安全可信的智能化系統(tǒng)在中交地產(chǎn)智慧住區(qū)的應(yīng)用實踐

李杜淵 趙 輝 安 娜 趙國棟 王 倩 陳 曄 盧 恒 凡澤斌 呂輝華 李 明

1.中交地產(chǎn)股份有限公司 北京 100088

2.綠城房屋科技有限公司 浙江 杭州 310012

1 引言

隨著智慧城市建設(shè)的興起,作為城市核心單元的智慧居住區(qū)引起了眾多關(guān)注。如何提升傳統(tǒng)住宅小區(qū)智能化服務(wù)水平、如何設(shè)計并實現(xiàn)智慧住區(qū)、如何有效保護(hù)住區(qū)居民個人隱私數(shù)據(jù)等問題成為當(dāng)前研究與實踐的熱點。

智慧住區(qū)具體指的是充分利用信息感知智能設(shè)備和基礎(chǔ)信息通信網(wǎng)絡(luò),獲取并處理相關(guān)信息,為居民提供各類服務(wù)的住宅小區(qū)[1]。雖然該概念的提出和建設(shè)的時間并不長,但我國建筑行業(yè)在住宅小區(qū)開發(fā)方面已經(jīng)具有良好的智能化建設(shè)經(jīng)驗[2,3,4],這為發(fā)展智慧社區(qū)打下了良好的基礎(chǔ)。中交地產(chǎn)根據(jù)既往項目開發(fā)案例,結(jié)合未來居住小區(qū)的居民生活特性,提出了以居民服務(wù)為導(dǎo)向的五大智慧理念,包括智安防、智出行、智健康、智居家和智服務(wù),如圖1所示。

圖1 中交地產(chǎn)智慧住區(qū)理念

隨著智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)的建設(shè)推進(jìn),住區(qū)數(shù)字信息化水平不斷提高,相應(yīng)住戶居民信息采集數(shù)據(jù)也日漸增多,如為便捷出入而采集的人臉信息、為方便報修而采集的家庭地址信息等。這些敏感信息的采集與應(yīng)用,對智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)的可信任性提出了挑戰(zhàn)。智慧住區(qū)內(nèi)智能化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)也十分重要,一旦受到網(wǎng)絡(luò)攻擊,可能導(dǎo)致系統(tǒng)信息泄露,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致智能化系統(tǒng)癱瘓。鑒于此,中交地產(chǎn)對智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)的信息安全方面問題進(jìn)行了深入研究,構(gòu)建了一個具有安全可信特征的智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)框架。該智能化系統(tǒng)能夠在符合國家網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)基本要求標(biāo)準(zhǔn)[6]的要求下,實現(xiàn)各類智慧場景的應(yīng)用。

2 中交地產(chǎn)智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)構(gòu)成

為了推進(jìn)智慧住區(qū)建設(shè)的順利開展,中交地產(chǎn)研究編制了《中交地產(chǎn)智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)建設(shè)導(dǎo)則》。該文件著眼于居民住戶的家庭生活,從戶外公共住區(qū)空間到戶內(nèi)私屬空間兩個維度出發(fā),考慮構(gòu)建智能化系統(tǒng)?！秾?dǎo)則》統(tǒng)一了對智慧住區(qū)的理念認(rèn)識,明確了安全可信的智能化系統(tǒng)組成、功能與配置梯度,不僅為開發(fā)者與設(shè)計者提供了框架方向,也為實際項目建設(shè)提供了必要保障?！秾?dǎo)則》中的關(guān)鍵性系統(tǒng)及普適性指標(biāo)符合現(xiàn)行國家智能建筑標(biāo)準(zhǔn)[5]及相關(guān)行業(yè)規(guī)范要求,同時對地域性與特色性內(nèi)容提供了靈活配置方式?！秾?dǎo)則》還針對高層、多層等不同類型的智慧住區(qū)項目進(jìn)行了劃分,對各智能化系統(tǒng)功能與性能要求、安裝位置等進(jìn)行了規(guī)定。

中交地產(chǎn)智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)由信息設(shè)施系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、健康生活系統(tǒng)、運營服務(wù)系統(tǒng)和信息安全系統(tǒng)構(gòu)成,其中信息安全系統(tǒng)是其他應(yīng)用系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)保障支撐,結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 中交地產(chǎn)智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)構(gòu)成

