智慧社區集成系統設計與應用

張 毅,左永剛

(1.陸軍勤務學院 研究生大隊,重慶 401331;2.陸軍勤務學院 油料系,重慶 401331)

0 引言

城市建設進程中往往以社區作為的最基本的單位,社區是城市多元文化交融匯聚、居民向心力、人民居住幸福感體現的基礎場所。 智慧社區服務將新型信息技術廣泛深入應用到社會生活中,集成生態理念設計,依托5G 網絡和大數據技術來提高智慧社區對居民的服務能力。 伴隨智慧建設的新線條相關概念的逐漸發展,其內涵外延不間斷地趨于成熟[1,2]。

1 智慧化社區建設實踐中發現的問題

(1)建設缺乏系統架構。 絕大部分社區推開相關建設時,無法拿出成熟的架構,導致整體對于智慧化社區建設不夠系統,對社區建設后所涉及的智能設備、集成架構,對專業對口、線條對口等服務滿足具體業務的設備設施考慮較少,整體來看系統性不強。

(2)各模塊融合接洽程度不夠。 因標準規范和接口標準的差異,部分社區數字化改造分多次進行,自身各平臺融合都存在問題。 智慧化社區建設未來發展必將跨社區率融合,各社區間異構平臺融合問題需要研究解決。

(3)智能化設備迭代空間預留不足。 智慧化社區建設各模塊尚未趨于成熟,隨著信息化技術的更新迭代,未來智慧社區的各模塊勢必將迎來進一步的更新迭代以達到體系集成,但是現在初步推開的建設階段,絕大部分單位缺乏“留有預備”的考慮。

2 智慧營區建設原則

(1)智慧化社區建設需把握控制上的分散原則。智慧化社區建設系統十分龐大,涉及社區各位置、模塊的標準統一,這就要求智慧化社區建設過程中要把握可靠性與分散性。 尤其是各個社區內部網絡的獨立組網與其他網絡為達到隔離效果,通過特殊安防手段達到完全物理隔離。 這樣一來能對整體數據的轉送與存儲以及有效的訪問給出最安全的保全手段,防止建設數據被干擾、科研數據被竊取等。

(2)智慧化社區建設需把握集成上的分級原則。分級并不是在建設的過程中要求區分各個建設模塊的層級,或者各個業務的登記,而是為了設備的一個具體故障不對整個智慧營區體系內的其他設備的常規運作運轉造成影響,某些涉及重要功能或者重要數據采集的核心設備,要能夠達到保持運作狀態帶電排除故障,繼而不影響整個營區體系的整體工作。

(3)智慧化社區建設需把握管理上的分層原則。對于智慧化社區建設的各線條把握分層,主要是針對建筑建造時的不同硬件設備、不同建設承辦單位的標準,總體應把握在確保標準統一的前提下,能確保各級之間的互聯互通。 采用開放的通信協議和技術標準,提供二次開發接口,保障系統后續的互聯、擴展或升級,并且更便于整個建設體系中各類型設備的使用,使其使用方式簡便易習,容易上手,通過一個概念集成的軟件平臺,更利于設備設施、各類資源的管理,尤其是監控音視頻設備狀態及其直接相關其直接相關的操控設施的運行。

3 智慧化社區建設優勢方案特點

3.1 邊緣計算

將AI 算力注入攝像機等前端感知設備,提供邊緣側的目標檢測、特征提取、無損建模等智能感知理解能力,并對采集的海量實時視頻流、歷史視頻流以及離線上傳的錄像文件進行智能結構化分析,從中提取出人員人臉結構化信息,提供包括智能檢索、數據統計、布控報警、任務管理、資源管理、集群管理、系統校時、日志查詢等功能,業務響應敏捷。 支持向上級單位綜合應用管理平臺級聯匯聚視頻圖像數據,提供跨域信息共享能力。

3.2 多維感知

從平面到立體,比如基于雙目立體視覺技術的雙目攝像機,由立體視覺技術形成的視場中帶有物體的三維幾何信息,因此能夠有效地設定檢測規則,排除光線、影子等干擾因素,大幅提高智能分析的準確度,提供更多更準確的大數據信息。

3.3 縱深防護

采用縱深防護體系,構建多級防護圈,在空間上實現 “防護區、監控區、限制區”點線面立體、多層次防護,并逐層提高防護等級;在技術上通過多種監控和探測手段進行互補,保證對重點目標的多重防護能力。

