淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用研究

郭小丹　雷萌

摘 要： 從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用研究入手，就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行探討，分析了安防物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層面的技術(shù)構(gòu)成和硬件體系，并對(duì)安防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展作了展望。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 安防； 智能； 網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）08-34-02

Application of internet of things in security field

Guo Xiaodan， Lei Meng

（School of Information Engineering， Xizang Minzu University， Xianyang， Shanxi 712082， China）

Abstrct： Starting from the development and the application research of IoT （Internet of Things）， this paper discusses the application of IoT in the field of security， analyzes the three layers of technical structure and the hardware system of security IoT， and the development of security IoT technology is prospected.

Key words： internet of things； security； intelligence； network

0 引言

近年來，隨著“感知中國”、“智慧地球”等國家戰(zhàn)略性課題的提出，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)得到不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也已經(jīng)成為我國最熱門的產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。目前炙手可熱的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在世界范圍內(nèi)如火如荼地普及起來。物聯(lián)網(wǎng)集當(dāng)代最為廣泛應(yīng)用的三大技術(shù)為一體，即網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)及微電子技術(shù)，通過采用全新的信息獲取和處理技術(shù)，把所有的物品（包含人、動(dòng)植物、實(shí)物等）與網(wǎng)絡(luò)連接起來，使之能夠被感知，并實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別與管理。物聯(lián)網(wǎng)有著廣泛用途，可用于智能樓宇、智能交通控制、智能家居、智能醫(yī)院、環(huán)境保護(hù)、消防監(jiān)控、智能工業(yè)監(jiān)測(cè)、城市公共安全等諸多領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，取代了生活中的某些非智能因素，使人們的生活變得更加安全和舒適。

目前，物聯(lián)網(wǎng)已得到全面推廣，很多多功能感知設(shè)備和監(jiān)控設(shè)施已經(jīng)被應(yīng)用于建筑中的房間和回廊，在這樣建筑間具備的多種感知功能和人與物間的自動(dòng)遙控互動(dòng)功能，使其成為了具有智能信息交互和自動(dòng)實(shí)現(xiàn)人意愿的新一代建筑物；公共衛(wèi)生物聯(lián)網(wǎng)可使人們實(shí)現(xiàn)居家養(yǎng)老和家中疾病診斷；車輛和道路快速、便捷、安全的交通也可通過物聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。這樣應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將全面改善人們的生活、學(xué)習(xí)和工作，達(dá)到生活服務(wù)智能水平。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和發(fā)展

“物聯(lián)網(wǎng)”的英文名字為“Internet of Things”，它的概念是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將信息世界進(jìn)行的信息交換和通信延伸并擴(kuò)展到物理世界（任何物與物或任何物與人）而形成的一種網(wǎng)絡(luò)概念。

物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)通信系統(tǒng)，擁有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一且高效實(shí)用的系統(tǒng)架構(gòu)是至關(guān)重要的。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為三層：感知數(shù)據(jù)的感知層、數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，對(duì)應(yīng)了安防領(lǐng)域的各個(gè)安全防范區(qū)域聯(lián)動(dòng)平臺(tái)、各種有線無線通訊系統(tǒng)的對(duì)接和中間件、各個(gè)報(bào)警監(jiān)控巡視的探測(cè)執(zhí)行設(shè)備以及防范的具體目標(biāo)情況等[1]。前端的“感”、中端的“傳”和后端的“算”已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)基本運(yùn)作構(gòu)成，抓住這三個(gè)環(huán)節(jié)，也就理清了這條無形之線。

物聯(lián)網(wǎng)的傳感器技術(shù)是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求[2]。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中的感知和輸入部分，它的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)各種參量的信息采集和簡(jiǎn)單加工處理。

物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)傳輸技術(shù)可以理解為搭建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將各種接入設(shè)備與使用的平臺(tái)里的網(wǎng)絡(luò)連接，感知層感知的物品信息通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中各種網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用層，起到了連接上、下兩層的作用。在物聯(lián)網(wǎng)中，要求傳輸層能夠無障礙、高可靠性、高安全性地傳送數(shù)據(jù)，解決感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，尤其是遠(yuǎn)距離地傳輸問題。這意味著不但要利用好現(xiàn)有成熟的有線和無線的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，還需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合和擴(kuò)展，才能實(shí)現(xiàn)更加廣泛和高效的互聯(lián)功能。

