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I摘 要隨著生活水平的不斷提高，人們對居住環(huán)境的要求也大大提高，對信息服務和安全防范的要求尤為突出.如何利用計算機和通信技術在智能化小區(qū)家庭智能管理系統(tǒng)中，對住戶家庭火災、入室盜竊等警情的實時監(jiān)控，住宅內出入權限的控制以及建筑物內實時的圖像監(jiān)控已經(jīng)成為信息產(chǎn)業(yè)的熱點技術。安全防范系統(tǒng)作為建筑智能化系統(tǒng)中樓宇自動化系統(tǒng)的重要組成部分.。在智能建筑中，安全防范系統(tǒng)綜合運用了電子信息技術，現(xiàn)代通信技術和計算機網(wǎng)絡技術等，構成一個先進、可靠、經(jīng)濟、配套的安全技術防范體系。安全防范系統(tǒng)中的安全性、靈活性以及信息化、智能化、現(xiàn)代化是系統(tǒng)關鍵所在。其中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)正是安全防范系統(tǒng)技術關鍵所在。 為了適應社會的需要為此，本文在研究分析了當前國際流行的現(xiàn)場總線技術以及 BACnet 數(shù)據(jù)通訊協(xié)議的基礎上，設計了一種設備簡單，成本低廉，便于維護經(jīng)濟型智能建筑家庭管理系統(tǒng)，能有效地實現(xiàn)防盜、防災、自動報警和遠程監(jiān)控等功能。利用單片機進行實時采集，并將采集的數(shù)據(jù)通過串行口傳給 PC 機，PC機完成數(shù)據(jù)的運算、存儲、和打印。關鍵詞：智能建筑 安全防范系統(tǒng) BACnet 通訊協(xié)議 c#語言II目錄第一章 引言 .11．1 課題背景 .11．2 研究目標 .11．3 國內外發(fā)展情況比較 .21.3.1 國外的發(fā)展動態(tài)及其趨勢 21.3.2 國內的發(fā)展動態(tài)及其趨勢 21．4 本文所做的工作 .3第二章 智能建筑安全防范系統(tǒng)概述 .42．1 基本概念和定義 .42．1．1 智能化建筑概述 42．1．2 智能化建筑的關鍵技術 42．1．3 安全防范系統(tǒng)概述 52．2 智能建筑安全防范系統(tǒng)相關技術與協(xié)議 .52．2. 1 BACnet 數(shù)據(jù)通信協(xié)議 .52．2. 2 智能建筑中現(xiàn)場總線技術 72．2. 3 控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的集成 7第三章 智能建筑安全防范系統(tǒng)設計 .93．1 安全防范系統(tǒng)的體系結構 .93．1．1 安全防范系統(tǒng)的構成 93．1．2 安全防范系統(tǒng)按功能分類 .103．2 安全防范系統(tǒng)設計 103．2. 1 安全防范系統(tǒng)架構設計 .113．2. 2 防盜報警系統(tǒng) .113．2. 3 門禁系統(tǒng) .123．2. 4 監(jiān)控系統(tǒng) .14第四章 安全防范系統(tǒng)系統(tǒng)實現(xiàn) 164.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 .164.1.1 開發(fā)軟件運用—— Visual Studio2010 16III4.1.2 開發(fā)語言運用—— c# .164.1.2 軟件運行網(wǎng)絡環(huán)境—— 以太網(wǎng) .174.2 防盜報警系統(tǒng) 184.2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)情況 .184.2.2 系統(tǒng)使用說明 .194.3 門禁系統(tǒng) 224.3.1 系統(tǒng)實現(xiàn)情況 .224.3.2 系統(tǒng)使用說明 .244.4 監(jiān)控系統(tǒng) .264.4.1 系統(tǒng)實現(xiàn)情況 .274.4.2 系統(tǒng)使用說明 .28第五章 總結與展望 315.1 總結 .315.2 展望 .31參考文獻 .331智能小區(qū)安防系統(tǒng)設計第一章 引言 1．