基于數(shù)據(jù)采集和共享的智慧社區(qū)管理平臺的設計與應用

許凱翔

（上海天誠比集科技有限公司，上海201613）

智慧社區(qū)業(yè)務管理平臺是以物聯(lián)網(wǎng)技術、人工智能技術和大數(shù)據(jù)分析研判為基礎，針對社區(qū)管理的綜合智能管理平臺。主要針對政府對社區(qū)治理的需求；物業(yè)對物業(yè)管理的需求和居民對社區(qū)服務的需求。結(jié)合智慧城市的建設，以社區(qū)為單位提供打造一個基礎的數(shù)據(jù)平臺和各方提供應用服務的運營平臺。

1 項目概況

智慧社區(qū)業(yè)務管理平臺項目是一個集成研發(fā)項目。系統(tǒng)為兩級架構(gòu)：云端平臺統(tǒng)一業(yè)務呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)分析；底層平臺負責數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)清洗。兩級平臺根據(jù)不同的業(yè)務場景將業(yè)務應用流程進行貫通，實現(xiàn)社區(qū)的安防，物業(yè)管理，社會綜合治理所需要的數(shù)據(jù)采集，業(yè)務管理，人員管理，設備管理和智慧調(diào)度統(tǒng)一在一個系統(tǒng)中實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設計

系統(tǒng)總體架構(gòu)為模塊化、構(gòu)件化，是面向應用的業(yè)務構(gòu)件集合（如下圖1 所示）?？傮w架構(gòu)自上而下依次為展現(xiàn)層、應用層、系統(tǒng)支撐層、數(shù)據(jù)資源層和基礎設施層，從左到右可以劃分為安全保障支撐體系和標準規(guī)范體系，安全保障支撐體系和標準規(guī)范體系貫穿系統(tǒng)各個層次，保證應用系統(tǒng)符合安全、標準、規(guī)范，從而保證了系統(tǒng)建設和運行的質(zhì)量。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

（1）基礎設施層。支持平臺運行的IT 基礎設施，包括門禁設備、車禁設備、視頻設備、服務器系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、機房及配套工程。

（2）數(shù)據(jù)資源層。支持平臺運行的信息資源體系，包括門禁信息庫、車禁信息庫、業(yè)務過程信息庫、空間信息庫、事件信息庫、運維日志庫、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫（視頻、圖像）等。

（3）系統(tǒng)支撐層。支持平臺應用系統(tǒng)運行的支撐組件群，包括應用中間件、地理信息系統(tǒng)平臺、報表軟件、工作流軟件、數(shù)據(jù)分析和其他系統(tǒng)軟件。

（4）應用層。針對不同用戶對象的業(yè)務訴求，實現(xiàn)各類不同的業(yè)務應用。包括針對公安和政法為了社會治安和維穩(wěn)的智能安防和綜合管理的行業(yè)應用；針對物業(yè)公司和房地產(chǎn)商為了提供居民服務的物業(yè)管理和社區(qū)O2O 應用。

（5）展現(xiàn)層。針對不同用戶對象的WEB 端和手機APP 端的操作界面。

除了上述幾個層次外，標準規(guī)范體系和安全及運維保障體系貫穿各個層次，信息化相關的標準規(guī)范體系建設作為一項基礎工作，需要不斷完善，指導項目的建設。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

圖2 系統(tǒng)拓撲架構(gòu)圖

系統(tǒng)拓撲架構(gòu)分為四級管理架構(gòu)（如圖2）：小區(qū)、社區(qū)（居委）、街鎮(zhèn)和區(qū)級；

其中公安智能微卡口直接進入公安專網(wǎng)，小區(qū)智能安防系統(tǒng)通過綜治專網(wǎng)匯入?yún)^(qū)級綜治分平臺。

小區(qū)級主要將基層小區(qū)出入口綜合門禁信息、視頻信息、人員信息、車輛信息、刷卡信息等業(yè)務數(shù)據(jù)資源進行充分采集，并匯聚至社區(qū)（居委），前端系統(tǒng)主要包括人員/車輛出入口子系統(tǒng)、智能門禁系統(tǒng)、人臉抓拍系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)。

社區(qū)居委層實現(xiàn)視頻圖像存儲、智能安防集成服務和人臉抓拍智能分析服務。

街鎮(zhèn)級通過鎮(zhèn)級智能安防平臺實現(xiàn)APP 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和街鎮(zhèn)級數(shù)據(jù)統(tǒng)計呈現(xiàn)。

