RF-JZJK-SK01边缘计算处理器

产品结构设计说明

警报系统数字化改造主要采用信息化、智能化、AI技术，实现了对人民防空固定传统警报器进行联网高效的管理。能够实现人民防空站点设备在线监测和实时采集，及时、完整、准确的为人民防空固定警报系统提供基础数据。各级警报管理部门和人员随时掌握人防警报器的布置、警报覆盖率、警报完好率、保证警报全生命周期可控。同时通过智能化技术随时监控警报的发布、鸣响的一致性，提高警报的防误鸣能力。为人民防空系统管理各环节的分析、决策和管理提供支撑，提升人民防空系统集约化、精细化和标准化管理水平。

以下是针对人防警报系统数字化总体架构、物联网改造和网络架构的详细架构设计方案，涵盖从感知层、网络层、应用层的全栈技术实现，并结合实战需求提出创新性解决方案：

一、总体架构设计（分层模型）

人防警报数字化改造物联网组网架构层次由感知层、网络传输层、应用层组成。采用"云-边-端"协同架构，符合《GB/T 37025-2018 物联网参考体系结构》标准：

二、物联网和网络架构核心层级技术方案

1. 感知层（设备层/传感层）

主要是实现数据的采集与交互。

1）核心组件：

• 传感器物联网终端（外接）、智能电表、外接摄像头，温湿度传感器等组成。

• 执行器：电源断路器等组成。

• 终端设备：警报设备、警报扬声器、智能摄像头等组成。

• 短距离通信技术：

• 有线：RS485、RS-232、Modbus-RTU协议、DL/T645-1997协议、DL/T645-2007协议

2） 改造策略：

• 传统警报器加装物联网关（兼容RS485/ RS232协议）

• 终端支持OTA远程升级

2. 网络层（传输层）

功能：数据传输与实现广域连接：

·       通信：4G/5G，以太网。

• 协议栈： MQTT/HTTP/TCP/UDP

• 内置VPN功能、内置工业协议配置、可视化MQTT云组网配置

• 关键技术：

• TDMA调度算法：确保万级终端接入时延<200ms

• 网络切片：划分紧急指令通道（保障QoS带宽>2Mbps）

3. 应用层

1）功能：数据管理与服务支撑核心模块：

• 设备管理：接入认证（如X.509证书）、OTA升级。

• 数据平台：

• 存储：时序数据库（InfluxDB、TDengine）。

• 处理：流计算（Apache Kafka）、规则引擎（AWS IoT Rules）。

• 开放API：提供RESTful接口供应用层调用。

• 典型平台：数据库、管理平台、开源EdgeX Foundry。

• 用户界面：人防警报管理移动APP、人防警报系统管理平台。

2） 核心组件：

• 关系型数据库处理日常交互数据

• Iceberg数据湖处理海量过程数据

• Element UI 组件库

三、网络架构详细方案

1）网络架构

系统软件所有模块均部署与服务器端，功能分别由WEB/TCP服务、数据服务、缓存服务、数据库、文件系统共同实现。

软件部署遵循应用与数据分离、缓存服务独立，可根据实际需要进行剥离、文件服务独立，可根据实际需要进行剥离。数据服务提供统一的访问接口，应用不直接访问数据，可根据实际需要进行开发。

2）平台分层架构

系统采用前后端分离架构进行应用开发，并支持高并发设备控制和多服务器部署与负载均衡。

系统 WEB 前端使用主流的 Vue 框架进行构建。同时，采用 Element UI 组件库，该组件库提供了丰富的、基于 Vue 的 UI 组件，如按钮、表格、表单等，遵循现代设计规范，可快速搭建美观且交互性强的用户界面。

系统后台基于 SpringCloud 框架进行开发。通过服务注册与发现机制，各个微服务可以动态地向注册中心注册自己的服务实例，其他服务可以通过注册中心获取服务列表并进行调用。负载均衡组件确保请求能够合理分配到各个服务实例上，提高系统的可用性和性能。断路器机制则在服务出现故障时，快速熔断，防止故障扩散，增强系统的稳定性。网关组件对外部请求进行统一的路由、过滤和权限控制，保障系统的安全性和可管理性。

四、材料与工艺优化

1. 重点部分进行冗余工艺设计

• 边缘处理器对警报的监控实现误鸣监控的控制：警报进行数字化改造，增加RS232通讯接口，检测输入信号及输出声音波形通过数据接口告知边缘处理器。边缘处理器检测到误鸣信号时可通过断路器控制电源开关的切断，实现原警报硬件防误鸣基础上增加数字化改造的冗余设计。

