基于物联网的智能岗哨门禁及敏感区监控实验平台构建研究
2015-07-21吴迪雷震武剑乐郑显柱
吴迪+雷震+武剑乐+郑显柱
摘 要：针对目前部队对重点安防区域管理中存在的依赖手工方式或简单登记方式、管控覆盖面小、效率低、处突能力弱等问题，采用物联网技术构建了与部队数字化营区建设对接的综合性电子岗哨门禁及敏感区域监控系统实验平台，从而为部队安防管理从传统的经验型向现代化、网络化、动态立体化的科学管理型的转变提供了一种有效途径与技术支持。
关键词：物联网；智能岗哨；监控；实验平台
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）07-00-03
0 引 言
为进一步推动部队建设由机械化向现代化、信息化的转变，提高部队的正规化管理水平，加快建设功能完备、安全防护、信息智能、生态节约、军营文化特色鲜明的现代营区，是军队建设发展的现实需要。针对基层部队在数字化营区建设中缺乏顶层规划、对创新技术掌握不熟练和应用不透彻的问题，拟选取岗哨门禁及敏感区来监控这一具有代表性的领域，采用物联网技术，研制开发集示范和教学、科研和实验功能一体化的实验平台，可为部队营区的数字化建设提供示范和技术支撑。
1 功能构成
本系统主要实现访客身份登记管理、出入口处的身份识别认证管理及岗哨敏感区监控等功能，其平台功能如图1所示。
图1 平台的功能构成图
1.1 身份登记管理
1.1.1 访客信息一览表
访客信息一览表是整个系统管理操作的主入口，同时也与卡片信息查询的主界面相关联。当系统运行时，该界面具备了卡片自动感应的功能，当把目标卡片放在读卡器上时，系统将自动读取卡片登记信息并显示。界面的上半部分显示最近一位访客的信息，下半部分列表显示当天所有的访客信息。
1.1.2 身份登记发卡管理
身份登记发卡管理主要是用作向到访人员配发卡片。系统首先读取二代身份证信息，管理软件自动将身份证信息对应显示在管理界面上；接下来输入保存的到访人员照片，可以选择读取身份证上的照片，也可以使用摄像头现场抓拍。
身份证的信息自动录入完成后，还有一些是需要值班人员根据实际情况手动录入的，如卡片的过期时间、出入控制、操作人员信息框。过期时间表示卡片的失效期限，一般可在询问访客拜访期限后设定；出入控制主要是对持卡人从哪些门进出进行设定；操作人员对应的是当前值班人员的编号信息。
1.2 身份识别验证管理
当访客手持卡片进门时，需将卡片放到触摸终端连接的高频读卡器上刷卡，触摸终端显示发卡时的信息，记录当前进门时间。卡片信息读取完成后，启动摄像头现场拍摄当前访客照片。
当人脸识别功能被激活时，系统自动进行人脸识别身份验证，这需要消耗一定的时间，最后在软件界面上显示识别的结果。
当访客通过了识别认证时，系统根据识别的结果自动打开闸门，否则由安保人员手动操作出门按钮打开或关闭闸门。
当访客出门时，除进行上述操作外，需记录出门时间。
触控终端的身份识别管理系统会将进门时间、出门时间等信息通过TCP/IP协议传输给监控中心，显示在系统信息一览表上。
1.3 敏感区监控
敏感区采用红外对射探测器围成一个矩形区域来进行监控。一旦有人员或物体挡住了红外发射器发出的任何相邻两束以上光线超过30 ms时，接收器就会立即向报警主机发出报警信号。报警主机接到警情事件后，立即确认并进行现场声、光报警和现场震慑。若1分钟后无人解除警情同时警情确认无误后，报警主机自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码，进行语音报警。
2 平台组成
平台由监控室身份登记管理、门框岗哨身份识别出入管理、岗哨敏感区监控报警等部分组成。
2.1 硬件组成
本平台的硬件组成如图2所示，其配置如表1所列。
图2 智能安防实验平台的硬件组成
表1 智能安防系统的硬件配置序号 主要设备名称 名称 数量
1 PC机监控设备 PC机监控中心 1
2 触摸控制终端 1
3 RFID射频识别设备 高频二代身份证采集器 1
4 高频发卡器 1
5 高频读卡器 1
6 高频电子标签（卡片） ≥5
7 智能信息处理设备 道闸控制器 1
8 道闸 1
9 出门按钮 1
10 语音播放器 1
11 红外对射探测器
（发射器、接收器一组） ≥3组
12 报警主机 1
13 USB摄像头 2
14 软件源码 监控中心身份登记发卡管理系统 1
15 触控终端岗哨门禁
身份验证管理系统 1
（1）门岗监控中心
由一台计算机及运行于其上的人员身份登记管理系统组成。主要功能是读取到访人员的二代身份证信息，抓拍人员的脸部照片，为到访人员制作访客卡，同时把访客的所有信息记录到数据库中。