區(qū)級通過綜治云平臺，匯入街鎮(zhèn)級的相關應用和統(tǒng)一管理。

3 功能框架

系統(tǒng)功能架構(gòu)圖：

本系統(tǒng)主要分為兩個模塊，即功能模塊與數(shù)據(jù)庫；其系統(tǒng)各模塊功能如下表所示（表1）。

表1 系統(tǒng)功能列表

4 實現(xiàn)過程及技術方法

本項目的主要技術難點在于以下3 點：

（1）因為業(yè)務對象不統(tǒng)一，造成前端APP 和WEB 端無法統(tǒng)一進行規(guī)劃設計。需要一種混合框架來平衡前端應用能夠適配不同業(yè)務對象。

（2）架構(gòu)上需要解決應用需要云服務方式提供，而數(shù)據(jù)需要本地化接入和存貯的矛盾。

（3）數(shù)據(jù)接入的協(xié)議或接口不統(tǒng)一，造成在工程實際項目中無法快速高效的接入第三方的智能化設備。

在本項目中為了解決以上技術難點，采取以下的技術方案。

4.1 APP 技術架構(gòu)

智慧社區(qū)移動應用采用基于HTML5 技術的跨平臺移動應用開源框架AppCan.cn, 利用HTML5+CSS3+JavaScript 技術快速構(gòu)建智慧社區(qū)系統(tǒng)的各類移動應用。通過AppCan.cn 平臺提供的Hybrid 混合開發(fā)引擎的支持，一次性完成與移動端Andriod、IOS 多平臺的適配支持。原則上，能用H5 開發(fā)的功能都盡量使用H5 技術，無法用H5 的才使用原生開發(fā)技術。

智慧社區(qū)移動前端應用通過混合前端開發(fā)平臺、UI 開發(fā)框架、JS JDK、多種擴展插件、各類框架接口,快速開發(fā)與本地應用體驗相媲美的移動應用。同時智慧社區(qū)移動App 通過App 云服務實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)交互和集成。

4.2 云服務技術架構(gòu)

Web 前端基于HTML/HTML5/Vue/CSS3 開發(fā)web 前端頁面，兼容主流瀏覽器。前后端架構(gòu)分享，展現(xiàn)層和數(shù)據(jù)層完全分離，通過跨域?qū)崿F(xiàn)前后端數(shù)據(jù)通信。靜態(tài)資源使用CDN 服務提供加速訪問服務。

android，ios 基于原生與H5 混合開發(fā)。在app 端實現(xiàn)https鏈路請求優(yōu)化，做防盜鏈和DNS 劫持處理。調(diào)用Restful 標準接口，與云端進行數(shù)據(jù)交互。

后端采用基于Java 技術棧的Spring 框架，包括Spring Cloud，Spring Boot，Spring Mvc。ORM 框架使用Mybatis，提供對數(shù)據(jù)庫的操作。此框架為云應用開發(fā)中的配置管理、服務發(fā)現(xiàn)、斷路器、智能路由、控制總線、分布式會話和集群狀態(tài)管理等操作提供了一種高效的開發(fā)方式。

4.3 設備采控技術方案

智慧安防系統(tǒng)中的設備采控服務是指對設備數(shù)據(jù)的采集以及對設備下發(fā)命令進行控制。本服務與智能設備之間采用Socket 方式進行數(shù)據(jù)采集與交互。Socket 方式是最簡單的交互方式，是典型的C/S 交互模式。一臺客戶機，一臺服務器。服務器提供服務，通過IP 地址和端口進行服務訪問。而客戶機通過連接服務器指定的端口進行消息交互。其中傳輸協(xié)議是TCP/UDP 協(xié)議。而服務器和客戶機約定了請求報文格式和響應報文格式。HTTP、RPC、WebService、Modbus 等多種協(xié)議都是采用的這種方式進行數(shù)據(jù)通信，只不過不同的就是傳輸協(xié)議以及報文格式不同。本系統(tǒng)中，安防設備作為服務器端，設備采控服務作為客戶機端。

設備采控服務部署在小區(qū)本地服務器中，可獨立運行。作數(shù)據(jù)采集時，設備采控服務通過MQTT 協(xié)議發(fā)布消息，服務器訂閱消息，將消息消費并處理后存儲進云端數(shù)據(jù)中心。作遠程命令下發(fā)時，服務器發(fā)布消息，設備采控服務訂閱消息，將消息消費并下發(fā)給相應的設備。采用MQTT 方式的優(yōu)點是其有消息發(fā)送失敗后重新發(fā)送的功能，直至消息發(fā)送成功為止。服務器與數(shù)據(jù)庫既可以在云端部署，也可以在小區(qū)本地部署，默認一般情況下在云端部署。

