基于物联网技术的智慧小区联动监控信息集成平台

王竞菲

（泉州信息工程学院 软件学院，福建泉州362000）

0 引言

智慧小区是基于智慧城市理念形成的一种新型的管理概念.在互联网、云计算、物联网等多种信息技术的支持下，将提升住户生活体验、维护社区安全作为最终目标，打造一个智能化与安全性高的智慧型小区，为居民提供更为便捷、舒适、安全的生活环境.智慧小区监控系统是安防系统的重要组成成分.随着相关技术手段的提升与应用，智慧小区监控系统也在不断更新升级，能够实现对人物身份、车辆信息的识别以及图像可视化处理等，大幅度提升小区安全防护水平［1］.

随着智慧小区建设的不断推进，采用物联网技术和视觉信息识别技术进行监控信息集成，能够提高智慧小区联动监控和信息管理能力，因此对这方面的研究受到人们的极大关注［2］.智慧社区联动监控信息集成是智慧社区安防体系中的重要组成部分，对提升社会安全防护水平，加强社区管理力度具有良好的作用.到目前为止，对于信息集成平台的研究已经取得了一定的进展，如基于Hadoop 系统的信息集成平台［3］以及基于大数据的信息集成平台［4］等，但是在实际应用中发现这两个平台存在信息查全率与查准率低的问题，难以达到理想的效果.

1 平台的总体构架设计

本文所设计的联动监控信息集成平台采用B/S架构体系，该平台建立在物联网交叉组网结构上，在客户端进行联网控制［5］.采用嵌入式的B/S 构架结合云平台，进行平台架构的模块化设计，采用VIX 总线控制技术实现平台的总线规划设计，在DSP和FPGA集成处理环境中实现智慧小区联动监控信息集成平台的硬件开发设计.

智慧小区联动监控信息集成平台主要分为用户控制模块、数据处理模块与输出模块，总体构架如图1所示.

图1 智慧小区联动监控信息集成平台总体构架Fig. 1 Overall framework of Intelligent Community linkage monitoring information integration platform

分析图1可知，该平台利用用户控制模块进行信息输入控制，在数据处理模块中进行智慧小区联动监控信息的集成处理和分析［6］，在输出模块中实现对监控信息的图像显示和人机交互.

2 平台的硬件设计与实现

在上述智慧小区联动监控信息集成算法设计的基础上，进行系统的硬件设计，并利用物联网技术实现平台各个模块的联合控制［7］.平台硬件由信息采集模块、上位机通信模块、程序加载模块和人机交互模块组成，对各个模块功能的描述如下：

（1）信息采集模块.信息采集模块能够实现智慧小区联动监控信息智能采集.采用物联网组网技术进行小区监控设备组网设计，在ZigBee 组网协议下进行智慧小区联动监控信息采集节点部署，基于IEEE488.2标准下的Bus总线，进行信息智能采集.其中，信息采集模块的电路设计如图2所示.

图2 平台的信息采集模块Fig. 2 Information acquisition module of the platform

（2）上位机通信模块.采用PCI总线进行智慧小区联动监控信息集成平台的嵌入式开发，在ISA/EISA构架模式下进行智慧小区联动监控信息集成控制，构建上位机通信模块，实现信息集成控制和输出转换控制［8］，在物联网接口中进行上位机通信设计，得到上位机通信模块电路如图3所示.

高校在“爱校”教育上应做到：组织学生学习校史、校歌、校训、章程等活动，让学生了解学校的发展历史，关心学校的建设和发展；组织“知荣辱、守纪律、有品行”主题教育活动，鼓励学生自觉地践行社会荣辱观，遵纪守法，具有良好的道德品行，争做文明大学生。

图3 上位机通信模块电路Fig. 3 Upper computer communication module circuit

（3）程序加载模块.采用ADSP-BF537BBC-5A进行智慧小区联动监控过程的程序加载，在Linux内核配置程序中实现智慧小区联动监控信息集成和程序加载，程序加载模块的电路设计如图4所示.

图4 程序加载模块Fig. 4 Program loading module

（4）人机交互模块.在人机交互模块中采用16位的196.608KSa/Sec/Chan数字化仪HP E1433A进行智慧小区联动监控信息集成平台人机交互，得到人机交互模块的电路设计如图5所示.

图5 人机交互模块电路设计Fig. 5 Circuit design of human-computer interaction module

综上分析，实现物联网技术下的智慧小区联动监控信息集成平台优化设计.

3 信息集成算法设计

以上述设计的智慧小区联动监控信息集成平台为基础，进行信息集成处理，结合模糊信息融合技术［9］，构建信息统计分析模型.假设σ表示的是利用物联网技术进行智慧小区联动监控信息采样的初始节点，对物联网节点采集的信息分量x(tn+1)进行模糊加权，从而得到信息统计样本分布集为：

式中，IM表示模糊加权系数，Rm×m表示样本集合.

