CN105678666B - 基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，包括：复数个设置于实验室大门的实验室RFID门禁单元、设置于实验室内的实验室突发事件感知单元以及分别与实验室RFID门禁单元与实验室突发事件感知单元匹配的云安防中心。本发明采用RFID技术，通过电子标签和读写器之间的信息传递，达到自动识别的目的。通过物联网与移动网相联接，保证了保安在移动中能够了解周边门禁的安全状态，及早让熟悉实验室的专家远程介入，采用***和电话群呼的方法召集师生安全员，并配置了存储有应急预案的数据库，通过把应急预案的指令群发给专家、师生安全员、保安，能提高应急处置效率，特别是能指导保安更加专业地应对实验室的突发事件。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***。
背景技术
近年来中国高校因为资源优化重组呈多校区办学的趋势，许多校区甚至不在同一个城市。又因为近年来高校增添了文化交流与科技服务的功能，面向社会开放，共享了教学资源，因此高校内人员结构复杂，成了严峻的校园安防问题，从校园统一安防的传统模式转变为分散的各实验楼独自为政的状态，使得高校保卫处的工作压力成倍增长，出现了高校安防人力资源不足的现象。
在此背景下，高校逐渐精简专职的保卫干事，把安防工作依托社会力量，这又产生了新的安全隐患。保安公司派出的人员流动性大，对实验室不熟悉，又无法通过短期培训提升保安人员的专业素养。在一些特殊实验室发生事故的时候，保安人员无深厚的专业背景，可能采取的应急措施不当，导致事故损失扩大，甚至危及保安人员的生命安全。
目前高校实验楼采用的报警器主要有如下几种：声光类型报警器、无线电类型报警器、闭路监控类报警器，互联网络类报警器，移动网类报警器。声光类型报警器因为楼层隔绝，报警声被大幅减弱，在实验大楼使用效果不好。无线电类型的报警器因为信号发射距离有限，多个报警器同时工作时信号易相互干扰，可靠性随着通讯距离增大而迅速下降。目前在高校中大量应用的是闭路电视监控，可靠性较高，但是同轴电缆布线工程造价高，信息传递区域封闭，只能将突发事件报警信息发送到保安值班室，无法直接告知实验室的责任人，导致突发事件处置效率下降；互联网络类的报警器具有许多优势，但在高校实验大楼内使用受到了许多限制，高校实验大楼只能用锐捷等校园网拨号器连入校园网，几乎所有的互联网络类的报警器无法内置校园网拨号器无法使用；移动网络类报警器最为灵活，能通过GPRS或3G、4G、WIFI等无线方式连入互联网，能够实现远距离通讯，因此最适合于高校实验楼使用。
现代高校实验室类型越来越复杂，以火灾为例，化学实验室、病菌实验室、动力实验室和精密仪器实验的应急处置流程完全不同，采用的阻燃机理不同，使用的灭火措施也不同。2015年8月12日天津滨海新区的危险品仓库发生火灾，第一批赶赴前线的消防员在信息不明的情况下，匆忙之间选择传统水灭的方式压制火势。大量用水，可能是引发电石和金属钠大***的主要原因。“8.12事故”共计造成104位消防员牺牲。这一事件对高校实验室的管理工作是一个警示，保安人员对突发事故的实验室内部情况不明，也可能会把常规的水灭方式应用于特殊实验室的火灾，从而引发更大的事故。
为了协助保安更稳妥地处理实验室事故，在特殊实验室发生事故时，除了让实验室专家尽早介入，各实验室还应当设定师生安全员。实验室专家和师生安全员熟悉实验室的布局，掌握专业知识，能弥补保安专业知识不足的缺陷，能减少事故损失。但是事故往往事发忽然，如何高效率调度分散在各处的实验室专家和师生安全员，成为了安防***的一个难点。
门禁是高校实验大楼安防的重要组成部分。通过市场调研，现有的门禁***如宾馆门禁***大量使用Mifare one IC S50卡，仅用系列号识别通行者的身份，而Mifare oneIC S50卡的系列号已被黑客破解，使用黑客程序和特殊的可改写系列号的S50卡，即可克隆法门禁卡，形成了安全性问题；有些门禁***缺少“网络化”的集中管理，这类***各门独立设置，缺少联网通讯功能，无法实现集中化、可视化管理；大部分门禁缺乏“互联网+”的设计思维，仅纳入局域网集中管理体系，当保安离开服务器巡逻时，就无法实时了解周边门禁的安全状态。
