石化、化工、罐區等工業現場存在諸多危險區域，對于這些危險區域傳統的安全管理方式方法為搭建圍欄、增加安保人員、視頻監控等等。這些方法均屬于被動、人工方式增加危險區域的安全性，無法實現對危險區域的全天候、實時、自動化地管理要求。為此提出了一整套基于Wi-Fi的物聯網系統，包括無線視頻監控、視頻智能識別、人員定位、設備定位等的自動識別及身份鑒別系統。該系統依托Wi-Fi無線網絡技術，實現在整個工業廠區的監控及定位服務，方便管理人員隨時了解人員和設備的實時位置，對整個工廠的調度和安全管理起到積極作用。
1、傳統分區安全管理方法簡介
圍界管理：使用圍墻圍欄將不同的區域分隔開，這是最古老的分區管理方法，也是最有效直接阻攔非法闖入的方法。但是圍欄必須存在一個開口，以便授權人員在一定的授權下進出本分區。這個開1：3就成了安全防護最薄弱的地方，非授權人員比較容易從此處進入危險區域。而且圍墻圍欄影響美觀，在一些特殊區域不便搭建。
電子圍界：在傳統圍界的基礎上發展出來的一種依靠電子技術搭建隱形圍欄的方法。電子圍界具有一定的識別能力，能在非法闖入時自動發出報警，具有一定的自動化能力。但是電子圍界智能識別有無闖入發生，無法判別是合法的進入還是非法的闖入，合法人員進出電子圍界時只能將其關閉，自動化程度不高。安保人員：在危險區域的出人口增加安全保衛人員來判別和管理合法人員的進出，提供較“智能”的多元化的判別、管理和報警功能。但是安保人員由于安全意識、工作認真程度、疲勞等多種因素會產生漏判、誤判的情況產生，造成一定的安全漏洞。而且在一些高危區域人員無法長期駐守，不適合安排安保人員。視頻監控：使用監控攝像機拍攝關鍵區域影響，傳輸至監控中心集中監控廠區去各個區域的實時圖像畫面。這種監管方式需要安保值班人員在監控同時查看全廠幾十甚至幾百個監控畫面，認為分辨危險區域是否有人闖入，識別到人之后需要與管理部門或者現場進行確認才能判別是否是非法闖入。由于監控畫面太多，容易產生視覺疲勞，會漏掉關鍵畫面，導致沒有發現非法闖人。而且傳統視頻監控多采用有線傳輸、變更和新增監控位置相對比較復雜，設備維護成本較高。
2、基于Wi-Fi物聯網的綜合管控方案設計
Wi-Fi物聯網綜合管控方案包括：Wi-Fi智能視頻系統、Wi-Fi人員/設備定位系統、Wi-Fi通信網絡組成。
Wi-Fi人員/設備定位系統能夠定位到Wi-Fi信號覆蓋范圍內的Wi-Fi定位標簽、Wi-Fi定位腕帶、Wi-Fi手持終端以及帶有Wi-Fi功能的筆記本電腦等，對于沒有攜帶Wi-Fi通信設備的人員和設備，定位系統將無法進行有效的定位和監管。Wi-Fi智能視頻系統能夠將Wi-Fi監控攝像機拍攝到的畫面通過Wi-Fi網絡將監控畫面傳送到監控中心智能視頻分析服務器，服務器分析識別后按需保存和發出報警信號。能夠及時分局畫面識別到闖入動作，但是無法判斷人員和設備身份，智能化程度無法達到預期目的。
本方案設計將Wi-Fi智能視頻系統和Wi-Fi定位系統聯動，彌補各自的不足，實現了自動化地、精確地判別非法闖入，及時提供報警信號，同時還能按需進行合法進出記錄以便追溯。本系統采用Wi-Fi技術構建物聯網系統，實現了全無線的系統構架，整個系統新增和變更監控點、定位目標、目標權限方便，網絡運行靈活多變。系統使用的Wi-Fi AP、Wi-Fi攝像機、Wi-Fi定位標簽等均符合本安認證，能夠在危險區域使用，到達安保人員和普通設備無法到達的區域實現功能。
3、Wi-Fi人員/設備定位系統方案實現
基于Wi-Fi的定位系統結合無線局域網、射頻識別和實時定位等多種技術，應用在Wi-Fi網絡覆蓋的區域，實現復雜的人員/設備定位、監測和追蹤任務，并準確搜尋到目標對象，實現對人員/設備的實時定位與監管。
3.1定位系統的工作原理
在Wi-Fi網絡覆蓋的區域，工作人員身上佩戴的定位標簽會周期性的發出定位信號，定位標簽附近的無線局域網訪問點(Wi-Fi AP)接收到定位信號后，將定位信號傳遞給定位服務器(RTLS Engine)。定位服務器根據定位信號的強度和定位算法來確定工作人員的位置信息。
Wi-Fi定位系統沒有采用傳統的三角定位法，而是采用了更為準確的基于RF指紋識別的定位方法。這種方法首先在定位服務器中將每個電子標簽發射的信號特征記錄下來，根據這些特征和不同位置的信號建立信號紋來指示電子標簽的位置，利用信號紋和相對應的位置信息建立起數據庫后，定位系統根據事先收集到的信號特征，就能計算位置了。算法同時采用了歷史移動軌跡、修正信號突變等方法盡量降低干擾帶來的定位誤差。