應(yīng)用層技術(shù)主要解決的是信息處理和人機(jī)界面的問題。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層在經(jīng)過分析處理感知數(shù)據(jù)后，為用戶提供智能化管理和豐富的特定服務(wù)。合理高效地處理從網(wǎng)絡(luò)層傳來的海量數(shù)據(jù)，并從中提取有效信息，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。

目前，我國對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究工作高度重視，相關(guān)部門正致力于這一新興技術(shù)的研究，以便形成促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)發(fā)展的措施方針。近期官方多次提議了傳感網(wǎng)發(fā)展的相關(guān)事宜，這表明我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也正式被提上日程。2009年8月7日，溫家寶總理視察了無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心，指出：“要在無錫迅速建立中國傳感信息中心（或者形象稱之‘感知中國中心）”。此后物聯(lián)網(wǎng)就被正式列入國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，并寫入了“政府工作報(bào)告”，可以看到物聯(lián)網(wǎng)在中國受關(guān)注程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了美國、歐盟，以及其他各國，成為了我國全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。

據(jù)Forrest-er等權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，下一個(gè)萬億級(jí)的通信業(yè)務(wù)將是傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，到2020年，物物互聯(lián)業(yè)務(wù)與現(xiàn)有人人互聯(lián)業(yè)務(wù)之比將達(dá)到30：1[3]。因此，“物聯(lián)網(wǎng)”也被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后發(fā)生在信息領(lǐng)域的新一輪技術(shù)革命。“物聯(lián)網(wǎng)”率先在上海世博會(huì)得到了廣泛應(yīng)用，其中最為典型的應(yīng)用是“車務(wù)通”在上海公共交通系統(tǒng)中的全面運(yùn)用，以最先進(jìn)的技術(shù)來保障世博會(huì)期間園區(qū)周邊大流量交通的順暢，以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的貨況、車輛定位與跟蹤、運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)路徑選擇、物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等信息為“e物流”提供了更便利的服務(wù)，從而大大提升“e物流”在眾多物流企業(yè)中的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在安防領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

作為安防的子系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)同其他子系統(tǒng)的融合一直是近年來技術(shù)和市場(chǎng)考慮的重點(diǎn)方向之一。隨著物聯(lián)網(wǎng)等通信和傳輸技術(shù)的發(fā)展，報(bào)警系統(tǒng)和其他安防系統(tǒng)的融合已經(jīng)到了實(shí)際應(yīng)用階段。和樓宇對(duì)講、視頻監(jiān)控乃至物聯(lián)網(wǎng)的融合，報(bào)警+視頻+DVR+WEB的模式已經(jīng)成為一個(gè)日漸明朗的現(xiàn)實(shí)。隨著物聯(lián)網(wǎng)浪潮的到來，安防行業(yè)更多關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)安防，物聯(lián)網(wǎng)概念里很重要的一部分是前端的傳感器，而防盜報(bào)警的紅外探測(cè)器、煙氣感探測(cè)器、震動(dòng)探測(cè)器、溫度探測(cè)器、濕度探測(cè)器就是物聯(lián)網(wǎng)的“觸角”，它們接收現(xiàn)場(chǎng)的信息，并通過一定的傳輸方式進(jìn)入到服務(wù)器端進(jìn)行分析。

⑴ 完善安防報(bào)警子系統(tǒng)。在室內(nèi)設(shè)有煙霧傳感器、溫度傳感器、光纖或電磁感應(yīng)周界、RFID軌跡偏離等報(bào)警器，構(gòu)成入侵、視頻、火災(zāi)、聲音、緊急等安防物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)，形成了多模式報(bào)警機(jī)制。整個(gè)室內(nèi)將采用各種通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)安防監(jiān)控，以保證安全。再將安防系統(tǒng)連接到Internet上，通過手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)來監(jiān)測(cè)和管理，真正實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化[4]。

⑵ 健全視頻監(jiān)控、提升門禁巡更子系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)安防監(jiān)控中，采用晝夜監(jiān)視各路口、車庫和室內(nèi)外等重要位置，由于監(jiān)視結(jié)構(gòu)龐大、攝像機(jī)數(shù)量眾多，通常采取無線通訊網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置控制模塊，接收多路視頻信號(hào)壓縮后通過總線上傳至主機(jī)上顯示記錄。門禁管理應(yīng)用IC卡加密RFID技術(shù)、活體指紋和眼底臉譜對(duì)比技術(shù)、電子門鎖和網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合，取代了原始的鑰匙并提供記錄信息，實(shí)現(xiàn)智能化門禁管理。

