智能建筑安防中的物聯網技術應用研究

摘要：隨著物聯網應用技術的發展，現代建筑安防系統的智能化逐漸受到人們的關注。為了更好地保障人們的生命財產安全，很多相關企業都提出了智能安防物聯網技術解決方案，并且在實踐中取得了很好的效果。本文闡述了物聯網技術和智能安防的基礎理論，并結合實際案例，設計了實驗室智能安防監測報警系統，實現了對實驗室的智能化、精準化監控，有效提高建筑整體安防水平。

關鍵詞：智能建筑；安防系統；物聯網技術；傳感器

引言

物聯網技術的快速發展，尤其是在建筑安防系統中的應用，使得安防系統的智能化、數字化水平得到了質的提升。很多智能監控產品本身就是建立在信息技術的基礎上。提升安防技術實際上是體現了當前國家的信息采集和傳遞技術。智能安全系統是一種用于維護和管理安全的系統[1]。智能安全系統是由安全產品等相關產品組成的設備集成系統。隨著物聯網技術在智能建筑安防系統應用越來越成熟，建筑物的智能安防水平將更加有保障，為居民工作和學習生活提供更加可靠的安全管理服務。

1. 物聯網技術概述

物聯網是借助互聯網，利用電子信息、無線通信技術等構造的一個覆蓋一定區域的網絡系統。在這個系統中，被連接的各種物之間能夠實現信息互通和共享。在當前大數據、云計算等技術的快速發展背景下，海量數據信息的傳輸和存儲分析問題得到解決，物聯網技術在智能建筑中的應用日益深入，已經在很大程度上改變了傳統的模式。當前，傳統人防已經無法滿足人們的需求，將安防系統與物聯網技術結合可以實現區域入侵檢測報警、現場視頻監控及錄像取證，從而解決傳統人防帶來的弊端[2]。對于很多企業來說，借助物聯網技術提升識別結果、效率，加裝現代物聯網安防管理系統，已經成為建筑樓宇硬件設施的必備要求。盡管從成本上考慮，前期投入的成本較高，但是這種智能安防系統節約了人力成本，因而從長期來說在成本方面具有一定的優勢。

2. 基于物聯網技術的智能安防功能特點

基于物聯網技術的安防設施功能特征主要體現在如下幾個方面。

2.1 集成化

智能安全系統具有集成化的特征，將影像、門禁、語音、警報等功能融合在同一網絡架構平臺中，可以提供智能小區安全監控的整體解決方案，諸如自動報警、消防安全、緊急按鈕和能源科技監控等。

2.2 數字化

信息化與數字化的發展，極大地提高了智能安防系統的數字化水平。安防系統中以模擬信號為基礎的視頻監控防范系統向全數字化視頻監控系統發展，系統功能向智能化、數字化、模塊化和網絡化的方向發展。

2.3 智能化

物聯網技術在安防領域的應用，提高了安防系統功能的智能化水平。物聯網通過前端的感知系統的系統采集，經過傳輸網絡的數據匯總，進而實現對海量感知數據的智能化分析。安防系統逐步從單純的安防監控向安全和智能化管理方面進行轉變。

3. 智能建筑安防物聯網技術應用實例分析

3.1 項目背景

實驗室是高校、科研機構等非常重要的資產，同時也是容易發生危險事故的場所。利用物聯網技術，根據高校實驗室安全、管理、運營的具體需求場景，將智能監控、能源消耗、門禁管理等系統整合為統一管理平臺，各系統可以統一協調互動。同時后端數據中臺接入第三方系統。該系統還增加了對AI數據、傳感器數據、視頻數據、實驗室運營數據的統一存儲。通過大數據分析模塊進行數據分析，并將分析后的統計結果通過監視大屏與數字孿生三維可視化界面完美結合，實現實時數據、報警信息的展示，為管理者提供直觀、全面的數據呈現效果。通過SIM7600CE模塊與用戶實現雙向短信通信，實現用戶能夠通過手機觀測室內環境數據，進一步提高了人機交互的功能。

