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      部隊(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)異常聲音監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

      2020-07-14 18:47:39賈子源周煜皓張冬昌明鑫
      科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2020年11期
      關(guān)鍵詞:營(yíng)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)

      賈子源 周煜皓 張冬昌 明鑫

      摘? ?要:營(yíng)區(qū)作為部隊(duì)工作的重要場(chǎng)所,其安全穩(wěn)定關(guān)系到部隊(duì)的整體發(fā)展,尤其針對(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)而言,保障安全就是保障戰(zhàn)斗力。而當(dāng)前針對(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)的一些監(jiān)控手段,不能做到全時(shí)全域監(jiān)控,存在著安全盲區(qū)和隱患。近來(lái)年隨著聲音識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展完善,針對(duì)異常聲音進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警已成為一種新的安防監(jiān)控手段。本文以建設(shè)用于“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)的異常聲音監(jiān)控系統(tǒng)為目的,分析研究了監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)方案以及功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線。

      關(guān)鍵詞:小遠(yuǎn)散? 營(yíng)區(qū)? 監(jiān)控系統(tǒng)? 聲音識(shí)別

      1? 背景介紹

      部隊(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)因其單獨(dú)駐防,遠(yuǎn)離機(jī)關(guān),周邊敵社情較為復(fù)雜等原因,經(jīng)常成為部隊(duì)安全管理中的薄弱環(huán)節(jié)。目前針對(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)的安全管理工作,普遍采用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù),可有效對(duì)營(yíng)區(qū)周邊情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,但仍存在著一些不容忽視的問(wèn)題,如視頻監(jiān)控存在死角,易受環(huán)境光線影響;占用硬件資源較多,后期升級(jí)成本高;無(wú)人值守時(shí)無(wú)法對(duì)突發(fā)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警等。因此采用異常聲音監(jiān)控系統(tǒng),作為視頻監(jiān)控的補(bǔ)充,可對(duì)突發(fā)事件第一時(shí)間進(jìn)行發(fā)現(xiàn)預(yù)警,增強(qiáng)營(yíng)區(qū)安全防范能力,對(duì)部隊(duì)安全發(fā)展具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

      2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      2.1 系統(tǒng)需求分析

      部隊(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)與常規(guī)營(yíng)區(qū)相比,顧名思義,有著其獨(dú)特的三個(gè)特點(diǎn):(1)“小”,是指營(yíng)區(qū)面積小,人員編制少,干部崗位少,建制不完整,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。(2)“遠(yuǎn)”,是指遠(yuǎn)離總部機(jī)關(guān),駐地多數(shù)較為偏遠(yuǎn),交通不夠便利,上級(jí)指導(dǎo)與檢查不能實(shí)現(xiàn)經(jīng)常化。(3)“散”,是指駐地分散,營(yíng)區(qū)分散,作業(yè)分散,無(wú)法實(shí)現(xiàn)集中管控,組織力量相對(duì)薄弱[1]。

      針對(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)以上特點(diǎn),結(jié)合當(dāng)前形勢(shì)下存在的突出安全風(fēng)險(xiǎn),大致可將營(yíng)區(qū)面臨的安全保障風(fēng)險(xiǎn)分為以下幾類:(1)槍彈風(fēng)險(xiǎn):作為軍事?tīng)I(yíng)區(qū),面臨敵對(duì)勢(shì)力的槍擊炮擊風(fēng)險(xiǎn)尤為突出,因此系統(tǒng)需要能夠監(jiān)控各類槍聲,炮聲,爆炸聲。(2)車(chē)輛風(fēng)險(xiǎn):對(duì)于大部分臨近道路旁的營(yíng)區(qū),一方面需要防范社會(huì)車(chē)輛失控撞入營(yíng)區(qū),另一方面需要防范非法駕車(chē)沖撞營(yíng)區(qū),因此系統(tǒng)需要能夠監(jiān)控汽車(chē)?guó)Q笛聲,剎車(chē)聲,以及撞擊聲。(3)敵社情風(fēng)險(xiǎn):暴力恐怖勢(shì)力、民族分裂勢(shì)力、宗教極端勢(shì)力等不法分子,經(jīng)常會(huì)利用國(guó)家重大節(jié)日等時(shí)機(jī)煽動(dòng)群眾對(duì)政府單位、軍事單位進(jìn)行騷擾破壞,因此系統(tǒng)需要能夠監(jiān)控人群的尖叫聲,人群的吶喊聲以及鐵器敲擊聲等異常聲音。

      2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

      針對(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)特點(diǎn)及當(dāng)前面臨的安全保障風(fēng)險(xiǎn),該文設(shè)計(jì)的異常聲音監(jiān)控系統(tǒng),在實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,同時(shí)兼容無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò),以適應(yīng)未來(lái)無(wú)線傳感器的使用拓展。在客戶端計(jì)算機(jī)處,實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音信號(hào)的處理分析和異常識(shí)別。系統(tǒng)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)告警、音源定位以及數(shù)據(jù)記錄等功能。

      2.3 系統(tǒng)組成

      根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo),異常聲音監(jiān)控主要組成部分如圖1所示。

      由圖1可知,本系統(tǒng)主要有三層架構(gòu),即用于采集聲音信息的傳感器層,用于傳輸數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)層以及用于處理信息和監(jiān)控預(yù)警的應(yīng)用層。

