营区安防信息系统设计

王 杨,郭 凌，李 睿

(中国人民解放军陆军勤务学院 物流系， 重庆 401311)

近年来，随着国家海洋战略的不断深入，各类岛礁建设项目日益增多。这些项目提高了岛礁的基础设施和保障能力，但由于岛礁存在地理位置特殊、军事环境复杂、专业人员稀缺、保障补给困难等特点，针对上述项目本身的日常维护、安防监控等管理问题日益突出。因此，开发适应岛礁特点、能减少人力资源使用的智能安防信息系统是十分必要的。

另一方面，智能建筑[1-4]作为未来的发展主流，在我国最新的《智能建筑设计标准 GB/T50314—2015》中对智能建筑做了如下定义：“以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑”。不难看出，安防系统在智能建筑中的重要地位。

岛礁地理位置特殊并具有极其重要的军事意义，而岛礁的面积大小、补给等问题又限制了驻守人员的数量。军事任务性质决定必须要有足够多的人员驻守岛屿，而随着人员驻守的增多，带来的补给、管理等各方面的问题也逐渐增多，为解决这一矛盾，其管理模式必须足够高效、精简，因此岛礁安防信息系统应运而生。

1 岛礁智能化安防系统需求分析

传统安防系统是以运用安全防范产品和其他相关产品构成的安防系统，主要包括门禁、报警和监控三大部分。其信息化程度较低，主要依靠人力进行判断识别。

数字营区安防系统是基于数字营区管控平台，由融合视频监控、门禁管理、周界防范、电子巡更组成，其信息化程度提升较快，但仍依赖人工判断决策，无法自主为决策者提供解决方案。

智能安防系统[5-10]是在数字营区安防系统的基础上，加入智能识别判断，根据岛礁特点融入环境预警与信息发布联动等功能，在一定程度上减少人力参与，节省了人力资源，提高了安防效率。

岛礁安防与以往安防策略不同，其相对独立，不涉及太多与外界的数据交换，安保力量主要依靠本岛礁自身安防力量，并且根据其担负的军事任务不同，对安防系统的要求各有突出。

根据岛礁安防信息系统的特点，其设置应遵循以下原则：① 根据岛礁的风险等级，确定适当保护水平，满足设计要求的营区综合保护和重点部位的纵深防护，达到理想的安全防护水平。② 根据岛礁其所担负的军事任务、周围水文气象条件、安全管理要求、使用功能等，综合运用计算机网路技术、传感技术、物联网技术等形成先进、可靠、防护高效的安全技术体系。③ 岛礁营区安防系统的设计及其子系统的建设符合《军队营区数字化建设标准》、《军队营区数字化建设施工规范》等军队相关建设规定，坚持以“实用、先进、可靠、经济”八字方针作为其建设理念。④ 安防系统建设要面向营区的需要，立足营区实际，其系统要运行稳定，易操作，易维护；⑤ 在满足功能的前提下尽可能降低成本，岛礁远离内陆，决定其工程成本较高，因此必须考虑其性价比。⑥ 安全系统建设要从整体出发，做好顶层设计，要与军事设施信息化建设的全局规划相吻合，在硬件设计和软件设计上预留一定的发展空间，为下一步建设打好基础。

根据岛礁安防特点，选择智能安防系统最为合适。

2 系统设计与实现

2.1 系统体系架构及技术路线

安防系统建设只是一种手段、方式，目的是通过其建设，有力提高营区安全管理的水平和能力，实现营区管理精细化、高效化、节能化，其核心是要加强营区综合管理信息平台建设与应用，达到营区安全需求实时可知、安全资源实时可视和安全活动实时可控。

通过分析岛礁安防的特点及其设置原则，本系统依托JAVA EE企业级开发平台和SOA的思想。SOA具有松耦合、位置透明和协议无关的特点，选择基于SOA体系架构构建的数字营区建设与应用研究各模块之间松散耦合，内部实现依赖度低，模块的修改和移植不会影响全局。此外，岛礁安防系统建设与应用研究为满足不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件的要求，选择Java为开发语言，遵循Java EE规范，能开发部署到异构环境中，拥有良好的可移植性；遵循面向业务、面向构件的思想，符合开放的业界标准，具有扩展性强、高强壮性、高稳定性等要求；使用轻量级企业应用开发框架简化企业应用的开发；使用ORM工具来简化数据库访问的开发工作；使用JSP2.3、Servlet 3.1及以上版本和自研标签扩展作为展示层解决方案。基于高内聚、低耦合的原则，定义了大量开放的、可扩展的访问和集成接口，并提供了大量基础的可复用的构件。构件的技术规范以Java EE Web应用包规范为基础，为满足系统的集成进行了扩展，致力于提升系统开发效率、提高应用系统质量、降低系统维护复杂度。

