CN116828003B - 一种机场围界安防智能控制服务器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机场围界安防智能控制服务器，包括：智能服务器主控单元、AI边缘计算单元及工控机箱，所述工控机箱的内部设置所述智能服务器主控单元及AI边缘计算单元，所述智能服务器主控单元连接所述AI边缘计算单元，所述智能服务器主控单元集成了现有系统报警处理器、协议转换器、广播功放、I/O控制器、电源控制器、继电器等功能，可连接报警探测器、避雷器、扬声器、LED灯具、警灯及接入层光交换机，同时增加了数据采集功能和通信、数据、电源接口，可连接多种设备和传感器。本发明提供的机场围界安防智能控制服务器，实现了围界安防系统原有功能，并增加了本地控制、AI智能分析、数据采集、运维监控等功能，便于使用。

Description

一种机场围界安防智能控制服务器

技术领域

本发明涉及机场围界安防技术领域，特别是涉及一种机场围界安防智能控制服务器。

背景技术

民航机场飞行区围界安防系统由围界入侵报警系统、视频监控系统、广播警示系统、辅助照明系统、通信传输系统、供电系统、安保控制中心安防平台等7个子系统组成。当有非法入侵者进入时，入侵报警系统向安保控制中心发出的报警信号，安防平台接到报警后自动联动视频监控系统对报警区域进行视频捕获和追踪，同时联动广播系统予以警示，提醒非法进入者从该区域退出；当夜间照度不够时，自动开启辅助照明灯光进行补光；值班人员核实警情后，可采用现场处理、向巡场人员或机场公安报警、另存录像、撤防布防等方式处警，并做好电子记录备查。

根据《民用机场飞行区技术标准》MH 5001-2013、《民用运输机场安全保卫设施》MH/T7003-2017、《民用机场绿色施工指南》AC-158-CA-2017-02有关规定和现行通用设计方案，飞行区围界安防系统前端设备由设备箱、立杆、报警处理器和探测器、视频监控摄像机、广播功放和扬声器、辅助照明灯光等组成。其中，设备箱采用380V或220V输入供电，设备箱内主要包括变压器、断路器、避雷器、稳压器、12V/24V开关电源、光端机、交换机、数字功放、RS485协议转换器、I/O控制器、照度传感器、温湿度传感器、散热风扇、加热器、防雷接地等装置。

由于飞行区围界距离较长（国内机场一般在10km-60km）、现场报警主要依靠安保控制中心联动、设备箱内装置繁杂、围界外侧环境复杂等因素，现有围界安防系统设计方案存在的问题主要有：

1、设备箱内装置庞杂，安装工艺复杂、难度大，各子系统逐一配置调试、联动操作流程繁琐，影响施工进度和工程造价，不具备节能环保特点。同时，由于系统链路节点众多，影响系统稳定性，特别是由于飞行区常风沙大、供电链路长电压不稳定，设备箱内链路节点因灰尘或锈蚀导致接触不良、烧毁等现象屡见不鲜。

2、当有非法入侵者进入时，依靠安保控制中心联动现场报警的主要缺点在于：

（1）由于围界安防传输链路较长，远端网络延时较大，现场警示、跟踪监控不及时，容易给入侵者可乘之机，影响安全；

（2）由于飞行区围界安防主要依据灯光站、厢式变压器、导航台电源供电，且经常要进行主备电源切换试验，导致供电稳定性较差，网络掉线时有发生，当网络掉线时现场无法报警。

3、现有系统缺乏对网络、前端设备运行状态、设备箱内环境的监控，前端设备一旦出现故障，无法在安保控制中心作出准确判断，主要依靠人工沿紧靠围界的巡场道前往现场检查。由于进入飞行区受航班限制须分时段进入，且围界距离较长，往往故障得不到及时判断、处理，维护周期较长。

4、由于飞行区常年风沙较大，围界经常受到外侧树木、农作物影响，导致在风雨较大的极端天气下，围界安防系统误报率较高，安保控制中心值班人员无法对前端报警情况作出准确判断，致使飞行区安全存在隐患。

因此，设计一种机场围界安防智能控制服务器是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种机场围界安防智能控制服务器，实现了围界安防系统原有功能，并增加了本地控制、AI智能分析、数据采集、运维监控等功能，便于使用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种机场围界安防智能控制服务器，包括：智能服务器主控单元、AI边缘计算单元及工控机箱，所述工控机箱的内部设置所述智能服务器主控单元及AI边缘计算单元，所述智能服务器主控单元连接所述AI边缘计算单元，所述智能服务器主控单元连接避雷器、扬声器、LED灯具、警灯及接入层光交换机。