3.2 設計方案

3.2.1 系統整體設計

實驗室智能安防報警系統主要包括安防檢測、通信報警和火災檢測三個子系統。在通信報警模塊設計中，以STM32F429IGT6芯片作為智能安防整體系統架構的主控制器。在通信方面，系統中通過嵌入Wi-Fi無線通信模塊，能夠實現主控制器與其他傳感器、人工控制系統的通信傳輸，而且系統內置的無線通信模塊能夠將其上傳至第三方云存儲平臺，可以供用戶利用手機進行自主查看。

3.2.2 云平臺應用設計

物聯網控制的實現，需要借助云平臺的應用設計開發模塊。通過在云平臺上設計相關的應用功能模塊，并且與物聯網終端傳感器、控制系統等進行連接，從而實現數據信息在云平臺和終端物聯網系統設備直接的高效傳輸。在實踐中開發云平臺的應用系統，需要借助專業的服務器平臺。本文選取了機智云服務器平臺。在具體設計相關的應用時，一般需要經過以下幾個方面的流程，包括產品的注冊、模塊創建、開發調試，以及將物聯網智能設備進行接入等，具體如圖1所示。

機智云平臺的云端服務是開放式的，便于開發者使用。設備通過互聯網接入服務器平臺，用戶通過智能手機、PC終端等設備就能夠與服務器進行連接，傳輸系統設備中的業務數據。然后再由服務器平臺將終端設備傳輸過來的數據信息發送至物聯網智能安防報警系統，實現系統的智能化、自動化安防報警控制。

3.2.3 云平臺程序設計

采用ESP8266模塊在設備與互聯網之間進行通信，需要提前燒寫機智云官方固件GAgent。通過在官網上進行數據配置后，使用機智云手機端APP對ESP8266模塊進行網絡配置。在成功連接互聯網后，通過該模塊將本地數據上傳至機智云服務器，再由服務器下發數據到手機 APP，方便用戶進行實時的數據觀測，具體的程序流程圖如圖2所示。

用戶使用智能手機下載APP，完成與智能安防系統的配網連接，單片機對傳感器等終端系統設備采集到的數據信息進行處理，然后將數據信息再發送至服務器，之后用戶通過手機就能夠實現對系統監測環境中的相關數據信息進行動態、遠程查看。

3.2.4 Wi-Fi無線通信模塊

主控制器通過Wi-Fi無線通信模塊與互聯網相連接，將各個傳感器采集到的數據上傳至互聯網。以機智云平臺作為第三方平臺，用戶可以下載機智云手機APP，通過手機觀測實驗室內環境的實時狀況。在使用機智云APP時，需要先連接室內的Wi-Fi。而系統內置的無線通信模塊，為系統進行無線網絡連接和數據傳輸提供了有效支持。在連接好Wi-Fi時，就會出現提前創建好的設備名稱。在該模塊下，自連AI智能邊緣監測系統，部署簡單且靈活，適用于傳統非智能網絡攝像頭的本地智能化系統升級[4]。私有云部署令數據安全性得到保障，且基于云端的各類應用，如移動端小程序預警、web端告警、大屏顯示、連接環境中的擴音設備進行語音告警等，可令安全監控人員無論身處何地、何時都可實時掌握安全信息。

3.3 系統功能

3.3.1 監測預警

結合物聯網感知體系，建立了實驗室安全監測系統。通過監控攝像頭、氣體傳感器、人臉識別門禁等硬件設備，能夠對實驗室環境中的各類信息進行動態化數據采集，并按照程序設計的分析處理模式進行科學分析。一旦分析發現相關信息超過了規定的安全標準，則系統會發出報警信息。另外，鑒于實驗室內各類化學試劑存放數量較大，容易發生火災危險，系統在功能設計上，還應加大對火災事故的監控信息搜集，并借助先進的物聯網終端探測分析設備，及時發現潛在的火災危險信息，保持與主控制系統的通信暢通，讓管理人員能夠隨時隨地觀察實驗室的安全情況。

