怀柔科学城起步区智慧安全园区建设方案设计

收稿日期：2024-01-31

作者简介：任楠（1984—），男，辽宁大连人，硕士研究生，工程师，研究方向：工程管理。

摘 要：建设智慧园区是各地园区抢占未来制高点、争创发展新优势、促进园区全面升级的重要战略举措。在怀柔科学城起步区安全管理需求的基础上，以怀柔科学城起步区6个院市合作交叉研究平台为主体进行智慧安全园区系统建设和平台建设，实现事前、事中、事后一体化操作流程，提升怀柔科学城起步区智慧安全管理能力，为怀柔科学城不同区域推进智慧安全园区建设提供借鉴和指导。

关键词：怀柔科学城；智慧安全园区建设

中图分类号：TU982                                文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）03-0109-05

1项目概况

1.1 建设背景

怀柔科学城作为“三城一区”的重要组成部分，将助力国家重大科技基础设施建设落地，完善基础前沿研究，实现关键核心技术突破，为北京实现“四个中心”中的国际科技创新中心建设凝心聚力。

2017年3月，北京怀柔科学城建设发展有限公司成立，其是由北京市、怀柔区和密云区共同出资成立的平台公司，主要任务是负责怀柔科学城开发建设、投资和运营。2017年5月，国家发改委、科技部批复《北京怀柔综合性国家科学中心建设方案》。

北京怀柔综合性国家科学中心规划范围总面积100.9 km2，是在原中关村怀柔园、北京雁栖经济开发区、中关村密云园、北京密云经济开发区用地范围基础之上设立而成，其中位于怀柔区的面积约68.2 km2，位于密云区的面积约32.7 km2。

1.2 建设意义

产业园区是科技创新和产业发展的重要集聚区，是国家现代化产业体系建设的重要组成部分。《中国制造2025》指明，产业园区发展的方向应为生产绿色、产业耦合的新时代智慧园区[1]。建设智慧园区是各地园区抢占未来制高点、争创发展新优势、促进园区全面升级的重要战略举措。

怀柔科学城起步区具有新建项目多、公共区域密集、人员身份多样、车辆种类繁多、组织管理复杂等特点。在现有园区管理中，普遍存在人、车通行体验不佳，安全管理实际复杂度高，事后回溯效能较低，事前防控能力较弱等现象。因此，以信息技术为手段、智慧应用为支撑，全面整合园区内外资源，建设基础设施网络化、建设管理精细化、服务功能专业化和产业发展智能化的载体和平台[2]，让园区管理服务更高效更便捷，具有关键战略意义。

1.3 建设目标

本方案以北京怀柔科学城建设发展有限公司负责建设的怀柔科学城起步区6个院市合作交叉研究平台为主体，充分利用人工智能、大数据、云存储、云计算等先进技术，建设互联互通的耦合式系统架构，充分利用既有数据价值，实现业务流程化处理，实现事前、事中、事后一体化操作流程，提升智慧安全管理能力。

一方面，以人员、车辆管控为核心，通过对交叉研究平台办公园区及周边道路的人、车出入进行监控点位部署，形成一张基于人脸、人形、车辆的人车多维感知网，结合智能分析人脸采集和应用系统及视频结构化系统，依托现有的视频网络等基础网络设施，接入有效人像数据及车辆数据，形成本地人员及车辆图像资源信息库。

另一方面，以起步区安全建设为导向，构建人像数据及车辆数据的AI智能分析应用，实现图像的深度解析，推动人员、车辆管控模式向信息化、智能化转变。

2需求分析

2.1 业务需求

本着利用科技提升区域管理的目的，運用人脸识别技术和视频结构化技术，实现快速发现可疑人员踪迹、确认人员真实身份、发现问题车辆。

主要的业务需求如下：将人脸识别、视频结构化、大数据、云计算技术与用户实际需求相结合，依托人像资源库和车辆库整合汇聚的人像大数据及车辆大数据，对重点关注人员进行黑名单布控，对问题车辆进行实时告警布控，提供事前高危目标预警、事中重点目标布控、事后目标踪迹查询、目标身份核实的全过程应用功能，打造一个智慧安全可靠的园区环境。

