警系统等模块组成。该方案具有自动感知威胁和主动威胁告警功能，借助于业主、社区物业、警方的快速响应，减少事故的损失。对于社区，在社区的中控室设置管理中心配置管理服务器、操作电脑和管理中心机，将管理中心作为整个社区的管理平台，实现可视对讲、管理告警、信息服务、3G视频电话、灯光及家电智能控制、远程控制、远程监控、手机RFID停车场刷卡、门禁、社区小额支付等智能化功能;同时可兼容后续分期开发的片区，实现社区只建一个中心管理所有的智能化系统。在社区的主人行出入口各配置一台围墙机，实现访客身份确认控制功能。在高层住宅区，每个单元大堂配置一台3G单元门口机，可实现访客与住户可视对讲及开锁，有效控制进入本单元人员的身份。社区所有住户每户室内配置一台3G家庭信息机主机、3G家庭信息机子机，作为室内智能化平台，可实现可视对讲、3G可视电话、管理告警、信息服务、灯光及家电智能控制、视频监控、留影留言等功能;住户还可根据需求配置管理探测器、家电智能控制设备及相应的模块。对于业主室内安全，采用一台主机与后台监控中心连接的方式，每台主机可连接多种报警设备，如:使用智能视频技术，可以对室内所有物品实时监控，通过机器视觉技术防止重要物品丢失，老人小孩安全隐患等;使用激光雷达探测联动，可检测非法入侵行为;使用传感器，可探测火灾、煤气泄漏。对于主机的任一通道的报警行为，采用网络方式，直接联动后台监控中心，监控中心收到报警信息后，根据报警类型及时分类处理，反馈给业主、物管和派出所等。通过3G网络，实现住户远程监控家里的所有事物，安全事件也会及时汇报到用户手机。

3系统各模块组成

3.1激光雷达周界报警

社区围墙周界激光雷达探测器的报警控制主机位于社区监控室。周界主动激光雷达线报警系统开机(布防)后，探测器自动进入工作状态，当有人企图从围墙及控制区域翻入社区，就会触发报警，发出现场话音告警。监控室的报警控制器检测到现场报警信号后，立即报警，并显示出报警具体位置，值班人员可通知保安巡逻人员去现场处警。系统防剪线，防阻挡，防断电，安全可靠。

3.2智能视频监控模块

通过智能视频，实现无人值守监控。对重要物件和重要区域自动监控，发现物件丢失或者有人闯入等行为时，可实现自动报警。不同性能的摄像机具体安装位置如下:—社区主出入口安装彩色宽动态摄像机;—楼间走道、停车场等安装超低照度摄像机;—主干道叉口、周界围墙等区域安装彩色带全方位云台一体化摄像机。所有摄像图像连至监控室，经矩阵主机切换后显示在电视墙上。矩阵主机留有余量，供扩展。所有图像均记录在数字硬盘录像机中，资料查询方便，可按日期/时间/路数等查询，回放图像清晰。带云台摄像机可由监控室的四维键盘控制进行接近360“的扫视，对社区各出入口进行监控，并可拉近放大监控画面，控制区域大，做到重点监控与全面监控相结合。当发生报警时，报警信号可通过联动送到多功能画面处理器，按预先设定联动摄像机进行当地实时摄像;同时报警画面直接显示在报警监视器上，并进行实时录像。多动能画面处理器可将重要地点的画像以画面处理的形式在大屏幕监视器上将多个图像同时显示。系统中除采用常规的一些监控设备(监视器、云台控制器、录像机等)外，系统的控制部分采用智能数字图像运动跟踪报警器来实现全自动操作控制，使入侵受保护范围内的目标一个不漏的自动记录，并切换到值班员面前，同时发出声光报警提醒值班员注意。

3.3进出口人脸图像采集比对系统

在社区进出口布置监控摄像机，实时地采集并存储社区进出人员的人脸图像，并与黑名单数据库中的人脸图像进行比对;一旦发现黑名单中的目标人，就将现场照片、目标人信息、位置信息、时间信息发送到社区监控中心和社区警务室，在人工确认后，立刻指挥现场警力进行拦截和盘查。社区进出口人脸图像采集比对系统由监控前端、现场调度端和指挥中心端组成。社区进出口人脸图像采集比对系统的主要硬件设备包括高清人脸采集摄像机、补光设备、人脸识别服务器、数据库服务器、WEB服务器、人像比对服务器、报警管理主机等。高清人脸采集摄像机用于动态采集社区进出口人流的人脸图像，并传送到人脸识别服务器。人脸识别服务器提取人脸图像并与社区业主或布控名单进行比对。

