基于GIS技術(shù)的智慧園區(qū)安防系統(tǒng)應(yīng)用研究

閆勇

（北京京航計(jì)算通訊研究所，北京 100074）

0 引言

安防系統(tǒng)在智慧園區(qū)建設(shè)中起到關(guān)鍵作用，安全技術(shù)防范是園區(qū)內(nèi)目標(biāo)防護(hù)體系的基礎(chǔ)組成，本文通過(guò)GIS技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，與園區(qū)實(shí)體防范設(shè)施的設(shè)置和布局相結(jié)合，充分發(fā)揮安全技術(shù)防范系統(tǒng)的防護(hù)效能，形成綜合防護(hù)體系，滿(mǎn)足縱深防護(hù)和均衡防護(hù)的要求[1]。

1 安防系統(tǒng)中的GIS應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS）由于其強(qiáng)大的空間分析與可視化分析功能，能夠?qū)︼@性和隱性的要素進(jìn)行更加宏觀的展示，能夠系統(tǒng)整合園區(qū)內(nèi)各種信息，促進(jìn)資源協(xié)同。

基于統(tǒng)一空間基準(zhǔn)能力、地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)、空間分析、應(yīng)用支撐等GIS信息服務(wù)能力，構(gòu)建園區(qū)二維、三維可視化空間。通過(guò)獲取業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警、出入口控制、電子巡查等系統(tǒng)，構(gòu)建園區(qū)多源、異構(gòu)信息相集成的智慧園區(qū)安防系統(tǒng)。

其中統(tǒng)一空間基準(zhǔn)能夠提供統(tǒng)一空間基準(zhǔn)，具備地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等能力；地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)影像、矢量地圖、地名等數(shù)據(jù)的組織管理，具備地理圖形數(shù)據(jù)的上傳、檢索、更新、刪除等能力；空間分析能夠?qū)崿F(xiàn)距離、面積的量算分析；應(yīng)用支撐能力能夠提供地理圖形渲染引擎，實(shí)現(xiàn)二三維顯示的過(guò)渡和切換，支持B/S架構(gòu)的地理圖形共性服務(wù)，提供時(shí)間設(shè)置、空間管理、圖形標(biāo)繪、綜合檢索、圖層管理等功能。

從技術(shù)層面分析，智慧園區(qū)安防系統(tǒng)中的GIS主要包括數(shù)據(jù)層、功能層和業(yè)務(wù)層。①數(shù)據(jù)層。主要整合基礎(chǔ)影像、基礎(chǔ)矢量、基礎(chǔ)地形、地名地址、行政區(qū)劃等各類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，GIS建模，以及園區(qū)各類(lèi)業(yè)務(wù)專(zhuān)題數(shù)據(jù)，為上層服務(wù)和應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源池。②功能層。功能層主要提供業(yè)務(wù)需要的GIS功能，包括數(shù)據(jù)管理功能、空間分析功能、影像服務(wù)功能、可視化功能、圖層切換功能、幾何量算功能、圖層漫游功能。③業(yè)務(wù)層。業(yè)務(wù)層為智慧園區(qū)安防系統(tǒng)中的主要業(yè)務(wù)，包括人員管理、車(chē)輛管理、入侵報(bào)警、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)控等[2]。

2 智慧園區(qū)安防系統(tǒng)要素

智慧園區(qū)安防系統(tǒng)提供園區(qū)內(nèi)綜合態(tài)勢(shì)展現(xiàn)功能，支持基于二/三維地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人、車(chē)、物、環(huán)境、事件等狀態(tài)的按需展現(xiàn)，支持末端設(shè)備和系統(tǒng)自動(dòng)告警展現(xiàn)與控制，以三維綜合態(tài)勢(shì)展示“一張圖”實(shí)現(xiàn)安全保障要素展示、智能報(bào)警分析、布防設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能，實(shí)現(xiàn)報(bào)警智能聯(lián)動(dòng)。

