基于数据采集和共享的智慧社区管理平台的设计与应用

许凯翔

（上海天诚比集科技有限公司，上海201613）

智慧社区业务管理平台是以物联网技术、人工智能技术和大数据分析研判为基础，针对社区管理的综合智能管理平台。主要针对政府对社区治理的需求；物业对物业管理的需求和居民对社区服务的需求。结合智慧城市的建设，以社区为单位提供打造一个基础的数据平台和各方提供应用服务的运营平台。

1 项目概况

智慧社区业务管理平台项目是一个集成研发项目。系统为两级架构：云端平台统一业务呈现和数据分析；底层平台负责数据采集和数据清洗。两级平台根据不同的业务场景将业务应用流程进行贯通，实现社区的安防，物业管理，社会综合治理所需要的数据采集，业务管理，人员管理，设备管理和智慧调度统一在一个系统中实现。

2 系统结构设计

2.1 系统总体架构设计

系统总体架构为模块化、构件化，是面向应用的业务构件集合（如下图1 所示）。总体架构自上而下依次为展现层、应用层、系统支撑层、数据资源层和基础设施层，从左到右可以划分为安全保障支撑体系和标准规范体系，安全保障支撑体系和标准规范体系贯穿系统各个层次，保证应用系统符合安全、标准、规范，从而保证了系统建设和运行的质量。

图1 系统总体架构图

（1）基础设施层。支持平台运行的IT 基础设施，包括门禁设备、车禁设备、视频设备、服务器系统、网络系统、存储系统、安全系统、机房及配套工程。

（2）数据资源层。支持平台运行的信息资源体系，包括门禁信息库、车禁信息库、业务过程信息库、空间信息库、事件信息库、运维日志库、非结构化数据库（视频、图像）等。

（3）系统支撑层。支持平台应用系统运行的支撑组件群，包括应用中间件、地理信息系统平台、报表软件、工作流软件、数据分析和其他系统软件。

（4）应用层。针对不同用户对象的业务诉求，实现各类不同的业务应用。包括针对公安和政法为了社会治安和维稳的智能安防和综合管理的行业应用；针对物业公司和房地产商为了提供居民服务的物业管理和社区O2O 应用。

（5）展现层。针对不同用户对象的WEB 端和手机APP 端的操作界面。

除了上述几个层次外，标准规范体系和安全及运维保障体系贯穿各个层次，信息化相关的标准规范体系建设作为一项基础工作，需要不断完善，指导项目的建设。

2.2 系统网络拓扑图

图2 系统拓扑架构图

系统拓扑架构分为四级管理架构（如图2）：小区、社区（居委）、街镇和区级；

其中公安智能微卡口直接进入公安专网，小区智能安防系统通过综治专网汇入区级综治分平台。

小区级主要将基层小区出入口综合门禁信息、视频信息、人员信息、车辆信息、刷卡信息等业务数据资源进行充分采集，并汇聚至社区（居委），前端系统主要包括人员/车辆出入口子系统、智能门禁系统、人脸抓拍系统、视频监控系统、人员数据采集等系统。

社区居委层实现视频图像存储、智能安防集成服务和人脸抓拍智能分析服务。

街镇级通过镇级智能安防平台实现APP 数据转发和街镇级数据统计呈现。

区级通过综治云平台，汇入街镇级的相关应用和统一管理。

3 功能框架

系统功能架构图：

本系统主要分为两个模块，即功能模块与数据库；其系统各模块功能如下表所示（表1）。

表1 系统功能列表

4 实现过程及技术方法

本项目的主要技术难点在于以下3 点：

（1）因为业务对象不统一，造成前端APP 和WEB 端无法统一进行规划设计。需要一种混合框架来平衡前端应用能够适配不同业务对象。

（2）架构上需要解决应用需要云服务方式提供，而数据需要本地化接入和存贮的矛盾。

（3）数据接入的协议或接口不统一，造成在工程实际项目中无法快速高效的接入第三方的智能化设备。

在本项目中为了解决以上技术难点，采取以下的技术方案。

4.1 APP 技术架构

智慧社区移动应用采用基于HTML5 技术的跨平台移动应用开源框架AppCan.cn, 利用HTML5+CSS3+JavaScript 技术快速构建智慧社区系统的各类移动应用。通过AppCan.cn 平台提供的Hybrid 混合开发引擎的支持，一次性完成与移动端Andriod、IOS 多平台的适配支持。原则上，能用H5 开发的功能都尽量使用H5 技术，无法用H5 的才使用原生开发技术。

智慧社区移动前端应用通过混合前端开发平台、UI 开发框架、JS JDK、多种扩展插件、各类框架接口,快速开发与本地应用体验相媲美的移动应用。同时智慧社区移动App 通过App 云服务实现业务数据交互和集成。

