基于物聯(lián)網的智能崗哨門禁及敏感區(qū)監(jiān)控實驗平臺構建研究

引 言

為進一步推動部隊建設由機械化向現(xiàn)代化、信息化的轉變，提高部隊的正規(guī)化管理水平，加快建設功能完備、安全防護、信息智能、生態(tài)節(jié)約、軍營文化特色鮮明的現(xiàn)代營區(qū)， 是軍隊建設發(fā)展的現(xiàn)實需要。針對基層部隊在數(shù)字化營區(qū)建設中缺乏頂層規(guī)劃、對創(chuàng)新技術掌握不熟練和應用不透徹的問題，擬選取崗哨門禁及敏感區(qū)來監(jiān)控這一具有代表性的領域，采用物聯(lián)網技術，研制開發(fā)集示范和教學、科研和實驗功能一體化的實驗平臺，可為部隊營區(qū)的數(shù)字化建設提供示范和技術支撐。

1 功能構成

本系統(tǒng)主要實現(xiàn)訪客身份登記管理、出入口處的身份識別認證管理及崗哨敏感區(qū)監(jiān)控等功能，其平臺功能如圖1 所示。

1.1 身份登記管理 

1.1.1 訪客信息一覽表 

訪客信息一覽表是整個系統(tǒng)管理操作的主入口，同時也 與卡片信息查詢的主界面相關聯(lián)。當系統(tǒng)運行時，該界面具備 了卡片自動感應的功能，當把目標卡片放在讀卡器上時，系統(tǒng) 將自動讀取卡片登記信息并顯示。界面的上半部分顯示最近一 位訪客的信息，下半部分列表顯示當天所有的訪客信息。

1.1.2 身份登記發(fā)卡管理

身份登記發(fā)卡管理主要是用作向到訪人員配發(fā)卡片。系統(tǒng)首先讀取二代身份證信息，管理軟件自動將身份證信息對應顯示在管理界面上 ；接下來輸入保存的到訪人員照片，可以選擇讀取身份證上的照片，也可以使用攝像頭現(xiàn)場抓拍。

身份證的信息自動錄入完成后，還有一些是需要值班人員根據(jù)實際情況手動錄入的，如卡片的過期時間、出入控制、操作人員信息框。過期時間表示卡片的失效期限，一般可在詢問訪客拜訪期限后設定 ；出入控制主要是對持卡人從哪些門進出進行設定 ；操作人員對應的是當前值班人員的編號信息。

1.2 身份識別驗證管理

當訪客手持卡片進門時，需將卡片放到觸摸終端連接的高頻讀卡器上刷卡，觸摸終端顯示發(fā)卡時的信息，記錄當前進門時間?？ㄆ畔⒆x取完成后，啟動攝像頭現(xiàn)場拍攝當前訪客照片。

當人臉識別功能被激活時，系統(tǒng)自動進行人臉識別身份驗證，這需要消耗一定的時間，最后在軟件界面上顯示識別的結果。

當訪客通過了識別認證時，系統(tǒng)根據(jù)識別的結果自動打開閘門，否則由安保人員手動操作出門按鈕打開或關閉閘門。

當訪客出門時，除進行上述操作外，需記錄出門時間。

觸控終端的身份識別管理系統(tǒng)會將進門時間、出門時間等信息通過 TCP/IP 協(xié)議傳輸給監(jiān)控中心，顯示在系統(tǒng)信息一覽表上。

1.3 敏感區(qū)監(jiān)控

敏感區(qū)采用紅外對射探測器圍成一個矩形區(qū)域來進行監(jiān)控。一旦有人員或物體擋住了紅外發(fā)射器發(fā)出的任何相鄰兩束以上光線超過 30 ms 時，接收器就會立即向報警主機發(fā)出報警信號。報警主機接到警情事件后，立即確認并進行現(xiàn)場聲、光報警和現(xiàn)場震懾。若 1 分鐘后無人解除警情同時警情確認無誤后，報警主機自動向相關部門撥打預先設置好的報警電話號碼，進行語音報警。

2 平臺組成

平臺由監(jiān)控室身份登記管理、門框崗哨身份識別出入管理、崗哨敏感區(qū)監(jiān)控報警等部分組成。

2.1 硬件組成

本平臺的硬件組成如圖 2 所示，其配置如表 1 所列。

（1）門崗監(jiān)控中心 

由一臺計算機及運行于其上的人員身份登記管理系統(tǒng)組 成。主要功能是讀取到訪人員的二代身份證信息，抓拍人員的 臉部照片，為到訪人員制作訪客卡，同時把訪客的所有信息記 錄到數(shù)據(jù)庫中。 

（2）二代身份證采集器 

用于讀取二代身份證信息，如：姓名、性別、照片、地址、 身份證號、出生日期、證件有效期等信息，同時可以完全鑒別 身份證的真假，彌補了普通門禁系統(tǒng)不能識別身份證信息的缺 陷。該閱讀器采用 RS 232 總線與上位機進行數(shù)據(jù)通信。 