1 課題背景 1998 年政府機構改革中，國務院明確了公安部行駛安全技術防范的管理職能，公安部確定了科技局三處的管理職能。全國省一級公安機關都先后設立了安全技術防范的管理機構，地市級公安機關也大都設立了安全技術防范的管理機構。1998 年起年產(chǎn)值近 10 億元的大型企業(yè)集團上市公司不斷涌現(xiàn)。迄今，己有專營或兼營的從業(yè)單位萬余家，產(chǎn)品類型發(fā)展到 10 余大類，100 多個品種，從業(yè)人員數(shù)十萬人。最近幾年統(tǒng)計數(shù)字顯示:國內安防產(chǎn)品行業(yè)平均以 20%-30%的年增長率迅速成長。2005 年政府大力推行“科技強警” 、 “平安城市” 、“3111 工程” 。安全防范技術工程、安全防范風險評估師、安全防范技術列入《國家職業(yè)大典》 。 [1]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，居民對生活品質有了更高的要求，尤其是對于居住空間的要求有了從量到質的飛躍。人們越來越重視自己的個人安全和財產(chǎn)安全。據(jù)調查顯示:越是高等的住宅小區(qū)，住戶或潛在住戶越是關心人身安全和財產(chǎn)安全問題。但是，城市流動人口的急劇增加，給小區(qū)治安增加了新的難題;而失火，煤氣泄漏等事故又是時有發(fā)生。要避免這類事件的發(fā)生或者將事故的損失降到最低，傳統(tǒng)的人防保安方式己經(jīng)難以適應住戶的要求，我們必須通過現(xiàn)代化的技術手段來對小區(qū)進行安全防護。所以，如果能利用現(xiàn)代科技提供一個給人以安全感的住宅小區(qū)，而且成本又不高，那肯定會受到的住戶的歡迎。安防系統(tǒng)工程是實現(xiàn)智能化小區(qū)集中管理、技放、物防有效結合，為住戶創(chuàng)造一個理想的、安全防范最有效的技術措施，是將人防、安全的、滿意的住宅空間。1．2 研究目標 本課題的目標是研究智能建筑中安全防范系統(tǒng)設計的策略及滿足網(wǎng)絡通訊技術的軟件開發(fā)，使軟件的功能在原有相對獨立的安全防范系統(tǒng)基礎上設計如何能2讓該系統(tǒng)實現(xiàn)控制網(wǎng)絡化并，并將安防子系統(tǒng)進行聯(lián)動實現(xiàn)統(tǒng)一控制。同時也為安全防范系統(tǒng)的進一步發(fā)展及規(guī)范做些探討。1．3 國內外發(fā)展情況比較1.3.1國外的發(fā)展動態(tài)及其趨勢小區(qū)安防系統(tǒng)的研究與發(fā)展在國外相當迅速，特別是基于 BACNet(一種為樓宇自控網(wǎng)絡設計的數(shù)據(jù)交換協(xié)議)標準的安防系統(tǒng)已經(jīng)表現(xiàn)出相當強大的生命力。BACnet 標準是由 ASHRAE(美國采暖、制冷和空調工程師協(xié)會)制定的，經(jīng)過 10 多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展為一套成熟的標準。它制定了基本規(guī)則，使不同的系統(tǒng)之間進行開放式連接，而不用理會是哪個廠家的設備。目的在于實現(xiàn)設備之間的互操作性。在美國，法國，俄羅斯已經(jīng)有關于 BACnet 的雜志在發(fā)行，統(tǒng)計，BMA 以有16 個國家的 139 個廠家的注冊會員，而且這個數(shù)字還在不斷的增加中。美國艾頓(Alerton )公司是 BACnet 廠家聯(lián)盟中有代表性的一個，它在業(yè)界率先推出了符合BACnet 通訊協(xié)議的樓宇自控管理系統(tǒng) EBT 伍 nvision forBACtalk)，適用于各類大、中、小型建筑的樓宇自控需求，是世界上第一個使用 BACnet 標準通訊協(xié)議的樓宇自控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商;是全球 BACnet 樓宇自動化系統(tǒng)領域著名的制造商，其系統(tǒng)符合公認的 TCP/IP, BACnet 工業(yè)標準結構。