智能安防監(jiān)控技術(shù)探析

蔣旭洲

上海市保安服務(wù)（集團(tuán)）有限公司 上海 200051

引言

社會(huì)進(jìn)步的今天，人們對(duì)安防工作提出了新要求，傳統(tǒng)的技術(shù)相對(duì)滯后，主要為人工模式，一切的安防任務(wù)均由人來完成，效率偏低且安全威脅下不同崗位之間的聯(lián)動(dòng)性不足，無法快速處理問題。而在邁入信息時(shí)代后，陸續(xù)出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，有助于構(gòu)建智能安防網(wǎng)絡(luò)，形成智能分析、智慧預(yù)警新模式。但由于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的智能安防監(jiān)控要求高，相關(guān)人員需立足實(shí)際情況，不斷創(chuàng)新智能安防技術(shù)，構(gòu)建完善的技術(shù)路徑，提高智能安防監(jiān)控水平。

1 智能安防中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 RFID技術(shù)

智能安防監(jiān)控中RFID技術(shù)必不可少，此技術(shù)下能實(shí)現(xiàn)非接觸式自動(dòng)識(shí)別，F(xiàn)RID系統(tǒng)內(nèi)主要有閱讀器、電子標(biāo)簽和數(shù)據(jù)庫，其識(shí)別流程為：物體上嵌入有電子標(biāo)簽，如該物體經(jīng)過閱讀器無線電波覆蓋范圍，有關(guān)模塊可自動(dòng)識(shí)別物體上電子標(biāo)簽的信息，此時(shí)無線電波為媒介，在識(shí)別電子標(biāo)簽信息的同時(shí)將這些采集的信息上傳給數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)各類信息；閱讀器依據(jù)其內(nèi)部的分類規(guī)則等，自動(dòng)分類所識(shí)別的各種數(shù)據(jù)，從中提取出關(guān)鍵信息。由于RFID技術(shù)的這一特點(diǎn)，智能安防監(jiān)控中相關(guān)人員可立足實(shí)際情況合理應(yīng)用該技術(shù)，如在貴重物品內(nèi)嵌入電子標(biāo)簽，并配備與之配套的閱讀器，后續(xù)安防工作中由閱讀器識(shí)別物體內(nèi)電子標(biāo)簽的信息，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)，如分析信息時(shí)發(fā)現(xiàn)貴重物品存在位置偏移，系統(tǒng)可快速檢驗(yàn)物體的位置移動(dòng)過程，與其他崗位人員核實(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)，判定位置移動(dòng)是正常還是非法行為，如為非法行為，則需立即發(fā)送預(yù)警信息，提醒各個(gè)部位的人員注重安全防御[1]。智能安防監(jiān)控系統(tǒng)中，RFID的技術(shù)優(yōu)越性明顯，存儲(chǔ)容量大、可多次讀寫、成本偏低、操作便捷、電磁干擾小、識(shí)別精度高。

1.2 傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成復(fù)雜，傳感器為不可或缺的部分，兼具感知、識(shí)別、采集信息功能。目前傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，根據(jù)感知功能的差異，一般有溫度、壓力、光敏傳感器等多種類型，在實(shí)際的工作中可根據(jù)實(shí)際需求來選擇傳感器，發(fā)揮傳感器在采集信息等方面的作用。近年來，很多領(lǐng)域都配備了傳感器，如工業(yè)生產(chǎn)、施工監(jiān)測(cè)等方面，即使是相對(duì)復(fù)雜的條件，同樣可使用傳感器來感知。智能安防監(jiān)控中需根據(jù)需求配備傳感器，建立完善的傳感器網(wǎng)絡(luò)，但具體的工作中應(yīng)建立無線傳感網(wǎng)絡(luò)，在其中采用微型化、低功能組網(wǎng)技術(shù)，為信號(hào)的高效、穩(wěn)定傳輸創(chuàng)造良好條件。但如傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍異常大，遠(yuǎn)距離區(qū)域的信號(hào)衰減相對(duì)嚴(yán)重，所采集到的信號(hào)不完整，或者經(jīng)常有信號(hào)延時(shí)、失真情況，面對(duì)這些問題，需優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如引入5G網(wǎng)絡(luò)，以保障傳輸速率、信號(hào)強(qiáng)度。

