一种基于物联网的园区安防监控系统

1​研究背景及意义

随着城市化进程加速，产业园区、校园、科技园等大型封闭区域的安全管理需求日益复杂化。传统安防系统依赖人工巡检与单一传感器技术，存在响应滞后、覆盖盲区等问题。尤其在人员密集场景中，突发性群体事件的预警能力不足，导致安全隐患难以及时消除。园区安防管理正从传统的被动监控逐步向主动预警、智能联动方向演进。尤其是在工业园区、科研园区及重点单位区域，面临着人流量大、管理单元分散、动态变化频繁等问题，对安全管理系统的实时性、精准性与智能化提出了更高要求。

为解决上述问​题，系统通过集成多源感知技术的智能安防系统应运而生。以双目智能客流统计网络摄像机为采集核心设备，实现对园区人流的精准监控与统计分析；结合智能门禁模块，可对进出人员进行身份识别与动态行为分析，提升园区门禁管理的智能化水平。同时，通过增强型 GPS 信号模块保障前端设备的网络连接质量，解决了传统无线监控中信号不稳、掉线频繁的问题，为安防数据的稳定传输提供了基础保障。在通信架构方面，系统采用EM-BUS 混合组网方式。通过视觉分析系统与多维传感网络的异构数据互补，结合无感通行管理技术，实现从被动响应到主动防御的安防模式。视频采集模块还集成改进的轻量化视觉模型，在嵌入式设备上的部署，使实时人流密度分析的推理速度提升至120fps，较传统方案提升3 倍以上，显著增强异常事件预警时效性。通过多级告警联动机制，将聚集性风险事件的响应时间压缩至5 秒内，有效降低踩踏、骚乱等公共安全事件发生概率。系统输出的结构化安防数据为园区数字化管理提供决​策支撑。

2​平台架构总体设计

系统包括环境参数监测、安防监控、动力监控等多个关键功能模块，通过多种传输网络与通信方式，实现对设备、人员等全方位、多维度的实时监控与管理，并可与远端云服务器相连，进一步拓展数据存储、处理与远程控制等能力，同时具备多种报警方式与灵活的查看方式，以保障园区安全稳定运行。总体架构如图 1 所示。环境参数监测模块涵盖对温湿度、烟感、市电停电断电、漏水水浸等环境参数的实时监测。通过部署相应的传感器， 如温 烟感传感器用于快速检测火灾初期产生的烟雾，市电停电断电监测装置可及时感知市电供电的异常中 ，漏水水浸检测装置能够在机房发生漏水或地面水浸时迅速发出警报，这些数据经传输线路汇总至机房监控主机， 避免 障或损坏。动力监控模块主要针对不间断电源、精密空调、市电电电电流仪等设备与参数进行监测。 不间断电源监控 掌握其电量、 运行状态等，确保在市电停电时能及时为设备提供备用电源；精密空调监控用于调节机房内温度与湿度，维持适 宜的设备运行环境 ；市电电电电流仪用于监测市电电流情况，保障市电供电稳定。另外系统还具备多种报警方式，如短信、电话、邮件、 声光报警器、电脑软件、手机​APP、Web​等，一旦出现异常情况，如环境参数超标、安防警情、动力设备故障等，监控主机能够依据预设的报警规则，迅速通过相应的报警方式通知相关管理人员，确保及时知晓并采取相应措施进行处理，降低故障或安全事件带来的损失，多种报警方式互为补充，提高报警的及时性与可靠性，满足不同场景下的报警需求。

3​系统核心模块设计

3.1​双目智能客流统计网络摄像机设计

双目智能客流统计网络摄像机基于双目立体视觉技术与深度学习算法，采用海康威视的网络摄像机，通过双镜头视差计算获取目标三维空间信息，结合行人轨迹跟踪模型实现高精度客流计数与方向判定。设备采用多尺度特征融合网络，优化复杂场景下人体检测与遮挡处理能力，集成高度过滤机制以排除无效目标干 格遵循通道式场景的光照、安装角度（水平偏转＜15°，俯角15° -20°）及空间约束（400W/800W 像素分别覆盖≤ 4m/6m 宽度） 自适应环境光补偿与红外增强保障低照度鲁棒性。系统支持多维时空数据分析（日/ 周 / 月粒度进 / 出 / 保有量统计）与业务自 结合深度回归模型实现客流趋势预测，为商业场景的运营决策提供量化数据支持，较传统单目方案显著提升计数准确率至98.5% 以上（EN​62676-4 标准测试）。

3.2​智能门禁模块设计

门禁权限精细分配，根据人员岗位、工作时间等因素，为每位员工分配精准的门禁权限。例如，行政人员通常仅允许在工作日白天进入办公区域，而机房维护人员则可全天候进入机房等特定区域。这种精细化的权限管理可防止无关人员误入危险或敏感区域，降低安全风险。智能门禁系统的集成电路图如图 3 所示。门禁控制箱实时记录所有门禁事件，包括人员进出时间、身份信息、门禁开关状态等。这些记录不仅用于安全审计和事件追溯，还可帮助管理人员了解人员在特定时间的活动轨迹，以便在紧急情况下（如火灾、地震等灾害）进行人员疏散和清点，确保所有人都能安全撤离。

门禁系统可与机房内的监控摄像头联动，当人员通过门禁时，摄像头自动抓拍人员照片，并与门禁记录关联存储。这不仅可进一步验证出入人员身份，还能在发生安全事件时提供更丰富的现场信息，辅助调查和处理。当有人试图非法闯入园区（如刷卡失败后强行推门、尾随他人进入等），门禁控制箱立即触发报警，报警喇叭发出刺耳声响，同时向门卫室及相关管理平台发送报警信息。门卫人员收到报警后，可迅速通过监控系统查看现场情况，并采取相应措施，如远程喊话警告、通知安保人员前往制止等，及时阻止非法入侵行为，保护人员和设备安全。如果门长时间未关闭（超出预设时间阈值），门禁系统也会发出报警。这可防止因门未关好导致的安全隐患，如未经授权人员进入、园区内设备遭受破坏或盗窃等，提醒相关人员及时处理，保障机房安全。