它已經(jīng)形成了符合 BACNET 標準的從上到下的一系列產(chǎn)品線。在美國，已有多個成功的基于 BACNET 標準的樓宇自控案例，如:德州休斯敦市的喬治·布什洲際機場樓宇自控系統(tǒng)，華盛頓大學樓宇自控系統(tǒng)。1.3.2國內的發(fā)展動態(tài)及其趨勢在國內，住宅小區(qū)智能化的整體解決方案還處于探索發(fā)展階段，相關技術的研究和產(chǎn)品開發(fā)與國外相比差距很大，但智能住宅及其小區(qū)的建設在我國各地發(fā)展較快，住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)也由剛開始時單一的安防系統(tǒng)向三表遠傳抄收系統(tǒng)、室內家用電器控制系統(tǒng)、通信與計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、交互式視頻點播服務系統(tǒng)等多方面發(fā)展。3BACnet 在國內的發(fā)展尚處于起步階段，基于該協(xié)議的相關產(chǎn)品的開發(fā)基本屬于空白。但該協(xié)議在幾十個國家都得到廣泛的開發(fā)和應用，因此引起了國內各方面的注意，且已開始進行相關的研究。1．4 本文所做的工作 主要研究內容如下： 1.討論安全防范系統(tǒng)的關鍵技術和設計技術，根據(jù)相關技術發(fā)展趨勢和國家、行業(yè)和相關設計標準和規(guī)范，再結合本次設計的目標功能，最后對安全防范子系統(tǒng)中的電視監(jiān)視系統(tǒng)，防盜報警系統(tǒng)，門禁控制系統(tǒng)，進行了較詳細的討論和設計。 2.詳細研究了安全防范系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的相關的硬件和軟件的開發(fā)，對于各系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)中控制器的功能，各系統(tǒng)通訊控制電路的設計，以及各子系統(tǒng)管理軟件的相關開發(fā)進行了闡述。 3.討論了安全防范系統(tǒng)的實施、檢測與調試有關的問題； 4.總結及技術展望。4第二章 智能建筑安全防范系統(tǒng)概述智能建筑安全防范系統(tǒng)是以保障安全為目的而建立起來的技術防范系統(tǒng)，它必須對建筑的主要環(huán)境，包括內部環(huán)境和周邊環(huán)境進行全面有效地全天候的監(jiān)視，如對大廈內部的財產(chǎn)、人身、文件資料、設備等的安全起著重要的保障作用 [2]。是智能建筑中不可缺少的一個子系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中融入新的技術可以大大提高智能建筑的智能化水平。2．1 基本概念和定義2．1．1 智能化建筑概述 隨著計算機技術、通信技術和自動控制技術的迅速發(fā)展，智能化建筑在世界發(fā)達國家應運而生，并得到迅速發(fā)展。智能建筑(Intelligence building)是現(xiàn)代建筑技術和各種高新技術相結合的產(chǎn)物。美國華盛頓特區(qū)的智能化研究機構將智能化大樓定義成:通過對建筑物的四個基本要素，即結構、系統(tǒng)、服務、管理以及它們之間的內在關聯(lián)的最優(yōu)化考慮，來提供一個投資合理、但又擁有高效率的舒適、溫馨、便利的環(huán)境。日本對于智能化大樓有較為具體的要求，其提法為:為提高辦公室作業(yè)的合理化和生產(chǎn)性，而裝備有高性能的通信系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、舒適兼具魅力的建筑環(huán)境和大樓自動化系統(tǒng)，并予以集成為智能化系統(tǒng)的大樓，即稱為智能化大樓。中國專家認為:智能化大樓是綜合采用電子信息技術、通信技術、計算機技術，對建筑大樓的設備進行自動監(jiān)控、對信息資源進行管理和對用戶提供綜合信息服務的符合未來信息化社會要求的建筑物。智能化大樓已使大樓的主人、財產(chǎn)管理者和占有者等看到了他們在舒適、安全、便利等方面的理想目標。