4.2 云服务技术架构

Web 前端基于HTML/HTML5/Vue/CSS3 开发web 前端页面，兼容主流浏览器。前后端架构分享，展现层和数据层完全分离，通过跨域实现前后端数据通信。静态资源使用CDN 服务提供加速访问服务。

android，ios 基于原生与H5 混合开发。在app 端实现https链路请求优化，做防盗链和DNS 劫持处理。调用Restful 标准接口，与云端进行数据交互。

后端采用基于Java 技术栈的Spring 框架，包括Spring Cloud，Spring Boot，Spring Mvc。ORM 框架使用Mybatis，提供对数据库的操作。此框架为云应用开发中的配置管理、服务发现、断路器、智能路由、控制总线、分布式会话和集群状态管理等操作提供了一种高效的开发方式。

4.3 设备采控技术方案

智慧安防系统中的设备采控服务是指对设备数据的采集以及对设备下发命令进行控制。本服务与智能设备之间采用Socket 方式进行数据采集与交互。Socket 方式是最简单的交互方式，是典型的C/S 交互模式。一台客户机，一台服务器。服务器提供服务，通过IP 地址和端口进行服务访问。而客户机通过连接服务器指定的端口进行消息交互。其中传输协议是TCP/UDP 协议。而服务器和客户机约定了请求报文格式和响应报文格式。HTTP、RPC、WebService、Modbus 等多种协议都是采用的这种方式进行数据通信，只不过不同的就是传输协议以及报文格式不同。本系统中，安防设备作为服务器端，设备采控服务作为客户机端。

设备采控服务部署在小区本地服务器中，可独立运行。作数据采集时，设备采控服务通过MQTT 协议发布消息，服务器订阅消息，将消息消费并处理后存储进云端数据中心。作远程命令下发时，服务器发布消息，设备采控服务订阅消息，将消息消费并下发给相应的设备。采用MQTT 方式的优点是其有消息发送失败后重新发送的功能，直至消息发送成功为止。服务器与数据库既可以在云端部署，也可以在小区本地部署，默认一般情况下在云端部署。

图3 数据采控技术架构图

5 智慧社区业务管理平台的实现

本智慧社区系统的总体实现由以下几个部分组成：

5.1 智慧社区业务管理平台：有可横向扩展的协议库，有系统联动的规则库，是集数据汇聚，数据展示，联动应用，数据清洗，数据分发为一体的开放式集成平台。可确保数据安全，数据存储本地化，建立多层级管理架构的基础，是向云端上层应用进行数据上报与汇聚的基础，是小区级数据中心。同时，小区本地应用的数据上报都采用加密的方式进行数据传输，确保数据共享的安全性。

5.2 智能分析服务节点：是对视频、图片做智能分析的能力扩展的计算节点，是边缘计算的实际落地应用；是将AI 智能分析应用推向居民切身体验的载体，可以和数据节点配合完成各种算法技术和应用场景的完美结合。

5.3 小区部署各个感知子系统，智慧社区业务管理平台通过技术手段实现小区内多元数据的采集和整合，平台主节点负责物联网数据采集与各类子系统和安防设备的接入，智能分析服务节点基于人工智能的深度学习技术负责视频、图像的智能分析。

5.4 人车数据采集：小区出入口人员通道通过人脸抓拍摄像机实现进出人员的人脸采集，通过实时比对识别和记录出入小区的人员身份。同时，对接小区出入口车牌抓拍系统，获取进出小区的车辆数据。

5.5 视频数据采集：小区内部公共区域安装高清监控摄像机，建设小区智能监控系统，实现基于地图的视频实时预览和录像调阅，同时基于视频智能分析，对翻墙、车辆乱停放、物品堆放等事件进行自动感知和告警。同时平台将小区视频监控资源转换为符合GB/T28181 标准的码流，接入派出所，通过安全边界汇入公安视频联网系统，实现公安对小区视频资源的调用。

5.6 泛感知数据采集：对于小区内的泛感知数据，如消防栓压力传感器，井盖位移传感器等设备的信息智慧社区业务管理平台通过NB 协议的物联网传输协议和云端平台进行数据交互，获取实时的数据。

6 结论

智慧社区业务管理平台在技术层面上打造一个可灵活扩展业务应用、实现数据资源的一体化管理，对大数据进行储存、分析、可视化决策管理的开放平台。通过强化对不同来源数据的统一管理和关联应用，完成智慧社区平台向“数据中心”+“业务应用”转型的产品战略调整。在应用层面上是以智慧安防和社区综合治理管理为重点，并结合物业管理、社区服务及其他可扩展的业务应用，为政府、物业、居民、企业提供一个智慧社区的整体解决方案。

城市的智能化建设从社区开始，而社区的智能化建设从小区开始。在小区智能化建设的同时，业主的需求，除了小区的安防、智能化建设外，业主也关心从服务端给自身带来的“获得感”。本方案将小区的“综合治理”、“物业管理”和“社区O2O”融入其中，实现“社区级的自治服务”和闭环管理，在满足智能安防建设的同时，真正提升社区服务品质。