吳迪+雷震+武劍樂(lè)+鄭顯柱

摘 要：針對(duì)目前部隊(duì)對(duì)重點(diǎn)安防區(qū)域管理中存在的依賴手工方式或簡(jiǎn)單登記方式、管控覆蓋面小、效率低、處突能力弱等問(wèn)題，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了與部隊(duì)數(shù)字化營(yíng)區(qū)建設(shè)對(duì)接的綜合性電子崗哨門(mén)禁及敏感區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從而為部隊(duì)安防管理從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型向現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、動(dòng)態(tài)立體化的科學(xué)管理型的轉(zhuǎn)變提供了一種有效途徑與技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能崗哨；監(jiān)控；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2015）07-00-03

0 引 言

為進(jìn)一步推動(dòng)部隊(duì)建設(shè)由機(jī)械化向現(xiàn)代化、信息化的轉(zhuǎn)變，提高部隊(duì)的正規(guī)化管理水平，加快建設(shè)功能完備、安全防護(hù)、信息智能、生態(tài)節(jié)約、軍營(yíng)文化特色鮮明的現(xiàn)代營(yíng)區(qū)，是軍隊(duì)建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。針對(duì)基層部隊(duì)在數(shù)字化營(yíng)區(qū)建設(shè)中缺乏頂層規(guī)劃、對(duì)創(chuàng)新技術(shù)掌握不熟練和應(yīng)用不透徹的問(wèn)題，擬選取崗哨門(mén)禁及敏感區(qū)來(lái)監(jiān)控這一具有代表性的領(lǐng)域，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研制開(kāi)發(fā)集示范和教學(xué)、科研和實(shí)驗(yàn)功能一體化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可為部隊(duì)營(yíng)區(qū)的數(shù)字化建設(shè)提供示范和技術(shù)支撐。

1 功能構(gòu)成

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)訪客身份登記管理、出入口處的身份識(shí)別認(rèn)證管理及崗哨敏感區(qū)監(jiān)控等功能，其平臺(tái)功能如圖1所示。

圖1 平臺(tái)的功能構(gòu)成圖

1.1 身份登記管理

1.1.1 訪客信息一覽表

訪客信息一覽表是整個(gè)系統(tǒng)管理操作的主入口，同時(shí)也與卡片信息查詢的主界面相關(guān)聯(lián)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，該界面具備了卡片自動(dòng)感應(yīng)的功能，當(dāng)把目標(biāo)卡片放在讀卡器上時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)讀取卡片登記信息并顯示。界面的上半部分顯示最近一位訪客的信息，下半部分列表顯示當(dāng)天所有的訪客信息。

1.1.2 身份登記發(fā)卡管理

身份登記發(fā)卡管理主要是用作向到訪人員配發(fā)卡片。系統(tǒng)首先讀取二代身份證信息，管理軟件自動(dòng)將身份證信息對(duì)應(yīng)顯示在管理界面上；接下來(lái)輸入保存的到訪人員照片，可以選擇讀取身份證上的照片，也可以使用攝像頭現(xiàn)場(chǎng)抓拍。

身份證的信息自動(dòng)錄入完成后，還有一些是需要值班人員根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)錄入的，如卡片的過(guò)期時(shí)間、出入控制、操作人員信息框。過(guò)期時(shí)間表示卡片的失效期限，一般可在詢問(wèn)訪客拜訪期限后設(shè)定；出入控制主要是對(duì)持卡人從哪些門(mén)進(jìn)出進(jìn)行設(shè)定；操作人員對(duì)應(yīng)的是當(dāng)前值班人員的編號(hào)信息。

1.2 身份識(shí)別驗(yàn)證管理

當(dāng)訪客手持卡片進(jìn)門(mén)時(shí)，需將卡片放到觸摸終端連接的高頻讀卡器上刷卡，觸摸終端顯示發(fā)卡時(shí)的信息，記錄當(dāng)前進(jìn)門(mén)時(shí)間?？ㄆ畔⒆x取完成后，啟動(dòng)攝像頭現(xiàn)場(chǎng)拍攝當(dāng)前訪客照片。

當(dāng)人臉識(shí)別功能被激活時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行人臉識(shí)別身份驗(yàn)證，這需要消耗一定的時(shí)間，最后在軟件界面上顯示識(shí)別的結(jié)果。

當(dāng)訪客通過(guò)了識(shí)別認(rèn)證時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)識(shí)別的結(jié)果自動(dòng)打開(kāi)閘門(mén)，否則由安保人員手動(dòng)操作出門(mén)按鈕打開(kāi)或關(guān)閉閘門(mén)。

當(dāng)訪客出門(mén)時(shí)，除進(jìn)行上述操作外，需記錄出門(mén)時(shí)間。

觸控終端的身份識(shí)別管理系統(tǒng)會(huì)將進(jìn)門(mén)時(shí)間、出門(mén)時(shí)間等信息通過(guò)TCP/IP協(xié)議傳輸給監(jiān)控中心，顯示在系統(tǒng)信息一覽表上。