當然，智能化大樓的建設，還要考慮長遠的系統(tǒng)靈活性和市場的適應性要求。52．1．2 智能化建筑的關鍵技術 樓宇布線技術;現(xiàn)代通信技術;計算機網(wǎng)絡技術;計算機監(jiān)控技術;計算機信息管理技術;多媒體計算機技術;系統(tǒng)集成技術是智能化大樓的關鍵技術。2．1．3 安全防范系統(tǒng)概述 安全防范系統(tǒng)是一種多技術、多層次、立體化的以保障安全為目而建立起來的技術防范系統(tǒng)，具有很高的自動化程度，而且具有智能功能。對于安全防范系統(tǒng)應具備的功能及涵蓋的范圍，迄今為止還沒有嚴格的界定，一般情況下的安全防范系統(tǒng)會以建筑報警指揮中心為中樞，以報警系統(tǒng)、周邊防范系統(tǒng)、進出口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、樓宇可視對講系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)和保安巡邏考勤系統(tǒng)等為主構成。形成一個有線和無線結合，固定目標(房間)與移動目標(汽車，人員)結合的多功能、全方位、智能化、系統(tǒng)性的報警指揮中心網(wǎng)絡系統(tǒng)。各個系統(tǒng)既能獨立工作，又能在電腦控制下連成一個有機體，有效地實現(xiàn)技術防范和人員防范相結合的目標。以實現(xiàn)現(xiàn)代物理和電子技術及時發(fā)現(xiàn)侵入破壞行為、產(chǎn)生聲光報警阻嚇罪犯、記錄事發(fā)現(xiàn)場圖像和聲音提供破案憑證、以及提醒值班人員采取適當?shù)奈锢矸婪洞胧?．2 智能建筑安全防范系統(tǒng)相關技術與協(xié)議2．2. 1 BACnet 數(shù)據(jù)通信協(xié)議 （1）BACnet 概述智能建筑貴在集成，要集成就需要相關的機電設備和子系統(tǒng)具有開放性和互操作性。也就是說，這些設備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊必須按同一標準協(xié)議。BACnet 是樓宇自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，它由一系列與軟件及硬件相關的通訊協(xié)議組成，規(guī)定了計 1 算機控制器之間所有對話方式。BACnet 協(xié)議于 1995 年 6 月獲得通過，成為 ASHRAEI3 5 一 90 標準。并于同年 12 月升為美國國家標準。并且得到了歐共體標準委員會的認可，成為歐共體標準草案。6協(xié)議包括下列內容:①所選通訊介質使用的電子信號特性，如何識別計算機網(wǎng)址，判斷計算機何時使用網(wǎng)絡及如何使用。②誤碼檢驗，數(shù)據(jù)壓縮和編碼以及各計算機專門的信息格式。BACnet 是一種開放性的計算機網(wǎng)絡，它參考 ISO / OSI 標準中的 OSI / RM 標準。但 BACnet 沒有從網(wǎng)絡的最低層重新定義自己的層次，而是選用己成熟的局域網(wǎng)技術，簡化 OSI / RM，形成包容許多局域網(wǎng)的簡單而實用的四級體系結構（2）BACnet 協(xié)議體系結構BACnet 以 OSI 七層模型為參考，結合建筑自動控制領域的需求，形成一個簡化的四層模型 [3]:應用層、網(wǎng)絡層、鏈路層、物理層，如 2-1 圖所示:應用層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層圖 2-1 BACnet 的結構分層BACnet 應用層采用面向對象的思想將控制網(wǎng)絡中的設備進行抽象，將其分解成有限種類和數(shù)量的對象(Obj ect )，使其對外提供一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡可見接口描述。每個對象又用一些屬性(Property)來描述，這些屬性表示了設備的硬件、軟件及操作的各個方面 [4]。在不需要了解設備內部情況和配置細節(jié)的情況下，通過對對象屬性的修改來實現(xiàn)對設備的操作。