采用网格分块化监控方法，进行智慧小区联动监控的终端融合处理［10］，构建信息优先级列表，排序为：

采用物联网技术进行智慧小区联动监控信息的输出状态特征转换，得到转换输出为：

式中，eλ1表示信息聚合参数，Xm+1(i)表示输出转换参量，Xk+1(i)表示信息输出状态特征参量.

采用图像融合技术，对监控信息进行图像边缘重构，输出重构信息为：

假设智慧小区联动监控信息的图像视觉分布的期望值为mk、标准差为εk，对智慧小区联动监控信息的图像视觉分量ϕkj进行模糊度预测，建立智慧小区联动监控信息预测的优化迭代模型［11］，产生的一组替代的信息时间序列yk，得到监控信息融合结果为：

在智慧小区联动监控信息高斯分布集合N中产生一个初始值x0，结合模糊状态预测方法，得到信息的高阶累积特征量为si=(xi,xi+τ,∙∙∙,xi+(m-1)τ)T，该特征量是一组短时离散信息分布集，在智慧小区联动监控信息融合的嵌入空间中，构建监控信息同步控制函数，表示为：

结合空间均衡调度方法，构建智慧小区联动监控信息集成的状态空间均衡性控制，表示为：

智慧小区联动监控信息集成输出的特征分解表达式为：

式中，表示信息集成输出特征参量.

通过子空间信息聚类方法，从L+1 到2L维依次对智慧小区联动监控信息的空间融合，得到信息集成的模糊类推式为：

设计对智慧小区联动监控信息集成算法，结果表示为：

4 实验测试分析

通过实验测试本文设计的智慧小区联动监控信息集成平台的实际应用效果.仿真测试环境为Visual DSP++，设定智慧小区联动监控信息集成平台的帧动态采集频率为12 KHz，分辨率为24 KBps，物联网监测节点数量为2 000，根据上述仿真参数设定，测试智慧小区联动监控信息集成平台的综合性能.

由于基于Hadoop系统的信息集成平台设计方法与基于大数据的信息集成平台设计方法以及研究方法都是在云平台上开发的，但是这三种方法在信息集成平台设计过程中使用了不同的架构，为比较不同方法的综合性能，因此将这三种方法作为实验方法.

比较了不同平台的信息查准率和查全率，得到测试结果如图6和图7所示.

图6 查全率比较Fig. 6 Recall ratio comparison

图7查准率比较Fig. 7 Precision ratio comparison

分析图6和图7得知，与文献方法相比，研究方法的信息查全率和查准率较高，原因在于文献方法不能实现监控信息的快速同步，导致这两个平台的适用性差，而研究方法在智慧小区联动监控信息融合的嵌入空间中，构建监控信息同步控制函数，结合子空间信息聚类方法进行信息空间融合，实现监控信息集成，因此平台具有较高的查全率与查准率.

测试不同方法的集成时间，得到对比结果见表1.

表1 集成时间对比Tab. 1 Comparison of integration time

分析表1可知，基于Hadoop系统的平台设计方法的集成时间在15.45～28.44 ms之间变化，基于大数据的平台设计方法在12.34～32.13 ms之间变化，而利用研究进行智慧小区联动监控信息集成的时间开销较小，集成效率较高.原因在于本文采用IEEE488.2标准下Bus总线协议进行集成平台的物联网组网监控设计，这种方法能够有效提升数据传输效率，缩短了信息集成的时间开销.

5 结语

为建设智慧小区，必须要加强安全防范措施，提高小区治安管理的科技含量.本文以智慧小区联动监控系统为切入点，基于物联网技术构建了一种高性能的信息集成平台，旨在构成一个多种防范手段、多道防线、安全可靠、管理灵活的智慧小区联动监控体系.主要采用智能化的信息处理和物联网组网技术，进行智慧小区联动监控信息采集，对采集到的智慧小区联动监控信息进行处理，完成构建智慧小区联动监控信息集成平台的总体构架的设计.采用交叉编译技术进行智慧小区联动监控信息的嵌入式加载和输出转换控制，在人机交互模块中采用16位的196.608KSa/Sec/Chan数字化仪HP E1433A进行智慧小区联动监控信息集成控制，在DSP集成信息处理环境下实现智慧小区联动监控信息集成平台的硬件设计.采用物联网技术进行平台的联合控制，结合空间均衡调度方法，进行智慧小区联动监控信息集成的状态空间均衡性控制，通过子空间信息聚类方法进行信息空间融合，完成智慧小区联动监控信息集成算法设计.分析得知，本文方法的信息查全率与查准率高，集成效率高，综合性能较强.本文研究为智慧小区联动监控系统信息集成技术的进一步发展提供了新思路，提升了智慧社区监控系统的性能，增强社区生活的舒适性与安全性.