采用Java EE平台和SOA集成技术来构建安防系统，具有先进性、高可靠性、开放性和可移植性等诸多优点，是目前实现智慧营区分布式系统的最好途径之一。

岛礁安防系统是一个以感知营区设施设备、有效提高营区管理效率为目标，硬件系统和软件系统相结合的系统，从信息流动和管控实体对象角度出发，将系统分为现场仪表层、分散控制层、集中管理层和应用服务层的分层架构。

现场仪表层主要由感知安全防范的摄像头、周界防护装置、门禁系统、气象水文感知装置以及信号传输网络线缆等智能设备组成。对全岛进行安全分析后，结合本岛实际需求，对需要感知管控的营房设施设备上加装改造完成。分散控制层主要由测控分机、网络交换机、信息网络线缆等组成，在每栋楼宇信息设备间安装。集中管理层主要由拼接大屏幕、服务器、工控机、客户电脑等组成，在营区管控中心部署。应用服务层主要由各级电脑及应用服务系统等组成，一般分布在各级办公室中。

2.2 系统组成及功能

通过分析岛礁具体安全环境及实际需求，确定系统由智能视频监控系统、门禁管控系统、周界防范管控系统、电子巡查系统、环境感知预警系统5个系统组成。

2.2.1智能视频监控系统

智能视频技术源自计算机视觉与人工智能的研究，其发展目标在于将图像与事件描述之间建立一种映射关系，使计算机从纷繁的视频图像中分辨、识别出关键目标物体。智能视频监控系统采用智能视频技术、借助计算机强大的数据处理能力，过滤图像中无用或干扰信息、自动分析、抽取视频源中的关键有用信息，从而使传统的监控系统中的摄像机不但成为人的眼睛，也使“智能视频分析”计算机成为人的大脑，具有更“聪明”的学习思考方式。

智能视频监控系统的主要功能为多目标监控、多目标录像、监控回放、报警联动和远程控制。多目标监控可同时实时监视多个地点的现场图象，可以单画面放大，也可任意切换，并且可按预先设置好的监控点进行多画面中的一个画面轮巡。多目标录像可以对多路图像同时录像；监控回放可实时、可快进和单帧回放图像抓拍等；报警联动支持传感器报警和运动图像报警，可以预设录像时间，也可预设摄像机和其他报警设备的联动报警; 远程控制支持有管理员权限的用户远程控制摄像机、镜头、云台。

图1 系统分层架构

图2 系统组成

2.2.2门禁管控系统

门禁管控系统功能由进出口权限管理、实时监控、出入登记查询、异常报警和消防报警监控联动功能组成。

进出口权限管理功能对用户分配通道进出口权限，授权限的用户可以进出通道，没有授权的用户则无法进入。实时监控功能通过微机实时查看每个门区人员的进出情况(同时有照片显示)、每个门区的状态(包括门的开关，各种非正常状态报警等)，也可在紧急状态打开或关闭所有的门区。出入记录查询功能储存所有的进出记录、状态记录，可按不同的条件查询，同时可配备相应软件实现考勤、门禁一卡通。异常报警功能是指在异常情况下可以实现微机报警或报警器报警，如非法侵入、门超时未关等。消防报警监控联动功能包括两方面：一方面是出现火警时门禁系统可以自动打开所有电子锁让里面的人随时逃生；另一方面提供监控联动功能，即监控系统自动记录有人刷卡的情况(有效/无效)，同时也将门禁系统警报时的情况记录下来。

2.2.3周界防范管控系统

周界防范系统利用安全防范技术，结合周界地形走势，通过安装在围墙上的红外对射装置或电子围栏对重要区域的边界进行实时监控及报警，并启动相应的预案处理，同时与视频监控系统联动，实现营区周界的有效防护，阻止非法侵入。