（3）USB 攝像頭 

USB 攝像頭共有 2 組。用于捕獲攝像頭前方的圖像信息， 這里主要對到訪人員臉部進行抓拍保存，用于人臉識別。它通 過 USB 接口實現(xiàn)供電與信息傳輸。 

（4）發(fā)卡器 

可以進行讀卡、寫卡、授權、格式化等操作，主要是在 門禁系統(tǒng)中初始化卡片、注冊、注銷時用到。本系統(tǒng)把讀取的 二代身份證信息、到訪人員的照片、到訪時間、拜訪部門應答、 卡片類型（訪客卡或者員工卡）、出入門控制等信息都寫入到卡 片中用于訪客的身份識別。 

（5）觸控終端。 

由一臺采用了可觸控式顯示器構成的計算機及運行于其 上的崗哨身份識別管理系統(tǒng)組成，主要用于讀取和顯示訪客 卡信息，并驅動攝像頭抓拍到訪人員照片，然后與發(fā)卡時存入 的照片進行比對，以得到驗證結果。 

（6）崗哨高頻讀卡器 

讀取值班室發(fā)給到訪人員的訪客卡，保安人員通過信息 顯示屏查看卡內信息。該讀卡器通過串口與觸摸終端連接。 

（7）開門按鈕與道閘控制器 

開門按鈕分為常開、常閉兩種，與道閘控制器的輸入接 口相連。傳輸線路采取兩線制，一根是 GND，一根是信號線。 若觸摸終端顯示人臉識別成功，保安人員按下開門按鈕，道 閘控制器捕獲到信號線上電平的變化，就會驅動閘門控制器， 打開閘門，讓到訪人員通行，否則禁止通行。 

（8）語音播放器 

語音播放器主要由語音芯片及控制軟件組成。通過 ZigBee 技術與觸控終端內置的 ZigBee 協(xié)調器通信。當人臉識 別驗證通過、未通過或者人員強行闖入時，播放對應的語音， 提醒衛(wèi)兵加強防范。 

（9）紅外對射探測器

 該探測器主要由發(fā)射器與接收器組成。發(fā)射器以“低頻 發(fā)射、時分檢測”的方式向接收器發(fā)出多束紅外光，通過遮斷 相鄰兩束以上光線超過 30 ms 與否，確認是否存在入侵。 （10）報警主機 報警主機具有至少 4 路有線或 4 路無線防區(qū)，無線接收 工作頻率 315 M 或 433 M 可選，報警聯(lián)動輸出具有常開或常 閉兩種模式，通過電話網撥號傳送報警信號。

2.2 軟件組成 

平臺軟件主要包括訪客身份登記管理軟件、崗哨身份識 別認證管理軟件、崗哨敏感區(qū)監(jiān)控軟件三部分，如圖 3 所示。

2.2.1 身份登記管理軟件 

主要包括身份登記發(fā)卡管理和訪客信息一覽表 ；后者以 列表形式顯示當天所有訪客信息，供值班人員瀏覽。 

2.2.2 崗哨身份識別認證管理軟件

主要實現(xiàn)閱讀并顯示訪客卡信息，記錄當前進門時間， 啟動攝像頭捕捉當前訪客照片，啟動人臉識別庫函數(shù)進行身 份驗證。 

2.2.3 崗哨敏感區(qū)監(jiān)控軟件

基于單片機的紅外對射實時檢測和異常報警程序。主要 實現(xiàn)紅外對射光束切斷 30 ms 延時判斷、聲光報警、以及警情 信息的傳輸。

3 戰(zhàn)技性能指標 

3.1 科研領域 

平臺研究內容主要涵蓋以下科研領域 ： 

（1）重點區(qū)域，如裝備（物資、器材、彈藥、油料）場（庫、 所、站）、崗哨、門禁等敏感區(qū)的智能管控 ； 

（2）數(shù)字化校園綜合信息系統(tǒng)的構建 ； 

（3）基于室內定位和無線自組網技術的高密級樓宇、區(qū)域 監(jiān)控系統(tǒng) ； 

（4）智能安保及處突指控系統(tǒng)構建。 

3.2 實驗能力 

該平臺可完成的基本實驗如圖 4 所示。

除此之外，該平臺還可以進行擴展研究與開發(fā)。

3.3 軟硬件指標 

3.3.1 軟件指標 

軟件配置情況如表 2 所列。 

3.3.2 硬件指標 

硬件參數(shù)設置情況見表 3 所列。

4 結 語

基于物聯(lián)網的智能崗哨門禁及敏感區(qū)監(jiān)控實驗平臺采用 物聯(lián)網技術，連接營區(qū)中的人、裝、物，利用先進的硬件設備 和定制開發(fā)的系統(tǒng)軟件，按照“縮小場地、以近代遠、以少代 多、按業(yè)務展現(xiàn)”的思想，以實驗柜、沙盤模型等方式實現(xiàn) 對部隊重點安防區(qū)域環(huán)境的監(jiān)測和設施設備的全維監(jiān)控，為 部隊營區(qū)提供安全防護和信息智能保障，能夠滿足教學、科研、 實驗一體化的要求，具有廣闊的應用前景。