目前高校实验室种类繁多，应急预案太多太杂，以纸质文件的形式保存。不同性质的实验室的应急预案完全不同，甚至同一个实验室的不同事故的应急预案也完全不同。所以在实验室突发事故时，根本没有时间可以查询纸质文件，阅读正确的应对方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，包括：复数个设置于实验室大门处用于获取实验室门禁状态信息的实验室RFID门禁单元、设置于实验室内且用于获取实验室报警信息的实验室突发事件感知单元以及分别与所述实验室RFID门禁单元与所述实验室突发事件感知单元匹配的云安防中心；
所述云安防中心接收到所述实验室RFID门禁单元上传的实验室门禁状态信息后，更新对应实验室大门的显示状态，并将更新后的实验室大门显示状态发送至值班安保人员的移动接收端，以可视化的方式通过房门图标展现实验大楼各楼层的房门状态；
所述实验室突发事件感知单元获取实验室报警信息后，通过第二通信单元发送一报警短信至负责该实验室的实验室专家的移动接收端，并将该实验室报警信息上传至所述云安防中心；所述云安防中心接收到所述实验室突发事件感知单元上传的实验室报警信息，通过电话群呼以及***的方式，通知实验室安全员，并将值班安保人员的电话号码发送至实验室专家的移动接收端，并通过与该云安防中心匹配的且预存储有应急预案的应急预案数据库获取对应的应急预案，下发至负责该实验室的值班安保人员、实验室专家以及实验室安全员的移动接收端。
在本发明一实施例中，所述实验室RFID门禁单元包括：门禁卡以及与该门禁卡匹配的门禁硬件主控制器；所述门禁卡包括一S70；所述门禁硬件主控制器包括：STM32、RFID读卡器、第一GPRS MODEM、门禁电磁锁、门禁状态传感器、报警蜂鸣器以及第一电源稳压模块；所述第一GPRS MODEM与所述云安防中心通信；所述RFID读卡器包括一MF RC500芯片；所述第一电源稳压模块包括一用于将12V电压转换为5V的LM2596电压稳压芯片以及一将5V电压转换为3.3V的AMS1117稳压芯片。
在本发明一实施例中，所述实验室门禁状态信息包括：门禁状态、实验室编号以及门禁编号。
在本发明一实施例中，所述S70包括40个扇区，第一扇区至第32扇区的容量为64字节，划分成4块，每块16字节；每个扇区的块3为特殊控制区，用于设置密钥A或密钥B对本扇区块0至块3的读写权限，且包括密钥A、密钥B以及读写设置码三部分；设置第18扇区为所述S70的权限校验区，并通过如下方式完成加密：关闭密钥A对第18扇区块0、块1、块2的读写权限；禁止密钥A通过修改第18扇区的块3的读写设置码；禁止密钥B对第18扇区块0、块1、块2的写权限，仅保留读权限；禁止密钥B对第18扇区的块3的读写设置码的写权限；所述门禁硬件主控制器检测所述S70如下内容：检测门禁卡的第18扇区的密钥B是否正确；检测门禁卡的第18扇区存储的内容是否正确；检测门禁卡序列号是否与门禁编号匹配。
在本发明一实施例中，所述门禁硬件主控制器工作流程包括：门禁主程序段、门锁状态程序段、门禁报警程序段以及开锁程序段组成；
所述门禁硬件主控制器通电后，进入主程序段，循环检测门锁状态；当检测门锁处于开启状态，则进入门锁状态程序段进行判断，当房门被异常开启，或正常开启且30秒未关闭门锁，则进入报警程序段；报警程序段将上传门禁编号、门序列号以及门锁状态，除了在门禁端通过报警蜂鸣器发出报警声，值班安保人员的移动接收端也发出报警音；
在主程序段还检测是否有门禁卡，如果检测到有门禁卡，检测门禁卡第18扇区的密钥B是否正确，检测门禁卡第18扇区存储数据内容是否正确，否则进入报警程序段，通过前两项校验后，进入开锁程序段；开锁程序段将门禁编号、门禁卡序列号上传至云安防中心，如果云安防中心校验门禁编号、门禁卡序列号相互匹配，则控制所述门禁电磁锁，开启房门。
在本发明一实施例中，所述实验室突发事件感知单元包括：一第二GPRS MODEM、一第二电源稳压模块、一MC68HC908GP32处理器以及分别与该MC68HC908GP32处理器相连的烟雾传感器、高温传感器、门磁感应器、可燃气体传感器、***传感器、撞击传感器、热释电传感器以及以摄像头；所述摄像头与一视频传感器相连；所述第二GPRS MODEM与所述云安防中心通信；所述第二电源稳压模块包括一5 V镍氢电池组及与其匹配的充电电路；所述摄像头采用GXT-Y101；第二GPRS MODEM采用GTM900。
在本发明一实施例中，所述实验室突发事件感知器单元工作流程中包括：实验室主程序段、实验室报警程序段、转发短信程序段、执行短信指令程序段以及撤环循环程序段；