2.1 基于GIS的安防要素標(biāo)繪

以直觀的方式準(zhǔn)確建立園區(qū)整體圖形圖像，標(biāo)繪園區(qū)所有安防設(shè)備、值班室、崗哨等，支持園區(qū)及各樓層平面圖切換功能。點(diǎn)擊圖形上的各類(lèi)標(biāo)繪的圖標(biāo)，可查看園區(qū)覆蓋區(qū)域情況、設(shè)備狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等信息。各組成模塊功能如下：

攝像機(jī)標(biāo)繪：查看攝像機(jī)位置、運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)顯示智能分析結(jié)果的基本信息，可查看詳細(xì)信息；可快速轉(zhuǎn)至選定攝像機(jī)的實(shí)時(shí)預(yù)覽和視頻回放。

門(mén)禁標(biāo)繪：查看門(mén)禁位置、運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)顯示門(mén)禁識(shí)讀人員基本信息和詳細(xì)信息；可快速轉(zhuǎn)至選定門(mén)禁設(shè)備關(guān)聯(lián)攝像機(jī)的實(shí)時(shí)預(yù)覽和人員通行歷史記錄；可設(shè)置選定門(mén)禁的控制狀態(tài)。

門(mén)衛(wèi)標(biāo)繪：查看門(mén)衛(wèi)位置、保安執(zhí)勤人員狀態(tài)；實(shí)時(shí)顯示通行人員和車(chē)輛信息；可快速轉(zhuǎn)至選定門(mén)衛(wèi)關(guān)聯(lián)攝像機(jī)的實(shí)時(shí)預(yù)覽、關(guān)聯(lián)門(mén)禁的人員通行歷史記錄和關(guān)聯(lián)大門(mén)的車(chē)輛通行歷史記錄。

車(chē)輛通道標(biāo)繪：查看車(chē)輛通道位置、運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)顯示通行車(chē)輛基本信息，可查看車(chē)輛詳細(xì)信息；可快速轉(zhuǎn)至選定車(chē)輛通道關(guān)聯(lián)攝像機(jī)的實(shí)時(shí)預(yù)覽和車(chē)輛通行歷史記錄；可設(shè)置選定車(chē)輛通道的控制狀態(tài)。

報(bào)警信息標(biāo)繪：出現(xiàn)上報(bào)本終端的報(bào)警信息時(shí)在園區(qū)一覽上自動(dòng)定位報(bào)警防區(qū)或位置，顯示報(bào)警類(lèi)型、報(bào)警級(jí)別，伴隨聲光示警；可快速轉(zhuǎn)至選定報(bào)警信息關(guān)聯(lián)視頻的實(shí)時(shí)預(yù)覽。

2.2 基于GIS的基礎(chǔ)要素可視化

園區(qū)一覽：可查看整個(gè)園區(qū)平面圖及樓宇內(nèi)部平面圖，支持平面圖切換功能。點(diǎn)擊圖形上的標(biāo)繪圖標(biāo)，可查看區(qū)域情況、設(shè)備狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等信息。

園區(qū)地形地貌、房屋坐落分棟等要素圖形可視化：園區(qū)的各類(lèi)地理信息要素是園區(qū)的基本組成部分，包含著園區(qū)的各種地理特征，可查看園區(qū)平面圖及樓宇內(nèi)部平面圖，查看區(qū)域情況、設(shè)備狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等信息，能夠給用戶(hù)提供一個(gè)直觀的可視化窗口。

設(shè)備信息的可視化管理：園區(qū)設(shè)備信息的可視化是提高園區(qū)內(nèi)設(shè)備管理工作效率的重要手段，通過(guò)數(shù)據(jù)集成和二/三維地理信息系統(tǒng)以設(shè)備圖元方式將設(shè)備信息集成到園區(qū)可視化環(huán)境中，并提供設(shè)備的管理功能[3]。