基于RF指紋識別的定位原理，按照參數不同，可分為基于接收信號強度(RSSI)檢測方法、基于到達角度檢測方法和基于到達時間的檢測方法。本文采用的基于信號強度的檢測方法是在發送端以接收端事先預知的固定信號能量進行發射，接收端通過測量接收信號的能量以及衰減來估算收發之間的距離，并依照現有的各種室內外傳播模型，根據接收信號的能量與發送信號能節的對比來確定最終的收發端距離。
3.2定位系統的部署設計
定位系統的部署就是對AP的部署。AP具體的部署位置要根據現場環境和定位精度的要求而定，首先要從定位的需求考慮，確定需要定位區域信息，考慮每個位置點的中斷數量峰值，以及每個AP的吞吐能力。根據AP的功率和環境，判斷AP的有效信號所能覆蓋的范圍，保證覆蓋范圍內的任何一個定位點所收到的AP信號中，至少有3個AP的RSSI值大于一70，并且至少有一個AP的RSSI值大于一50。
AP的部署是連接服務器和定位AP的紐帶，起著定位和信息通路的關鍵作用，作為傳輸高速數據的通訊鏈路，鏈路產生的故障嚴重時會導致整個網絡系統的癱瘓。因此在AP部署以后的調測試工作也是非常重要的，AP的安裝和選點需要專業的Wi-Fi信號勘測工具，以滿足無線信號對定位區域的全面覆蓋，保證定位的精度和準確性。
4、Wi-Fi智能視頻系統方案實現
基于Wi-Fi的視頻智能監控系統在網絡建設的靈活性、便捷性、擴展性方面擁有獨特的優勢，利用已經布好的無線網絡資源，可以快速搭建監控平臺。智能監控系統包括無線視頻監控和智能分析兩部分。
4.1 Wi-Fi無線視頻監控
由于有線網絡傳輸存在著需要導體介質而帶來規劃布線、預設接口、線路檢測、線路擴容等一系列問題，隨著無線技術的發展，成本低、架設簡單、擴展性強的無線網絡也大量應用于視頻監控領域。
本文應用的基于Wi-Fi無線網絡的監控系統結構如上圖所示，整個監控系統由監控中心、無線傳輸網絡和視頻采集設備組成。其中視頻采集設備采用無線網絡攝像機，信號傳輸系統由無線AP構成，監控中心由服務器和監控終端組成。系統采用了先進的數字處理技術，將監控攝像機拍攝的圖像信息處理為基于TCP/IP的數據包，通過無線網絡傳輸到遠端監控中心。
4.2智能視頻監控
智能視頻監控系統不同于一般的視頻監控，它是視頻監控的一種更高端的應用。智能視頻監控除了具有獲取視頻信息的功能以外，還有對視頻內容進行分析的功能，通過對監控畫面的分析系統能夠識別不同的物體和行為，從而發現監控區域中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發出警報和提供有用信息，協助安全人員更加有效的處理危機，并最大限度的降低誤報和漏報現象。
智能視頻監控系統徹底改變了目前由安全工作人員對監控畫面進行監視和分析的模式，通過視頻服務器中的智能分析模塊對監控畫面進行分析，智能分析模塊則根據預先設計好的分析算法和報警條件，使系統實現自動報警功能，避免了人為因素造成的誤報和漏報，大大提高了報警的準確度。目前智能視頻監控技術的應用主要分為兩大類，安全相關應用和非安全相關應用。安全相關應用主要有非法入侵、車輛識別、遺留物檢測、物品移動檢測等；非安全相關應用主要有人流量統計、人群聚集控制等。
5、應用
本系統在中國邊檢監管的貨運碼頭項目上得到了運用，系統部署靈活方便，可隨時改變監管策略，部署監控區域。本系統的運行實現了陸上人員管理、海上船員監管、重要物資監管、車輛監管等碼頭區域的全方位安全管理。項目的投運得到了中國邊檢的高度贊賞，開創了一種新型的基于物聯網的智能安全管理方法。
6、結束語
這種基于Wi-Fi的物聯網系統可以有效的結合Wi-Fi人員定位系統和Wi-Fi智能視頻監控系統，提供一種全面的、智能的和自動化的監控解決方案：系統可方便地設置相應的智能視頻分析規則，靈活地給Wi-Fi定位系統分配權限，視頻與定位聯動，可過濾掉95％以上的無效視頻，減輕安保人員工作強度，提高了報警準確性和響應速度。同時采用工業級的Wi-Fi通信設備，符合本安要求，可以保證系統能夠在石化、化工等各種嚴苛的工業場合全天候運行。本系統采用工業級Wi-Fi無線通信技術，擺脫線纜束縛，監控點、通信AP、定位系統能夠方便靈活地部署，是一種理想的廠區安全管控解決方案。
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