信息設(shè)施系統(tǒng)是智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)的通用基礎(chǔ),涵蓋了智能建筑中所涉及的所有基礎(chǔ)信息設(shè)施,包括住區(qū)公共區(qū)域的信息接入與布線系統(tǒng)、有線電視接入系統(tǒng)、移動信號覆蓋系統(tǒng)、住區(qū)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、無線對講系統(tǒng)、建筑設(shè)備自控系統(tǒng)、能耗設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、機(jī)房工程、室外管路等。這些系統(tǒng)相互協(xié)同運行,為安全防范系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、健康生活系統(tǒng)、運營服務(wù)系統(tǒng)等提供網(wǎng)絡(luò)通信、信息發(fā)布與場地、能源等基礎(chǔ)支撐。

安全防范系統(tǒng)是以安全為目的,綜合運用實體防護(hù)、電子防護(hù)等技術(shù)構(gòu)成的防范系統(tǒng)。它由周界入侵防護(hù)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、電梯樓層控制系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、電子巡查系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)等組成。智慧住區(qū)采用的數(shù)字化安全防范系統(tǒng)具有人臉識別、事件檢測、大數(shù)據(jù)分析等人工智能功能,具有探測準(zhǔn)確率高、響應(yīng)速度快、信息存儲容量大和便于檢索追查的特點。

智能家居系統(tǒng)是以家庭服務(wù)為中心實現(xiàn)各項家庭服務(wù)功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在戶內(nèi)建立服務(wù)平臺,利用家庭網(wǎng)絡(luò)布線、無線通信、自動控制與音視頻等技術(shù)將家庭內(nèi)的燈光、電視、音響、報警探測等設(shè)施進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)集成,從而實現(xiàn)對住宅智能設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理,并與物業(yè)服務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)互通,打造安全、便捷、舒適的居家環(huán)境。

健康生活系統(tǒng)是為滿足住區(qū)居民日常健身運動、衛(wèi)生保健、康養(yǎng)生活等需求而設(shè)置的住區(qū)公共智能化子系統(tǒng)。中交地產(chǎn)智慧住區(qū)布設(shè)的健康生活系統(tǒng)能實現(xiàn)常態(tài)疫情管理的各項需求,還能提供智能跑道、健康小屋等健康智能運動環(huán)境。

運營服務(wù)系統(tǒng)是通過智能化系統(tǒng)向住區(qū)居民提供線上線下雙重服務(wù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在住區(qū)內(nèi)設(shè)置智能快遞柜、電瓶車智能充電站等設(shè)施提供線下服務(wù),同時利用信息網(wǎng)絡(luò)平臺為住戶提供在線報修、在線繳費、鄰里溝通等線上服務(wù)等。

信息安全系統(tǒng)是智慧社區(qū)智能化系統(tǒng)健康發(fā)展的重要保障。在中交地產(chǎn)智慧住區(qū)中,以所有智能化系統(tǒng)均能符合信息安全等級保護(hù)二級要求為宗旨,設(shè)計了“一個中心”管理下的“三重防護(hù)”結(jié)構(gòu)的信息安全系統(tǒng),即以為安全管理為中心,協(xié)同管理安全通信網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、安全區(qū)域邊界防護(hù)和安全計算環(huán)境防護(hù)。這種整體性信息安全保障設(shè)計思想,突顯了中交地產(chǎn)對居民個人信息與住區(qū)智能化系統(tǒng)的安全保護(hù)理念。

3 中交地產(chǎn)智慧住區(qū)信息安全系統(tǒng)技術(shù)路徑

對于住區(qū)的安全防護(hù)一般認(rèn)為是對物理環(huán)境的防護(hù),即對出入門口、周界圍墻及居住環(huán)境的監(jiān)測,往往忽視了對數(shù)據(jù)信息的防護(hù)。在一般住區(qū)項目中,對智能化系統(tǒng)的信息安全性的重視程度不高,如缺少對住區(qū)業(yè)主個人與家庭隱私、往來人員及車輛數(shù)據(jù)、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行防護(hù)的系統(tǒng)設(shè)置。