設(shè)備圖形模式實(shí)時(shí)監(jiān)控：園區(qū)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)于設(shè)備故障的分析和處理具有重要意義，通過(guò)將設(shè)備實(shí)時(shí)信息標(biāo)注在園區(qū)二/三維可視化環(huán)境中的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視，結(jié)合遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)達(dá)到全面監(jiān)控的目標(biāo)。

園區(qū)圖配置：包含園區(qū)及樓宇內(nèi)部平面圖添加、上傳、刪除、預(yù)覽功能，備注添加、修改、刪除功能，地圖資源搜索功能、平面地圖支持GIF、PNG等多種格式。

圖形元素標(biāo)繪：在二維平面圖上通過(guò)拖拽的方式進(jìn)行圖形標(biāo)繪，標(biāo)繪完成后，添加當(dāng)前標(biāo)繪位置相關(guān)信息，含標(biāo)繪、修改、刪除功能。

3 智慧園區(qū)安防系統(tǒng)綜合態(tài)勢(shì)

3.1 人員態(tài)勢(shì)

以數(shù)據(jù)和地圖相結(jié)合的方式，展示園區(qū)內(nèi)人員的組織架構(gòu)、分布情況和來(lái)訪人員態(tài)勢(shì)等信息，同時(shí)提供以時(shí)間軸的方式，快速定位不同時(shí)間段的人員整體分布、人員出入展示態(tài)勢(shì)圖。

3.2 車(chē)輛態(tài)勢(shì)

對(duì)車(chē)輛進(jìn)行統(tǒng)籌管理，使得車(chē)輛管理由原來(lái)的被動(dòng)式管理、粗放式管理向主動(dòng)式管理、精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。車(chē)輛綜合態(tài)勢(shì)主要包括車(chē)輛態(tài)勢(shì)總覽、車(chē)輛軌跡追蹤等內(nèi)容。

3.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)

綜合顯示園區(qū)內(nèi)供電、供暖、燃?xì)獾裙芫W(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)、水浸報(bào)警、消防報(bào)警、巡更信息等日常監(jiān)管可視化數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)街腔蹐@區(qū)安防系統(tǒng)中進(jìn)行集中處理，實(shí)現(xiàn)與視頻監(jiān)控畫(huà)面的疊加顯示，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析，形成圖表等信息輸出。系統(tǒng)設(shè)置預(yù)警閾值，當(dāng)指標(biāo)超出范圍時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息，提示園區(qū)執(zhí)勤人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入和監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)主要包括：對(duì)園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)車(chē)間、物資庫(kù)、設(shè)備庫(kù)、材料庫(kù)等重要對(duì)象接入溫濕度、煙霧、漏水、氣體、粉塵等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；對(duì)園區(qū)內(nèi)公共區(qū)域PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3等大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接入；對(duì)地下管線供水、排水、燃?xì)?、熱力等運(yùn)行參數(shù)以及水浸報(bào)警信息、消防報(bào)警信息、巡更信息等日常監(jiān)管數(shù)據(jù)的接入；對(duì)園區(qū)周邊森林火情、山體滑坡、地面塌陷、沉降和地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的接入；通過(guò)文字、表格、可視化圖形等方式對(duì)環(huán)境運(yùn)行參數(shù)、水浸報(bào)警、消防報(bào)警、巡更信息等信息進(jìn)行展示。

3.4 能耗監(jiān)測(cè)

圍繞降低人力成本、降低運(yùn)行能耗的建設(shè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)接入、能耗監(jiān)測(cè)分析和能耗智能控制功能。支持接入園區(qū)內(nèi)用水量、用電量等多類(lèi)型的能耗數(shù)據(jù)；提供能耗監(jiān)測(cè)分析功能，支持用水量、用電量等能源消耗情況的監(jiān)測(cè)分析，生成節(jié)能方案；提供能耗智能控制功能，支持控制耗能設(shè)備的最佳運(yùn)行。

