贾子源 周煜皓 张冬昌 明鑫

摘   要：营区作为部队工作的重要场所，其安全稳定关系到部队的整体发展，尤其针对“小远散”营区而言，保障安全就是保障战斗力。而当前针对“小远散”营区的一些监控手段，不能做到全时全域监控，存在着安全盲区和隐患。近来年随着声音识别技术的不断发展完善，针对异常声音进行监测预警已成为一种新的安防监控手段。本文以建设用于“小远散”营区的异常声音监控系统为目的，分析研究了监控系统的架构方案以及功能实现的技术路线。

关键词：小远散  营区  监控系统  声音识别

1  背景介绍

部队“小远散”营区因其单独驻防，远离机关，周边敌社情较为复杂等原因，经常成为部队安全管理中的薄弱环节。目前针对“小远散”营区的安全管理工作，普遍采用网络视频监控技术，可有效对营区周边情况进行实时监控，但仍存在着一些不容忽视的问题，如视频监控存在死角，易受环境光线影响;占用硬件资源较多，后期升级成本高;无人值守时无法对突发情况进行实时预警等。因此采用异常声音监控系统，作为视频监控的补充，可对突发事件第一时间进行发现预警，增强营区安全防范能力，对部队安全发展具有重大现实意义。

2  系统设计

2.1 系统需求分析

部队“小远散”营区与常规营区相比，顾名思义，有着其独特的三个特点：（1）“小”，是指营区面积小，人员编制少，干部岗位少，建制不完整，结构相对简单。（2）“远”，是指远离总部机关，驻地多数较为偏远，交通不够便利，上级指导与检查不能实现经常化。（3）“散”，是指驻地分散，营区分散，作业分散，无法实现集中管控，组织力量相对薄弱[1]。

针对“小远散”营区以上特点，结合当前形势下存在的突出安全风险，大致可将营区面临的安全保障风险分为以下几类：（1）枪弹风险：作为军事营区，面临敌对势力的枪击炮击风险尤为突出，因此系统需要能够监控各类枪声，炮声，爆炸声。（2）车辆风险：对于大部分临近道路旁的营区，一方面需要防范社会车辆失控撞入营区，另一方面需要防范非法驾车冲撞营区，因此系统需要能够监控汽车鸣笛声，刹车声，以及撞击声。（3）敌社情风险：暴力恐怖势力、民族分裂势力、宗教极端势力等不法分子，经常会利用国家重大节日等时机煽动群众对政府单位、军事单位进行骚扰破坏，因此系统需要能够监控人群的尖叫声，人群的呐喊声以及铁器敲击声等异常声音。

2.2 系统设计目标

针对“小远散”营区特点及当前面临的安全保障风险，该文设计的异常声音监控系统，在实现接入网络的基础上，同时兼容无线和有线网络，以适应未来无线传感器的使用拓展。在客户端计算机处，实现对声音信号的处理分析和异常识别。系统平台能够实现监测告警、音源定位以及数据记录等功能。

2.3 系统组成

根据系统设计目标，异常声音监控主要组成部分如图1所示。

由图1可知，本系统主要有三层架构，即用于采集声音信息的传感器层，用于传输数据的通信网络层以及用于处理信息和监控预警的应用层。

传感器层的主要功能是进行声音信号的采集，采集到的音频信号将通过无线网络及有线网络的方式经由通信层传输到应用层。在传感器的设置上，对于营门口等情况复杂的重点区域，采用设置双定向拾音器交叉覆盖，实现对重点方向的声音监测，这样有利于减少噪声和其他方向无关声音的影响。在营区四周围墙及视频监控覆盖死角，可设置多个全向拾音器，形成对营区四周的全范围无死角覆盖。

通信层是系统中声音信号传输的核心，由交换机和路由器组成，汇集传感器层上传的音频数据并稳定传输到应用层。

应用层包含监控计算机与存储服务器，监控计算机负责对采集到的音频信号进行预处理，特征提取，分类识别等一系列操作，并实现实时告警的功能。存储服务器负责对音频及视频数据进行存储，并上传至上层客户端。

3  系统特点分析

（1）在异常声音信号采集过程中，可按时间顺序分为两个阶段。第一阶段为异常声音模板构建阶段，在该阶段中，通过广泛收集到的声音样本以及通过录音笔采集到的日常营区场景声音样本，经过机器训练出异常声音模板，供后期对监测到的音频信号进行对比识别分类。第二阶段为日常应用阶段，通过监控系统日常使用时持续采集到的声音样本，不断对模板进行训练，以此来实现监控系统整体的完善和更新。

（2）参照现阶段声音识别领域的研究成果，在声音模板构建阶段，系统采用MFCC_E作为异常声音的特征参数进行提取。因为异常声音往往伴随着高能量、瞬时性等特点，采用MFCC_E参数，有着识别率高，复杂度低，占用系统资源较少等优点[2]，能够显著提升监控系统的可用性和可靠性。

（3）异常声音监控系统与视频监控系统相结合。当监测到有异常声音时，系统在发出告警的同时，监控系统将会自动定位拾音器位置，并将视频监控画面切换到距离最近的视频监控点，方便值班人员第一时间发现并观察情况，了解告警原因。如出现非法闯入、冲击营门等情况，值班人员可使用事先安装好的声光报警器和喊话装置，对非法人员进行驱离并向上级反映启动应急处突程序。

（4）系统能够自动记录日常运行状态。如上下层设备间连接状态信息、告警信息、处理告警记录等必要信息，方便后期系统在运行维护、数据统计时有足够的资料进行查阅和参考[3]。

4  結语

部队的安全管理是一项经常性、基础性的工作，尤其是对于“小远散”单位而言，安全工作可谓是重中之重，在现如今科技手段日益发达的时代，不仅仅要用好制度管理和作风养成两样传统法宝，更加灵活科学地运用技术手段防范安全风险，化解安全隐患，也同样是十分值得思考和研究的课题。本文以设计研究部队“小远散”营区的异常声音监控系统为目标，分析研究了系统总体架构方案和部分系统功能实现的技术路线，提供了一套完善的异常声音监控系统建设思路，对来自部队营区外部的安全风险可起到良好的防范预警作用，对增强部队安全稳定工作具有现实的推动作用。

参考文献

[1] 赵志刚，张勇.小远散单位的特点及管理“十要”[J].国防，1988（4）：12-13.

[2] 吕霄云，王宏霞.基于MFCC和短时能量混合的异常声音识别算法[J].计算机应用，2010，30（3）：796-798.

[3] 贺大为，张正华，于卫.配电网低压智能监控系统设计与分析[J].科技创新导报，2017，14（35）：3-4.