1.3 云計(jì)算

云計(jì)算也是當(dāng)下的技術(shù)產(chǎn)物，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的智能安防監(jiān)控中，相關(guān)人員也需合理引入云計(jì)算技術(shù)。智能系統(tǒng)工作時(shí)，傳感器采集的信號(hào)將被傳送給終端計(jì)算機(jī)，由其智能終端負(fù)責(zé)處理信息，從海量信息中篩選出更有價(jià)值的信息，利用這些信息制定決策。智能安防監(jiān)控系統(tǒng)投入使用后，每時(shí)每刻都會(huì)產(chǎn)生大量的信息，如借助普通計(jì)算機(jī)來存儲(chǔ)信息，并展開運(yùn)算，其工作量大，耗時(shí)長(zhǎng)，不利于安防工作的順利開展。而利用云計(jì)算技術(shù)，可提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速率，為安防工作提供較大的便捷。根據(jù)目前的市場(chǎng)情況，主流的云服務(wù)器運(yùn)行速率異?？?，能為智能安防視頻監(jiān)控提供有效保障。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，不僅需應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，還需采用云存儲(chǔ)技術(shù)，使各個(gè)傳感器采集到的各類信息均能存儲(chǔ)于云服務(wù)器。與傳統(tǒng)傳感器不同，云服務(wù)器的存儲(chǔ)容量異常大，不再需要配備其他的存儲(chǔ)設(shè)施，再加上應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)，可為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供安全條件，避免出現(xiàn)信息泄露。

1.4 智能面部識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)

現(xiàn)階段很多智能安防監(jiān)控系統(tǒng)中均采用了智能面部識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合，可增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、智能化水平。智能面部識(shí)別系統(tǒng)對(duì)面部的識(shí)別，由智能化模塊對(duì)比與分析人體面部，將采集到的信息與系統(tǒng)存儲(chǔ)信息相對(duì)比，如匹配結(jié)果不一致，則存在安全風(fēng)險(xiǎn)，需立即啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，這一識(shí)別過程凸顯了非接觸的隱蔽性優(yōu)勢(shì)[2]。智能面部識(shí)別與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合后，可增強(qiáng)面部識(shí)別的智能化特征，利用智能安防系統(tǒng)時(shí)能自動(dòng)完成圖像匹配，而在圖像識(shí)別方面則包含圖像檢測(cè)、人臉檢測(cè)與定位，由于有網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，可增強(qiáng)不同環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的交互性，依據(jù)數(shù)據(jù)完成智能檢測(cè)、異常預(yù)警，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能安防系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