所述实验室突发事件感知器单元上电后，进入实验室主程序段，并循环检测各传感器的状态；如果有新短信到达第二GPRS MODEM，则进入转发短信程序段，转发新短信至实验专家的手移动接收端，包括：遥控感知器的短信指令以及话费短信；如果新短信中格式以及预置的短信指令相同，且密码正确则进入执行短信指令程序段；如果短信指令为撤防短信，则进入撤环循环程序段；如果短信指令为监听短信，所述实验室突发事件感知器单元通过第二GPRS MODEM拨打实验室专家的手机号码，提供60秒的实验室环境监听；如果短信指令为布防短信，则返回实验室主程序段；
在实验室主程序段循环过程中，如果有传感器返回高电平，则进入报警程序段，首先在第一时间控制摄像头拍照获取现场实时图像，然后通过第二GPRS MODEM上传实验室编号、传感器编号，最后向实验室专家发送报警短信，通过短信传递实验编号以及传感器编号。
在本发明一实施例中，所述云安防中心包括：与RFID门禁单元匹配其用于接收实验室门禁状态信息的第一WINSOCK收发模块，用于通过数据库服务器中存储的门禁编号以及匹配的门禁卡序列号校验实验室门禁状态信息的门禁卡权限校验模块，与所述实验室突发事件感知器单元匹配且用于接收实验室报警信息的第二WINSOCK收发模块收发模块，通过实验室报警信息中的实验室编号以及传感器编号选择应急预案的应急预案触发模块，复数个用于信息分析、处理以及转换的计算服务器，用于存储门禁编号以及匹配的门禁卡序列号、实验室编号和传感器编号所匹配的应急预案以及与计算服务器匹配的数据库服务器，用于向实验室专家以及实验室安全员下发实验室报警信息中现场实时图像以及应急预案处理步骤的彩信群发模块，用于向实验室专家以及实验室安全员进行***以及电话群呼的应急指挥模块。
在本发明一实施例中，可视化界面中的房门图标存在着四种状态：1)正常关闭：门禁电磁锁为关闭状态；2)正常开启：门是从内部打开或是合法刷卡开启；3)刷卡失败：通行者的持非法门禁卡无法进入；4）强行开启：在未使用门禁卡时门被异常开启；第三状态以及第四状态均触发值班安保人员的移动接收端报警，值班安保人员通过点击房门图标进一步查看该房门图标对应的信息。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，基于“互联网+”的实验室安防***能集中受理多校区实验室事故报警，提高警情的响应效率，更加专业地处置特殊实验室的事故，及时控制事故危害和损失。应用物联网三层架构，采用移动通信的技术构建网络层，低成本解决了远程通讯的问题，建立统一的云安防中心，使得地理跨度在几百公里的实验室能够集中管理，共享专家资源，统一调配人员和物资，及时控制事故损失。本发明将引入先进的物联网科技，及早让熟悉实验室的专家远程介入，采用***和电话群呼的方法召集师生安全员，并把应急预案的指令群发给专家、师生安全员、保安，确保应急措施高效且正确。引入了“互联网+”、“集中化”、“可视化”的思维，采用RFID技术，对门禁卡进行算法加密，通过电子标签和读写器之间的信息传递，达到自动识别的目的。并通过互联网，与移动网相联接，保证了保安在移动中仍然能够了解周边门禁的安全状态。依靠种类齐全的现代传感器，能够实现对实验室的各种突发事件的感知，特别是视频传感器能够捕获突发事件发生时环境相片，并通过云安全中心的转发机制，让应急处置人员及时了解实验室内部情况，实现了对实验室环境的可视化管理。把实验大楼各种实验室各种事故的应急预案存入数据库，应用“实验室编号+传感器编号”方式实现应急预案的自动检索，应用GPRS MODEM实现应急预案的指令发布，能提高应急处置效率，特别是能指导保安更加专业地应对实验室的突发事件。
附图说明
图1为本发明中基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布******架构图。
图2为本发明中门禁主控制器的硬件电路图。
图3为本发明中RFID读卡器电感耦合式天线电路图。
图4为本发明中RFID读卡器接口电路的电路图。
图5为本发明中门禁硬件电源稳压电路。
图6为本发明中S70 芯片的扇区物理结构图。
图7为本发明中门禁硬件工作流程。
图8为本发明中MCU2的电路图。
图9为本发明中实验室突发事件感知器中电源的电路图。
图10为本发明中实验室突发事件感知器工作流程图。
图11为本发明中云安防中心软硬件模块结构图。
图12为本发明中门禁状态查询界面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供一种基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，基于物联网的“感知、网络、应用”三层架构，设计***架构见图1。