2.1.1安全通行需求

起步区内各项目虽已建成大量监控点位，但智能化应用不足，当需要安防视频查证时，需要耗费大量人员人工过滤排查，综合数据处理能力不足。为了实时预警和预防突发事件的恶化，对起步区内需要加强实时安全管理，对公共区域和核心区域进行实时监控，当发生突发事件例如区域入侵、车辆违停时，可以及时预警并弹屏警告，以快速处理安全事件。

2.1.2 目标跟踪需求

针对办公园区内的黑名单人员和车辆等通过布控进行目标追踪，基于监控点位的人脸抓拍和车辆抓拍照片实时比对检测服务，实现布控目标的实时报警、快速反应，并在电子地图上显示目标的轨迹，实现快速定位和跟进处理的目的。

2.1.3超速管理需求

办公园区主要出入口根据需要部署车辆抓拍点位，通过车辆速度监测，实时预警超速车辆，实现对超速车辆管理，从而为人员出行和进出车辆创造一个安全的人车交互通行环境。

2.2 功能需求

为了实现园区业务的统一管理，综合接入平台应该能够和相关业务系统或数据进行对接，实现系统集成、数据共享、业务关联。需要对接的系统主要包括：园区安防管理系统、园区车场管理系统、园区视频监控系统、道路卡口测速系统等。

2.2.1系统管理需求

系统管理需求有以下6点：①支持底库管理，管理员可以对人员进行配置，包括新增单人和批量导入人员信息。②支持车辆信息配置，形成目标车辆底库，并可对车辆信息进行添加、删除、修改、查询等操作。③支持对监控点位等设备的管理，能够对监控点位的新增、删除、查询等操作。④支持用户管理，可以为用户分配角色，赋予相应的权限，一个用户可以分配多个角色。⑤支持布控管理，能够对具体某一个监控点位进行布控设置，用户可设置布控告警的阈值、布控类型、布控类别、布控底库等。⑥支持统计分析功能，包括人员识别抓拍统计、人员流量统计、人车黑名单报警统计的查询检索能力，系统需要支持日志管理功能。

2.2.2进出管理需求

实时统计进出办公园区楼宇人员的详细信息，实现各个楼宇通道人员进出管理。已注册的人员通过人脸识别可以快速识别后进入楼宇，访客可以通过提前预约授权后刷脸进入楼宇。实时检索所有的人员信息，并可以通过电子地图显示行动轨迹。通过视频识别进出车辆，经过结构化算法分析出车辆的类型、车身颜色等车辆信息，并通过车牌检索和车辆结构化信息进行检索，从而在电子地图显示其行驶轨迹。

2.2.3安全告警需求

需要满足对特定人员及车辆进行布控的需求，具体有以下3点：①当目标比中后，在系统监控画面中进行报警提示，并实时展示报警结果。②提供报警查询功能，可查询过往的人像或车辆比中结果，能够查询抓拍的图片、比中的图片、姓名、车牌、底库、比对值、监控点位位置和名称、识别时间、处理状态以及操作等信息。③支持查看报警图片前后一段时间的短视频。

3 总体设计

3.1 设计原则

3.1.1安全性原则

系统的网络配置和软件系统应充分考虑数据的安全。多用户任务实时操作，并能够对用户权限进行严格的设定，确保网络安全可靠地运行。

3.1.2稳定性原则

系统在正式运行前应该经过反复测试，保证系统长期的正常运转，在发生意外的软、硬件故障等情况下，能够很好地处理并给出错误报告，并且能够得到及时的恢复，减少不必要的损失。

3.1.3可靠性原则

充分考虑业务的特殊性和复杂性，确保系统总体性能满足用户要求，确保新系统与原系统无缝衔接，不发生长时间业务中断、阻塞、死锁等情况。

3.1.4灵活性原则

包括处理的最大信息量，最大并发访问量以及索引能力都可以方便地进行扩展并应用。

3.1.5可扩展性原则

系统在运行环境的软、硬件平台选择上要符合行业标准，具有良好的兼容性和可扩充性，能够较为容易地实现系统的升级和扩充，从而达到保护初期阶段投资的目的。

3.2 架构设计

3.2.1 设备层

设备层主要指提供系统和业务部署的基础环境，包括硬件的服务器设备、存储设备、网络设备等，以及园区部署的人脸识别和车辆识别设备，地感线圈和各种传感设备，主要是实现底层数据的采集。

