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浅析公共安全监测物联网技术

导读: 公共安全领域作为物联网应用的重点领域,具有与其它物联网应用不同的特点和特殊的地位。当前,中国各种传统的和非传统的、自然的和社会的风险及矛盾交织并存,公共安全和应急管理工作面临的形势更加严峻。

  2009年,温总理在视察无锡时指出,要加快推进传感网发展,尽快建立“感知中国”中心。从此,物联网的发展如火如荼,而公共安全领域作为物联网应用的重点领域,具有与其它物联网应用不同的特点和特殊的地位。当前,中国正处于工业化、城镇化快速发展时期,各种传统的和非传统的、自然的和社会的风险及矛盾交织并存,公共安全和应急管理工作面临的形势更加严峻。本文将简介公共安全领域物联网应用(以下简称安全物联网)体系结构及关键技术。

图1 公共安全监测物联网架构

  图1描述了公共安全监测物联网的网络架构,它的整体架构与物联网的整体架构相似,由感知层、网络层、应用层三部分组成。但由于公共安全监测物联网应用场景的特殊性,它具有一些其它物联网应用不具备的技术特点,总结如下。

  感知层

  被感知信息的类型多样,实时性要求高,大多数信息的感知(如桥梁建筑物的安全状况,危险物品的监测等)要求精度高且很难通过人工手段检测。由于安全隐患的信息类型不确定性很高,在人员密集场所或高危生产场所应长时间部署大量不同类型的传感器,对感知层的组网策略、能源管理、传输效率、QoS、传感器的编码、地址、频率与电磁干扰等问题提出了更高的要求,这些问题也是公共安全监测物联网能否成熟应用的关键。
  
  在网络层

  由于公共安全监测物联网感知到的信息的涉及国家重点行业以及群众的日常生活,这些信息一旦泄漏或不正当使用都有可能危及国家安全、社会稳定以及人民群众的隐私;因此,公共安全监测物联网的信息内容有必要通过专用网络或者对3G移动网络采取安全防范措施后进行传输,保证信息的安全性、真实性和完整性。  

  应用层

  针对海量的数据信息和安全隐患可能带来的严重危害,需要建立专有的不同级别的公共安全物联网服务平台。服务平台不仅应具有强大的信息处理及融合能力,还须具有安全隐患的识别以及预警能力,同时当突发公共安全事故时,及时联动相关的职能部门进行应急处理,争取将损失和影响减到最小。另外,将不同级别的公共安全物联网平台互联有利于根据安全事故的危害程度最大限度的调配资源,便于公共安全事件的及时、有效、透明解决。

  针对公共安全监测物联网体系结构的特点,其涉及到的关键技术主要有:

  1.针对公共安全监测领域的专用传感器的研发,包括增加传感器的监测信息类型、提高监测精度、减小体积、抗破坏、增强感知信息的抗干扰能力和保密能力等。

  2.大规模传感器节点的自组织网络、协作感知技术、安全接入技术等感知层网络技术。

  3.大规模传感器节点的编码、地址、频率分配与电磁干扰等问题。

  4.网络层公共安全监测专用网络的结构、通信协议、异构的网络接入技术及网络安全技术等。

  5.应用层主要涉及海量信息的智能处理、分析、综合技术以及统一的公共安全监测物联网服务平台的架构等技术。

图2 公共安全监测物联网服务平台的总体结构

  图2描述了公共安全监测物联网服务平台的总体结构,系统平台将接收到的海量信息处理分析后由相应的服务模块进行处理,服务平台可以根据不同的公共安全监测应用添加不同的服务模块。公共安全事件应急处理部门联动系统负责当突发安全事件发生时及时调动资源进行应急管理,以减少损失和影响。
 

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