最底层为感知层，在实验室大门安装实验室RFID门禁单元，用于检测实验室大门的各种状态，门禁模块中的MCU1把门禁状态、实验室编号、门编号通过GPRSMODEM发送给“云安防中心”。
在实验室室内安装实验室突发事件感知器，该设备连接多种有线或无线传感器，其中烟雾传感器、高温传感器用于感知火灾事件；门磁感应器用于感知开启门窗的非法侵入事件；可燃气体传感器、***传感器、撞击传感器用于预测和感知***事件；热释电传感器用于感知室内人员的移动；视频传感器抓拍突发事件发生时环境图像提交给MCU2。MCU2检测到传感器的动作，通过短信技术向云安防中心发送“实时图像、实验室编号、传感器编号”。MCU2随后直接向负责该实验室的专家发送一条报警短信，以保证实验室专家在第一时间知道险情。以GPRS带宽，发送640×480的图像要约耗时18 s，为了让MCU尽快回到循环检测传感器的状态，避免错漏下一个事件的感知，所以MCU不向专家发送现场图像，而是由云安防中心以彩信的方式群发实验室环境图像。
在最高的应用层，建设云安防中心：
当“云安防中心”收到门禁状态信息后，刷新实验大楼各大门的状态，与保安手机上的移动APP通讯，以可视化的方式展现实验大楼各楼层的房门状态。
当“云安防中心”收到室内报警信息后，
1)从数据库检索该实验室编号及传感器编号所匹配的应急预案，通手机移动APP程序调度最近的保安前往现场处理事故。
2) “云安防中心”电话群呼和***调度实验室专家和师生安全员，协助保安处理事故。
3）“云安防中心”以短信告知实验室专家值班保安的电话号码，以便专家也能直接指挥保安开展救援工作。
4）“云安防中心”采用抄送10个号码的方式群发彩信，携带有环境图像和简明应对步骤的图文信息，保证实验室专家和师生安全员能收到事故环境的图像。
门禁单元包含云端的门禁集中管理程序（上位机）、门禁硬件(下位机)、安防人员的手机APP移动终端三部分组成。
门禁硬件主控制器采用ARM 7构架的STM32F103RBT6芯片，主频为72MHz，具有低功耗，超多外设等优点，是基于Cortex-M3内核的32位高性能处理器。门禁主控制器的硬件组成如图2所示，由STM32最小***、RFID读卡器、GPRS MODEM、门禁电磁锁、门禁状态传感器、报警蜂鸣器、电源稳压模块等组成。
门禁硬件(下位机)的RFID读卡器模块采用MF RC500芯片的13.56MHz非接触式IC卡读写器。MF RC500是Philips公司生产的高集成TYPEA读写器芯片，支持符合ISO 14443B标准，读写距离为10cm，支持Mifare one型号的系列卡的识别。门禁卡采用PhilipsStandard Card IC Mifare one S70卡（简称S70），S70拥有全球唯一的卡片序列号，其EEPROM分作40个扇区256块，高达4K字节，是上一代产品Mifare one S50(简称S50)的4倍，在信息的传输过程中具有保密能力强、工作可靠性强、防冲突能力强三大优异特性。RFID读卡器电感耦合式天线的设计见图3，读卡器接口电路的设计见图4。
门禁电磁锁需要12V供电，GPRS MODEM需要5V供电，而RFID传器需要3.3V供电，因此采用12V标准电源后，通过电源稳压电路，获得三种电压，如图5所示。5V电压则通过LM2596电压稳压芯片把12V降压到5V。3.3V电压则通过AMS1117稳压芯片把5V电压稳压到3.3V。
在本实施例中，门禁卡采用S70芯片，S70芯片有40个扇区，前32个扇区的容量为64字节，划分成4块，每块16字节，物理结构见图6，扇区的块3为特殊控制区，可设置密钥A或密钥B对本扇区块0至块3的读写权限，由密钥A、密钥B和读写设置码三部分构成。各块区的读写权限控制位可用RmSn表示，Rm的m=1，2，3，表示为控制类型；Sn表示扇区S中的块区编号，n=0，1，2，3。密钥A或密钥B对块0～2读取权限控制位的设定方法见表1，密钥A或密钥B对块3读取权限控制位的设定方法见表2，控制位的编码参照表3，每8个控制位组成1个字节，4个字节组成了读写设置码。所以读写设置码可以决定密钥A、密钥B对本扇区各块的读写访问权限，改变读写设置码，就可以改变密钥A、密钥B的权限等级。
表1 控制位对块0、1、2的读写权限
注：上表“-”表示密钥A和密钥B均无权限；S=0～32扇区；U=0～2块
表2 控制位对块3读写权限