可选的，所述智能服务器主控单元包括主控单元集成电路主板、嵌入式ARM处理器模块、网络交换机模块、电源控制模块、音频编解码器模块、D类数字功放模块、数字通信控制模块、控制信号输入模块、控制信号输出模块，所述主控单元集成电路主板上设置所述嵌入式ARM处理器模块、网络交换机模块、电源控制模块、音频编解码器模块、D类数字功放模块、数字通信控制模块、控制信号输入模块、控制信号输出模块；

所述AI边缘计算单元连接网络交换机模块，所述网络交换机模块连接所述嵌入式ARM处理器模块，所述网络交换机模块设置有RJ45网络接口，所述网络交换机模块通过RJ45网络接口连接所述接入层光交换机或外部视频监控网络摄像机，所述电源控制模块设置有DC12V/24V接口，所述电源控制模块通过DC12V/24V接口连接LED灯具、警灯、报警探测器或枪式摄像机，所述D类数字功放模块设置有音频输出/输入接口，所述D类数字功放模块通过音频输出/输入接口连接扬声器、拾音器或对讲话筒，所述数字通信控制模块设置有RS485通信接口，所述数字通信控制模块通过RS485通信接口连接探测设备、数据采集设备或避雷器，所述控制信号输入模块设置有I/O控制接口，所述控制信号输出模块设置有NO/NC接口，用于实现2路辅助照明灯光控制，所述D类数字功放模块连接所述音频编解码器模块，所述音频编解码器模块、数字通信控制模块、控制信号输入模块及控制信号输出模块连接所述嵌入式ARM处理器模块。

可选的，所述AI边缘计算单元包括AI边缘计算单元开发板、AI计算模组、本地存储卡模块及开发板接口，所述AI边缘计算单元开发板上设置所述AI计算模组、本地存储卡模块及开发板接口，所述AI计算模组连接所述网络交换机模块，且所述AI计算模组内置AI视频分析软件。

可选的，所述工控机箱为铝合金材料制成。

可选的，所述网络交换机模块设置有4个RJ45网络接口。

可选的，所述电源控制模块设置有4个DC12V接口以及4个24V接口。

可选的，所述数字通信控制模块设置有16个RS485通信接口。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的机场围界安防智能控制服务器，将围界安防系统各种模块集成于一体，大幅减少了设备箱内控制装置单体数量，节约了设备箱有效使用空间，降低了设备材料成本，减少了系统链路传输节点，降低了通信传输故障率，降低了安装调试难度，提高了系统稳定性，符合民用机场绿色施工与节能减排相关要求；集成了数据采集、AI边缘计算模块，增加了本地存储卡模块、网络交换机模块和多种通信控制接口，扩展了系统功能，满足了机场对围界安防系统的运行管理需求，提高了对飞行区安全运行保障能力；采用AC220V稳压供电模块及AC220V/DC24V电源适配器供电，使其本身和前端设备工作电压更加安全、稳定，避免了因飞行区AC380V/AC220V输入电压不稳定导致前端设备出现故障等现象发生，采用铝合金材料制成的工控机箱，具有防尘、防潮、防水等优点，使得设备运行更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例机场围界安防智能控制服务器结构示意图；

图2为工控机箱结构示意图；

图3为机场原有设计方案前端控制系统图；

图4为采用智能控制服务器集成后前端控制系统图；

图5为原设备箱与新设备箱对比示意图。

附图标记：1、智能控制服务器；2、智能服务器主控单元；3、AI边缘计算单元；4、工控机箱；5、主控单元集成电路主板；6、嵌入式ARM处理器模块；7、网络交换机模块；8、电源控制模块；9、音频编解码器模块；10、D类数字功放模块；11、数字通信控制模块；12、控制信号输入模块；13、控制信号输出模块；14、AI边缘计算单元开发板；15、AI计算模组；16、本地存储卡模块；17、开发板接口；18、新设备箱；19、前端报警处理器；20、RS485协议转换器；21、广播功放；22、辅助照明I/O控制器；23、电源控制器；24、继电器；25、原有设备箱。

实施方式

本发明的目的是提供一种机场围界安防智能控制服务器，实现了围界安防系统原有功能，并增加了本地控制、AI智能分析等功能，便于使用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供的机场围界安防智能控制服务器1，包括：智能服务器主控单元2、AI边缘计算单元3及工控机箱4，所述工控机箱4的内部设置所述智能服务器主控单元2及AI边缘计算单元3，所述智能服务器主控单元2连接所述AI边缘计算单元3，所述智能服务器主控单元2集成了现有系统报警处理器、协议转换器、广播功放、I/O控制器、电源控制器、继电器等功能，可连接报警探测器、避雷器、扬声器、LED灯具、警灯及接入层光交换机，同时增加了数据采集功能和通信、数据、电源接口，可连接多种设备和传感器。