      傳感器層的主要功能是進(jìn)行聲音信號(hào)的采集,采集到的音頻信號(hào)將通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及有線網(wǎng)絡(luò)的方式經(jīng)由通信層傳輸?shù)綉?yīng)用層。在傳感器的設(shè)置上,對(duì)于營(yíng)門(mén)口等情況復(fù)雜的重點(diǎn)區(qū)域,采用設(shè)置雙定向拾音器交叉覆蓋,實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)方向的聲音監(jiān)測(cè),這樣有利于減少噪聲和其他方向無(wú)關(guān)聲音的影響。在營(yíng)區(qū)四周?chē)鷫耙曨l監(jiān)控覆蓋死角,可設(shè)置多個(gè)全向拾音器,形成對(duì)營(yíng)區(qū)四周的全范圍無(wú)死角覆蓋。

      通信層是系統(tǒng)中聲音信號(hào)傳輸?shù)暮诵模山粨Q機(jī)和路由器組成,匯集傳感器層上傳的音頻數(shù)據(jù)并穩(wěn)定傳輸?shù)綉?yīng)用層。

      應(yīng)用層包含監(jiān)控計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)服務(wù)器,監(jiān)控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)采集到的音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,特征提取,分類識(shí)別等一系列操作,并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)告警的功能。存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)音頻及視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),并上傳至上層客戶端。

      3? 系統(tǒng)特點(diǎn)分析

      (1)在異常聲音信號(hào)采集過(guò)程中,可按時(shí)間順序分為兩個(gè)階段。第一階段為異常聲音模板構(gòu)建階段,在該階段中,通過(guò)廣泛收集到的聲音樣本以及通過(guò)錄音筆采集到的日常營(yíng)區(qū)場(chǎng)景聲音樣本,經(jīng)過(guò)機(jī)器訓(xùn)練出異常聲音模板,供后期對(duì)監(jiān)測(cè)到的音頻信號(hào)進(jìn)行對(duì)比識(shí)別分類。第二階段為日常應(yīng)用階段,通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)日常使用時(shí)持續(xù)采集到的聲音樣本,不斷對(duì)模板進(jìn)行訓(xùn)練,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)整體的完善和更新。

      (2)參照現(xiàn)階段聲音識(shí)別領(lǐng)域的研究成果,在聲音模板構(gòu)建階段,系統(tǒng)采用MFCC_E作為異常聲音的特征參數(shù)進(jìn)行提取。因?yàn)楫惓B曇敉殡S著高能量、瞬時(shí)性等特點(diǎn),采用MFCC_E參數(shù),有著識(shí)別率高,復(fù)雜度低,占用系統(tǒng)資源較少等優(yōu)點(diǎn)[2],能夠顯著提升監(jiān)控系統(tǒng)的可用性和可靠性。

      (3)異常聲音監(jiān)控系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合。當(dāng)監(jiān)測(cè)到有異常聲音時(shí),系統(tǒng)在發(fā)出告警的同時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)定位拾音器位置,并將視頻監(jiān)控畫(huà)面切換到距離最近的視頻監(jiān)控點(diǎn),方便值班人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并觀察情況,了解告警原因。如出現(xiàn)非法闖入、沖擊營(yíng)門(mén)等情況,值班人員可使用事先安裝好的聲光報(bào)警器和喊話裝置,對(duì)非法人員進(jìn)行驅(qū)離并向上級(jí)反映啟動(dòng)應(yīng)急處突程序。

      (4)系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄日常運(yùn)行狀態(tài)。如上下層設(shè)備間連接狀態(tài)信息、告警信息、處理告警記錄等必要信息,方便后期系統(tǒng)在運(yùn)行維護(hù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)有足夠的資料進(jìn)行查閱和參考[3]。

      4? 結(jié)語(yǔ)

      部隊(duì)的安全管理是一項(xiàng)經(jīng)常性、基礎(chǔ)性的工作,尤其是對(duì)于“小遠(yuǎn)散”單位而言,安全工作可謂是重中之重,在現(xiàn)如今科技手段日益發(fā)達(dá)的時(shí)代,不僅僅要用好制度管理和作風(fēng)養(yǎng)成兩樣傳統(tǒng)法寶,更加靈活科學(xué)地運(yùn)用技術(shù)手段防范安全風(fēng)險(xiǎn),化解安全隱患,也同樣是十分值得思考和研究的課題。本文以設(shè)計(jì)研究部隊(duì)“小遠(yuǎn)散”營(yíng)區(qū)的異常聲音監(jiān)控系統(tǒng)為目標(biāo),分析研究了系統(tǒng)總體架構(gòu)方案和部分系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線,提供了一套完善的異常聲音監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)思路,對(duì)來(lái)自部隊(duì)營(yíng)區(qū)外部的安全風(fēng)險(xiǎn)可起到良好的防范預(yù)警作用,對(duì)增強(qiáng)部隊(duì)安全穩(wěn)定工作具有現(xiàn)實(shí)的推動(dòng)作用。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 趙志剛,張勇.小遠(yuǎn)散單位的特點(diǎn)及管理“十要”[J].國(guó)防,1988(4):12-13.

      [2] 呂霄云,王宏霞.基于MFCC和短時(shí)能量混合的異常聲音識(shí)別算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2010,30(3):796-798.

      [3] 賀大為,張正華,于衛(wèi).配電網(wǎng)低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2017,14(35):3-4.

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