3.4车辆出入管理系统模块

车辆出入管理针对建设安全文明社区的管理需要，以物业社区内的停车场智能化管理为目标，重点以社区内购买月租、月卡的固定停车用户为服务对象，以达到停车用户进出方便、快捷、安全，物业公司管理科学高效、服务优质文明的目的，对提高物业管理公司的管理层次和综合服务水平方面将起重要的作用。车辆出入管理采用RFID方式，给每辆社区车辆配备RFID卡，在社区的进出口安装RFID门禁，对于社区车辆，自动放行，对于欠费等黑名单车辆或非社区车辆，通知管干甲人吕右卜干甲。每辆车都有其唯一的远距离标识卡，安装在汽车前挡风玻璃上。车型判别是在车辆静态下预先审定并与汽车牌照号一一对应地记入其标识卡，这种标识卡内的数据可以被数米远以外的微波设备读取，也可以被修改。在车辆出入的全过程都是由电子通信和计算机进行处理，不必人工介入，也不用停车刷卡，其系统关键在于车辆电子自动识别和快速通信。整个管理系统硬件由5个部分组成。(1)电子标识卡电子标识卡是一种有源电子射频卡，功率约为1/l000W，其内存可以存储包括车辆型号、车牌照号、车主的相关资料等各种信息，是一个完善的汽车身份卡和信用卡。(2)收发器收发器是一种带有微波线路的装置，用它与标识卡之间建立高方向性的高频微波通信。它有很强的抗干扰性能和快速的通信能力。(3)进行通信处理的微处理器它将来自标识卡的信息进行解释并传至车道控制器，从而取得该车的有关资料并进行相应处理，对来自车道控制器的数据信息经分析后可对标识卡内的数据进行必要的修改。(4)车道控制器根据卡上的信息，判定通过车辆是否有正常通过的权力;还可判断卡的有效性，并启动相应的交通标志，也可发出警告给车主必要的提示。(5)智能图像识别器智能图像识别系统主要由高清晰带背景光补偿摄像机、广角自动光圈镜头、防护罩、室外支架、聚光灯、视频捕获卡、图像处理软件等组成。镜头采用自动光圈，便于图像信号自动调节图像的亮度，广角型是为了扩大摄像的范围。聚光灯用在当环境光线太暗时，提供摄像照明用。视频捕捉卡具有图像抓拍、图像压缩存档等功能。一辆贴有标识卡的汽车进入社区出入口车道通过第一个装有收发器的门架(还装有摄像机和红外线探测器)时，收发器与电子标识卡通过高频的微波进行双向确认。收发器验证电子标识卡的有效性:如果该卡无法被识别(包括无效)，门架前方的栏杆不会升起，同时系统发出警告提示司机进入右侧的车道进行人工处理;如果一切正常，门架前方的栏杆自动升起，汽车通过。彩色摄像机安装在进出道口，车辆进场读卡时摄下车辆图像，经电脑处理将车主所持卡的信息一并存入电脑数据库;当车辆出场时，摄像系统再次工作，摄下出场车辆，调出进场时的图像在计算机屏幕上确认，有效防止车辆被盗。将RFID技术与视频识别技术结合，建立新一代的RFID技术与视频识别技术相结合的智能监控卡口，不仅改变了视频识别单一的识别方式，实现了车辆一卡口双向互动，更重要的是通过发放RFID标签和带RFID读写器智能监控卡口的分布建设，能够形成及时、动态的车辆运动轨迹和准确的时间，结合视频识别的互动稽核，开辟了广阔的特种车辆管理空间，可极大提高打击涉车不法行为的精确度和及时性，更好地维护社会稳定和治安安定。

3.5基于RFID的人员出入门禁系统

通过采用RFID门禁系统技术，常住用户可通过非接触式ID卡(高频RFID卡)，方便进出社区和楼下大门，而当用户的卡片丢失时，只需在管理处将该卡片挂失，并在管理处再申请一张卡片即可，既方便又可靠。管理员也可通过管理系统全面了解人员进出(图4)。系统由感应卡读卡器、门禁控制器、网络控制器、电脑多媒体、出门按钮等设备组成。所有持卡人都将根据控制区、时间和目的分配出人级别。系统将根据持卡人的出入级别自动或人工作出同意或拒绝出入请求的决定。通过出入级别的设置，使用者通过一张ID卡可以在允许的时间范围内进出多个不同出入口。管理人员能从报警监控窗口查询持卡人记录，并可通过输入持卡人姓名或其他关键字查询持卡人资料和照片，以帮助操作员进行核对和作出必要的判断。管理人员能够将所有持人资料进行快速分类排序操作，并提供用户对数据资料库中的任何内容进行一个或一个域查询的能力。当进行查询时，用户只需输入在该栏中的部分数据内容(如关键字);如果在查询中无匹配的记录，系统必须在3秒钟内显示没有与所提供的关键字段信息相匹配的记录的提示。

