5G通信技术在智慧楼宇安防监测中的应用研究

关键词：5G通信技术；智慧楼宇；安防检测

中图分类号： TP311.52；TU855 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）25-0101-03

0 引言

5G是4G通信技术的演进，也是目前最新的移动通信技术。随着社会经济的发展和国民经济水平的提高，人们在生活和精神层面的追求也在不断提升。5G通信技术在社会发展的各个领域得到了进一步应用。智慧楼宇建设是现代社会发展的一个重要方向。智慧楼宇包括智能化建筑、智能安全监测和智能管理等多个方面。其中，安防监测是智慧楼宇中不可或缺的一环，5G通信技术的应用能够进一步提升安防监测的效率和精度。本文探讨了5G通信技术在智慧楼宇安防监测中的应用，不仅为智慧楼宇的发展提供了技术支持和参考，也促进了5G通信技术在智慧楼宇安防监测中的进一步发展。

1 5G 技术与智慧楼宇安防

5G通信技术相对于4G通信技术而言，具有更高的传输速度、更低的延迟和更大的连接数等特点。5G 技术不仅继承了4G技术的优点，还在连接、传输和容量等方面做到了进一步提升，为用户提供了更快捷且稳定可靠的通信服务，进一步满足现代社会对高质量通信体验的需求。随着5G技术在现代生活中的广泛应用，它也为诸多领域开辟了创新道路，其中智慧楼宇建设就是一个典型的例子。在智慧楼宇的安防监测中，5G通信技术的应用带来了诸多优势。基于5G技术实现的楼宇智能安防系统能够通过全方位、不间断的监控和实时预警，最大程度上保障楼宇的内外部安全[1]。

第一，高清视频监控。凭借5G通信技术的高速率和大容量特点，可以实现楼宇内外部的实时监控，并对监控视频进行及时、妥善地存储和传输。高清视频监控可以安装在楼宇的各个角落，用于捕捉进出楼宇人员的行为及面部特征，高清晰度的图像可为可疑人员的识别提供可靠依据[2]。

第二，消防报警。5G通信技术可以提高消防报警系统对火灾的识别准确性和报警速度。一旦发生火灾，5G技术能够将火警信息快速传输到管理中心，便于相关人员及时采取报警和应对措施。

第三，智能门禁。通过5G通信技术，可以构建智能门禁系统，结合人脸识别和指纹识别等先进技术，精准核验出入楼宇人员的身份信息。在此基础上，门禁系统还能与智能监控和报警系统联动，进一步提升楼宇的安防水平。

第四，综合安防管理平台。该平台是智慧楼宇安防监测的核心，能够将各个子系统（如高清视频监控、消防报警、智能门禁等）的数据进行集成和整合，形成一个统一的管理界面。借助5G通信技术的高速率和低延迟特点，综合安防管理平台可以实现对各个子系统的实时监控、数据分析和预警管理，为楼宇安全防范提供全面、高效和智能的解决方案[3]。

2 5G技术在智慧楼宇安防监测系统设计中的应用

在智慧楼宇的入侵报警设备和视频监控设备中应用5G通信技术，可以实现楼宇内照明、运输、防盗、防灾和电力等方面的设备协调运转。通过对楼宇内关键场所和设施进行全方位的实时监控，可以及时存储监控影像和数据信息，并在遇到异常情况时立即报警，从而真正实现智慧楼宇的智能化和联动性安防[4]。

2.1 智慧楼宇综合安防监测系统总体架构

以某楼宇为例，该楼宇在智能化安防监测系统的建设现状为：高清视频监控、消防报警、智能门禁等子系统已经建设完毕，但各子系统之间的数据互通和联动性不足，导致安防监测效率不高。为了解决这一问题，该楼宇引入5G通信技术，对现有的安防监测系统进行升级和改造。运用5G通信技术的三层结构：感知层、网络层和应用层，进行系统构建，建成综合性的智慧楼宇安防监测系统，具体内容如图1所示。

从图1可知，在系统架构中，感知层位于最底层，是整体架构中的关键部分，主要负责感知并采集实时变化的环境信息。中间层为网络层，基于5G通信技术，为感知层所采集的数据提供高速、低延迟的传输通道，确保数据的实时性和准确性。最上层为应用层，根据实际需求，构建多个智能安防应用，如高清视频监控、消防报警、智能门禁等，并通过综合安防管理平台实现对各个子系统的统一管理和监控。依据该智慧楼宇的5G综合安防系统架构，对硬件和软件模块的具体设计进行了如下展示。

2.2 智慧楼宇综合安防监测系统硬件设计

2.2.1 传感器及探测器感知设备

在传统安防监测中应用的红外感知设备，由于传输速度、数据容量等限制，往往存在监测盲区，并且误报率较高。而基于5G通信技术的智慧楼宇安防监测系统，则可以通过部署更密集的传感器和探测器，实现对楼宇内部环境的全方位、无死角监测[5]。这些传感器和探测器能够实时监测玻璃破碎、烟雾、入侵者等多种环境参数，并将数据实时传输到网络层进行处理和分析。