圖3 數(shù)據(jù)采控技術架構(gòu)圖

5 智慧社區(qū)業(yè)務管理平臺的實現(xiàn)

本智慧社區(qū)系統(tǒng)的總體實現(xiàn)由以下幾個部分組成：

5.1 智慧社區(qū)業(yè)務管理平臺：有可橫向擴展的協(xié)議庫，有系統(tǒng)聯(lián)動的規(guī)則庫，是集數(shù)據(jù)匯聚，數(shù)據(jù)展示，聯(lián)動應用，數(shù)據(jù)清洗，數(shù)據(jù)分發(fā)為一體的開放式集成平臺?？纱_保數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)存儲本地化，建立多層級管理架構(gòu)的基礎，是向云端上層應用進行數(shù)據(jù)上報與匯聚的基礎，是小區(qū)級數(shù)據(jù)中心。同時，小區(qū)本地應用的數(shù)據(jù)上報都采用加密的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)共享的安全性。

5.2 智能分析服務節(jié)點：是對視頻、圖片做智能分析的能力擴展的計算節(jié)點，是邊緣計算的實際落地應用；是將AI 智能分析應用推向居民切身體驗的載體，可以和數(shù)據(jù)節(jié)點配合完成各種算法技術和應用場景的完美結(jié)合。

5.3 小區(qū)部署各個感知子系統(tǒng)，智慧社區(qū)業(yè)務管理平臺通過技術手段實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)多元數(shù)據(jù)的采集和整合，平臺主節(jié)點負責物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與各類子系統(tǒng)和安防設備的接入，智能分析服務節(jié)點基于人工智能的深度學習技術負責視頻、圖像的智能分析。

5.4 人車數(shù)據(jù)采集：小區(qū)出入口人員通道通過人臉抓拍攝像機實現(xiàn)進出人員的人臉采集，通過實時比對識別和記錄出入小區(qū)的人員身份。同時，對接小區(qū)出入口車牌抓拍系統(tǒng)，獲取進出小區(qū)的車輛數(shù)據(jù)。

5.5 視頻數(shù)據(jù)采集：小區(qū)內(nèi)部公共區(qū)域安裝高清監(jiān)控攝像機，建設小區(qū)智能監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)基于地圖的視頻實時預覽和錄像調(diào)閱，同時基于視頻智能分析，對翻墻、車輛亂停放、物品堆放等事件進行自動感知和告警。同時平臺將小區(qū)視頻監(jiān)控資源轉(zhuǎn)換為符合GB/T28181 標準的碼流，接入派出所，通過安全邊界匯入公安視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)公安對小區(qū)視頻資源的調(diào)用。

5.6 泛感知數(shù)據(jù)采集：對于小區(qū)內(nèi)的泛感知數(shù)據(jù)，如消防栓壓力傳感器，井蓋位移傳感器等設備的信息智慧社區(qū)業(yè)務管理平臺通過NB 協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議和云端平臺進行數(shù)據(jù)交互，獲取實時的數(shù)據(jù)。

6 結(jié)論

智慧社區(qū)業(yè)務管理平臺在技術層面上打造一個可靈活擴展業(yè)務應用、實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的一體化管理，對大數(shù)據(jù)進行儲存、分析、可視化決策管理的開放平臺。通過強化對不同來源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和關聯(lián)應用，完成智慧社區(qū)平臺向“數(shù)據(jù)中心”+“業(yè)務應用”轉(zhuǎn)型的產(chǎn)品戰(zhàn)略調(diào)整。在應用層面上是以智慧安防和社區(qū)綜合治理管理為重點，并結(jié)合物業(yè)管理、社區(qū)服務及其他可擴展的業(yè)務應用，為政府、物業(yè)、居民、企業(yè)提供一個智慧社區(qū)的整體解決方案。

城市的智能化建設從社區(qū)開始，而社區(qū)的智能化建設從小區(qū)開始。在小區(qū)智能化建設的同時，業(yè)主的需求，除了小區(qū)的安防、智能化建設外，業(yè)主也關心從服務端給自身帶來的“獲得感”。本方案將小區(qū)的“綜合治理”、“物業(yè)管理”和“社區(qū)O2O”融入其中，實現(xiàn)“社區(qū)級的自治服務”和閉環(huán)管理，在滿足智能安防建設的同時，真正提升社區(qū)服務品質(zhì)。