所述智能服务器主控单元2包括主控单元集成电路主板5、嵌入式ARM处理器模块6、网络交换机模块7、电源控制模块8、音频编解码器模块9、D类数字功放模块10、数字通信控制模块11、控制信号输入模块12、控制信号输出模块13，所述主控单元集成电路主板5上设置所述嵌入式ARM处理器模块6、网络交换机模块7、电源控制模块8、音频编解码器模块9、D类数字功放模块10、数字通信控制模块11、控制信号输入模块12、控制信号输出模块13；

嵌入式ARM处理器模块6是智能控制服务器主控单元的核心，内置控制管理软件，集成了前端报警处理器、协议转换器、广播功放、辅助照明I/O控制器、电源控制器原有配置管理软件功能，并增加了设备管理、数据采集、状态监控、智能控制、联动报警等本地控制管理功能；

所述AI边缘计算单元3连接网络交换机模块7，所述网络交换机模块7连接所述嵌入式ARM处理器模块6，所述网络交换机模块7设置有RJ45网络接口，所述网络交换机模块7通过RJ45网络接口连接所述接入层光交换机或外部视频监控网络摄像机，所述电源控制模块8设置有DC12V/24V接口，所述电源控制模块8通过DC12V/24V接口连接LED灯具、警灯、报警探测器或枪式摄像机，所述D类数字功放模块10设置有音频输出/输入接口，所述D类数字功放模块10通过音频输出/输入接口连接扬声器、拾音器或对讲话筒，所述数字通信控制模块11设置有RS485通信接口，所述数字通信控制模块11通过RS485通信接口连接探测设备、数据采集设备或避雷器，所述控制信号输入模块12设置有I/O控制接口，所述控制信号输出模块13设置有NO/NC接口，用于实现2路辅助照明灯光控制，所述D类数字功放模块10连接所述音频编解码器模块9，所述音频编解码器模块9、数字通信控制模块11、控制信号输入模块12及控制信号输出模块13连接所述嵌入式ARM处理器模块6。

所述AI边缘计算单元3包括AI边缘计算单元开发板14、AI计算模组15、本地存储卡模块16及开发板接口17，所述AI边缘计算单元开发板14上设置所述AI计算模组15、本地存储卡模块16及开发板接口17，所述AI计算模组15连接所述网络交换机模块7，且所述AI计算模组15内置AI视频分析软件，主要用于对视频监控、报警信号进行智能分析、过滤、传输、控制,提高对入侵目标物的识别能力，降低入侵报警系统误报率，所述AI边缘计算单元采用市场成熟产品集成，最大可支持8GB SD（TF）卡存储。

如图2所示，所述工控机箱4为铝合金材料制成，可防氧化、防腐蚀、抗震动和防撞击等，设计尺寸为311mm*236mm*68mm。

所述网络交换机模块7设置有4个RJ45网络接口，可上行连接外部光端机与围界安防平台联网，可用于智能服务器主控单元2与AI计算模组15内部通信，也可连接外部视频监控网络摄像机。

所述D类数字功放模块10，采用120W D类数字功放模块，支持2路音频输出，可连接4个30W或8个15W扬声器，最大限度满足机场围界安防防区设计的需求；支持1路音频输入，可连接拾音器或对讲话筒等设备。

所述电源控制模块8设置有4个DC12V接口以及4个24V接口，可连接外部DC12V枪式摄像机、DC12V报警探测器、DC24V LED照明灯、DC24V声光报警器等设备，进行供电。

所述数字通信控制模块11设置有16个RS485通信接口，可以接入震动报警探测器、微波对射、红外对射等RS485入侵报警探测设备，替代原有报警处理器对报警信号进行处理，同时，可用于接入光控开关、温湿度控制器、CO2传感器、门磁开关、电量仪、噪音传感器、声光报警器、电子巡更按钮、超声波驱鸟器等RS485设备，对数据进行采集、对部分设备进行控制。

本发明给出机场原有设计方案前端控制系统图如图3所示，采用智能控制服务器的前端控制系统图如图4所示，其设备箱对比图如图5所示，原设计方案标配的650mm*650mm*1350mm原设备箱25在集成后可压缩为500mm*500mm*800mm甚至更小的新设备箱18，本发明将机场原有设计方案的围界安防前端报警处理器19、RS485协议转换器20、广播功放21、辅助照明I/O控制器22、电源控制器23、继电器24及其配置管理软件集成于一体，简化了围界安防前端控制系统拓扑结构，减少了设备箱内控制装置物理数量。