同時 BACnet 應用層又提供了一系列的服務，在這些服務中定義了訪問和操作設備中 BACnet 對象的命令，并定義了這些命令的格式和內容。BACnet 應用層一共定義了 35 個標準的服務，并且將這 35 個服務劃分為六個類別 [5]。這六個類別分別是報警與事件服務(Alarmand Event Services )、文件訪問服務(FileAccess Services )、對象訪問服務(Obj ectAccess Services )、遠程設備管理服務(RemoteDevice Management Service )、虛擬終端服務(Virtual Terminal Services)及網(wǎng)絡安全性(Network Security )。BACnet 網(wǎng)絡層設計的目標是為了在 BACnet 網(wǎng)絡之間實現(xiàn)互聯(lián)時，能夠屏蔽各種異構 BACnet 網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)鏈路技術方面的差異，并將報文從一個 BACnet 網(wǎng)絡7傳遞到另一個(可能是異構的)BACnet 網(wǎng)絡 [6]o BACnet 規(guī)定任何兩個活動的節(jié)點之間在網(wǎng)絡中只能有一條路徑，所以大大簡化了路由的問題。網(wǎng)絡層卞要提供網(wǎng)絡互連中的地址轉化，異構網(wǎng)絡互連，數(shù)據(jù)包分割等服務。物理層定義了傳輸介質的機械和電氣規(guī)程，數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽了物理層各種傳輸介質的差異。對于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，BACnet 協(xié)議一共提供了五種選擇方案，BACnet 標準規(guī)定 LONTALK 與其他四種通訊方式并列為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的基本結構。BACnet 采用的五種網(wǎng)絡通訊技術為:Ethernet, ARCnet, MS/TP,PTP, LONTALK。選擇多種網(wǎng)絡技術的原因是對于不同要求的系統(tǒng)采用不同的通訊速度和通訊量的網(wǎng)絡，采用不同的網(wǎng)絡技術適用于不同的要求。2．2. 2 智能建筑中現(xiàn)場總線技術 現(xiàn)場總線技術是 80 年代末 90 年代初發(fā)展起來的應用于過程自動化和制造自動化領域的現(xiàn)場設備互聯(lián)網(wǎng)通信技術。一個現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS (Fieldbus ControlSystem)可以被看作由數(shù)字通信設備和監(jiān)控設備組成的分布式系統(tǒng)，F(xiàn)CS以其結構簡單、通信傳輸可靠、節(jié)點智能化等優(yōu)點大有取代傳統(tǒng) DCS 的趨勢，這也正是目前流行的 BA 系統(tǒng)逐漸引入現(xiàn)場總線技術的原因。它的出現(xiàn)將使傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)產(chǎn)生革命性變革，變革現(xiàn)有系統(tǒng)的體系結構、設計方法、安裝調試方法和產(chǎn)品結構。有人認為這場變更的深度和廣度將超過歷史上自動化領域中任何一次的變革。目前，公認的現(xiàn)場總線技術概念描述如下：現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線。其中，“生產(chǎn)過程“包括斷續(xù)生產(chǎn)過程和連續(xù)生產(chǎn)過程兩類。或者，現(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設備作為網(wǎng)絡節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。82．2. 