⑶ 建立智能小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)安防管理平臺(tái)。該平臺(tái)整合了獨(dú)立的子系統(tǒng)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)總線和Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)、電力載波和GSM網(wǎng)絡(luò)等無線通訊手段接收匯總小區(qū)綜合安防信息，顯示、記錄并發(fā)出報(bào)警信號(hào)[5]。主要包括功能子系統(tǒng)、總線接入、數(shù)據(jù)融合、機(jī)器處理和指揮決策控制等部分，可以使保安能夠通過大屏幕實(shí)時(shí)的關(guān)注小區(qū)的全景安防事件的發(fā)生，可以快速、全面的實(shí)現(xiàn)安防要求。

3 安防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)于安全防范技術(shù)的關(guān)注度和期望值也就越來越高，同時(shí)，人們的安全防范意識(shí)也由人為安全防范逐漸向“人防”和“技防”二者相結(jié)合的方式轉(zhuǎn)變，使人們的生命和財(cái)產(chǎn)得到了更加安全的保證。目前，在安防系統(tǒng)的應(yīng)用中，根據(jù)不同的建筑和客戶對(duì)安全防范的不同要求，對(duì)每一個(gè)安防系統(tǒng)整體構(gòu)成的設(shè)計(jì)也不盡相同，有單探測(cè)器和單控制主機(jī)構(gòu)成的，也有多警探測(cè)器和多報(bào)警系統(tǒng)控制主機(jī)構(gòu)成的。安防系統(tǒng)正在向多功能、大容量、智能化的方向邁進(jìn)，逐漸形成一套完整的集智能控制和安全報(bào)警為一體的安全防范綜合管理體系。

隨著3G、WIFI等方式逐漸應(yīng)用，報(bào)警產(chǎn)品無線化的趨勢(shì)日益明朗。如今，市場(chǎng)上應(yīng)用的報(bào)警系統(tǒng)中，無線產(chǎn)品的比重越來越大，達(dá)到了30%以上。一些傳統(tǒng)做有線產(chǎn)品的國內(nèi)廠家，今年也開始推出多網(wǎng)報(bào)警主機(jī)，如豪恩的8003無線系列，融合了3G、GSM、GPRS、CDMA等通信模塊，通信方式可選，兼容性大大增強(qiáng)，安裝使用方便，贏得了不少新老客戶的青睞。

網(wǎng)絡(luò)化也成為報(bào)警產(chǎn)品的另一個(gè)主要方向，作為與人們生活緊密相連的報(bào)警產(chǎn)品，也紛紛推出了眾多的網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品。IPC的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，這種產(chǎn)品兼容了監(jiān)控和報(bào)警的雙重防護(hù)，并且通過INTERNET可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了天涯咫尺的夢(mèng)想。IPC的發(fā)展也讓更多的終端消費(fèi)者接觸到了報(bào)警系統(tǒng)，如果報(bào)警企業(yè)能在接警平臺(tái)、信息保密度上再深入一步，IPC未來前景非常可觀。

為了順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的步伐，TCP/IP化的產(chǎn)品已經(jīng)成為報(bào)警系統(tǒng)的方向。比如今年一些廠家推出的IP防盜主機(jī)系統(tǒng)采用IP技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為操作主體，可與其他設(shè)備共用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，大幅度地節(jié)省安裝成本，通過專用軟件檢測(cè)、自動(dòng)管理報(bào)警系統(tǒng)上各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，極大方便了用戶的管理和使用。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在安防系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了物與物、物與人的“對(duì)話”，以其數(shù)據(jù)傳輸可靠性和操作管理的便捷性優(yōu)勢(shì)，能夠有效的防范犯罪，減少災(zāi)害的發(fā)生，為社區(qū)公安建設(shè)平安城市提供有效的安防體系。但隨著市場(chǎng)對(duì)各類安防產(chǎn)品功能要求的不斷提高，如何利用圖像處理技術(shù)使防火、安防器件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖片中的人物、煙霧、火等不同對(duì)象進(jìn)行識(shí)別是安防產(chǎn)品開發(fā)的新亮點(diǎn)，這還需要我們對(duì)實(shí)驗(yàn)室安防進(jìn)行更深入的研究，以完善其功能，使其在建設(shè)平安城市過程中表現(xiàn)出令人滿意的性能。

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