智能建筑安防中的物联网技术应用研究

摘要：随着物联网应用技术的发展，现代建筑安防系统的智能化逐渐受到人们的关注。为了更好地保障人们的生命财产安全，很多相关企业都提出了智能安防物联网技术解决方案，并且在实践中取得了很好的效果。本文阐述了物联网技术和智能安防的基础理论，并结合实际案例，设计了实验室智能安防监测报警系统，实现了对实验室的智能化、精准化监控，有效提高建筑整体安防水平。

关键词：智能建筑；安防系统；物联网技术；传感器

引言

物联网技术的快速发展，尤其是在建筑安防系统中的应用，使得安防系统的智能化、数字化水平得到了质的提升。很多智能监控产品本身就是建立在信息技术的基础上。提升安防技术实际上是体现了当前国家的信息采集和传递技术。智能安全系统是一种用于维护和管理安全的系统[1]。智能安全系统是由安全产品等相关产品组成的设备集成系统。随着物联网技术在智能建筑安防系统应用越来越成熟，建筑物的智能安防水平将更加有保障，为居民工作和学习生活提供更加可靠的安全管理服务。

1. 物联网技术概述

物联网是借助互联网，利用电子信息、无线通信技术等构造的一个覆盖一定区域的网络系统。在这个系统中，被连接的各种物之间能够实现信息互通和共享。在当前大数据、云计算等技术的快速发展背景下，海量数据信息的传输和存储分析问题得到解决，物联网技术在智能建筑中的应用日益深入，已经在很大程度上改变了传统的模式。当前，传统人防已经无法满足人们的需求，将安防系统与物联网技术结合可以实现区域入侵检测报警、现场视频监控及录像取证，从而解决传统人防带来的弊端[2]。对于很多企业来说，借助物联网技术提升识别结果、效率，加装现代物联网安防管理系统，已经成为建筑楼宇硬件设施的必备要求。尽管从成本上考虑，前期投入的成本较高，但是这种智能安防系统节约了人力成本，因而从长期来说在成本方面具有一定的优势。

2. 基于物联网技术的智能安防功能特点

基于物联网技术的安防设施功能特征主要体现在如下几个方面。

2.1 集成化

智能安全系统具有集成化的特征，将影像、門禁、语音、警报等功能融合在同一网络架构平台中，可以提供智能小区安全监控的整体解决方案，诸如自动报警、消防安全、紧急按钮和能源科技监控等。

2.2 数字化

信息化与数字化的发展，极大地提高了智能安防系统的数字化水平。安防系统中以模拟信号为基础的视频监控防范系统向全数字化视频监控系统发展，系统功能向智能化、数字化、模块化和网络化的方向发展。

2.3 智能化

物联网技术在安防领域的应用，提高了安防系统功能的智能化水平。物联网通过前端的感知系统的系统采集，经过传输网络的数据汇总，进而实现对海量感知数据的智能化分析。安防系统逐步从单纯的安防监控向安全和智能化管理方面进行转变。

3. 智能建筑安防物联网技术应用实例分析

3.1 项目背景

实验室是高校、科研机构等非常重要的资产，同时也是容易发生危险事故的场所。利用物联网技术，根据高校实验室安全、管理、运营的具体需求场景，将智能监控、能源消耗、门禁管理等系统整合为统一管理平台，各系统可以统一协调互动。同时后端数据中台接入第三方系统。该系统还增加了对AI数据、传感器数据、视频数据、实验室运营数据的统一存储。通过大数据分析模块进行数据分析，并将分析后的统计结果通过监视大屏与数字孪生三维可视化界面完美结合，实现实时数据、报警信息的展示，为管理者提供直观、全面的数据呈现效果。通过SIM7600CE模块与用户实现双向短信通信，实现用户能够通过手机观测室内环境数据，进一步提高了人机交互的功能。

3.2 设计方案

3.2.1 系统整体设计

实验室智能安防报警系统主要包括安防检测、通信报警和火灾检测三个子系统。在通信报警模块设计中，以STM32F429IGT6芯片作为智能安防整体系统架构的主控制器。在通信方面，系统中通过嵌入Wi-Fi无线通信模块，能够实现主控制器与其他传感器、人工控制系统的通信传输，而且系统内置的无线通信模块能够将其上传至第三方云存储平台，可以供用户利用手机进行自主查看。

3.2.2 云平台应用设计

物联网控制的实现，需要借助云平台的应用设计开发模块。通过在云平台上设计相关的应用功能模块，并且与物联网终端传感器、控制系统等进行连接，从而实现数据信息在云平台和终端物联网系统设备直接的高效传输。在实践中开发云平台的应用系统，需要借助专业的服务器平台。本文选取了机智云服务器平台。在具体设计相关的应用时，一般需要经过以下几个方面的流程，包括产品的注册、模块创建、开发调试，以及将物联网智能设备进行接入等，具体如图1所示。

机智云平台的云端服务是开放式的，便于开发者使用。设备通过互联网接入服务器平台，用户通过智能手机、PC终端等设备就能够与服务器进行连接，传输系统设备中的业务数据。然后再由服务器平台将终端设备传输过来的数据信息发送至物联网智能安防报警系统，实现系统的智能化、自动化安防报警控制。

3.2.3 云平台程序设计

采用ESP8266模块在设备与互联网之间进行通信，需要提前烧写机智云官方固件GAgent。通过在官网上进行数据配置后，使用机智云手机端APP对ESP8266模块进行网络配置。在成功连接互联网后，通过该模块将本地数据上传至机智云服务器，再由服务器下发数据到手机 APP，方便用户进行实时的数据观测，具体的程序流程图如图2所示。