详细介绍采用智能控制服务器的前端控制系统的各个功能：

当非法入侵者进入时，智能控制服务器将接收到的入侵报警探测器RS485通信信号转化为数字信号，优先联动广播系统发出警示语音提醒非法进入者退出，同时将报警数字信号传输给AI边缘计算单元和围界安防平台；AI边缘计算单元优先联动视频监控摄像机自动巡航、跟踪监控，对入侵目标物进行分析、过滤，并将分析判断结果以图片和数据形式传输回围界安防平台，对报警信号进行标注，供值班人员鉴别，提高了对报警信号判断的准确性，降低了系统误报、误判率；当夜间照度低于10lx时，智能控制服务器优先自动开启辅助照明灯光进行补光；围界安防平台保留原有控制管理功能，在本地控制失效情形下可对前端设备进行自动控制，也可重新配置或手动强行切换优先控制权；

增加了视频信号联动报警功能。当视频监控摄像机通过动态侦测、越界报警等功能发现可疑目标时，AI边缘计算单元优先联动本地广播系统发出警示语音，同时对目标物进行分析、过滤，将报警信号和分析判断结果传回安防平台；当夜间照度低于10lx时，智能控制服务器优先自动开启辅助照明灯光进行补光；

增加了本地存储卡模块，可将音频文件、报警信号、AI智能分析对比图片等本地存储，并可本地更新或联网远程更新内容，避免了因网络延时、网络中断影响联动报警功效等现象发生，提高了系统响应时间，增强了系统可靠性、稳定性；

增加了本地音频广播管理功能，除报警联动广播和通过安防平台定时广播、分区广播或人工喊话之外，可按编程在本地自动广播、定时广播，还可在前端安装拾音器，对现场的声音进行监听、录制，或与现场进行双向对讲；

电源控制模块含继电器模块，既可连接DC24V LED辅助照明灯，节约能效，也可接入AC220V普通辅助照明灯，为围界安防辅助照系统设计提供了备选方案；

新增数据采集、本地和联网控制管理功能，可对围界安防前端网络状态、设备运行状态、设备箱内供电和环境状态等进行本地和联网监测、控制、运维管理，并可通过电子地图对报警位置进行精准定位，提高系统运维效率，节约运维管理成本；

本发明专利采用开放式通信接口协议，具有较强的兼容性和可扩展性，既可通过RJ45网络接口与视频监控系统、网络设备、围界安防平台通信，联网传输数据，也可通过RS485通信控制接口连接入侵报警探测设备、传感器等设备，采集数据，并对部分前端设备进行控制：