3 控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的集成 隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術、控制技術和通訊技術的發(fā)展，智能建筑的系統(tǒng)集成正在網(wǎng)絡化、信息化邁進。早期的單一子系統(tǒng)的功能完成或幾個子系統(tǒng)的簡單設備聯(lián)動已經(jīng)不能滿足智能大廈智能化功能和服務拓展的需要。智能大廈的系統(tǒng)集成應該利用控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡進行集成的互聯(lián)技術、分布式對象管理技術以及數(shù)據(jù)庫訪問技術成為在控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡有機結合的基礎之上的綜合信息化網(wǎng)絡。（1）控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡的互聯(lián)技術 控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡是智能大廈中即相互獨立又相互聯(lián)系的網(wǎng)絡。實現(xiàn)它們之間的互聯(lián)，是將設備自動化監(jiān)視與控制系統(tǒng)和辦公自動化、物業(yè)管理、酒店管理等運營管理系統(tǒng)進行集成并與 Internet 相連的基礎。例如，BACnet/IP 網(wǎng)絡是由一個或多個具有 IP 域名的子網(wǎng)組成的、具有一個單獨的 BACnet 網(wǎng)絡號的集合網(wǎng)絡。在 BACnet 樓宇自動化協(xié)議的基礎上發(fā)展的BACnet/IP 協(xié)議，利用了使用 TCP/IP 協(xié)議通訊的設備組建 BACnet 網(wǎng)絡的技術，所以可以實現(xiàn)控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的無縫集成。BACnet/IP 規(guī)范的內容有七個部分，分別是:① 提出并詳細描述由一個或者多個 IP 子網(wǎng)組成的 BACnet 網(wǎng)絡的概念;② 詳細描述了使用 BACnet 非確認服務進行在 BACnet/IP l 岡絡和非BACnet/IP 網(wǎng)絡之間的本地、遠程、和全局廣播的管理;③ 定義了一個新設備，稱為 BACnet 廣播管理設備(BBMD)，用來進行廣播管理;④ 通過定義一個新的協(xié)議層，稱為 BACnet 虛擬鏈路層(BVLL)，實現(xiàn)BACnet/IP 通信；⑤ 提供了“外來”設備接入 BACnet/IP 網(wǎng)絡的方法;⑥ 規(guī)定了在 BACnet/IP 網(wǎng)絡和非 BACnet/IP 網(wǎng)絡之間的路由;⑦ 規(guī)定了多個 BACnet/IP 網(wǎng)絡之間的路由。（2）控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡集成中的分布式對象管理技術9初能大廈的集成系統(tǒng)所處理的信息來源于控制網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡中的不同子系統(tǒng)，由于各個子系統(tǒng)具有分布、異構的特點，因此智能大廈集成系統(tǒng)是一個復雜的分布信息處理系統(tǒng)，互聯(lián)平臺內部必須具有分布對象管理、異種數(shù)據(jù)源訪問、信息分析和處理、統(tǒng)一視圖的生成等功能，要有效地實現(xiàn)它們必須依賴于分布式的計算環(huán)境，如 Microsoft 的分布式組件對象模型(DCOM)技術和國際對象管理組織(OMG )發(fā)布的公共對象請求代理結構(CORBA)。二者都是目前比較成熟的分布式管理技術規(guī)范，都支持本地對遠程的透明調用，都具有語言無關性，都支持動態(tài)和靜態(tài)調用方式，都支持多線程服務。第三章 智能建筑安全防范系統(tǒng)設計 3．1 安全防范系統(tǒng)的體系結構 3．1．