3.4 系統集成

平臺可集成視頻監控、入侵報警、人員管理、車輛管理等各安防子系統,實現監控中心對所有安防信息的集中管理和數據融合應用,實現跨系統之間的信息數據交互、報警聯動響應,大幅提高智慧化社區安防集成系統的整體預警聯防能力。

3.5 統一運維

通過智能化的運維手段,做到設備故障事件第一時間主動告知,并能夠及時、準確分析和定位故障根源,實現運維管理效率和服務管理質量的同步提升。系統應支持對前端監控點、解碼拼控設備、存儲設備以及各類服務設備等進行狀態監控,包括信號丟失、圖像模糊、圖像過亮、圖像過暗、圖像偏色、噪聲干擾、條紋干擾、黑白圖像、畫面凍結、視頻劇變、視頻抖動、場景變更、視頻遮擋、登錄失敗、取流異常等多種異常診斷。支持對監控結果進行統計分析,并以列表和圖形進行展示、查詢和導出,形成運維分析報告[3]。

4 智慧化社區具體建設內容的實踐應用研究

4.1 安全防范系統

4.1.1 系統概述

項目規劃安裝前端視頻監控攝像機共計57 套,其中周界警戒熱成像攝像機14 臺,周界雷達聯動高速球機20 套,場內黑光球機4 套,場內全景球機3 套,測速卡口攝像機12 套,出入口人臉識別一體機4 套,訪客系統2 套,用于滿足園區周界及主要出入口安全警戒需要,實現對園區周界及主要出入口視頻監控全覆蓋。

4.1.2 周界信息管理

在社區電子地圖上展示各周界點的監控設備,配置的監控設備屬于高清人像監控攝像機,設定監控敏感度,對異動影響進行甄別和自動畫面抓拍鎖定及在電子地圖上閃爍標注告警點,監控值班員可視實際情況進行自行處置或通過對講系統同時緊急報告各部位、應急力量。 提供對周界監控設備布撤控管理。 針對監控畫面,提供遠程云臺控制,支持360°方向轉動攝像探頭、光圈焦距變倍調節、抓拍聲效全屏等操作。 同時,支持全程錄像功能,保存周期6 個月,并提供按日、按時段查詢錄像記錄與錄像下載。

4.1.3 周界警報記錄

實時記錄周界警報信息,包括處理人、警報位置、警報時間、警報原因、警報錄像、處理記錄等。 支持警報錄像的回放和關聯周圍監控視頻的切換操作。 周界防護攝像機選用紅外熱成像一體警戒攝像機,支持越線報警功能,視頻分辨率1 080 p,設計傳輸碼流2 M,沿社區周界每200 m 安裝警戒攝像機一臺,院墻拐角處做視頻對射設計,確保營區周界監控無死角。

4.1.4 施工布線

光纖通過現有管井從存儲端敷設至攝像機安裝所在立桿,通過立桿上的防水監控掛箱,箱內設計光收發器,利用超五類非屏蔽雙絞線接入攝像機。 存儲端經過光收發器轉換為網線接入,接收末端設備反饋的信號。 因監控點位大部分位于較開闊的室外環境,在監控掛箱內需配置網絡+電源防雷器以及自動重合閘,以保護在雷雨天氣前端設備免受感應雷擊。 周界攝像機取電,采用就近取電原則。 各周界防范立桿均設計安裝防水箱,用于該立桿上方設備(熱成像攝像機、雷達、快球攝像機)的取電與信號轉換。

4.1.5 極光級監控子系統

針對社區區塊區域占大部分面積,晚上存在長時間、大面積燈光不足區域等實際情況,采用黑光級監控技術進行補盲。 共設計4 套極光攝像機分布于園區內,其中2 套安裝于門崗,另兩套安裝在園區兩側等隱蔽性較強、燈光較弱的區域。

4.1.6 人員管理系統

項目規劃設計人員通道2 通道,覆蓋園區2 個主要出入口,其中社區主干前門、后門各安裝人員通道1通道以及1 套通過身份證認證的訪客系統,對重要出入口出入人員的管控及出入人員、訪客人員等人員信息的電子化管理。 項目選用人臉識別一體機,不另裝閘機,人員身份識別方面支持人臉對比開閘、IC 卡開門及二代身份證開門等多種場景,配合平臺管理系統可有效滿足常駐人員進出社區、訪客進出社區登記、訪客臨時授權及后期營區一卡通系統擴展需求,其中人臉庫存儲數量不低于10 000 人臉數據,本地出入信息存儲數量不低10 萬條。