（2）二代身份证采集器
用于读取二代身份证信息，如：姓名、性别、照片、地址、身份证号、出生日期、证件有效期等信息，同时可以完全鉴别身份证的真假，弥补了普通门禁系统不能识别身份证信息的缺陷。该阅读器采用RS 232总线与上位机进行数据通信。
（3）USB摄像头
USB摄像头共有2组。用于捕获摄像头前方的图像信息，这里主要对到访人员脸部进行抓拍保存，用于人脸识别。它通过USB接口实现供电与信息传输。
（4）发卡器
可以进行读卡、写卡、授权、格式化等操作，主要是在门禁系统中初始化卡片、注册、注销时用到。本系统把读取的二代身份证信息、到访人员的照片、到访时间、拜访部门应答、卡片类型（访客卡或者员工卡）、出入门控制等信息都写入到卡片中用于访客的身份识别。
（5）触控终端。
由一台采用了可触控式显示器构成的计算机及运行于其上的岗哨身份识别管理系统组成，主要用于读取和显示访客卡信息，并驱动摄像头抓拍到访人员照片，然后与发卡时存入的照片进行比对，以得到验证结果。
（6）岗哨高频读卡器
读取值班室发给到访人员的访客卡，保安人员通过信息显示屏查看卡内信息。该读卡器通过串口与触摸终端连接。
（7）开门按钮与道闸控制器
开门按钮分为常开、常闭两种，与道闸控制器的输入接口相连。传输线路采取两线制，一根是GND，一根是信号线。若触摸终端显示人脸识别成功，保安人员按下开门按钮，道闸控制器捕获到信号线上电平的变化，就会驱动闸门控制器，打开闸门，让到访人员通行，否则禁止通行。
（8）语音播放器
语音播放器主要由语音芯片及控制软件组成。通过ZigBee技术与触控终端内置的ZigBee协调器通信。当人脸识别验证通过、未通过或者人员强行闯入时，播放对应的语音，提醒卫兵加强防范。
（9）红外对射探测器
该探测器主要由发射器与接收器组成。发射器以“低频发射、时分检测”的方式向接收器发出多束红外光，通过遮断相邻两束以上光线超过30 ms与否，确认是否存在入侵。
（10）报警主机
报警主机具有至少4路有线或4路无线防区，无线接收工作频率315 M或433 M可选，报警联动输出具有常开或常闭两种模式，通过电话网拨号传送报警信号。
2.2 软件组成
平台软件主要包括访客身份登记管理软件、岗哨身份识别认证管理软件、岗哨敏感区监控软件三部分，如图3所示。
图3 智能安防实验平台软件组成
2.2.1 身份登记管理软件
主要包括身份登记发卡管理和访客信息一览表；后者以列表形式显示当天所有访客信息，供值班人员浏览。
2.2.2 岗哨身份识别认证管理软件
主要实现阅读并显示访客卡信息，记录当前进门时间，启动摄像头捕捉当前访客照片，启动人脸识别库函数进行身份验证。
2.2.3 岗哨敏感区监控软件
基于单片机的红外对射实时检测和异常报警程序。主要实现红外对射光束切断30 ms延时判断、声光报警、以及警情信息的传输。
3 战技性能指标
3.1 科研领域
平台研究内容主要涵盖以下科研领域：
（1）重点区域，如装备（物资、器材、弹药、油料）场（库、所、站）、岗哨、门禁等敏感区的智能管控；
（2）数字化校园综合信息系统的构建；
（3）基于室内定位和无线自组网技术的高密级楼宇、区域监控系统；
（4）智能安保及处突指控系统构建。
3.2 实验能力
该平台可完成的基本实验如图4所示。
图4 基本实验能力
除此之外，该平台还可以进行扩展研究与开发。
3.3 软硬件指标
3.3.1 软件指标
软件配置情况如表2所列。
3.3.2 硬件指标
硬件参数设置情况见表3所列。
表2 实验平台软件配置参数
主要软件 类别 名称
PC监控中心 开发环境 windows操作系统，Framework 4.0框架环境、SQL Server
开发语言 C#、C++
应用软件 监控中心身份登记
发卡管理系统软件
触摸控制终端 开发环境 windows操作系统，Framework 4.0框架环境、SQL Server
开发语言 C#、C++
应用软件 岗哨身份识别认证管理系统软件
敏感区监控主机 开发环境 Keil uvison4
开发语言 C
应用软件 岗哨敏感区监控软件
4 结 语
基于物联网的智能岗哨门禁及敏感区监控实验平台采用物联网技术，连接营区中的人、装、物，利用先进的硬件设备和定制开发的系统软件，按照“缩小场地、以近代远、以少代多、按业务展现”的思想，以实验柜、沙盘模型等方式实现对部队重点安防区域环境的监测和设施设备的全维监控，为部队营区提供安全防护和信息智能保障，能够满足教学、科研、实验一体化的要求，具有广阔的应用前景。
参考文献
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