结合智慧楼宇安防监测的需求，本次设计中将热释电红外传感器作为系统架构中的红外探测设备，用以滤除干扰信号，以下简称该设备为PIR。PIR的中心波长为9～10μm，仅对该波段内的红外线敏感，而对其他波段的红外线不敏感。通过菲涅尔透镜，PIR 能够将探测区域内的人体活动转化为电信号，并输出开关量信号。当有人进入探测区域时，菲涅尔透镜聚焦于人体活动区域的红外线，通过热释电效应使探测元件输出电信号，经过信号处理电路处理后，驱动执行机构，如报警指示灯和蜂鸣器等，发出报警信号，从而实现对入侵者的探测与报警功能。同时，该设计还将烟雾传感器和玻璃碎传感器等集成到安防监测系统中，以实现对安全隐患的实时监测和预警。

烟雾报警器采用离子式烟雾传感器作为系统设计的基础，如图2所示，系统具备数字信号处理电路、报警电路和电源电路等功能。当烟雾粒子进入传感器的探测区域时，会干扰电离室中的电流平衡，从而触发报警电路，发出声光报警信号。通过5G网络将报警信息传输到管理中心，管理人员能够及时采取措施，防止火灾事故的发生。玻璃碎传感器则采用压电式传感器，当玻璃受到外力撞击破碎时，产生的声波会使传感器的压电晶体产生电荷，从而触发报警电路。该传感器具有灵敏度高、误报率低等特点，可以实时监测玻璃幕墙等易破裂区域的安全状况。

2.2.2 监控设备组合设计

根据案例中智慧楼宇的安防监测需求，对摄像机的选型详见表1。

高清摄像机是智慧楼宇综合安防监测的关键部件，可以为楼宇内各个区域提供清晰、真实的监控画面。在设计中，根据不同区域的安防需求，选择了不同类型的摄像机。高速一体化摄像机HAV-8827WHDV 具有高清晰度和快速反应的特点，适合安装在路口等需要实时监控的区域。红外一体化摄像机HAV-124F能够在光线较暗的环境中正常工作，适合安装在保安室和监控室等地方。定焦枪式摄像机HAV-303 具有较高的清晰度和准确的焦距，适合安装在走廊等需要关注细节的区域。彩色广角摄像机HAV-813视角广阔，适用于房间和电梯等需要监测大面积区域的场所。

2.2.3 安防报警主机设计

楼宇安防报警的常用设计方法是选取DS6MX作为系统的主控设备，该设备具有强大的数据处理和联动控制能力，能够满足智慧楼宇的综合安防需求。DS6MX报警主机内置了丰富的安防功能，如实时监控、报警联动、视频回放等，并通过开放的接口，可以方便地与其他子系统进行数据交换和联动控制。案例中，楼宇共设有6个防区，利用5G通信技术对各防区内的通信主机进行控制，实现了“远程一键报警”功能，提高了安防报警的响应速度和准确性。

2.2.4 联动设备设计

联动设备在整体系统架构中属于一种中介设备，用于连接监控装置和安防装置，并且可以直接启动安防装置，结合单片机来实现联动功效。单片机在其中起到关键的桥梁作用，通过预设的程序，实现各种安防设备的协同工作和快速响应。在实际设计中选择了性能稳定、可编程性强的小型单片机作为核心控制器，结合5G通信技术，实现监控设备与安防设备的实时联动。

2.3 智慧楼宇综合安防监测系统软件模块

2.3.1 5G通信模块设计

在智慧楼宇综合安防监测系统中，5G通信模块是核心部分，负责实现感知层、网络层和应用层之间的数据传输。在设计中，我们采用了模块化设计，将5G通信模块集成到各个子系统中，以实现高效、稳定的数据传输。

5G通信模块采用了高通骁龙X50基带芯片，具备高速率、低延迟和大连接的优势。该模块支持多频段、多模式通信，能够适应复杂的无线环境。在硬件方面，模块包括射频、基带、电源管理等功能单元，具备较强的抗干扰能力。在软件方面，采用了开放式操作系统，方便进行功能扩展和优化。

2.3.2 联动安防报警模块

根据智慧楼宇安防监测系统的需求和功能设计了联动安防的报警程序。该模块的主要职责是处理和分析各种传感器数据，并通过5G通信技术将这些数据实时传输至管理中心。表2中对案例楼宇中的不同防区内功能进行了明确定义，包括防区1：大厅和入口；防区2：停车场；防区3：楼道和楼梯；防区4：电梯和消防通道；防区5：房间和办公室；防区6：屋顶和阳台。当防区内发生入侵行为时，联动报警模块将立即启动，通过5G网络将报警信息传输至管理中心，并同时驱动相关设备进行报警，例如发出声光报警信号，点亮报警灯等。

2.3.3 联动监控模块

联动监控模块的设计对象包括各种监控设备，如前文所述的红外一体化摄像机、高速一体化摄像机、彩色广角摄像机和定焦枪式摄像机等。这些监控设备结合5G通信技术，可以将实时监测到的画面和数据传输至管理中心，管理人员能够根据这些信息及时采取相应措施，以确保楼宇的安全。为保障监控设备的正常运行及监测功能的稳定发挥，系统设计中设有245个监控摄像机，其对应的编码和开关设置如下，详见表3。

3 结束语

综上所述，基于5G技术实现了智慧楼宇综合安防监测系统的设计与实现。主要包括4个部分：5G通信模块、安防报警主机、联动设备和监控设备。通过这些设备的协同工作，实现了对楼宇内外的全方位监控和实时报警。在实际应用中，该系统在保障楼宇安全、防止非法入侵和意外事故发生方面发挥了重要作用。随着5G技术的不断发展，智慧楼宇综合安防监测系统将更加智能化、高效化。