2.1.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)條件下的智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，有關(guān)人員需根據(jù)監(jiān)控范圍、目標(biāo)設(shè)計(jì)整體框架，所建立的智能安防平臺(tái)應(yīng)能采集監(jiān)控范圍內(nèi)的有關(guān)數(shù)據(jù)，并整合、分析數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過聯(lián)動(dòng)觸發(fā)機(jī)制向有關(guān)部門和崗位人員共享風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，并通過相互之間的配合進(jìn)行及時(shí)處理。以建筑安防為例，所建立的智能安防平臺(tái)可選擇客戶端/服務(wù)器模式，平臺(tái)內(nèi)的信息傳輸與共享在安防專網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行。以物聯(lián)網(wǎng)層級(jí)架構(gòu)為基準(zhǔn)，系統(tǒng)整體包含采集、傳輸、處理和應(yīng)用幾個(gè)層級(jí)。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。智能安防的采集層負(fù)責(zé)采集各類數(shù)據(jù)，其采集的外部數(shù)據(jù)最終被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫加以存儲(chǔ)。在當(dāng)下的條件下為達(dá)到智能安防工作目標(biāo)，需保障智能安防系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、聯(lián)動(dòng)報(bào)警功能，使監(jiān)控過程不再受到時(shí)間與地點(diǎn)的影響，達(dá)到智能化、動(dòng)態(tài)化監(jiān)控目標(biāo)，即使監(jiān)控到異常情況，也能通過聯(lián)動(dòng)報(bào)警提醒相關(guān)人員引起警惕。數(shù)據(jù)采集層中要獲得完成且準(zhǔn)確的信息，需在監(jiān)控范圍內(nèi)配備各種外部感知設(shè)備，由這些設(shè)備采集環(huán)境等信息，如可配備視頻監(jiān)控探頭、室內(nèi)外紅外報(bào)警傳感器、交通測(cè)速傳感器等，所選擇的外部感知設(shè)備不僅應(yīng)保持類型的合理性，也需根據(jù)監(jiān)控范圍，合理選擇安裝位置，以保障監(jiān)控的全方位性。

2.1.3 數(shù)據(jù)傳輸層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)傳輸層為中間部分，為不同層級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造了條件，可為用戶與系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、接口，使系統(tǒng)內(nèi)的全部傳感器均可由聯(lián)動(dòng)控制裝置與監(jiān)控設(shè)備建立連接關(guān)系。一旦智能安防監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到火災(zāi)、超速、非法入侵等問題，控制器可依據(jù)所采集的信息，立即反饋信息并啟動(dòng)與其連接的監(jiān)控設(shè)備，提醒后臺(tái)人員注意處理問題。

2.1.4 數(shù)據(jù)處理層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。當(dāng)采集層的信息到達(dá)處理層后，有關(guān)人員需根據(jù)處理需求，選擇對(duì)應(yīng)的處理方式，挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值。各級(jí)權(quán)限管理員登錄信息、操作信息、感知設(shè)備數(shù)據(jù)信息等均能在該層完成處理。智能安防監(jiān)控的數(shù)據(jù)處理層，兼具數(shù)據(jù)分析與處理功能，煙霧傳感器、車輛測(cè)速傳感器、紅外線報(bào)警等傳回的數(shù)據(jù)均可在該層處理，從海量數(shù)據(jù)中挖掘有價(jià)值的信息，并通過橫向與縱向?qū)Ρ?，得到與安全風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的信息，保障預(yù)警和預(yù)防的及時(shí)性。

2.1.5 數(shù)據(jù)應(yīng)用層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層可為用戶提供良好的交互條件，包含后臺(tái)客戶端與前臺(tái)客戶端，前者以職能為前提確定角色權(quán)限，分級(jí)操作與管控?cái)?shù)據(jù)庫；后者以PC端方式展示系統(tǒng)，用戶能根據(jù)自身的需求從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)，在查詢數(shù)據(jù)的同時(shí)檢查各種設(shè)備的性能，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常情況，可快速生成報(bào)告并將問題反饋給客戶端。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 目標(biāo)選取與檢測(cè)。在建筑內(nèi)的重點(diǎn)位置配備監(jiān)控設(shè)備，由這些設(shè)備對(duì)建筑內(nèi)外完成監(jiān)控，選取特定目標(biāo)完成檢測(cè)，引入MeanShift跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化監(jiān)管，采集監(jiān)控對(duì)象的各種信息，一旦存在異常數(shù)據(jù)，及時(shí)反饋并制定解決措施，以消除各種安全風(fēng)險(xiǎn)。如系統(tǒng)監(jiān)控到不安全行為，應(yīng)立即將信息反饋給保安中心，由專業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)處理問題。