3.6远程拉制与室内预警系统模块

家庭智能化网关提供通过拨打家中的电话或登陆玩temet，实现对家庭中所有的管理探测器进行布防操作、远程控制家用电器、照明及其他自动化设备。(l)电话远程控制智能网关嵌入电话语音模块，通过用户电话线路实现电话报警功能。通过网关电话语音模块可进行远程布防等安全操作。通过网关电话语音模块对所有家电、照明系统进行远程电话控制。智能网关对室内的照明、家电设备实现无线射频控制功能。(2)Internet远程控制通过Inrernet对家居内的家电、灯光、插座、管理探测器进行远程网络控制。通过Internet对家居内管理系统进行远程撤布防、消警、报警查询等功能。通过Intemet远程监控家中的家居环境，可对网关界面全面操作与管理。(3)多元化的管理配件支持对可燃气体、烟雾、入侵、紧急按钮等警情实时探测，可输出告警信号，实现与其他系统的联动控制;在管理PC、手机和住户3G家庭信息机，均可实时查看终端的布/撤防状态;住户外出时，可按一键布防(布防、告警延时可自定义)，回家时撤防;当发生告警时，告警信息可通过无线网络及时传送到管理中心，并可在住户3G家庭信息机和管理PC上同步显示告警详情;利用激光雷达探测联动技术，实现非法入室时短信自动通知业主和社区物业功能;利用传感器对火灾、煤气泄漏进行探测，一旦发生火灾和煤气泄漏短信自动通知业主和社区物业，同时将包含位置信自、、事故类型的信息自动通知就近派出所。支持3种常用(在家、外出、就寝)布防模式。(4)门禁报警在住户入室门的门框上边中央位置安装一对门磁，住户可用钥匙正常打开大门。如果发生非法撬门，门禁系统会发出报警信号，并通过家庭防盗主机将信号传至社区物业管理中心，告诉值班人员是哪一栋、哪一户发生哪种类型报警，值班人员即可调度保安人员及时到现场处理。(5)激光雷达门磁报警在容易入侵的大门(或窗户)的位置安装激光雷达线探测器(或玻璃破碎探测器)、门磁开关报警器。当可疑者撬门或破窗想进入室内时，监控器进入工作状态并发出声光报警信号，同时通过监控网络系统在监控主机上显示出所报警的楼宇、单元、楼层、住户的具体位置及户主的基本信息等。(6)火灾自动报警在住宅楼梯间、电梯前室及居室客厅等处设置智能型烟感探测器，智能型的烟感探测器与社区管理中心的防盗、防灾监控网络系统相连。当火警发生时，声光警报启动，通知住户和社区管理中心迅速采取措施，以确保住户的生命财产安全。(7)可燃气泄漏报警在厨房和浴室安装煤气泄漏报警器。当有煤气泄漏时，触发报警并自动关闭管道阀门，启动声光警报;同时传送到社区管理中心，通知住户和社区管理中心迅速采取措施，以确保住户的生命财产安全。(8)视频监控功能通过电脑或手机可以查看3G家庭信息机的摄像头所监视范围。通过2.4GRF组成局域无线视频监控网络，扩展摄像头监视范围。支持外接摄像机，通过3G家庭信息机监控图像并拍照。

3.7管理系统管理软件模块

当有警报信息发生时，控制中心发出声光报警，管理主机弹出窗口，说明报警类型及地址、业主信息及处理流程，管理员即可通过电脑内的用户端信息探知是哪一防区的何种探测器报警从而准确地记录报警发生的时间、地点、探头报警原因。在需要时还可与上一级派出所110报警中心联系。报警中心可录入、修改、打印用户信息，统计查询用户信息，建立用户医疗档案。按接警、处警方法、警情性质查找统计各种警情信息，直方图统计显示各种报警及误报原因，自动计算误报率，辅助中心管理，降低误报;并可在电子地图上显示报警位置以及报警种类。

4结语

此套现代社区管理物联网系统建设立足于成熟、经济、适用、先进、可靠的物联网基础技术，与各项公安业务工作紧密结合，采用开放性、模块化、智能化的体系结构。经过在无锡、南京等试点社区使用过程中证明其具有如下优点:—系统功能齐全丰富;—系统性能稳定可靠;—实现正常车辆不停车快速通过;—采用智能视频进行精确管理;—对无卡车辆实施严格监管防止车辆被盗。系统充分考虑已建系统和拟建系统在应用功能、数据结构、业务流程的高度统一，合理配置资源，依托现有的信息网络系统和监控中心管理系统，实现整个系统科学、高效、协调的管理与运行，构筑指挥高效、反应灵敏、处置快捷、防范有效、控制有力、操作方便、保障可靠的管理体系，实现“实时监控，联网布控，自动报警，快速响应，信息共享，监控、威慑、防范与打击并重”的社区综合管理效能与目标。

作者：吴软轩 汤志伟 颜志国 单位：公安部第三研究所