4.2 系統建設方案

(1)前端設備供電方式。 前端人員通道設備采用220V 市電供電方式,通過出入口門衛室原有供電系統進行供電。

(2)人員通道設備的接入。 前端人員通道設備及訪客管理一體機通過六類網線接入至前端接入交換機后接入中心接入交換機,中心接入交換機通過萬兆光口接入匯聚交換機內完成與平臺軟件的交互。

(3)進出權限的管理與同步。 本項目所在社區需針對外部人員及內部人員指定管理流程。 外部人員:分兩部分,常來人員以及一般來訪人員。 常來人員包括垃圾清理人員、快遞員等。 常來人員采取人臉識別系統或指紋密碼系統,授權進出。 一般來訪人員采取臨時卡片授權方式進出,降低數據庫維護工作量。

(4)系統軟件功能實現。 部署運用智能訪客應用、請休假管理應用,實現官兵行為實時可控、外部人員身份識別可辨,全面提升社區人員規范管理能力,以技術手段促進制度的有效落實,滿足無紙化辦公管理的落地。

4.3 系統安全解決方案

對于登錄認證支持口令防暴力破解機制,當重復輸入錯誤口令次數超過閾值時采取以下保護措施:驗證碼、延遲登錄、鎖定賬號、鎖定IP。 對于機機接口,采取“超長口令(大于等于16 個字符,且滿足口令復雜度要求)+ IP 白名單+告警或日志”的方式。

(1)會話管理。 首先,對于每一個需要授權訪問的頁面或servlet 的請求核實用戶的會話標識是否合法、用戶是否被授權執行這個操作,以防止URL 越權。 其次,用戶登錄認證通過后更換會話標識。 最后,Web 應用程序使用業界主流的Web 容器(Apache,Tomcat,jboss,weblogic,nginx,jetty,resin,websphere,IIS)的會話標識生成機制生成會話標識。

(2)登錄口令保護。 向服務器端傳遞用戶名和口令(含應用層用戶名/口令)時,采用加密用戶名/口令后再傳輸,本地訪問的Web 不作要求。

(3)認證管理。 對用戶的最終認證處理過程放到服務端進行。

(4)輸入校驗。 一是系統外部輸入在服務端進行最終校驗。 二是產品的Web 應用上傳文件到Web 內容目錄的功能,在服務端對上傳的文件類型進行限制(基于白名單機制對文件擴展名進行限制),僅允許上傳業務允許的文件類型。

(4) Web 系統漏洞。 使用Web 安全掃描工具(AppScan,WebInspect,Acunetix Web Vulnerability Scan ner)掃描Web 服務器和Web 應用,使用最新的漏洞庫、配置所有漏洞相關插件。

(5)安全編碼。 使用靜態代碼檢查工具Fortify 對物料源代碼進行掃描(只掃描高風險模塊),并對掃描的告警進行分析,確認告警的實際風險等級,確保系統中不存在實際風險為“高”的漏洞(CVSS 7 分及以上)。

(6)數據安全。 社區網絡采用局域網設計方案,實現了網絡安全隔離、數據無協議擺渡、固定格式文件落地檢查、文件內容過濾、文本像素化導出、圖片轉碼、導出文件留存審計備查等。 避免數據失竊后導致的敏感信息泄露,對數據平臺中存儲的所有數據信息進行加密。 通過采用物理單向傳輸技術實現單向導入和單向導出,保障在反向傳輸上的物理零反饋,保證了外網攻擊不到內網。

5 結語

智慧社區是基于社區服務場景為中心,使用物聯網和互聯網,將社區各項數據資源、服務聯系起來,實現人、設備、服務的互聯互通。 為了滿足智慧社區的應用和建設需要,建筑設計、社區物業和網絡運營企業之間的相互合作將是必然的發展趨勢。 在建設項目初步設計階段規劃實施智慧社區建設,綜合評價不同功能需求的建筑結構設置和網絡信息線設置,實現智慧社區功能的集成和系統化能夠有效應用,不僅給社區群眾生活帶來便利,而且實現了施工企業、物業企業和通信網絡企業的雙贏施工應用模式。