注：上表“-”表示密钥A和密钥B均无权限；S=0～32扇区
表3 读写设置码的编码
注:上表 _T 表示取反；S表示扇区号；R表示控制位；U表示备用位
为了保证门禁卡的安全性，设置第18扇区为门禁卡的权限校验区，加密意图如下：关闭密钥A对18扇区块0、块1、块2的读写权限；禁止密钥A通过修改18扇区的块3的读写设置码，从而提升自身权限；禁止密钥B对18扇区块0、块1、块2的写权限，仅保留读权限；禁止密钥B对18扇区的块3的读写设置码的写权限，堵上第18扇区被篡改的最后一个漏洞。
查表1可知，要实现上述加密意图，该扇区的控制位“R1S0、R2S0、R3S0”、“R1S1、R2S1、R3S1”、“R1S2、R2S2、R3S2”应取值为“1、0、1” “R1S3、R2S3、R3S3”应为“1、1、1”。代入表3进行二进制位运算，计算获得解为“7870F869”。
即当设置第18扇区的读写设置码为“7870F869”时，密钥A对该扇区读写权限均无，密钥A完全失效，密钥B仅具有读权限不具有写权限。所以第18扇区无法被篡改。
门禁单元在检测门禁卡的合法性时，检测三个内容：1)门禁卡的第18扇区的密钥B是否正确；2)门禁卡的第18扇区存储的内容是否正确；3)门禁卡的序列号是否和门禁单元编号匹配。比现有的门禁卡仅检测序列号是否匹配，多出了两个检测项，能有效地防止现有的复制门禁卡的黑客程序克隆本***使用的门禁卡。
门禁硬件工作流程由主程序段、门锁状态程序段、报警程序段、开锁程序段组成。门禁硬件通电后，进入“主程序段”。循环检测门锁状态，当检测门锁处于开启状态，则进入门锁状态程序段。当房门被异常开启，或正常开启且30秒未关闭门锁，进入报警程序段。在主程序段还检测是否有门禁卡，如果有门禁卡，检测门禁卡第18扇区的密钥B是否正确，检测门禁卡第18扇区存储数据内容是否正确，否则进入报警程序段，通过前两项校验后，进入开锁程序段。开锁程序段将门禁编号、门禁卡序列号上传至云端，如果云端程序校验门禁编号、门禁卡序列号相互匹配，则控制电磁锁，开启房门。如果上述过程，触发了报警程序段，报警程序段将上传门禁编号、门序列号、门锁状态，除了在门禁端发出报警声，保安手机的移动APP端也发出报警音。门禁硬件工作流程图见图7。
进一步的，在本实施例中，实验室突发事件感知器中的MCU2外接传感器较多，还需要串口连接GPRS MODEM实现短信发送和图像传输，因此选择带有扩展存储空间的MC68HC908GP32型号的单片机芯片，参考厂商范例，设计电路图见图8。该型号的MCU有33个多功能输入输出口，所以可以外接20多个传感器。MCU通过MAX232芯片实现和GPRS MODEM的通讯。GPRS MODEM选择HUAWEI GTM900，内嵌TCP/IP协议，能够简化图像传送的难度。按GPRSMODEM厂商提供的AT指令，使用汇编语言实现短信发送和图像数据包上传。
进一步的，在本实施例中，实验室突发事件感知器的电源如图9所示，将交流电220V降压为9 V后，通过桥式整流电路转换为直流电，再经过大容量电容滤波，获得较理想的9V直流电，通过三端稳压电路输出稳定的6 V直流电。通过一个硅二级管降压并单向的给5 V镍氢电池组充电，充饱截止电压约为5.4 V。该电压适宜MCU和GPRS MODEM稳定工作。充电电池选择2500 mAh型号的四节五号电池串联，能保证感知器在断电后还能待机4天。
实验室突发事件感知器中的摄像头选择GXT-Y101，该摄像头在自然光下拍摄为彩色图像，光照不足时，能自动启动红外LED灯补偿照明，红外线模式下拍摄为黑白图像。当MCU发出拍照指令：“56 00 36 01 00”，摄像头完成拍照并回应：“76 00 36 00 00”。MCU发出读图像长度指令：“56 00 34 01 00”，摄像头回应：“76 00 34 00 04 00 00 B4 DC”，即表明图像的长度为“B4 DC”。MCU发出读图像指令：“56 00 32 0C 00 0A 00 00 MM MM 0000 KK KK XX XX”，“MM MM”为起始地址，可取“00 00”，“KK KK”为读取长度，取“B4 DC”，“XXXX”为读取间隔时间(单位毫秒)，可取“00 10”。摄像头回应“76 00 32 00 00 (间隔时间)(图像数据)(间隔时间) 76 00 32 00 00”。MCU接收到图像数据后，发出停止拍照指令“5600 36 01 03”，摄像头回应：“76 00 36 00 00”。为了缩短通讯耗时，设置图像像素为640×480，选用JPEG压缩格式，图像体积约40 kB。