基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能應(yīng)用的智慧住區(qū)與一般住宅小區(qū)相比,其采集的居民信息更多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、信息泄露與網(wǎng)絡(luò)攻擊可能產(chǎn)生的風(fēng)險更高。因此,在智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)的信息安全方面需要給予更多的關(guān)注,需要采用更有效的應(yīng)對措施。

中交地產(chǎn)智慧住區(qū)面向智能化系統(tǒng)采用了在安全管理中心協(xié)同下的安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界與安全計算防護(hù)三種機(jī)制。智慧住區(qū)信息安全系統(tǒng)的安全管理中心,接收安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界與安全計算防護(hù)的信息反饋,并實現(xiàn)了信息集中審計、集中管控、安全姿態(tài)感知等功能。安全通信網(wǎng)絡(luò)防護(hù)實現(xiàn)了對住區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)的保護(hù),具有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余、傳輸信息加密與可信設(shè)備保護(hù)等功能。安全區(qū)域邊界防護(hù)是對區(qū)域邊界安全進(jìn)行保護(hù),具有邊界已知威脅全面防護(hù)、未知威脅深度防護(hù)等功能。安全計算環(huán)境防護(hù)是對計算環(huán)境安全進(jìn)行保護(hù),具有最小粒度的訪問策略、主機(jī)防病毒和入侵、數(shù)據(jù)完整性、保密性等功能。

針對信息安全等級保護(hù)二級的要求,信息安全系統(tǒng)劃分了安全區(qū)域,布設(shè)了相關(guān)安全設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)安全中,系統(tǒng)布設(shè)具有結(jié)構(gòu)安全、訪問控制、安全審計、邊界完整性檢查、入侵防范與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備防護(hù)功能的設(shè)施。在主機(jī)安全中,系統(tǒng)布設(shè)具有身份鑒別、訪問控制、安全審計、入侵防范、惡意代碼防范與資源控制功能的設(shè)施。在應(yīng)用安全中,系統(tǒng)布設(shè)具有身份鑒別、訪問控制、安全審計、通信完整性、通信保密性、軟件容錯與資源控制功能的設(shè)施。針對數(shù)據(jù)安全及備份恢復(fù),系統(tǒng)布設(shè)具有數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)保密性與備份和恢復(fù)功能的設(shè)施。

中交地產(chǎn)智慧住區(qū)的信息安全系統(tǒng)中布設(shè)多端口防火墻,實現(xiàn)了偵測處置不同安全網(wǎng)絡(luò)間信息傳輸?shù)陌踩L(fēng)險問題,對網(wǎng)絡(luò)安全中的各項操作進(jìn)行記錄與檢測。防火墻利用高性能處理引擎,實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量中的應(yīng)用、內(nèi)容和用戶的深度過濾,還能實現(xiàn)集成聯(lián)動、數(shù)據(jù)包深度監(jiān)測等功能,為住區(qū)智能系統(tǒng)的安全隔離提供有效的防護(hù)。

中交地產(chǎn)智慧住區(qū)信息安全系統(tǒng)中采用的網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng),通過對網(wǎng)段數(shù)據(jù)包分析,實現(xiàn)實時監(jiān)聽流量數(shù)據(jù)功能,從而達(dá)到對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容審計、出入身份管理與關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息記錄的效果。系統(tǒng)還通過日志采集代理模塊采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),幫助審計系統(tǒng)通過匹配關(guān)鍵詞來檢測網(wǎng)絡(luò)攻擊或入侵,并通過對系統(tǒng)安全事件、用戶訪問記錄、系統(tǒng)運行日志、系統(tǒng)運行狀態(tài)等信息的過濾、歸類與分析,實現(xiàn)對智能化系統(tǒng)的全面審計。

智慧住區(qū)的信息安全系統(tǒng)已具有可視化駕駛艙模式,能將防火墻、入侵檢測、日志審計等系統(tǒng)形成的數(shù)據(jù)以易于理解的形式進(jìn)行展現(xiàn),并利用數(shù)據(jù)的智能分析結(jié)果形成圖表,為智慧住區(qū)管理人員對信息安全風(fēng)險事件的預(yù)測和管控提供直接、便利、有效的幫助。