3.2.2传输层

传输层指园区内各层交换机组成的智慧安全园区统一网络，为设备层及上层建筑应用提供网络支撑，实现了设备层数据的传输。

3.2.3数据层

数据层包括地理信息数据、基础业务数据、决策数据库、设备设施库、元数据库等，实现了园区基础数据和业务运营数据的汇总和整合。

3.2.4应用层

应用层包括通行、安防、一卡通等子平台，通过实现各个子系统的建设和运行，实现了相应业务的平台化管理，提升了运营效率。

3.2.5决策层

决策层是通过园区统一接入平台，打造了园区多个智慧化场景，实现了各系统间的信息共享、业务流程互动和设备间的联动，从而提升了起步区整体运营的效率和安全性。

3.3 网络拓扑

本方案涉及网络线路为视频专网，系统在视频专网进行部署。在视频专网中，实现对交叉研究平台办公园区内部道路的人脸识别及结构化信息的接入，对周边道路监控的各路攝像机进行结构化信息接入，实现预处理、特征提取和实时比对预警，满足用户的人像应用及结构化应用需求。在楼宇出入口设置人脸识别一体机，对出入楼宇办公区的各类通行进行管理，包括人员识别、员工管理、通行授权、访客管理、考勤管理、陌生人预警和车辆通行等。系统网络拓扑图如图1所示。

4 建设内容

4.1 项目情况

北京怀柔科学城建设发展有限公司负责实施的6个院市合作交叉研究平台位于北京市怀柔区11街区，平台具体包括：材料基因组研究平台、清洁能源材料测试诊断与研发平台、先进光源技术研发与测试平台、介科学与过程仿真交叉研究平台、北京分子科学交叉研究平台、脑认知机理与脑机融合交叉研究平台。

根据市政府安排采用“一会三函”模式并陆续于2017年和2018年集中开工建设，现已完成项目竣工验收备案并交由中国科学院各使用单位进行实验设备安装及具体使用。项目基本情况如表1所示。

本方案将建设园区人脸识别进出管理系统、动态人脸识别系统、视频结构化应用系统、车辆测速预警系统，接入现有视频监控系统，全部都要接入平台统一管理。

4.2 系统建设

4.2.1园区人脸识别进出管理系统

在科研办公区周边安装人脸抓拍监控点位，对进出园区的人员进行实时脸部抓拍，同时与目标人员信息库进行比对，包括重点人员库以及本地重点关注人员库，实现人脸布控、比对报警以及一键布控等动态人像比对业务应用，满足对特定人员的布控告警及管控需要。

通过静态人像比对服务，实现人员以图构图、单人检索等应用；通过人像研判分析服务，实现人员轨迹分析、频次分析、落脚点分析等应用。人脸抓拍监控点位建设原则：达到该区域内园区公共区域人员和主要车辆道路数据采集全覆盖，实现人脸抓拍比对分析，发现问题提前警告。

4.2.2动态人脸识别系统

在科研办公区门禁安装人脸识别监控点位，对出入材料基因组研究平台、清洁能源材料测试诊断与研发平台、先进光源技术研发与测试平台、介科学与过程仿真交叉研究平台、北京分子科学交叉研究平台、脑认知机理与脑机融合交叉研究平台等6个科研办公区的通行门禁进行管理。

科研办公区大门主要作为访客和陌生人来访管理，平时大门关闭，客人来访时由物业人员打开大门，里面正对大门口各设置1路人脸抓拍监控点位，访客进入大堂时，可以识别来访客人信息，并在大堂LED屏和展厅LED屏显示欢迎词（保密人员只显示欢迎词，其他来访人员要显示姓名/职位和欢迎词）。陌生人来访需要现场确认后授权才能进入楼宇，确保楼宇的安全。

