摘 要：随着物联网技术的快速发展，其在楼宇智能化综合安防监控系统中的应用变得越来越广泛。基于物联网技术的楼宇智能化综合安防监控系统能够实现对建筑物内外环境的实时监控、数据分析及处理，有效提高安全管理水平和应急响应能力。本文以物联网技术为基础，设计了一套面向楼宇的智能化综合安防监控系统，旨在为相关工作人员提供借鉴参考。

关键词：物联网；楼宇智能化；安防系统；环境监测；视频监控

引言：随着城市化进程的不断推进，高层建筑及大型公共建筑呈现蓬勃发展趋势。这些建筑复杂的内部结构以及大量人员的流动，给建筑管理带来了巨大挑战。此外，建筑物本身以及内部人员和财产的安全问题也日益突出。因此，开发智能的建筑物综合安防监控系统，实现建筑环境安全监测、消防设施监控、安防预警等功能，已成为建筑行业的重要发展方向之一。与普通的安防监控系统相比，面向智能建筑的新一代安防监控系统，需要具备更强的网络支撑能力、更高的系统可靠性，更完善的系统功能以及更高的智能化水平。基于物联网技术的楼宇智能化综合安防监控系统，其基本思路就是通过布置各类传感器设备，对建筑环境参数、消防设施状态以及人员区域活动进行精确实时监测，并将庞大的监测数据通过高速网络实时传送至监控中心，然后依托大数据及人工智能技术实现监测数据的综合分析与处理。

一、系统总体需求分析

（一）功能性需求

系统实时监测功能需要部署温湿度传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器等，精确采集楼宇不同区域的环境参数信息，串联传输到监控中心，参数范围需要满足建筑使用功能要求。消防设施状态监测安装水流开关、压力开关等在消防栓置、水泵出水口等关键部位，实时反映设备运行状态。视频监控需布置高清网络摄像头，关键区域摄像头与智能分析服务器结合，实现区域内移动目标精确识别、分类和轨迹跟踪等智能分析功能。

（二）性能性需求

视频监控系统采用1080p及以上超高清摄像头，保证捕捉画面的清晰度、细节和颜色还原度，摄像机最大分辨率达到4K。系统网络层骨干网络采用万兆光纤技术，网络带宽高达10Gb/s，数据包传输延迟控制在200ms以内。传感器模块植入智能算法实现自适应误差校准，测量精度达到行业相关标准。视频分析算法通过深度学习精确提取人体特征，跟踪精度优于当前最先进研究水平。

（三）安全性及可靠性需求

系统服务器采用高可用性集群部署方式，设置3台服务器节点实时热备份同步数据，任意一台服务器发生故障，集群会在1秒内自动切换，其他服务器快速接管业务运行，确保系统不间断。服务器集群实现硬件单点故障冗余的同时，也便于系统维护升级。系统传感网络部分采用无线Mesh技术，通过自定义的路由选择协议实现同一监测数据的多路径实时传输。核心路由节点全部双备份设置。即使个别节点故障，网络也能自我修复，通过重新计算最佳路径确保数据正常传输。系统用户权限控制定制细粒度机制，操作者分监控员、维护员、管理员等角色，每个角色针对不同功能模块设定独立访问权限。权限控制系统采用可视化图形界面进行灵活分配。同时利用区块链记录操作日志，防止篡改，进一步保证系统数据及操作流程的可审查性。

二、系统总体架构设计

（一）网络拓扑结构

系统网络分为传感层、网络层和应用层三层。传感层包含各类环境传感器、消防设施状态探测器等，通过构建基于LoRa或Zigbee的无线Mesh自组网，实现对传感节点的智能化管理。网络层利用工业级以太网交换机与传感器组网对接，承载传输业务，实现设备状态监测、视频流数据的有线高速传输。同时网络层负责访问控制、加密等安全防护功能。应用层在云端数据中心通过虚拟化部署监控管理服务器集群，对设备状态、监测数据、视频流进行汇总处理、综合分析和可视化呈现［1］。