4 中交地產(chǎn)智慧住區(qū)應(yīng)用場景實踐與安全保障

中交地產(chǎn)在住宅項目開發(fā)建設(shè)過程中,以智慧住區(qū)概念為切入點,按照《導(dǎo)則》完成整體設(shè)計,將以居民為核心的“五智”理念進(jìn)行衍化,將智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)以組態(tài)形式分解為多項應(yīng)用場景。重點針對智安防的縱深防范與智能分析、智出行的目標(biāo)識別與出入控制、智健康的健康活動與環(huán)境監(jiān)測、智服務(wù)的居民生活與住區(qū)服務(wù)、智居家的智能家居及低碳生活等應(yīng)用場景進(jìn)行實踐。通過應(yīng)用場景設(shè)計實踐,在各智能化系統(tǒng)功能、智能設(shè)備選型、建設(shè)安裝點位及與其他專業(yè)配合協(xié)調(diào)等方面得到了較滿意的成效。

4.1 智安防場景應(yīng)用

智安防是根據(jù)住區(qū)內(nèi)人車動線和空間形態(tài)來進(jìn)行防范設(shè)置的。智安防通過視頻安防系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)等建立了住區(qū)由外而內(nèi)、自下而上的縱深防護(hù)體系。防范覆蓋區(qū)域包含住區(qū)周界與出入口、公共園區(qū)、地下室、建筑物入口、電梯與消防通道、入戶廊道與戶內(nèi)等,具體如圖3所示。

圖3 智慧住區(qū)縱深防范路徑

系統(tǒng)對進(jìn)入住區(qū)的人員動線進(jìn)行信息記錄,采用多硬盤容錯備份技術(shù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)不少于30天的安全存儲。依托信息安全系統(tǒng)對居住人員信息與行為隱私進(jìn)行保護(hù),通過采用安全審計、強(qiáng)密碼口令等功能實現(xiàn)非授權(quán)人員不得調(diào)用、復(fù)制記錄信息,并確保調(diào)閱復(fù)制都留有痕跡,從而保障安防數(shù)據(jù)使用的安全性。

對防范高空拋物事件,系統(tǒng)配置了4K超廣角攝像機(jī),采用樓下分組分段的組合安裝方式,完整覆蓋從2層至頂層屋面的全部立面?？紤]對居民隱私安全保護(hù)的要求,監(jiān)控視場嚴(yán)格控制景深,杜絕視場角延伸覆蓋居民住宅內(nèi)部的情況發(fā)生。

4.2 智出行場景應(yīng)用

智出行是以出入口智能管理為核心,以智能目標(biāo)識別技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧住區(qū)出行系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了憑人臉出入開門和非生物特征的IC卡、密碼及二維碼訪問控制的多種方式,對要求不使用個人生物信息作為進(jìn)出憑證的居民也能實現(xiàn)便捷通行。住區(qū)內(nèi)采集的居民身份信息采用匿名、加密存儲的方式,并被信息安全系統(tǒng)監(jiān)控,非授權(quán)不得使用與讀取傳輸,實現(xiàn)了對居民隱私信息安全的保護(hù)。

智慧住區(qū)通過對常駐車輛與外來車輛的動態(tài)管理模式實現(xiàn)了對出入車輛的便捷管理。對常駐車輛進(jìn)行基本信息登記與通行狀態(tài)視頻識別,對訪客車輛建設(shè)了基于互聯(lián)網(wǎng)的預(yù)約控制功能。依托信息安全隔離系統(tǒng),在互聯(lián)網(wǎng)、物業(yè)服務(wù)信息網(wǎng)與智能設(shè)備執(zhí)行網(wǎng)之間設(shè)置高等級防火墻,區(qū)分內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的安全保護(hù)要求,阻隔外網(wǎng)非法攻擊與信息盜取,保護(hù)訪客預(yù)約通行系統(tǒng)的運行安全。

4.3 智健康場景應(yīng)用

智健康是從提高居住者幸福生活指數(shù)的角度出發(fā),充分利用智慧系統(tǒng)打造宜居的住區(qū)環(huán)境。中交地產(chǎn)智慧住區(qū)建立了入?yún)^(qū)體溫自動篩查設(shè)施,與出入口控制設(shè)備聯(lián)動,助力住區(qū)防疫管控。住區(qū)內(nèi)部門禁、電梯等采用了具有視頻目標(biāo)識別、紅外自動感應(yīng)等免接觸通行控制系統(tǒng),降低了傳統(tǒng)手動按鍵接觸的疫情傳播風(fēng)險。

