基于云技术的智能安保系统设计与实现

基于云技术的智能安保系统设计与实现

黄仕辉

广西南宁市伟斌众业信息技术有限公司 广西南宁 530023

【摘 要】信息技术的飞速发展和广泛应用，使得智能监控技术在我们的日常生活中随处可见且它的发展极具挑战性，与此同时，随着云物联网技术的高速发展，将智能技术与云技术相结合已经成为了许多产业的终极目标。针对提升住宅及公司的安全性能，完成智能安保系统的设计与实现，本文基于Arduino控制板系统，经过多方分析和研究，在本文所构想的系统中实现了人脸识别、实时追踪、智能预警等等多项具有一定难度的功能，并且能在云端对系统的数据进行方便快捷的处理。针对“云”特点和“智能”性，人脸识别功能、目标检测实现摄像位置的摆放、对敏感数据的实时检测、Zigbee传感器模块的建设以及云监控的事项均为本文构想系统的主要内容。不同的环境，无人机放置的位置、报警方式也应不同，经过仔细分析考察各种实际案例，提出了自己的一些构想。

【关键词】智能安保系统；云技术；无人机；人脸识别

1 系统介绍

本系统为提高安保系统的安全可靠性，基于云技术和人工智能技术，利用物联网大数据平台，借助人脸识别技术，扫描出入人员的脸部特征，扫描具有一定可疑性的人员并提交工作人员进行及时处理。为满足当下社会对于安保系统的要求，已经研发一套能广泛应用于像学校、社区、旅游景点、体育馆、办公大厦以及商场等人流量大且密集的场所的安保系统，保障公众的生命安全不被危害。该技术具有自主研权和发知识产权，且为公司的核心技术，在多对多知识领域在国内属于超前甚至顶尖水平。

该项目从安保行业出发，在一定程度上解决了像学校、社区、旅游景点、体育馆、办公大厦以及商场等人流量大且环境开放的场所的排他性检查问题。人脸识别技术代替安保人员对所有出入人员进行实施检查，既提高了人工无法达到的高度识别率，又提高了工作效率，节约了人工和成本。该系统可应用于各个地方，实现不同环境的不同利用：在学校可安装于监控设备上，在商场可安装于平衡车或者巡逻机器人上，对当前环境进行不间断的监控，保障安保工作的顺利进行。以下即为本系统可实现的应用：一、应用于巡逻机器人，提高安保巡逻效率；二、应用于人脸识别+APP排查客户端，对出入人员的脸部扫描识别，排查可疑人员；三、应用于公司的考勤即签到，提高公司的管理效率；四、应用于监控系统，对可疑人员报警并及时抓捕；五、应用于物联网在线支付平台，防止钱财被盗用的事件的发生.

2 系统的硬件设计

2.1 总体规划

对于私人住宅以及公司等地方，将门窗位置，光线强弱，人脸识别等敏感数据在安保系统中加以应用，能极大程度的保障私人住宅即公司的安全；对于商场等大型建筑室内系统，必须实现多点敏感数据检测，将系统部署在各个不同的地方，保证室内的全覆盖，避免在发生火灾等紧急情况时出现某一个或多个节点被遗漏、不敏感现象的出现。将先进的云技术应用于智能安保系统当中，实现各种敏感数据的快速传输和反馈，相较于以往的安保系统，大大提高了安保系统的工作效率。在多点室内环境当中，将数据及时传送到云指挥中心，对各项数据进行实时监控，一旦有紧急情况发生，方便警方及时准确的部署战略并了解实时情况。实现监控系统于无人机的结合使用，监控系统将指令参数下达到无人机的Arduino控制板，控制板解析指令调动无人机进行配合监控。

2.2 摄像监控的设计

有线、无线、电力网络可将视频信息转换为数字信息进行传输，并应用于网络视频监控，因此以视频的方式进行安全监控和记录可以在任何有网络的地方实现。视频监控系统主要分为以下三个层次：前端接入、媒体交换、用户访问。本系统选择使用具有openwrt开源系统的tp-link WR703N设备作为监控设备，该设备还具有外形小巧，便于安放携带的特点。实现安装路由器、设置端口号、设定网络协议、静态地址、子网掩码等各项操作之后，用户在手机客户端下载Mozilla Firefox浏览器，并登录连接，就可在手机上进行实时监控。再将后文即将提到的人脸识别技术加以应用，就能实现人脸识别、排他的效果，更大程度保障了人员的安全。