2.2.2 目標(biāo)跟蹤技術(shù)。

（1）基于MeanShift目標(biāo)跟蹤算法的基本原理。MeanShift屬于迭代算法的一種，在應(yīng)用該算法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控時(shí)，需率先計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)的偏移均值，移動(dòng)該點(diǎn)到達(dá)偏移均值，將此作為新起點(diǎn)，繼續(xù)移動(dòng)，當(dāng)滿足要求后停止移動(dòng)。

（2）MeanShift算法的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。建筑智能安防平臺(tái)的構(gòu)成復(fù)雜，其內(nèi)部包含了諸多要素，不同要素之間相互配合，能擴(kuò)大監(jiān)控范圍，得到完整且準(zhǔn)確的監(jiān)控結(jié)果。如監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)入建筑的車輛，車輛在經(jīng)過門禁后，智能模塊可自動(dòng)采集車輛信息，如進(jìn)入時(shí)間、照片、車牌號(hào)等，再由MeanShift算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤與檢測(cè)，得到車輛在建筑內(nèi)的位置；根據(jù)道路檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)錄入系統(tǒng)中的車輛信息，如通過信息對(duì)比發(fā)現(xiàn)車輛存在異常情況，應(yīng)及時(shí)上報(bào)信息[3]。MeanShift算法的跟蹤監(jiān)控流程如圖1所示。

圖1 MeanShift算法跟蹤流程圖

為在智能監(jiān)控過程中判定MeanShift算法的可靠性，以建筑的車輛作為監(jiān)控對(duì)象，具體的監(jiān)控過程中建立Visio C++ 2010開發(fā)平臺(tái)，針對(duì)監(jiān)控過程中所獲取的圖像與數(shù)據(jù)，在Matlab軟件內(nèi)統(tǒng)一處理，將視頻轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形序列，如視頻在第1幀時(shí)停止，手動(dòng)定位對(duì)象，雙擊該區(qū)域，進(jìn)入單對(duì)象監(jiān)控階段。上述過程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可自動(dòng)生成MeanShift目標(biāo)跟蹤結(jié)果圖，圖底標(biāo)注的數(shù)字為每幅圖的幀數(shù)，算法從第1幀開始手動(dòng)選取目標(biāo)，隨后開始迭代分析，一旦監(jiān)控的車輛與建筑物相接近或者進(jìn)入了建筑物內(nèi)部，需立即對(duì)其展開動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

2.2.3 數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)。建筑智能安防系統(tǒng)在監(jiān)控期間，往往要接觸來自各個(gè)方面的信息，這些信息的類型、屬性等各有不同，如分開管理信息，工作量龐大且極易出現(xiàn)管理混亂的情況。為避免這一情況，系統(tǒng)內(nèi)需建立專有數(shù)據(jù)庫，在該數(shù)據(jù)庫中集成不同來源及類型的信息，后續(xù)采取分布式管理方式，歸類管理各種信息，后續(xù)有需要的情況下直接從數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)取有關(guān)模塊的數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)匹配和對(duì)比，如發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)反饋并上報(bào)。

2.3 系統(tǒng)展示

智能安防監(jiān)控方面，其系統(tǒng)具有集成性，其中包含多個(gè)模塊，如綜合管理、消防聯(lián)動(dòng)管理、門禁監(jiān)控管理、道路檢測(cè)管理等，不同模塊都有其監(jiān)控對(duì)象及范圍，進(jìn)入監(jiān)控階段后安防監(jiān)控系統(tǒng)需協(xié)調(diào)不同模塊之間的關(guān)系，使各模塊之間能相互傳輸、共享信息，快速識(shí)別和處理各類安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

近年來智能安防監(jiān)控在很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用，在監(jiān)控方面物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必不可少，其中融合了多種現(xiàn)代化技術(shù)。雖在當(dāng)下智能安防監(jiān)控技術(shù)發(fā)展迅猛且取得了一定的發(fā)展成效，但在未來尚存在較大的發(fā)展空間，相關(guān)人員需持續(xù)創(chuàng)新技術(shù)路徑與形式。