实验室突发事件感知器中的HUAWEI GTM900型的号GPRS MODEM内置UDP通讯增强AT指令，应用增强指令可简化无线数传功能的开发。在传递图像时，使用AT指令如下：(1)配置APN：AT + CGDCONT = 1, "IP", "CMNET"。(2)启动Tcp/IP通讯：AT % ETCPIP = "user","pw"。(3) 启动UDP：AT % IPOPEN = "UDP"，"218.86.123.122"，93，35。即用本地的35端口连接远程IP的93端口。(4)发送数据：AT % IPSEND = "(图像数据)"。(5)关闭UDP：AT %IPCLOSE。采用GPRS技术上传40 kB图像耗时约18 s。GPRS MODEM和GXT-Y101的波特率都设置为115200bps，因为AT指令不同，在同一个时间仅有一个设备在工作，所以不会发生冲突。
实验室突发事件感知器工作流程
工作流程中包含了主程序段、报警程序段、转发短信程序段、执行短信指令程序段、撤环循环程序段。如图10所示。感知器上电后，进入“主程序段”并循环检测各传感器的状态。如果有新短信到达GPRS MODEM，则进入“转发短信指令程序段”，转发新短信至实验专家的手机号，包括遥控感知器的短信指令，以及话费短信。如果新短信中格式和预置的短信指令相同，且密码正确则进入“执行短信指令程序段”。如果短信指令为撤防短信，则进入“撤环循环程序段”，如果短信指令为监听短信，感知器拨打实验室专家的手机号码，提供60秒的实验室环境监听。如果短信指令为布防短信，则返回“主程序段”。在主程序段循环过程中，如果有传感器返回高电平，则进入报警程序段，首先在第一时间控制摄像头拍照，然后通过GPRS上传实验室编号、传感器编号，最后向实验室专家发送报警短信，通过短信传递实验编号和传感器编号。
短信指令举例如下，假定密码为：12345678
撤防指令为 0#12345678
布防指令为 1#12345678
监听指令为 3#12345678。
进一步的，在本实施例中，在实验大楼值班室建立云安防中心，软硬件模块结构见图11。设置两个WINSOCK收发模块分别监听实验室门禁和实验室突发事件感知器两种终端发来的信息，第一WINSOCK收发模块收到实验室门禁发来的信息后，从数据库提取门禁编号和卡序列号的匹配关系，如果校验通过，则通知门禁开启电磁锁，如果校验失败，则通知门禁发出报警音，并通知保安移动APP发出报警音。第二WINSOCK收发模块收到实验室突发事件感知器发来的信息后，从数据库中提取实验室编号和传感器编号所匹配的应急预案，把应急预案通过短信发送给实验室专家和师生安全员，并电话群呼召集实验室专家和师生安全员。如果云端收到实验室环境图像，则再以彩信群发的方式发送给实验室专家和师生安全员。
云端布置多台计算服务器并行工作，以便能同时处理多个实验室警情。例如某计算服务器被应急预案触发模块随机抽中，承担受理警情的功能。计算服务器按实验室编号和传感器编号检索匹配的应急预案，并转化为：人员调度***、应急人员电话呼叫、环境图像和应急简明步骤的彩信群发三类任务，把任务序列存入数据库服务器。
应急指挥模块内置HUAWEI GTM900型号的GPRS MODEM，从数据库中检索到未执行的***、电话群呼的任务后，应用2#MODEM群发人员调度短信，然后按名单表执行电话群呼任务，采用呼叫10 s后断开的方式，实测手机会响铃6 s，GPRS MODEM检测到有接通或挂断动作，判断被呼叫人员已获知警情。未回应的人员将被***反复呼叫，直至警情解除。
彩信群发模块内置HUAWEI GTM900型号的GPRS MODEM，从数据库中检索到未执行的彩信群发任务后，将环境图像和应急预案中的简明应对步骤制作成彩信PDU数据包，应用3#MODEM以彩信的形式群发给所有应急人员。让不同位置的应急人员收到相同的事件通告，提高协同效能。经过测试，彩信发送的时候最多可以同时抄送10人，即只要向彩信网关上传一个彩信PDU（Protocol Data Unit）数据包，就能同时发送给10个手机接收端，所以彩信平台群发彩信的平均速度最高可达1.8 s/条，比短信4.5 s/条的平均速度快。
彩信群发模块使用Microsoft Visual Studio 2010的C#.net编程，调用GPRSMODEM厂商提供的飞索彩信控件，创建彩信的PDU数据包，向OCX（Object Linking andEmbedding Control eXtension）控件生成的FSOCX1对象提交彩信PDU数据包的方式发送短信。核心源码如下：