3.5 視頻融合展示

通過(guò)園區(qū)3D場(chǎng)景，建立主要建筑物、出入口的三維模型，將視頻監(jiān)控?cái)z像頭布點(diǎn)與三維模型結(jié)合，并將門(mén)禁位置、通訊設(shè)備、消防設(shè)備、值班室位置、保安人員位置等信息融入到三維模型中。通過(guò)可視化平臺(tái)3D顯示任意視角的園區(qū)實(shí)景，并能結(jié)合視頻監(jiān)控圖像，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的融合呈現(xiàn)。

4 智慧園區(qū)安防系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控

面對(duì)前端來(lái)自視頻監(jiān)控網(wǎng)、傳感物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)等大數(shù)據(jù)的全時(shí)空感知信息，平臺(tái)支持對(duì)前端信號(hào)和信息的采集和接入處理功能，支持與地理信息，資源、設(shè)備、事件、視頻等全要素信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和關(guān)聯(lián)呈現(xiàn)功能，實(shí)現(xiàn)高分化、可視化、智慧化的業(yè)務(wù)關(guān)鍵信息全局一張圖，滿(mǎn)足園區(qū)安全管理人員對(duì)突發(fā)事件的事前監(jiān)測(cè)預(yù)警，事中決策處置，事后影響評(píng)估的全過(guò)程管控[4]。

為園區(qū)管理人員提供安防系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的直觀展示，幫助園區(qū)管理人員統(tǒng)籌系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，當(dāng)信息系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，相關(guān)人員可快速發(fā)現(xiàn)并定位問(wèn)題。①硬件監(jiān)控功能。支持對(duì)系統(tǒng)硬件平臺(tái)若干網(wǎng)關(guān)設(shè)備和服務(wù)器等硬件進(jìn)行監(jiān)控。②設(shè)備信息的可視化管理。支持通過(guò)數(shù)據(jù)集成和二/三維地理信息系統(tǒng)以設(shè)備圖元方式將園區(qū)設(shè)備信息在園區(qū)三維可視化場(chǎng)景中統(tǒng)一展示，在場(chǎng)景中對(duì)設(shè)備進(jìn)行信息查詢(xún)；以直觀圖形化方式顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，查看相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。③服務(wù)監(jiān)控功能。提供服務(wù)器集群的數(shù)據(jù)庫(kù)增加、查詢(xún)、刪除和修改等功能，提供數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)操作、服務(wù)交互等功能。④應(yīng)用監(jiān)控功能。提供處理Web瀏覽器請(qǐng)求提交、數(shù)據(jù)圖形生成、頁(yè)面文件發(fā)送等功能，支持接收、封裝/解析網(wǎng)關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)，提供運(yùn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用處理服務(wù)，支持監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)服務(wù)接口及Web服務(wù)程序調(diào)用的遠(yuǎn)程控制功能。⑤異常告警功能。支持查看、監(jiān)控、切換全部各機(jī)房的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)機(jī)房的環(huán)境情況進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，對(duì)動(dòng)力、環(huán)境、安防、溫濕度、UPS工作狀態(tài)等監(jiān)測(cè)并設(shè)置報(bào)警閾值，對(duì)各模塊之間總線供電故障和接線端松動(dòng)等問(wèn)題異常告警。

5 結(jié)論

在園區(qū)安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)符合園區(qū)整體規(guī)劃和建設(shè)要求，加強(qiáng)與安保部門(mén)的協(xié)調(diào)，滿(mǎn)足其實(shí)際使用需求。系統(tǒng)建設(shè)時(shí)從適合、實(shí)用等要求為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)園區(qū)種類(lèi)、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、防護(hù)要求、客觀實(shí)際和建設(shè)投資等多種因素綜合考慮，從而建成實(shí)用、管用、好用的智慧園區(qū)安防系統(tǒng)。