• 警报电源控制：警报进行数字化改造，增加RS232通讯接口，边缘处理器接收平台指令可以控制警报电源的开关，监控电源的电压、耗电量等信息，并能在约定的正常工作时段开启，非正常工作时段监控电流量，一旦发现异常，立即切断电源，通过远程控制，实现电源的有效冗余设计。

2、增加硬件抗干扰与安全措施

1）. 硬件物理安全

• 设备安全：

• 警报控制终端进行视频监控设计、采用防雷接地（接地电阻≤1Ω）降低雷电干扰。

• 室外设备采用加锁设计，防止人为打开。

• 线路安全：

• 关键信号接入点与强电分离，设置物理隔离装置。

2）. 网络物理安全

• 专网专用：

• 警报系统独立组网，与公共网络物理隔离，采用VPN专线加密。

• 通信加密：

• 无线信号（如4G/5G传输）使用国密算法（SM4）加密。

• 有线传输采用SSL/TLS或MACsec（链路层加密）。

• 入侵检测：

• 部署IDS/IPS系统，实时监测网络攻击行为（如DDOS、恶意代码）。

3） 控制安全

• 警报指令需数字签名，防止伪造或重放攻击。

4）存储安全：

• 日志、配置等数据加密存储，保留至少6个月。

• 定期备份至离线介质，异地保存。

5）访问控制

• 身份认证：操作人员分权管理（如管理员、操作员、维修员三权分立）。

3、运维管理控制

• 预约性维护：定期预约可实现警报设备的自动巡检及时发现存在故障。

• 检修记录及安全性：权限人员进行检修，及记录。

• 警报运维记录查阅：可自动形成产品全生命周期报表，并实现分级按权限查阅。

• 在线OTA升级：可实现在线OTA升级，降低维护工作量。

4、选用优质的硬件，具备耐低温、耐瞬间脉冲群抗扰、静电放电、浪涌干扰项目电磁兼容。硬件主要参数如下：

1）、RF-JZJK-SK01型边缘计算处理器

1)处理器：主频 1.2GHz；

2)RAM/ROM:512M，4GB；

3)RS232 接口：≥2 路, RS485接口：≥3 路；

4)音频输入/输出接口：1 路；

5)百兆/千兆网口：1 路；

6)4G 通讯：1 路；

7)支持主板远程固件升级；

8)工作温度：-20-+70℃

2）、DS-2CD2225CGYV8型网络摄像机

1）最大分辨率：1920 × 1080；

2）视频压缩标准：主码流：

H.265/H.264，支持

Smart264/Smart265

子码流：H.265/H.264 ；

3）宽动态：数字宽动态 ；

4）音频：1 个内置麦克风；

5）网络：1 个 RJ45 10 M/100 M

自适应以太网口 ；

6）启动及工作温湿度：-20°C~60°C，湿度小于 95%（无凝结）；

7）最大功耗：5 W；

3）、ZTS-300BYH 噪声传感器

1）供电：10~30V DC

2）功率：0.4W

3）工作温湿度：-20℃~+60℃，0%RH~80%RH

4）通信接口：485 通讯（modbus）协议

5）分辨率：0.1dB

6）测量范围：30dB~130dB

7）噪声精度：±0.5dB（在参考音准，94dB@1kHz）

8）频率范围：20Hz~12.5kHz

产品硬件功能说明

一、硬件功能

1、警报平台联网分级管理功能

1）具备警报系统的联网

将分散各点的警报进行联网，并能够在管理系统平台地图上创建各点的站点编号，直观显示各警报器的布置点。

2）能实现了分级管理

联网后平台能实现分级管理，能创建账号，分为系统管理员，操作员等不同权限角色。并能记录登录时间操作记录，操作的上、下电等信息。

3）平台可实现多级管理

平台可分为省、市、县级权限，上级能查看下级设备状态及记录，设备状态及操作状态都能存档记录，省级平台能够单独查询市级平台在一定时间内的记录，并且报表能进行下载，导出Excel格式等。

2、设备全生命周期管理功能

具备电子台账功能，记录被管理的人民防空警报器的型号名称、安装时间，对警报的使用、故障、和修复情况进行全过程的记录及可查询。

3、提供决策参考功能

1）电子地图直观显示设备分布

被管理的人民防空警报器在管理平台以电子地图的方式直观展现，便于对区域内警报设备整体分布覆盖形成态势分析。

2）具备警报声音覆盖率热力图

运用大数据和人工智能技术，管理系统配备感知传感器，可综合分析采集的实时数据，采用自有算法，结合所属设备本地的警报声音覆盖率信息及设备本身的工作情况等综合分析，对后续建设新的警报站点提供数据参考，便于在规划时补充相应的盲点。