用户使用智能手机下载APP，完成与智能安防系统的配网连接，单片机对传感器等终端系统设备采集到的数据信息进行处理，然后将数据信息再发送至服务器，之后用户通过手机就能够实现对系统监测环境中的相关数据信息进行动态、远程查看。

3.2.4 Wi-Fi无线通信模块

主控制器通过Wi-Fi无线通信模块与互联网相连接，将各个传感器采集到的数据上传至互联网。以机智云平台作为第三方平台，用户可以下载机智云手机APP，通过手机观测实验室内环境的实时状况。在使用机智云APP时，需要先连接室内的Wi-Fi。而系统内置的无线通信模块，为系统进行无线网络连接和数据传输提供了有效支持。在連接好Wi-Fi时，就会出现提前创建好的设备名称。在该模块下，自连AI智能边缘监测系统，部署简单且灵活，适用于传统非智能网络摄像头的本地智能化系统升级[4]。私有云部署令数据安全性得到保障，且基于云端的各类应用，如移动端小程序预警、web端告警、大屏显示、连接环境中的扩音设备进行语音告警等，可令安全监控人员无论身处何地、何时都可实时掌握安全信息。

3.3 系统功能

3.3.1 监测预警

结合物联网感知体系，建立了实验室安全监测系统。通过监控摄像头、气体传感器、人脸识别门禁等硬件设备，能够对实验室环境中的各类信息进行动态化数据采集，并按照程序设计的分析处理模式进行科学分析。一旦分析发现相关信息超过了规定的安全标准，则系统会发出报警信息。另外，鉴于实验室内各类化学试剂存放数量较大，容易发生火灾危险，系统在功能设计上，还应加大对火灾事故的监控信息搜集，并借助先进的物联网终端探测分析设备，及时发现潜在的火灾危险信息，保持与主控制系统的通信畅通，让管理人员能够随时随地观察实验室的安全情况。

3.3.2 能效管理

通过对实验室电、（废）水、（废）气、风机等相关数据集中采集与分析，实现用户端各类能耗精细化管理，全方位达成管理节能、技能节能、结构节能三大节能管理效应，促进实验室用料明细化、废料排放达标化、实验过程安全化的目标。系统支持与智能柜的数据联动，支持危险化学品的精细化管理，支持危险化学品的全流程管控，包括申购、采购、验收入库、领用申请、领用出库、归还、消耗量跟踪等；还包括收录危险品库、系统自动识别危险品、危化品列表及对应MSDS数据库等。

3.3.3 安全管理

采用实时采集各类传感器气体数据的方式。当提示有气体超量报警时，系统紧急联动房间内监控摄像头报警，并打开实验室房间内通风系统控制排风，实现全过程自动化控制。智能试验室通过采集控制中心对试验室的各项环境数据进行监测。各监测终端能够对试验室的环境进行24小时全天候监测，并按照一定的时间间隔将数据上传至监控平台。实时信息通过门禁屏实时显示，若温湿度超限启动自动报警功能，试验室门禁将临时管控，环境检测达到安全值后，才可进入试验室内。报警前后的信息数据也会自动存储在管理中心，方便管理人员后期查找。

3.3.4 门禁管理

特殊实验室采用封闭式管理，对进出的学生和老师实现全方位管控，精准控制人员流动和出入，为实验室预约提供基础信息，同时也为老师的考勤管理工作提供数据。快速通行查验的时间为0.5秒，刷脸识别鉴权秒速通行，可根据设备预约时间允许授权人员进入。门禁权限管控与人脸识别一体化，可满足高要求门禁安全级别的要求。

3.3.5 一图全览

结合“一图全览”的设计理念，在系统整体架构功能设计方面，结合实验室智能安防业务的实际需求，将门禁和人员管理、火灾监测预警、安全设备管理以及应急处置等多种功能，集中在实验室智能安防系统的“一张图”模块上，为管理人员提供智能分析和科学决策提供整体视角，并能够辅助人工进行局部信息的采集和相关应急方案的制定[5]。移动应急APP助力现场应急处置，覆盖应急处置全过程，提高实验室管理者的应急救援行动力。

结语

智能建筑安防系统已经越来越多地应用物联网技术，而且在很多领域都取得了可观的技术突破。本文阐述了物联网技术的发展概况，并对其在智能安防领域的应用进行了分析。在此基础上，结合实际案例，论述了基于物联网技术的实验室智能安防系统应用实践。总的来说，智能安防报警系统与传统的安防系统相比较，更便携、更实用、更智能，能够实时监测实验室的环境状况和安防情况，并具备自动报警功能。物联网安防是一个为人们服务的网络，让人们去感知物理世界并控制物理世界。

参考文献：

[1]杨伊浩，熊文康.物联网技术在智能建筑安防中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2022，（11）：78-80.

[2]陈芹，陆桂龙，蔡银，等.基于物联网技术的校园智能安防系统设计[J].无线互联科技，2022，19（4）：55-56.

[3]黄蓉，宋志强.中高档社区智能安防系统方案设计与研究[J].机电产品开发与创新，2022，35（1）：63-64.

[4]张艳红，杨明剑，马宁，等.基于活体指纹识别与物联网的智能安防系统研究[J].技术与市场，2022，29（1）：170-171.

[5]刘捷.基于智能安防的智慧城市发展路径研究——以杭州市智能安防产业为例[J].未来与发展，2022，46（1）：66-70，20.

作者简介：张宇，本科，高级工程师，研究方向：工程建设领域信息化、数字化。