private bool SentMMS(MmsReceived XXGprsModem)
{
String MMSsrv, MMSsut, MMSscx;
MMSsrv = XXGprsModem.Phone.Trim();
MMSscx = txtmmstitle.Text.Trim();
MMSsut = "3206实验室03传感器";
if (!(0 == FSOCX1.Sendcx(MMSsrv,
MMSsut, MMSscx, MMSinx)))
{MessageBox.Show("彩信PDU包传送失败");}
XXGprsModem.Index = MMSinx;
smslist.Add(XXGprsModem);
MMSinx++;
return true;
}
云端接收到所有门禁发来的状态信息后，通过互联网和移动网与安防人员的手机APP通讯。手机APP收到一个片区所有门禁发出的事件通知，以可视化界面展现安防区域的实时状态，让安防人员了解通行者的身份。
可视化界面中的门图标存在着四种状态：1)正常关闭：电磁锁为关闭状态；2)正常开启：门是从内部打开或是合法刷卡开启；3)刷卡失败：通行者的持非法门禁卡无法进入；4）强行开启：在未使用门禁卡时门被异常开启。后两种状态均触发手机报警，可以通过点击图标，通过门禁状态查询界面，进一步了解详细信息，如图12所示。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，包括：复数个设置于实验室大门处用于获取实验室门禁状态信息的实验室RFID门禁单元、设置于实验室内且用于获取实验室报警信息的实验室突发事件感知单元以及分别与所述实验室RFID门禁单元与所述实验室突发事件感知单元匹配的云安防中心；
所述云安防中心接收到所述实验室RFID门禁单元上传的实验室门禁状态信息后，更新对应实验室大门的显示状态，并将更新后的实验室大门显示状态发送至值班安保人员的移动接收端，以可视化的方式通过房门图标展现实验大楼各楼层的房门状态；
所述实验室突发事件感知单元获取实验室报警信息后，通过第二通信单元发送一报警短信至负责该实验室的实验室专家的移动接收端，并将该实验室报警信息上传至所述云安防中心；所述云安防中心接收到所述实验室突发事件感知单元上传的实验室报警信息，通过电话群呼以及***的方式，通知实验室安全员，并将值班安保人员的电话号码发送至实验室专家的移动接收端，并通过与该云安防中心匹配的且预存储有应急预案的应急预案数据库获取对应的应急预案，下发至负责该实验室的值班安保人员、实验室专家以及实验室安全员的移动接收端；
所述云安防中心包括：与RFID门禁单元匹配其用于接收实验室门禁状态信息的第一WINSOCK收发模块，用于通过数据库服务器中存储的门禁编号以及匹配的门禁卡序列号校验实验室门禁状态信息的门禁卡权限校验模块，与所述实验室突发事件感知器单元匹配且用于接收实验室报警信息的第二WINSOCK收发模块收发模块，通过实验室报警信息中的实验室编号以及传感器编号选择应急预案的应急预案触发模块，复数个用于信息分析、处理以及转换的计算服务器，用于存储门禁编号以及匹配的门禁卡序列号、实验室编号和传感器编号所匹配的应急预案以及与计算服务器匹配的数据库服务器，用于向实验室专家以及实验室安全员下发实验室报警信息中现场实时图像以及应急预案处理步骤的彩信群发模块，用于向实验室专家以及实验室安全员进行***以及电话群呼的应急指挥模块。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，所述实验室RFID门禁单元包括：门禁卡以及与该门禁卡匹配的门禁硬件主控制器；所述门禁卡包括一mifare one ic s70；所述门禁硬件主控制器包括：STM32、RFID读卡器、第一GPRS MODEM、门禁电磁锁、门禁状态传感器、报警蜂鸣器以及第一电源稳压模块；所述第一GPRS MODEM与所述云安防中心通信；所述RFID读卡器包括一MF RC500芯片；所述第一电源稳压模块包括一用于将12V电压转换为5V的LM2596电压稳压芯片以及一将5V电压转换为3.3V的AMS1117稳压芯片。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，所述实验室门禁状态信息包括：门禁状态、实验室编号以及门禁编号。