4、设备健康诊断功能

1）具备警报设备状态的实时健康监测功能

可实时监管警报设备上、下电；警报鸣叫是否正常，对星际公司生产警报器识别播报警报警种。

2）具备电源及后备电源的实时健康监测

监控和检测警报供电的市电是否正常，后备电源的供电电压是否正常，并且在状态不正常时能进行提醒和告警，并在管理平台进行记录。

3）具备定时或随时自检功能

星际公司生产电声警报器系统可设置自检，定时或随时进行检查。并确认警报设备的完好情况。

5、结果实时监测功能

1）检测记录控制指令

支持检测无线、北斗及有线网络等多种控制指令（需提供控制指令），并实时记录信号接收状态，确保指令可追溯。

2）识别播放与接收指令的一致性

基于电流、电压数据，结合自研算法，能及时检测星际公司的电声警报器收到控制信号和实际发送命令的是否一致，鸣叫与标准是否符合，并进行记录，出现异常及时提醒。

3）播放结果可直观显示在管理平台地图显示

管理平台实现对所属警报设备及智能管理设备以电子地图、电子图表的方式展现，随时监测警报情况，在警报鸣叫、自检等出现的各种问题，可在管理系统平台地图直观进行各种颜色显示，并可查询非正常状态和原因，便于管理人员统一管控。

4）对各警报站点周围环境实时监测

本产品具备各类传感器集成。

环境类传感器，温湿度传感器，可掌握警报的安装环境适宜性，系统依据环境数据给出环境数据分析，人工干预环境数据，进行设备环境改善。具备接口可支持增加风速传感器、气压传感器、雨雪传感器，声压传感器接入。

环境数据结合本地DeepSeek服务器搭建，可构建历史趋势演化分析。通过历史数据的推演，提早对风险点位进行维护，降低系统风险。

6、数据防误鸣功能

通过管理软件，设置警报器的工作时间段。在非工作时段，可在线和离线检测警报的工作电流，通过电子开关切断警报电源，防止误鸣，进一步提高警报的防误鸣的可靠性。警报器工作时间段也可通过定制开发的手机APP远程进行调整。

7、有效监控功能

 实现对警报站点周围现场图像采集

可根据需要在警报器旁架设红外摄像头，自动抓取图片，监控设备安全；

8、自动生成报表功能

结合智能管理设备实时采集警报设备及附属设备的运行参数，在管理平台上建立各设备从安装、运行、日常维护和管理的电子档案，自动形成各种统计报表，对设备的完好率，在线率、鸣响率、统控率进行有效的统计。实现设备全寿命周期智慧化管理，提高设备完好率和使用寿命。

9、多样化操控功能

管理软件可以在人防联网内部电脑安装操作，部分功能也可以在授权的手机上安装管理软件APP进行紧急状态的操作。

10、在线OTA软件升级

可通过网络进行边缘处理器和控制器软件版本的在线升级，方便维护。

二、产品检测报告

产品通过了温州市质量技术检测科学研究院检验合格

产品技术说明

一、   物联网架构工作原理

1、平台分层架构

系统采用前后端分离架构进行应用开发，并支持高并发设备控制和多服务器部署与负载均衡。

系统 WEB 前端使用主流的 Vue 框架进行构建。同时，采用 Element UI 组件库，该组件库提供了丰富的、基于 Vue 的 UI 组件，如按钮、表格、表单等，遵循现代设计规范，可快速搭建美观且交互性强的用户界面。

系统后台基于 SpringCloud 框架进行开发。通过服务注册与发现机制，各个微服务可以动态地向注册中心注册自己的服务实例，其他服务可以通过注册中心获取服务列表并进行调用。负载均衡组件确保请求能够合理分配到各个服务实例上，提高系统的可用性和性能。断路器机制则在服务出现故障时，快速熔断，防止故障扩散，增强系统的稳定性。网关组件对外部请求进行统一的路由、过滤和权限控制，保障系统的安全性和可管理性。

 2、硬件架构原理

2）硬件组成

系统硬件分层式设计主要由感知层、网络层、平台层、应用层组成；

感知层由物联网终端（外接）、智能传感器、外接摄像头组成，其中传感器单元可选装风速传感器、温湿度传感器、气压传感器，雨量传感器，烟雾传感器、核辐射传感器，噪音传感器，门磁传感器、声压传感器。

