前沿学术讲座报告

1、物联网在公共安全领域的应用摘要:随着网络技术的迅速发展和广泛应用，人们对物联网的概念、内涵、技术、 应用研究的不断深入，这项技术已经遍及环境、电力、物流、公共安全等领域和 行业。公共安全方面是具有与其它物联网应用不同的特点和特殊的地位，有必要 将公共安全领域的物联网应用作为一个独立的概念进行深入研究。关键词：物联网公共安全刖言公共安全是国家安全和社会稳定的基础，也是物联网研究应用的重要领域。 视频监控系统是安防领域中的重要组成部分。影响公共安全的自然灾害、事故灾 难、公共卫生和社会安全事件等具有突发性，这些问题带给人们巨大的财产损失 和生命安全隐患，使得城市公共安全管理成为非常棘手的问题。自2

2、010年国内的 物联网开始兴起，并被认为是继计算机、互联网和移动通信网之后的世界信息产 业的第三次浪潮。作为IT技术革新的潮流，物联网在智能交通、环境保护、政府 工作、公共安全领域等有着广阔的应用前景，在资源配置、经济、社会发展、产 业升级等方面有着举足轻重的作用。因此，世界各国纷纷制定物联网的发展战略。 公共安全中的物联网也开始受到人们的重视。物联网的出现，为安全领域带来了 巨大的技术突破和灾害避免，便于公共安全事件的及时、有效、透明解决。1物联网物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、 全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时 采集

3、任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、 化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目 的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。 2公共安全物联网的背景及其含义2.1背景当前，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。主要有三个方面的问题：1）自然灾害处于多发频发期，近年来，极端气候 事件频发，中强地震呈活跃态势，自然灾害及其衍生、次生灾害的突发性和危害 性进一步加重加大;2）安全生产形势严峻，我国安全生产基础薄弱，

4、一些地方和 企业责任不落实、监管不到位，生产安全事故总量居高不下，重特大事故时有发 生，例如，煤矿事故，危险品泄漏等，因此预防事故发生和实施有效救援的任务 繁重而艰巨;3）社会的公共安全面临新的挑战，例如，在云南昆明火车站的恐怖 袭击事件。我国改革发展进入关键阶段，各种利益关系错综复杂，维护社会稳定 的任务艰巨。面对频发的造成大量人员伤亡和财产损失的公共安全事故，亟需构建公共安 全物联网来感知公共安全隐患，以及解决突发事件发生后各部门之间如何互联互 通等问题。2.2含义公共安全是之大多数的生命、健康和公私的安全。财产公共安全物联网是针 对公共安全领域覆盖范围广、监测指标多、连续性要求高、所处环

5、境不适合人工 监测、感知的信息内容与人民群众的生活密切相关等特点，应用物联网技术尤其 是传感器网络技术，构建的一个由感知层、网络层、应用层共同构成的信息系统 工程。对公共安全的监测主要包含保障各类生产场景安全的监测、对生产者安全 的监测、对特定物品安全的监测、对人员密集场所监控、对重要设备设施监控以 及事故应急处理时对场景、人员、物品的信息搜集等。3公共安全物联网在物联网发展中的重要地位公共安全是国家安全和社会稳定的基石，关系到人民群众的生命财产安全， 为了有效抵御各类人为产生的威胁或自然灾害的引起威胁，我国将加强公共安全 保障措施作为政府工作的重点。公共安全物联网为解决我国面临的公共安全问题

6、 提供了一种新的思路，符合我国促进科技创新、走创新型国家发展道路的战略要 求。建立完善的公共安全物联网将为我国现在面临的桥梁隧道坍塌、危险物泄 漏、煤矿事故、地震、火灾等安全问题提供切实有效的预防机制，全国范围内的 公共安全物联网的互联更使得重大安全事件得以及时、有力、透明的解决。因此 公共安全物联网作为与日常生活联系最密切、国家和人民最关注的公共安全领域 的物联网应用，应该得到整个社会的高度重视和优先发展。坚持“政府主导、企 业参与、社会支持、群众受益”的方针，通过公共安全物联网的发展来带动物联 网在技术、应用、产业、标准方面的进步，使整个社会切身感受到公共安全物联 网带来的公共安全隐患可靠

7、预防和突发事件应急处理的优势，加强人们对物联网 价值的认知程度。4公共安全物联网体系结构及其关键技术公共安全物联网的网络架构，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。如图1所示。但由于公共安全物联网应用场 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，主要如下：在感知层，被感知信息的类型是多样的，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，煤矿的安全性监测等）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，在人员图1公共安全的体系结构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

8、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物联网能否成熟应用的关键。在网络层，由于公共安全物联网感知到的信息的涉及国家重点行业以及人民 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及生命财产安全；因此，公共安全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。在应用层，针对大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

9、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。针对公共安全物联网体系结构的特点，其涉及到的关键技术主要有：针对公共安全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。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。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。

10、网络层公共安全专用网络的结构、通信协议、异构的网络接入技术及网 络安全技术等。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 安全物联网服务平台的架构等技术。公共安全物联网系统平台将接收到的大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。5公共安全物联网的应用现状在国内外，公共安全监测物联网已经存在众多应用案例，在公共安全领域发 挥了明显的作用，例如：美国Material Technologies公司开发了一套裂缝诊断传感器

11、系统，已经在宾夕 法尼亚州检查了三座桥梁以及马萨诸塞州一座桥梁的裂缝，其传感器能够检测以 每分钟几个分子的速度扩大的裂缝，从而提前几年发现可能对安全构成危害的裂 缝。此外，早期诊断意味着道路修补人员执行的修补更为经济，因为当裂缝还小 的时候，修补起来更加容易。目前国内全长约2.66公里的玄武湖隧道是我国最大的城市浅埋明挖湖底隧 道，其中湖底段长约1.66公里。由于地质条件、应力条件、环境影响复杂，隧 道很可能受温度、荷载、地下水等因素影响，产生不均匀的沉降、横向开裂、渗 水等问题。南京大学光电传感工程监测中心将特殊的连续分布式光纤“植入”混 凝土层中。从施工开始，直至通车运行至今，这些光纤一直对隧道“健康”进行 着实时监测。当然，还有我国的三峡工程，从开始到工程结束，对各项指标都进行检 测的，以免大的隐患存在，以致威胁人民群众和国家的生命，财产安全。6结论物联网是一个有着广泛应用前景的新兴事物，其在公共安全领域的应用能有 效的提高我国的安全生产水平，为经济、社会的稳健发展以及人民群众的健康生 活提供有力的科技支撑。同时我们也应该注意到，物联网作为高科技，也是一把 双刃剑，如何处理物联网发展和应用过程中带来的各种社会问题，也是物联网必 须面临的挑战，只有解决了这些问题，技术