3.3​增强 GPS 信号模块设计

在复杂的室内环境中，如办公室和机房，GPS 信号往往容易受到建筑物墙体、金属物体、电磁干扰等因素的影响而减弱。增强 GPS 信号模块能够接收来自室外接收天线的 GPS 信号，并对其进行放大，使信号强度得到显著提升，确保室内硬件设备能够接收到足够强度的GPS 信号，从而实现稳定可靠的无线连接。通过室内蘑菇天线和室内全向发射天线的组合，增强 GPS 信号模块将放大的 GPS 信号在室内空间进行均匀分布和广泛覆盖。

室内蘑菇天线通常安装在机房内较高的位置，负责接收来自 GPS 信号转换器传输的增强信号，并向四周发射，使信号能够覆盖到机房内的各个角落。而室内全向发射天线则进一步扩大了信号的覆盖范围，确保办公室等其他区域的硬件设备也能够接收到良好的 GPS 信号，实现整个工作区域内的无线信号无缝覆盖。室外接收天线安装在室外开阔位置，用于接收来自GPS 卫星的原始信号。它能够捕捉到较强的、未受遮挡和干扰的GPS 信号，并将其传输至机房内的GPS 信号转换器。GPS 信号转换器位于园区内，是增强GPS 信号模块的核心设备之一它接收室外接收天线传来的 GPS 信号，并对其进行处理和转换，使其适于在室内环境中进行传输和分配。同时，GPS 信号转换器还通过连接室外设备，与室外接收天线以及其他相关设备建立稳定的电气连接，确保信号的顺利传输。具体集成电路部署如图4 所示。

3.4​EM-BUS 混合组网设计

EM-BUS 系统采用星型 - 总线混合拓扑结构。在每个子区域（如一栋楼的一个楼层），以 485 总线或 CAN 总线构建主干总线网络，设备通过总线按一定规则连接，如摄像头、门禁控制器等沿总线依次接入。对于一些无法方便接入总线网络的设备，通过 2.4G 无线接入点或红外收发模块与总线网络相连。485 总线和 CAN 总线的布线方式相对简单，只需按照总线拓扑结构将设备依次连接，并做好终端匹配等基本设置即可。

在园区建设初期或对现有园区进行升级改造时，能够方便地将各类设备接入总线网络，无需复杂的网络配置和大量的布线工作。2.4G无线网络和红外传输为组网提供了更大的灵活性。对于一些后期新增的设备或者位置较为特殊的设备，只需配备相应的无线通信模块或红外收发模块，即可轻松接入现有的 EM-BUS 系统。EM-BUS 系统配备了一套功能强大的网络管理软件，能够对整个混合组网中的所有设备进行集中管理和监控。管理人员可以实时查看设备的连接状态、通信质量、数据传输情况等信息。

园区内的各类摄像头通过EM-BUS 混合组网进行连接。对于安装在园区主干道、办公楼入口等关键位置的摄像头，采用485 总线或CAN总线连接，确保其数据传输的稳定性和实时性。而对于一些安装在花园景观区域、休闲区等位置较为分散或难以布线的摄像头，利用2.4G无线网络接入。园区的门禁系统设备（如智能门禁模块、电控锁、读卡器等）通过 EM-BUS 混合组网连接。在每个建筑的入口、重要机房门口等位置的门禁设备，通过 485 总线或 CAN 总线与门禁控制器相连，确保门禁控制信号的稳定传输和及时响应。同时，对于一些临时出入口或户外的门禁设备（如施工区域的临时门禁），采用2.4G 无线通信模块与系统连接。

3.5​人流实时监控效果

系统通过结合门禁和摄像头对区域中的人流进行统计，人流实时监控效果表现为对进出客流量的动态监测。通过图表，可以清晰看到进客流和出客流在不同日期的变化趋势。这里以园区中的药店为例，人流量统计效果图如图 5 所示。可以容易发现系统对客流量的波动有较好的捕捉能力。系统支持基于不同维度的统计分析，包括日报表、周报表、月报表、季报表、年报表以及自定义特殊日期统计。通过图形化数据展现和列表展现，用户能够全面了解人流量数据。同时，系统支持自定义搜索时间范围进行查询统计，用户可以根据实际需求选择特定时间段查看人流量情况，方便用户根据不同业务场景进行深入分析。

本文深入研究并设计了一种基于物联网的园区安防监控系统，旨在解决传统安防系统在应对大型封闭区域复杂安全管理需求时存在的不足。系统以双目智能客流统计网络摄像机为核心采集设备，精准监控与统计分析园区人流；融合智能门禁模块，实现对人员身份识别与动态行为分析，提升门禁管理智能化水平。 同时， 采用增强型GPS 信号模块保障前端设备网络连接质量，解决传统无线监控信号不稳问题。通信架构上，系统运用EM-BUS 混合组网方式， 结合视 维传感网络数据互 感通行管理技术，实现主动防御的安防模式。此外，系统还集成改进轻量化视觉模型，显著提 时效性，并通过多级告警联动机制，大幅压缩聚集性风险事件响应时间，降低公共安全事件发生概率。系统整体上通过多种传输网络与通信方式，实现全方位、多维度实时监控与管理，可拓展数据存储、处理与远程控制能力，具备多种报警方式与灵活查看方 安全稳定运行提供有力保障，其输出的结构化安防数据也为园区数字化管理决策提供了支撑。

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