3.3.2 能效管理

通過對實驗室電、（廢）水、（廢）氣、風機等相關數據集中采集與分析，實現用戶端各類能耗精細化管理，全方位達成管理節能、技能節能、結構節能三大節能管理效應，促進實驗室用料明細化、廢料排放達標化、實驗過程安全化的目標。系統支持與智能柜的數據聯動，支持危險化學品的精細化管理，支持危險化學品的全流程管控，包括申購、采購、驗收入庫、領用申請、領用出庫、歸還、消耗量跟蹤等；還包括收錄危險品庫、系統自動識別危險品、危化品列表及對應MSDS數據庫等。

3.3.3 安全管理

采用實時采集各類傳感器氣體數據的方式。當提示有氣體超量報警時，系統緊急聯動房間內監控攝像頭報警，并打開實驗室房間內通風系統控制排風，實現全過程自動化控制。智能試驗室通過采集控制中心對試驗室的各項環境數據進行監測。各監測終端能夠對試驗室的環境進行24小時全天候監測，并按照一定的時間間隔將數據上傳至監控平臺。實時信息通過門禁屏實時顯示，若溫濕度超限啟動自動報警功能，試驗室門禁將臨時管控，環境檢測達到安全值后，才可進入試驗室內。報警前后的信息數據也會自動存儲在管理中心，方便管理人員后期查找。

3.3.4 門禁管理

特殊實驗室采用封閉式管理，對進出的學生和老師實現全方位管控，精準控制人員流動和出入，為實驗室預約提供基礎信息，同時也為老師的考勤管理工作提供數據。快速通行查驗的時間為0.5秒，刷臉識別鑒權秒速通行，可根據設備預約時間允許授權人員進入。門禁權限管控與人臉識別一體化，可滿足高要求門禁安全級別的要求。

3.3.5 一圖全覽

結合“一圖全覽”的設計理念，在系統整體架構功能設計方面，結合實驗室智能安防業務的實際需求，將門禁和人員管理、火災監測預警、安全設備管理以及應急處置等多種功能，集中在實驗室智能安防系統的“一張圖”模塊上，為管理人員提供智能分析和科學決策提供整體視角，并能夠輔助人工進行局部信息的采集和相關應急方案的制定[5]。移動應急APP助力現場應急處置，覆蓋應急處置全過程，提高實驗室管理者的應急救援行動力。

結語

智能建筑安防系統已經越來越多地應用物聯網技術，而且在很多領域都取得了可觀的技術突破。本文闡述了物聯網技術的發展概況，并對其在智能安防領域的應用進行了分析。在此基礎上，結合實際案例，論述了基于物聯網技術的實驗室智能安防系統應用實踐。總的來說，智能安防報警系統與傳統的安防系統相比較，更便攜、更實用、更智能，能夠實時監測實驗室的環境狀況和安防情況，并具備自動報警功能。物聯網安防是一個為人們服務的網絡，讓人們去感知物理世界并控制物理世界。

參考文獻：

[1]楊伊浩，熊文康.物聯網技術在智能建筑安防中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2022，（11）：78-80.

[2]陳芹，陸桂龍，蔡銀，等.基于物聯網技術的校園智能安防系統設計[J].無線互聯科技，2022，19（4）：55-56.

[3]黃蓉，宋志強.中高檔社區智能安防系統方案設計與研究[J].機電產品開發與創新，2022，35（1）：63-64.

[4]張艷紅，楊明劍，馬寧，等.基于活體指紋識別與物聯網的智能安防系統研究[J].技術與市場，2022，29（1）：170-171.

[5]劉捷.基于智能安防的智慧城市發展路徑研究——以杭州市智能安防產業為例[J].未來與發展，2022，46（1）：66-70，20.

作者簡介：張宇，本科，高級工程師，研究方向：工程建設領域信息化、數字化。