（二）功能模块划分

系统按照环境监测、消防设施监测、视频监控分析和网络通信传输等不同功能划分为多个子模块。子模块间通过标准数据接口进行信息交互。这样有利于系统的灵活扩展和维护。

（三）软件系统架构

系统软件基于浏览器/服务器模式的B/S架构进行设计。监控管理应用逻辑在服务器端实现，数据存储使用分布式数据库，前端采用React、HTML5等技术实现强交互的可视化监控界面。这样可以减轻用户终端的负担，也便于跨平台的网页访问。同时系统软件提供开放接口，便于与第三方系统对接。

三、系统中的关键技术及实现

（一）物联网技术

系统传感网络部分采用LoRaWAN技术构建无线自组网。LoRaWAN工作在免许可的ISM频段，利用LoRa调制技术实现长距离低速率通信，单跳范围可达数公里。网络端设备采用Semtech的SX1301基带处理器，支持超过万量级的节点接入，构建长距离、低功耗的无线Mesh传感网［2］。同时LoRaWAN网络保证超低功耗，传感器电池寿命长达10年以上，降低后期维护成本。网络安全方面，LoRaWAN实现端到端AES128加密，保证信道安全性。

（二）视频监控技术

系统视频监控部分使用Axis、Hikvision等知名品牌的4K网络摄像机，最大分辨率超过4000万像素，夜视距离达200米。重要区域如大厅配备PIZ深度学习阵列摄像机，并使用深度学习算法实现人脸识别、人数统计等智能分析功能。同时应用TensorFlow等框架，自研区域内多目标跟踪算法，训练数据集基于场景实拍数据，跟踪精度高。视频编码方式采用H.265标准，确保高清率的前提下网络带宽资源占用少。

四、系统信息平台设计

（一）系统架构

系统软件平台部署于云服务器集群之上，采用模块化的分布式架构。平台包括实时数据接收模块、数据存储模块、视频处理模块、数据显示及分析模块、系统管理及权限控制等多个子模块［3］。每个模块通过微服务框架以容器化的方式独立部署。核心数据存储使用MySQL的分布式集群版，采用分库分表方式存放大量监测数据时间序列。分库分表可按区域、系统等指标进行划分。数据库服务器至少配置双机热备份。平台配置云容灾服务，数据库异地容灾，同步备份数据到数百公里外数据中心。平台Web服务和应用服务器集群均设高可用负载均衡机制。使用虚拟化容器平台Docker进行服务编排，自动水平拓展应用实例数量。云平台资源监控并发数和负载情况，触发条件自动增加服务器数量，实现系统的弹性扩容，分布式架构保证系统高可用、高并发和高可扩展［4］。

（二）平台功能模块

平台具有实时数据接收和历史数据存储功能模块，支持标准数据接口对接各类传感器。数据显示模块提供实时曲线图、数据大屏等可视化可交互的监测数据统计分析功能。视频监控数据可视化呈现投屏到电子地图指定位置。平台具备多级预警机制，环境参数超范围、消防设施故障等触发声光报警。权限控制实现细粒度用户角色划分，不同角色针对功能模块设置访问权限控制［5］。平台支持WebAPI对外开放，实现与第三方系统无缝对接集成。

结束语：

总之，基于物联网技术的楼宇智能化综合安防监控系统的设计是一个跨学科、多技术集成的复杂工程。它不仅需要综合运用物联网、大数据、云计算等先进技术，还需要对建筑物的实际安防需求有深刻的理解和精准的把握。本文所提供的设计方案为相关领域提供了一个切实可行的参考模型，有望推动智能建筑安防监控系统向更高水平的发展，为现代城市的智能化建设贡献力量。

参考文献

[1]霍宇宏.物联网楼宇智能化综合安防监控系统设计[J].中国科技信息，2022，（24）：75-77.

[2]李微.楼宇智能化综合安防监控系统研究[J].建设科技，2022，（20）：83-86.

[3]秦健勇，杨丽君.基于物联网技术的楼宇智能化综合安防监控系统设计[J].自动化与仪器仪表，2021，（05）：82-86.

[4]梁炎斌.楼宇智能化综合安防监控系统[J].电子技术与软件工程，2019，（09）：250.

[5]戴宇江.基于楼宇智能化综合安防监控系统探究[J].绿色环保建材，2017，（01）：242.