1.3 敏感區(qū)監(jiān)控

敏感區(qū)采用紅外對(duì)射探測(cè)器圍成一個(gè)矩形區(qū)域來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。一旦有人員或物體擋住了紅外發(fā)射器發(fā)出的任何相鄰兩束以上光線超過(guò)30 ms時(shí)，接收器就會(huì)立即向報(bào)警主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警主機(jī)接到警情事件后，立即確認(rèn)并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聲、光報(bào)警和現(xiàn)場(chǎng)震懾。若1分鐘后無(wú)人解除警情同時(shí)警情確認(rèn)無(wú)誤后，報(bào)警主機(jī)自動(dòng)向相關(guān)部門(mén)撥打預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警電話號(hào)碼，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。

2 平臺(tái)組成

平臺(tái)由監(jiān)控室身份登記管理、門(mén)框崗哨身份識(shí)別出入管理、崗哨敏感區(qū)監(jiān)控報(bào)警等部分組成。

2.1 硬件組成

本平臺(tái)的硬件組成如圖2所示，其配置如表1所列。

圖2 智能安防實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件組成

表1 智能安防系統(tǒng)的硬件配置序號(hào) 主要設(shè)備名稱 名稱 數(shù)量

1 PC機(jī)監(jiān)控設(shè)備 PC機(jī)監(jiān)控中心 1

2 觸摸控制終端 1

3 RFID射頻識(shí)別設(shè)備 高頻二代身份證采集器 1

4 高頻發(fā)卡器 1

5 高頻讀卡器 1

6 高頻電子標(biāo)簽（卡片） ≥5

7 智能信息處理設(shè)備 道閘控制器 1

8 道閘 1

9 出門(mén)按鈕 1

10 語(yǔ)音播放器 1

11 紅外對(duì)射探測(cè)器

（發(fā)射器、接收器一組） ≥3組

12 報(bào)警主機(jī) 1

13 USB攝像頭 2

14 軟件源碼 監(jiān)控中心身份登記發(fā)卡管理系統(tǒng) 1

15 觸控終端崗哨門(mén)禁

身份驗(yàn)證管理系統(tǒng) 1

（1）門(mén)崗監(jiān)控中心

由一臺(tái)計(jì)算機(jī)及運(yùn)行于其上的人員身份登記管理系統(tǒng)組成。主要功能是讀取到訪人員的二代身份證信息，抓拍人員的臉部照片，為到訪人員制作訪客卡，同時(shí)把訪客的所有信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（2）二代身份證采集器

用于讀取二代身份證信息，如：姓名、性別、照片、地址、身份證號(hào)、出生日期、證件有效期等信息，同時(shí)可以完全鑒別身份證的真假，彌補(bǔ)了普通門(mén)禁系統(tǒng)不能識(shí)別身份證信息的缺陷。該閱讀器采用RS 232總線與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

（3）USB攝像頭

USB攝像頭共有2組。用于捕獲攝像頭前方的圖像信息，這里主要對(duì)到訪人員臉部進(jìn)行抓拍保存，用于人臉識(shí)別。它通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)供電與信息傳輸。

（4）發(fā)卡器

可以進(jìn)行讀卡、寫(xiě)卡、授權(quán)、格式化等操作，主要是在門(mén)禁系統(tǒng)中初始化卡片、注冊(cè)、注銷(xiāo)時(shí)用到。本系統(tǒng)把讀取的二代身份證信息、到訪人員的照片、到訪時(shí)間、拜訪部門(mén)應(yīng)答、卡片類(lèi)型（訪客卡或者員工卡）、出入門(mén)控制等信息都寫(xiě)入到卡片中用于訪客的身份識(shí)別。

（5）觸控終端。

由一臺(tái)采用了可觸控式顯示器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)及運(yùn)行于其上的崗哨身份識(shí)別管理系統(tǒng)組成，主要用于讀取和顯示訪客卡信息，并驅(qū)動(dòng)攝像頭抓拍到訪人員照片，然后與發(fā)卡時(shí)存入的照片進(jìn)行比對(duì)，以得到驗(yàn)證結(jié)果。

（6）崗哨高頻讀卡器

讀取值班室發(fā)給到訪人員的訪客卡，保安人員通過(guò)信息顯示屏查看卡內(nèi)信息。該讀卡器通過(guò)串口與觸摸終端連接。

（7）開(kāi)門(mén)按鈕與道閘控制器

開(kāi)門(mén)按鈕分為常開(kāi)、常閉兩種，與道閘控制器的輸入接口相連。傳輸線路采取兩線制，一根是GND，一根是信號(hào)線。若觸摸終端顯示人臉識(shí)別成功，保安人員按下開(kāi)門(mén)按鈕，道閘控制器捕獲到信號(hào)線上電平的變化，就會(huì)驅(qū)動(dòng)閘門(mén)控制器，打開(kāi)閘門(mén)，讓到訪人員通行，否則禁止通行。