4.2.3视频结构化应用系统

选取园区已有视频监控点位，实时把视频发到园区结构化算法服务器进行人体特征提取等结构化处理，对人形、机动车、非机动车进行目标识别及特征提取，同时与车辆布控数据进行比对，实现车牌布控比对告警，整体满足对特定车牌的布控告警、人员布控搜寻及人车管控需求。

4.2.4车辆测速预警系统

在科研办公区周边道路建设卡口测速系统，对来往车辆进行抓拍及测速，综合接入平台将对接卡口测速系统，对接相关车辆数据接入并在平台上进行统一的展示，中心管理主机可看到所有过往车辆的车牌号及其车速，并可设置超速警告。

4.2.5视频监控系统

园区平台根据需要接入现有视频监控系统，中心管理主機可查看实时视频、录像回放等，实现资源管理、任务管理、设备管理和系统管理体系的一体化。

4.3 平台建设

4.3.1综合接入平台

综合接入平台通过园区各类业务系统的接入，能够实现对数量和种类都非常庞杂的各种系统、各类设备进行简便高效的管理，对各种设备设施异常、突发事件、警情信息进行有效的掌握，对各种资源迅速直观地调度整合，从而实现设备故障自动报警、视频联网实时监控、报警预案处理、应急指挥等应用所需的强大的综合指挥管理的功能。

4.3.2数据平台

通过统一的数据体系与标准规范，建立园区数据库，涵盖空间、人员、设备设施、楼宇、车辆5大基础库，为数据共享、分析与应用提供支撑。依托混搭式大数据存储与处理技术，建立大数据支撑平台，实现多源、异构数据的采集与交换、组织与存储、共享与服务、分析与挖掘、治理与管控、BIM与展现等功能。

4.3.3 地图平台

二维、三维系统与视频监控系统之间的组合，实现了对园区边际的无死角的布防，也实现了园区内部的目标监视。基于地图平台建设的视频监控系统将地理信息与视频监控相结合，为视频监控系统提供了基于地理空间的可视化操作界面，从设备前端部署到业务后台管理，都能够基于可视化界面来管控应用，与传统视频监控系统相比，其操作的直观性、管理的实时性、控制的便捷性、信息的综合性、分析的智能性、业务的联动性都是无可比拟的。

4.3.4数据可视化平台

园区数据可视化平台利用数据平台或园区管理与运营指标库，向园区管理者、企业和公众用户提供多种灵活的交互工具，满足客户数据需求，创造交互式的“千人一面，一人一面”的目标数据分析与数据共享服务。数据可视化平台实现包括自定义报表、即席查询、数字仪表盘、地图展示、指标导航、指标管理、信息推送等功能。

5 结束语

本文阐述了怀柔科学城起步区智慧安全园区建设方案的背景、意义和目标，介绍了智慧安全园区的需求分析、总体设计和建设内容。通过怀柔科学城起步区智慧安全园区的建设，能更好地利用人工智能、大数据、云存储、云计算等先进技术，建设互联互通的耦合式系统架构，充分利用既有数据价值，实现业务流程化处理，实现事前、事中、事后一体化操作流程，提升怀柔科学城起步区智慧安全管理能力。

现阶段怀柔科学城起步区智慧安全园区的建设仍处于逐步探索的过程，将是一项系统而复杂的工作，很多方面还有不足。今后还需要从丰富完善建设内容等方面，引入“互联网+”应用系统，合理合法将AI人工智能算法与园区人脸识别进出管理系统、动态人脸识别系统、视频结构化应用系统、车辆测速预警系统等深度融合，有效提升怀柔科学城起步区智慧安全园区管理水平。相信通过各种方式的运作，使怀柔科学城的智慧城市管理迈上一个新台阶。

参考文献

[1] 杨丽丽.亿联智能化工程公司发展战略研究[D].济南：山东财经大学，2022.

[2] 蔡耀君.以智慧园区建设推进数字经济高质量发展[J].市场论坛，2022（5）：55-58.