蔡荣建，米荣奎，田鑫宇

（1.浙江省台州市临海市公安局，台州 318000；2.海能达通信股份有限公司，深圳 518057）

1 引言

随着警用数字集群（PDT）系统在全国范围内极速地开展，全国公安将在“十三五”期间建成350 兆无线通信“一张网”。但由于PDT系统按照“平战结合”的原则，在建设时充分考虑到了战时需求，进行了更高容量的配置；在日常指挥调度高峰期、应急处突、大型安保等任务时期信道占用率达到50% 以上，但其在平时无重大任务时信道占用率不到30%，造成了大量信道闲时资源的浪费。

图1 平战时期信道平均利用率对比图

因此，PDT系统在日常工作中如何利用好这部分信道资源成为了公安信息化建设要面对的一个问题。

随着物联网的快速发展，其应用已经渗透到各个行业。如同无线通信公安要建设独立的专用无线通信网一样，涉及公共安全的网络最优解决方案始终是建设独立的专用网络。因此，如何为公共安全提供一张安全、稳定、可靠的警用物联网专网成为了公安信息化建设面临的第二个问题。

本文提出了一种极具价值的基于PDT传输技术的警用物联网建设方案，利用PDT闲时信道资源作为传输层，帮助实现物与物安全、稳定、可靠的信息交换与通信的同时，也提高公安现网PDT系统的信道利用率。

2 基于PDT传输技术的警用物联网的组网模型

物联网即是物与物相连的互联网，其基础和核心仍是互联网，是互联网基础上的延伸和扩展，区别在于其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，其依托感应层、传输层、平台层、应用层四层网络模型，而警用物联网的网络模型依然遵从这一基本的体系架构，不同之处在于传输层的技术应用。

警用物联网感应层继续使用物联网较为成熟的产业链为公共安全用户提供相应的感应设备，常见的比如消防烟感、温感设备，门禁、红外感应设备，枪支装备感应设备等，这些设备通过RFID、LoRa、ZigBee等技术手段与警用物联网的专用传输模块进行对接，然后专用传输模块将获取到的数据利用专门的以PDT空口协议为标准的信道上传到PDT基站。如果当地建设的PDT基站本身在公安网内，那么经过PDT核心网路由的转发，相关数据就可以传递到上层的平台层和应用层；如果当地建设的PDT基站在公安网外，则可以将获得的数据先传递到PDT核心网，再经由网闸进入公安专网，从而传递到上层的平台层和应用层。（事实上，PDT专网过网闸，传递数据到公安内网已经有了相当成熟的应用，目前使用最多的是传输PDT终端的定位数据到公安内网的PGIS平台）。最后，在公安体系内部将收集的数据汇总到大数据中心，大数据中心对于数据的深度分析与挖掘，为公安用户提供预测预警、应急评估、辅助决策等一些列解决方案。

图2 警用物联网组网模型

相比于利用NB-IoT技术，专网物联网的最大优势是“安全、可靠、实时、稳定”，主要体现在以下四个方面：

一是公安PDT系统独立建设，与公众互联网物理隔绝，杜绝了人为的攻击破坏；

二是由于公安PDT网络建设时已经充分考虑了灾备冗余的因素（尤其是考虑到自然灾害发生后，光纤网络全部无用，而公安网络还可以搭建PDT制式的临时应急通信网络），因此专网物联网更具可靠性；

三是由于公安PDT网络的专用特性，使得其网络资源更加有保障，相比利用公众移动通信网络更加稳定，不会出现大用户量时带宽资源得不到保障的问题；

四是公安PDT网络具备分级传输的特性，重要信息能够优先排队，实时到达。避免了公众移动网络传输时信息先进先出，导致重要信息延迟的问题。

3 警用物联网的关键技术

3.1 基于PDT技术的传输模块

为了兼容已建设传感器设备，通过LoRa节点设备将用户原先设备的信息进行收集（对接原传感器协议），将收集的信息转换为LoRa标准协议接入到物联网网关，对于新建用户设备，通过LoRa SDK接入物联网网关，从而实现新建设备协议的标准化。

传感器数据传输到物联网网关后通过PDT射频模块将数据按照PDT标准协议接入到PDT网络，利用已建设PDT网络实现数据的采集。

图3 基于PDT技术的传输模块

3.2 宽窄带融合后的警用物联网升级

业内目前已基本认定了未来警务通信走向宽窄带融合的大方向，即未来的公安无线通信会在很长的一段时间内处于窄带专网和宽带专网共存的情况，那么在宽窄带融合的时代，原先基于PDT技术建设的警用物联网需要做哪些升级？

在感知层，考虑到感知层的相关感应器在前期建设时已经大规模的铺设，对一个城市来讲感应设备（警用相关）的数量级可能在十万级以上，因此在网络升级的过程中，这一层级的原有设备尽量不做改动。后期随着传输通道的拓宽，可以增设很多原本需要大数据量传输通道的感应器，例如一些音视频数据，三维模型数据等。

在传输层，整个警用物联网的核心节点在于传输层中负责与下层感知层对接的数据猫，而当上层传输层完成宽窄带融合的传输网络建设以后，上下层只需要增加双模数据猫就可以完成整个物联网的升级改造。

在平台层及应用层，因为宽窄带融合方案支撑融合核心网，因此传输层向平台层的接口并未发生任何变化，仅仅是其上传的数据流量增大，此时只需升级相关交换路由设备即可。当然随着管道的拓宽，采集数据的更加丰富，其平台层和应用层也会因为警务需求的增加而做相应的升级，但这些升级显然不会影响传输层与平台层之间的接口。