2.3 物联网模块联动的设计

2.3.1 各种环境传感器的设计与实现

Arduino Wi-Fi控制板以及yeelink平台在本文中大量使用，以实现对国内各大物联网平台的对接工作，对环境和敏感参数进行实时监控。以下为两种常用的传感器：第一种为光纤传感器，这种传感器应用了PT550环保型光敏二极管，能对光纤强弱进行敏感检测，一般常应用于保险箱内。光照强度变大时，传感器向Arduino发送一个二进制位信号，接收后再次将命令传输给Wi-Fi控制板，使调动鸣笛器和led灯，给主人发送警报。第二种为门窗传感器，这是一种实现了活儿感应原理的传感器，可以实现在3cm内对磁性材料的探测，且不分材料的磁极。将传感器安置在门或者窗户上并在窗沿或者门沿处放置一块小磁铁。一旦门窗大开。传感器无法感应小磁铁的磁性，传感器向Arduino发送一个二进制位信号，接收后再次将命令传输给Wi-Fi控制板，使调动鸣笛器，给主人发送警报。

2.3.2 系统联动的实现

GSM模块是系统联动实现的重要前提，GSM模块通过at指令对系统进行控制，将SIMCom公司的SIM800H芯片嵌在GSM模块当中，极大提高了系统的稳定性。当无人机的主控板Arduino Wi-Fi发出信号，并由GSM模块接收，GSM模块识别信号向向工作人员发出警报，引起注意。Wi-Fi控制模块应用于本文中所有的设计，通过远程控制，在一定程度上提高工作效率。

3 系统的软件设计

3.1 总体规划

监控活动总是在不停的进行着，因此监控系统也不能停歇。长时间不停止的运行意味着云服务器必须拥有足够大的存储空间使系统能够维持正常运行。若监控系统正常运行，用户可以通过手机客户端对云端数据进行调用，观看实时监控；一旦出现系统故障或者停电情况，导致数据无法及时上传云端，系统将会针对这一突发事件，调用本地服务器，将数据暂存在本地服务器当中，待系统能正常运行时，本地服务器关闭，并将故障期数据上传至云端，以实现监控系统的正常运行。

3.2 数据库设计

在一个信息管理系统中数据库是非常重要的一个东西，管理系统的效率还有具体实现效果的好坏直接取决于数据库结构设计的好坏。本系统中，用户也会把信息上传到在云端建立的用户自己的数据库中，上传到云端的信息主要用来与监控识别所得人物的面部特征进行比对。系统会把 ID从 0～100 为系统预分配空间，这些空间是用户用来存放安全目标的信息的，这些信息主要是用户本身的面目特征以及用户同意范围的人的面目特征，这样就会使系统识别到不在上面的面目特征时，系统会从 ID=101，TIME=1 开始分配空间，同时会把这些信息发送到用户的手机上，使用户得知这是一个不在安全范围内的人，用户可以自行决定是否进行报警处理。

3.3 人脸识别过程

基于几何特征、基于模板和基于模型的识别是当下人脸识别技术的主要方法。PCA的人脸识别方法相对而言比较迅捷便捷，能够反映人的基本面部特征。PCA在整个人脸灰度相对性的基础上提取特征向量。特征向量可以保留原始图像空间中的主要分类信息，并在最小的MSE中重建原始图像。在保证一定的辨识度的前提下，光照补偿和PCA可以有效地降低计算复杂度。通过实验，这种方法在人脸识别中取得了很好效果。

4结语：

目前智能安保系统还未达到成熟的标准，离真正的投入实用商用还有一定的距离，本文只是在智能安保系统的实用化方面的一次讨论。虽然现在还存在着技术难题，但是随着科技的迅速发展，这项技术具有很大的前景。在未来通过使用云技术，利用先进的通信技术，无线传感技术以及人脸识别技术，用在家庭智能安保上面，适应当前物联网发展的技术潮流，预计在未来会取得重大的技术突破将这一技术运用到实际中去。

参考文献：

[1]王海涛.浅谈安防视频监控十年变迁.智能城市，2017（08）.

[2]赵庆伟.铁路高清视频传输解决方案.中国铁路，2016（09）.

[3]许晓飞，郑智文，靳 宸.智能小区安居平台无线视频传输系统研究. 电子技术，2016（09）.