网络层由主备双链路（专网或4G路由连接）组成。

平台层由微服务集群、平台软件、算法引擎组成

应用层由可视化指挥控制屏、移动端APP、继电器控制单元组成。

3）电路工作原理

中央处理芯片按照警报器协议(协议需支持)通过 RS232 协议获取警报器上下电状态、开关机状态、警报输入源状态、4 路功放是否正常、4 路扬声器是否正常、输出电压和输出电流、警报是否正常、是否误报等；

中央处理芯片按照后备电源协议(协议需支持/后备电压型号版本，部分支持太阳能和风能)通过 RS232 获取后备电源电压数据、电池容量数据、电池电压/充电电流数据、工作运行状态、温度等，并可控制开关机；

通过采集声音数据，具有声音分析和识别功能，分析和识别警报声音类别、音量分贝等数据，对数据结果定期上传给平台，用于展示和决策；

按照平台规则本地存储设置，在网络异常时，本地可以决策执行，如是否开启误鸣直接关闭警报器电源；时间段开启或关闭警报器电源；自检频次规则；

远程控制，控制警报器电源等；

通过 RJ45 或 485 接口采集警报器电源和后备电源的电流数据，进一步判断设备运行状态，并上传平台；

采集周围环境信息，风速风向/温湿度/气压/雨量/烟雾/核辐射/噪音/门磁/声压信息，并上传平台。

二、   安全控制技术原理

人民防空警报器系统数字化改造主要采用了人民防空警报智能管理系统实现，该系统是采用信息化、智能化结合AI技术，对人民防空固定传统警报器进行联网高效的管理。能够实现人民防空站点设备在线监测和实时采集，及时、完整、准确的为人民防空固定警报系统提供基础数据，可根据情况实现远程控制，从而为人民防空系统管理各环节的分析、决策和管理提供支撑，提升人民防空系统集约化、精细化和标准化管理水平。

通过人民防空警报智能管理系统实施，可实现人民防空警报高效管理。通过联网各级管理部门和人员随时掌握人防警报器的布置、警报覆盖率、警报完好率、保证警报全生命周期可控。通过智能化技术随时监控警报的发布、鸣响的一致性，提高警报的防误鸣能力。

进行数字化改造后通过网络将分散警报进行联通，统一控制管理，信息安全有效进行保障是项目的重要环节，我们将依据以下总体原则实施：

1、等级保护：依据《网络安全法》及《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》（GB/T 22239），按三级等保标准建设。

2、最小权限：严格限制系统访问权限，实行分角色管理。

3、纵深防御：构建“网络+终端+数据”多层防护体系。

4、参考标准实施：

《人民防空警报系统技术规范》（GB/T 51225）

《信息安全技术 网络安全等级保护安全设计技术要求》（GB/T 25070）

安全防护措施如下：

·         主要核心安全控制模块

1. 物理安全

• 设备防护：

o      警报控制终端进行视频监控，采用防雷接地，降低雷电干扰。

o        室外警报设备采用加锁设计，防止人为打开。

o        多种供电电源保障：考虑战时断电情况，采取了智能后备电源等多种供电形式保障供电，

o      关键信号接入点与强电分离，设置物理隔离装置。

2. 网络安全

o      专网专用：

o      警报系统独立组网，与公共网络物理隔离；需联网时，采用VPN专线+IPSec加密。

o      划分安全域（如控制区、管理区），域间通过防火墙隔离。

• 通信加密：

o         无线信号（如4G/5G传输）使用国密算法（SM4）加密。

o         有线传输采用SSL/TLS或MACsec（链路层加密）。

• 入侵检测：

o         部署IDS/IPS系统，实时监测网络攻击行为（如DDOS、恶意代码）。

3. 数据安全

• 传输安全：警报指令需数字签名，防止伪造或重放攻击。

• 存储安全：

o         日志、配置等数据加密存储，保留至少6个月。

o         定期备份至离线介质，异地保存。

4. 访问控制

• 身份认证：

o         双因素认证（账号+设备码）。

o         操作人员分权管理（如管理员、操作员、维修员等）。

• 操作审计：

o         记录所有用户操作（如指令下发、参数修改），审计日志不可删除。

5、应急响应机制

• 攻击处置：

o         发现攻击时立即切断受影响节点，启用备用信道。

o         上报人防主管部门及网信部门。

• 系统恢复：

o         预设备用设备及镜像，确保30分钟内恢复关键功能。

三、   关键技术创新点

1. 多协议自适应技术：

o         开发协议自适应中间件，识别不同年代设备协议；

1. 安全防护技术：

o         指令签名：SM3哈希+SM2数字签名技术；

o         有线通信：MACsec（链路层加密）；

o         无线通信：国密SM4（CBC模式）+TLS 1.3双加密