可接入至少2路震动报警探测器、微波对射、红外对射等RS485入侵报警探测设备，替代原有报警处理器对报警信号进行处理。

可外接光控开关，对机场围界周边照度进行实时监控，当接到报警信号且照度低于10lx时，本地自动开启辅助照明灯光进行补光；

可外接温湿度控制器，对设备箱内温湿度进行实时监控，当箱内温湿度超过阀值时，本地自动控制加热器和风扇，进行升温、降温、除湿操作，确保箱内设备运行环境稳定；

可外接CO2传感器，对设备箱内CO2浓度进行实时监控，当箱内发生电路或电器烧毁、CO2浓度超出阀值时，向围界安防平台发出报警，通知值班人员及时处理故障；

可外接门磁开关，当设备箱门非法开启或超过一定时间未关闭时，向围界安防平台发出报警，通知值班人员及时处理，避免雨水、风沙进入设备箱内造成设备损坏；

可外接电量仪，当设备箱输入电源电流、电压出现异常时，向围界安防平台发出报警，并及时开启备用蓄电池供电，延长前端设备正常工作时间；

可外接噪音传感器，对不同地段、不同机型的飞机产生的噪音污染进行监测，为机场调整飞行程序提供参考依据；

可外接声光报警器，当报警信号联动广播时，触发高分贝声光报警，增强对入侵者的震慑力，并发出闪光方便现场工作人员及时发现报警位置；

可外接电子巡更按钮，当现场工作人员巡场时，可按动巡更按钮，系统根据按动按钮的时间和电子地图上的位置，绘制巡更线路，起到电子巡更考勤或应急定位的作用；

可外接超声波驱鸟器进行人工或自动控制，重点用于升降带、进近灯光带驱鸟，构筑机场周界驱鸟第一道防线，有效保护飞行区净空安全；

8、配套开发有本地嵌入式控制管理软件，具有设备配置管理、数据采集、状态监控、智能控制、联动报警等功能；联网控制管理系统具有设备远程配置管理、状态监控、智能控制、联动报警、在线巡检、分类检索、历史记录查询、故障告警、工单管理、处警日志、报表打印、电子地图等功能，解决了机场围界安防系统前端设备智能控制、运维管理技术难题，提高了系统运行效率，增强了系统可靠性和稳定性，为机场节约了运营管理成本，符合《民用运输机场安全保卫设施》MH/T7003-2017、《民用机场绿色施工指南》AC-158-CA-2017-02、《中国民航四型机场建设行动纲要》有关规定和技术要求，具有一定的先进性，适用于对机场飞行区围界安防入侵报警系统、视频监控系统、广播系统、辅助照明、供电系统、环境监控系统等前端装置的集中控制管理或类似场景。

本发明提供的机场围界安防智能控制服务器，将围界安防系统各种模块集成于一体，大幅减少了设备箱内控制装置单体数量，节约了设备箱有效使用空间，降低了设备材料成本，减少了系统链路传输节点，降低了通信传输故障率，降低了安装调试难度，提高了系统稳定性，符合民用机场绿色施工与节能减排相关要求；集成了数据采集、AI边缘计算模块，增加了本地存储卡模块、网络交换机模块和多种通信控制接口，扩展了系统功能，满足了机场对围界安防系统的运行管理需求，提高了对飞行区安全运行保障能力；采用AC220V稳压供电模块及AC220V/DC24V电源适配器供电，使其本身和前端设备工作电压更加安全、稳定，避免了因飞行区AC380V/AC220V输入电压不稳定导致前端设备出现故障等现象发生，采用铝合金材料制成的工控机箱，具有防尘、防潮、防水等优点，使得设备运行更加稳定。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种机场围界安防智能控制服务器，其特征在于，包括：智能服务器主控单元、AI边缘计算单元及工控机箱，所述工控机箱的内部设置所述智能服务器主控单元及AI边缘计算单元，所述智能服务器主控单元连接所述AI边缘计算单元，所述智能服务器主控单元连接报警探测器、避雷器、扬声器、LED灯具、警灯及接入层光交换机；

所述智能服务器主控单元包括主控单元集成电路主板、嵌入式ARM处理器模块、网络交换机模块、电源控制模块、音频编解码器模块、D类数字功放模块、数字通信控制模块、控制信号输入模块、控制信号输出模块，所述主控单元集成电路主板上设置所述嵌入式ARM处理器模块、网络交换机模块、电源控制模块、音频编解码器模块、D类数字功放模块、数字通信控制模块、控制信号输入模块、控制信号输出模块；

所述AI边缘计算单元连接网络交换机模块，所述网络交换机模块连接所述嵌入式ARM处理器模块，所述网络交换机模块设置有RJ45网络接口，所述网络交换机模块通过RJ45网络接口连接所述接入层光交换机或外部视频监控网络摄像机，所述电源控制模块设置有DC12V/24V接口，所述电源控制模块通过DC12V/24V接口连接LED灯具、警灯、报警探测器或枪式摄像机，所述D类数字功放模块设置有音频输出/输入接口，所述D类数字功放模块通过音频输出/输入接口连接扬声器、拾音器或对讲话筒，所述数字通信控制模块设置有RS485通信接口，所述数字通信控制模块通过RS485通信接口连接探测设备、数据采集设备或避雷器，所述控制信号输入模块设置有I/O控制接口，所述控制信号输出模块设置有NO/NC接口，用于实现2路辅助照明灯光控制，所述D类数字功放模块连接所述音频编解码器模块，所述音频编解码器模块、数字通信控制模块、控制信号输入模块及控制信号输出模块连接所述嵌入式ARM处理器模块。

2.根据权利要求1所述的机场围界安防智能控制服务器，其特征在于，所述AI边缘计算单元包括AI边缘计算单元开发板、AI计算模组、本地存储卡模块及开发板接口，所述AI边缘计算单元开发板上设置所述AI计算模组、本地存储卡模块及开发板接口，所述AI计算模组连接所述网络交换机模块，且所述AI计算模组内置AI视频分析软件。

3.根据权利要求1所述的机场围界安防智能控制服务器，其特征在于，所述工控机箱为铝合金材料制成。

4.根据权利要求1所述的机场围界安防智能控制服务器，其特征在于，所述网络交换机模块设置有4个RJ45网络接口。

5.根据权利要求1所述的机场围界安防智能控制服务器，其特征在于，所述电源控制模块设置有4个DC12V接口以及4个24V接口。

6.根据权利要求1所述的机场围界安防智能控制服务器，其特征在于，所述数字通信控制模块设置有16个RS485通信接口。