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，所述mifare one ic s70包括40个扇区，第一扇区至第32扇区的容量为64字节，划分成4块，每块16字节；每个扇区的块3为特殊控制区，用于设置密钥A或密钥B对本扇区块0至块3的读写权限，且包括密钥A、密钥B以及读写设置码三部分；设置第18扇区为所述mifare oneic s70 的权限校验区，并通过如下方式完成加密：关闭密钥A对第18扇区块0、块1、块2的读写权限；禁止密钥A通过修改第18扇区的块3的读写设置码；禁止密钥B对第18扇区块0、块1、块2的写权限，仅保留读权限；禁止密钥B对第18扇区的块3的读写设置码的写权限；所述门禁硬件主控制器检测所述mifare one ic s70如下内容：检测门禁卡的第18扇区的密钥B是否正确；检测门禁卡的第18扇区存储的内容是否正确；检测门禁卡序列号是否与门禁编号匹配。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，所述门禁硬件主控制器工作流程包括：门禁主程序段、门锁状态程序段、门禁报警程序段以及开锁程序段组成；
所述门禁硬件主控制器通电后，进入主程序段，循环检测门锁状态；当检测门锁处于开启状态，则进入门锁状态程序段进行判断，当房门被异常开启，或正常开启且30秒未关闭门锁，则进入报警程序段；报警程序段将上传门禁编号、门序列号以及门锁状态，除了在门禁端通过报警蜂鸣器发出报警声，值班安保人员的移动接收端也发出报警音；
在主程序段还检测是否有门禁卡，如果检测到有门禁卡，检测门禁卡第18扇区的密钥B是否正确，检测门禁卡第18扇区存储数据内容是否正确，否则进入报警程序段，通过前两项校验后，进入开锁程序段；开锁程序段将门禁编号、门禁卡序列号上传至云安防中心，如果云安防中心校验门禁编号、门禁卡序列号相互匹配，则控制所述门禁电磁锁，开启房门。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，所述实验室突发事件感知单元包括：一第二GPRS MODEM、一第二电源稳压模块、一MC68HC908GP32处理器以及分别与该MC68HC908GP32处理器相连的烟雾传感器、高温传感器、门磁感应器、可燃气体传感器、***传感器、撞击传感器、热释电传感器以及以摄像头；所述摄像头与一视频传感器相连；所述第二GPRS MODEM与所述云安防中心通信；所述第二电源稳压模块包括一5 V镍氢电池组及与其匹配的充电电路；所述摄像头采用GXT-Y101；第二GPRS MODEM采用GTM900。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，所述实验室突发事件感知器单元工作流程中包括：实验室主程序段、实验室报警程序段、转发短信程序段、执行短信指令程序段以及撤环循环程序段；
所述实验室突发事件感知器单元上电后，进入实验室主程序段，并循环检测各传感器的状态；如果有新短信到达第二GPRS MODEM，则进入转发短信程序段，转发新短信至实验专家的手移动接收端，包括：遥控感知器的短信指令以及话费短信；如果新短信中格式以及预置的短信指令相同，且密码正确则进入执行短信指令程序段；如果短信指令为撤防短信，则进入撤环循环程序段；如果短信指令为监听短信，所述实验室突发事件感知器单元通过第二GPRS MODEM拨打实验室专家的手机号码，提供60秒的实验室环境监听；如果短信指令为布防短信，则返回实验室主程序段；
在实验室主程序段循环过程中，如果有传感器返回高电平，则进入报警程序段，首先在第一时间控制摄像头拍照获取现场实时图像，然后通过第二GPRS MODEM上传实验室编号、传感器编号，最后向实验室专家发送报警短信，通过短信传递实验编号以及传感器编号。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的实验大楼安防与应急预案发布***，其特征在于，可视化界面中的房门图标存在着四种状态：1)正常关闭：门禁电磁锁为关闭状态；2)正常开启：门是从内部打开或是合法刷卡开启；3)刷卡失败：通行者的持非法门禁卡无法进入；4）强行开启：在未使用门禁卡时门被异常开启；第三状态以及第四状态均触发值班安保人员的移动接收端报警，值班安保人员通过点击房门图标进一步查看该房门图标对应的信息。
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