（8）語(yǔ)音播放器

語(yǔ)音播放器主要由語(yǔ)音芯片及控制軟件組成。通過(guò)ZigBee技術(shù)與觸控終端內(nèi)置的ZigBee協(xié)調(diào)器通信。當(dāng)人臉識(shí)別驗(yàn)證通過(guò)、未通過(guò)或者人員強(qiáng)行闖入時(shí)，播放對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音，提醒衛(wèi)兵加強(qiáng)防范。

（9）紅外對(duì)射探測(cè)器

該探測(cè)器主要由發(fā)射器與接收器組成。發(fā)射器以“低頻發(fā)射、時(shí)分檢測(cè)”的方式向接收器發(fā)出多束紅外光，通過(guò)遮斷相鄰兩束以上光線超過(guò)30 ms與否，確認(rèn)是否存在入侵。

（10）報(bào)警主機(jī)

報(bào)警主機(jī)具有至少4路有線或4路無(wú)線防區(qū)，無(wú)線接收工作頻率315 M或433 M可選，報(bào)警聯(lián)動(dòng)輸出具有常開(kāi)或常閉兩種模式，通過(guò)電話網(wǎng)撥號(hào)傳送報(bào)警信號(hào)。

2.2 軟件組成

平臺(tái)軟件主要包括訪客身份登記管理軟件、崗哨身份識(shí)別認(rèn)證管理軟件、崗哨敏感區(qū)監(jiān)控軟件三部分，如圖3所示。

圖3 智能安防實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件組成

2.2.1 身份登記管理軟件

主要包括身份登記發(fā)卡管理和訪客信息一覽表；后者以列表形式顯示當(dāng)天所有訪客信息，供值班人員瀏覽。

2.2.2 崗哨身份識(shí)別認(rèn)證管理軟件

主要實(shí)現(xiàn)閱讀并顯示訪客卡信息，記錄當(dāng)前進(jìn)門(mén)時(shí)間，啟動(dòng)攝像頭捕捉當(dāng)前訪客照片，啟動(dòng)人臉識(shí)別庫(kù)函數(shù)進(jìn)行身份驗(yàn)證。

2.2.3 崗哨敏感區(qū)監(jiān)控軟件

基于單片機(jī)的紅外對(duì)射實(shí)時(shí)檢測(cè)和異常報(bào)警程序。主要實(shí)現(xiàn)紅外對(duì)射光束切斷30 ms延時(shí)判斷、聲光報(bào)警、以及警情信息的傳輸。

3 戰(zhàn)技性能指標(biāo)

3.1 科研領(lǐng)域

平臺(tái)研究?jī)?nèi)容主要涵蓋以下科研領(lǐng)域：

（1）重點(diǎn)區(qū)域，如裝備（物資、器材、彈藥、油料）場(chǎng)（庫(kù)、所、站）、崗哨、門(mén)禁等敏感區(qū)的智能管控；

（2）數(shù)字化校園綜合信息系統(tǒng)的構(gòu)建；

（3）基于室內(nèi)定位和無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)的高密級(jí)樓宇、區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)；

（4）智能安保及處突指控系統(tǒng)構(gòu)建。

3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

該平臺(tái)可完成的基本實(shí)驗(yàn)如圖4所示。

圖4 基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

除此之外，該平臺(tái)還可以進(jìn)行擴(kuò)展研究與開(kāi)發(fā)。

3.3 軟硬件指標(biāo)

3.3.1 軟件指標(biāo)

軟件配置情況如表2所列。

3.3.2 硬件指標(biāo)

硬件參數(shù)設(shè)置情況見(jiàn)表3所列。

表2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件配置參數(shù)

主要軟件 類(lèi)別 名稱

PC監(jiān)控中心 開(kāi)發(fā)環(huán)境 windows操作系統(tǒng)，F(xiàn)ramework 4.0框架環(huán)境、SQL Server

開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 C#、C++

應(yīng)用軟件 監(jiān)控中心身份登記

發(fā)卡管理系統(tǒng)軟件

觸摸控制終端 開(kāi)發(fā)環(huán)境 windows操作系統(tǒng)，F(xiàn)ramework 4.0框架環(huán)境、SQL Server

開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 C#、C++

應(yīng)用軟件 崗哨身份識(shí)別認(rèn)證管理系統(tǒng)軟件

敏感區(qū)監(jiān)控主機(jī) 開(kāi)發(fā)環(huán)境 Keil uvison4

開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 C

應(yīng)用軟件 崗哨敏感區(qū)監(jiān)控軟件

4 結(jié) 語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能崗哨門(mén)禁及敏感區(qū)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接營(yíng)區(qū)中的人、裝、物，利用先進(jìn)的硬件設(shè)備和定制開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)軟件，按照“縮小場(chǎng)地、以近代遠(yuǎn)、以少代多、按業(yè)務(wù)展現(xiàn)”的思想，以實(shí)驗(yàn)柜、沙盤(pán)模型等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)部隊(duì)重點(diǎn)安防區(qū)域環(huán)境的監(jiān)測(cè)和設(shè)施設(shè)備的全維監(jiān)控，為部隊(duì)營(yíng)區(qū)提供安全防護(hù)和信息智能保障，能夠滿足教學(xué)、科研、實(shí)驗(yàn)一體化的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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