通過在住區(qū)內(nèi)開設(shè)健康小屋,讓業(yè)主通過健康小屋可享受24小時自助體檢、自助遠(yuǎn)程問診、健康檔案管理等服務(wù);打造智能跑道,幫助用戶通過智慧住區(qū)APP端查看個人運動數(shù)據(jù)記錄。信息安全系統(tǒng)將參與健康活動的個人信息與行為信息進(jìn)行加密保存,非授權(quán)不能調(diào)閱使用,并對智慧住區(qū)的APP服務(wù)器進(jìn)行端口保護(hù)、安全入侵偵測檢測與系統(tǒng)日志審計,確保系統(tǒng)不被攻擊、用戶信息不被泄漏。

4.4 智居家場景應(yīng)用

智家居是智慧住區(qū)戶內(nèi)的智能家居系統(tǒng),包括居家安防、居家環(huán)境控制與監(jiān)測等內(nèi)容。系統(tǒng)將入戶門電子鎖、戶內(nèi)入侵/水浸/燃?xì)庑孤┑葓缶綔y器和家庭監(jiān)控攝像機(jī)等家庭安防設(shè)施與室內(nèi)照明、窗簾控制、新風(fēng)空調(diào)等環(huán)境控制設(shè)施緊密結(jié)合,實現(xiàn)家庭智慧空間管理功能。在營造舒適環(huán)境的同時,建立家庭碳足跡系統(tǒng),監(jiān)測碳排放情況,對家庭用水、用電、用氣設(shè)備運行情況進(jìn)行評估和調(diào)整,營造低碳生活。

系統(tǒng)實現(xiàn)了基礎(chǔ)面板操作與智能終端遠(yuǎn)程控制的雙重控制模式,并能利用AI音箱、智能魔鏡等設(shè)備實現(xiàn)的人機(jī)語音交互。從家庭控制設(shè)備信息安全保護(hù)角度,著重于家庭內(nèi)外網(wǎng)隔離管理,通過家庭路由器內(nèi)置的防火墻實施安全區(qū)域保護(hù)。對具有遠(yuǎn)程控制功能的設(shè)備,其信息安全由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺提供保障措施。

4.5 智服務(wù)場景應(yīng)用

智服務(wù)是解決住區(qū)業(yè)主生活方面需求,提升物業(yè)綜合服務(wù)能力和服務(wù)效能的系統(tǒng)。中交地產(chǎn)智慧住區(qū)APP是實現(xiàn)業(yè)主線上自助服務(wù)與物業(yè)線上溝通的便捷渠道,具有線上自助繳費、訪客通行預(yù)約、報事報修、咨詢建議等功能。物業(yè)服務(wù)人員的辦公系統(tǒng)能及時獲知業(yè)主基礎(chǔ)物業(yè)服務(wù)和商業(yè)服務(wù)的需求,第一時間做出反應(yīng)并及時反饋業(yè)主處理結(jié)果。智慧住區(qū)APP是基于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)的,其內(nèi)部存儲有完整的住區(qū)居民相關(guān)信息。因此,中交地產(chǎn)智慧住區(qū)以信息安全等級保護(hù)二級的要求對智慧住區(qū)APP系統(tǒng)進(jìn)行全面防護(hù),包括物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、數(shù)據(jù)安全等進(jìn)行保護(hù),確保敏感信息不外泄和系統(tǒng)健康穩(wěn)定運行。

5 總結(jié)

通過安全可信的智能化系統(tǒng)在中交地產(chǎn)智慧住區(qū)的場景應(yīng)用,驗證了信息安全系統(tǒng)在智能化系統(tǒng)中的安全保障與支撐作用,體現(xiàn)了整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性和《導(dǎo)則》的可操作性。中交地產(chǎn)將持續(xù)跟蹤信息安全政策要求與技術(shù)發(fā)展,以建設(shè)安全可信的智能化系統(tǒng)為己任,不斷提升智慧住區(qū)智能化系統(tǒng)的安全可靠運行能力,讓智慧住區(qū)居民安心享受智能系統(tǒng)帶來的便捷服務(wù)。