4 基于PDT技术的警用物联网典型应用

警务工作实际可以概括到其业务所面临的“人、物、事、地、组织”五大要素，而物联网的出现就是要把物与物、物与其相关的人、事给串联起来。当这些因素串联起来以后，警务工作的效率将会迎来质变的提升。

4.1 警物联网应用

交警典型应用一：违停自动检测系统

在城市关键路段，利用地磁传感器装置，采集停车信息，上传至服务器进行统计分析，可以有效的监控违停情况，调度员根据当时的警力分布，将这些违停信息下发给一线执法交警的PDT终端，执法人员根据当时情况，做出合理的处置。这不仅实现了交警实时掌握违停状态、提高出警效率和准确率，也为改善城市交通采取的措施提供可靠依据。

交警典型应用二：交通疏导

在城市各个路口布设地感线圈，采集通过路口车辆的车型、车速、方向等信息，通过PDT空口实时上传至交通指挥中心中控平台，按照一定的数学模型和采集的信息参数，自动计算优化设计控制区域内各路口最优的信号配时方案，并将配时方案下发到路口固定信号机，从而实现对控制范围内交通信号配时的统一协调控制，并通过平台服务层的建模分析，得出合理的道路交通红绿灯变换节律。同时这些分析数据也可以提供给公众，为其提供相关服务（LED交通诱导显示屏、交通广播电台、智能手机、路况直播微博等）。

4.2 消防物联网应用

利用消防物联网完成物联网的报警应用：重点场所都部署有烟感、温感、警铃、手动报警器等消防前端感应层设备，一旦该场所发生火情，报警器的信息可以利用PDT信号第一时间发送回指挥中心，实现消防快速反应。

消防物联网报警的优势在于时效性、准确性、客观性。感应器发现火情的时间可能在人发现火情之前，同时电话报警还可能遇到现场公网信号阻塞（由于拨打电话的人太多），因此消防利用专网物联网报警具有时效性的优势；感应器的部署位置有着前期数据库的支撑，因此报警时，结合视频监控、报警器响应数量等依据，可以准确的判断火势、火情、事发地址等因素，这相较于人的电话报警更具准确性、客观性。

4.3 监狱物联网应用

监狱典型应用一：室内定位下的可视化调度

RFID是一种成熟的射频识别技术，通过射频信号自动识别目标对象，并从目标对象中获取相关数据，全程无需人工干预，实现了快速、实时、准确采集和处理信息。该技术也是物联网中的最常用的感应层技术。

室内定位技术的实现方法是先在室内部署多个有源信标，在对讲机上内置一个阅读器芯片，当警员携手持终端走近时，信标广播发射的坐标信号会被阅读器收到，然后传输给对讲机，对讲机按照PDT空口协议，传递到PDT集群系统，从而使调度系统收到室内坐标信息，然后调度系统对收到的坐标信息进行解析从而实现室内定位下的可视化调度。

监狱典型应用二：电子脚镣

同样是利用RFID技术，在服刑人员配备的电子脚镣中配置RFID测距模块，如果服刑人员异常的过分靠近狱警，狱警的对讲机则发出警报，或向后台发起异常信号，配合视频监控快速的发现服刑人员的危险举动，同时发生事故后也可以在第一时间派遣其他支援警力，确保被侵犯警员的安全。

4.4 警用安保物联网应用

警用安保综合保障信息管理系统，以各类重要接待以及大型活动的重点区域安保管理为切入点，运用现代警务理念以及专网物联网技术，系统集成了电子围栏、室内人员定位以及各类人体以及环境感知子应用模块，打通了与视频监控以及警用对讲通讯系统间的告警、联动业务，支持指挥人员快速掌握情况、快速调度警力、快速采取措施，因情施策、迅速控制。

实现了对各类重要接待以及大型活动安保工作的重点区域动态化智能管理，切实提升了公安部门安保工作的保障水平，为开创智慧化安保新型管理格局奠定了坚实基础。

4.5 其他应用

除了上述的常见行业的应用外，专网物联网技术在公共安全的领域还有着广阔的应用空间，例如在门禁系统管理、停车场管理、车辆管理、重点场所管理、高危人群管理、涉警物品管理等方面都有着巨大的应用空间。

5 警用物联网的发展前景

随着习主席提出“要更加注重联动融合、开放共治，更加注重民主法治、科技创新，提高社会治理社会化、法治化、智能化、专业化水平”的要求，构建立体化的治安防控体系势在必行，可以预见未来的警用装备管理，警情要素管理走向精细化的大方向势必为警用物联网的应用与发展提供良好的培育土壤。

同时依托于迅猛发展的PDT传输层建设落地和物联网基础设施产业链——尤其是感应层设备的成熟和丰富，警用物联网在公共安全领域的各个细分行业百花齐放指日可待。

6 结束语

警用物联网的应用，除了成熟的感应层设备外，关键还是要依托于专网传输层技术，这是因为其已经有了警用数字集群技术作为短数据传输的标准，未来还可以利用公安宽窄带融合的技术标准来作为更大数据量传输的技术标准。在此基础上，才能在公共安全领域为各警种实现丰富的警用物联网应用，使警用物联网成为公安警务工作实战能力提升的有力抓手！■