周界防范管控系统功能包括警戒线跨越检测、警戒区域入侵检测、目标出现检测、目标离开检测。其中，警戒线跨越检测自动检测运动目标，用于目标接近警戒线或非法授权人接近警戒线时等情况。警戒区域入侵检测自动检测进入指定区域的运动目标，用于监测非法入侵警戒区域。当目标出现时，自动检测指定区域内出现的人、车、物体和其他运动目标；当目标离开时，对离开指定区域的运动目标自动检测、记录、跟踪、分类，显示离开位置。上述检测功能均支持与智能视频监控系统的联动功能。

2.2.4电子巡查系统

电子巡查系统将库房出入口控制识读设备作为巡查点，利用军人保障卡或指纹进行身份识别，对人员的巡查活动状态进行监督和记录并实时传输至值班室。

系统主要由巡检棒、人员信息钮、场所信息钮、数据读取装置和软件组成。系统的工作原理是：首先，将具有不同编号的场所信息钮安装在需要巡检的地方，在巡检前，先用巡检棒对人员信息钮进行读取；在巡检地域，用巡检棒读取场所信息钮中的信息作为巡检的凭证，完成后用数据读取装置读取巡检棒中的数据。

电子巡查系统功能包括巡查计划拟制、巡查情况判断和查询统计。巡查计划拟制是指对巡查区域、路线、时间、地点和人员等信息进行设置。巡查情况判断是指自动判断正常、异常巡查信息。查询统计是指对历史巡查记录进行查询统计。

2.2.5环境感知预警系统

针对岛礁地理环境分析，台风等自然天气对于岛礁安全也有影响，其系统由环境感知、环境分析、环境预警组成，通过感知原件感知周边环境信息，并对其进行分析，预报未来一段时间周边环境的变化，并针对此信息按照预先方案进行处理。与受警中心、信息发布中心、对讲管理中心进行联动，如遇突发情况对全岛实施报警，并对关键位置进行通报，预先防范。

3 基于层次分析法(AHP)的系统效能评估

系统效能的评估是对系统的功能和质量、效果的全面评价。针对岛礁安防的基本要求，建立一种基于层次分析法(AHP)的评判模型，对基于传统安防系统、基于数字营区安防系统和基于智能设施设备构建的安防信息系统进行系统效能评估，通过对涉及的各要素进行量化分析，对安防策略的选择给予客观、准确的评判，为决策者提供依据。

根据AHP法的步骤首先建立层次结构模型。决策的目标安防信息系统效能、决策准则主要从针对系统的可靠性、系统效率、系统投入与产出性价比等方面进行考虑，即系统实时准确性A1、决策调整时间A2、系统协调共享性A3、人力资源利用率A4、系统可靠性A5和决策对象传统安防系统、数字营区安防系统、智能安防系统，按它们之间的相互关系分为最高层、中间层和最低层，层次结构模型见图3。

建立模型后，根据得到的层次结构关系，引入1～9标度，采取多个专家根据决策目标、准则针对各指标A1～A5打分取均值的方式，并对各层因素两两比较，最终得到成对比较矩阵为：

图3 层次结构模型

对成对比较矩阵B1、B2、B3、B4、B5，求其层次总排序向量，并进行一致性检验，结果见表1。

表1 一致性检验结果

计算CRk可得：A1、A2、A3、A4、A5通过一致性检验。

由上述结果可得：B1、B2、B3总目标权值为{0.3，0.246，0.456}，即个方案排重为B3>B2>B1，最优方案为基于智能设施设备构建的安防信息系统。其结论符合常识，较好地验证了各系统使用效能。

4 结束语

与以往安防策略相比，智能安防信息系统更适合营区安防策略实施，其高效性、安全性、便捷性较以往安防策略更加突出。未来随着基地合成化程度越来越高、人员编成越来越复杂，管理难度逐渐增加，信息系统作为解决这些问题的不二法门，必将发挥更加重要的作用。建设信息化部队、打赢信息化战争是我军现代化建设总目标，营区是部队生活、训练的基础，数字化部队需要与之相适应的数字营区。随着信息化部队的不断增多，对于营区的需求也与以往不同，未来营区必将高度信息化、智能化、集成化，以确保承载信息化部队。