1 安全防范系統(tǒng)的構成 安全防范系統(tǒng)是以保障安全為目的而建立起來的技術防范系統(tǒng)。對于安全防范系統(tǒng)應具備的功能及涵蓋的范圍，迄今為止還沒有嚴格的界定，一般說來它包括以現(xiàn)代物理和電子技術及時發(fā)現(xiàn)侵入破壞行為、產(chǎn)生聲光報警阻嚇罪犯、記錄事發(fā)現(xiàn)場圖像和聲音提供破案憑證、以及提醒值班人員采取適當?shù)奈锢矸婪洞胧Ｒ粋€完整的安全防范系統(tǒng)應由以下幾個功能構成:（①） 圖像監(jiān)控功能① 視像監(jiān)控:采用各類攝像機、切換控制主機、多屏幕顯示、模擬或數(shù)字記錄裝置、照明裝置，對內部與外界進行有效的監(jiān)控，監(jiān)控部位包括要害部門、重要設施和公共活動場所。② 影像驗證:在出現(xiàn)報警時，顯示器上顯示出報警現(xiàn)場的實況，以便直觀地確10認報警，并做出有效的報警處理。③ 圖像識別系統(tǒng):在讀卡機讀卡或以人體生物特征作憑證識別時，可調出所存儲的員工相片加以確認，并通過圖像掃描比對鑒定來訪者。（2） 探測報警功能① 內部防衛(wèi)探測:所配置的傳感器包括雙鑒移動探測器、被動紅外探測器、玻璃破碎探測器、聲音探測器、光纖回路、門接觸點及門鎖狀態(tài)指示等。② 周界防衛(wèi)探測:精選拾音電纜、光纖、慣性傳感器、地下電纜、電容型感應器、微波和主動紅_外探測器等探測技術，對圍墻、高墻及無人區(qū)域進行保安探測。③ 危急情況監(jiān)控:工作人員可通過按動緊急報警按鈕或在讀卡機輸入特定的序列密碼發(fā)出警報。通過內部通信系統(tǒng)和閉路電視系統(tǒng)的連動控制，將會自動地在發(fā)牛報瞥時產(chǎn)牛聲響或打出電話，尋示和記錄報警圖像。（3）控制功能對于圖像系統(tǒng)的控制，最主要的是圖像切換顯示控制和操作控制，控制系統(tǒng)結構有:中央控制設備對攝像前端一一對應的直接控制、中央控制設備通過解碼器完成的集中控制、新型分布式控制。（4）自動化輔助功能為內部人員提供安全可靠而且穩(wěn)定的內部通訊，多用于安保人員的信息溝通與情況確認3．1．2 安全防范系統(tǒng)按功能分類 智能建筑的安全防范系統(tǒng)從外向內大體可以分為:周界報警系統(tǒng)(紅外對射、震動或玻璃破碎報警)、出入口控制系統(tǒng)也稱門禁控制系統(tǒng)(大門、停車場、關鍵入口等)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(監(jiān)視與圖像復核)、樓內入侵探測報警系統(tǒng)(移動探測、紅外探測、聲音檢測等)、貴重物或展品保護系統(tǒng)(有線、無線、觸摸、.移動檢測)、手動報警和巡更系統(tǒng)等。有時也采用強光照明系統(tǒng)與報警系統(tǒng)相結合增加防范效果。113．2 安全防范系統(tǒng)設計 如圖 3-1 所示，傳統(tǒng)原理上講，安防系統(tǒng)由中央控制計算機、傳輸網(wǎng)絡、探測器和報警器組成 [7]。而在現(xiàn)代安防系統(tǒng)中往往都加入了視頻監(jiān)控系統(tǒng)以保證對警情的確認與防范。圖 3.1 安全防范系統(tǒng)原理組成當探測器探測到報警事件時，產(chǎn)生報警數(shù)據(jù)，報警數(shù)據(jù)從探測器發(fā)出，經(jīng)編碼器編碼后，以二進制數(shù)據(jù)形式發(fā)送至計算機，計算主機通過程序獲取事件編碼并進行分析識別，進而根據(jù)程序設定啟動相應的報警動作，產(chǎn)生動作信號，待警情確認后發(fā)送到動作器，進行報警。同時程序在日志表中記錄報警事件的時間、名稱和報警動作，以備查用。如果是自動報警設備，當探測器探測到報警事件時，自動采取報警動作，可以不經(jīng)過中央控制計算機。3．2. 1 安全防范系統(tǒng)架構設計本篇論文主要針對安防系統(tǒng)中：報警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)進行了整體的系統(tǒng)設計。以 BACnet/IP 協(xié)議為基準，利用現(xiàn)場總線技術，實現(xiàn)三個系統(tǒng)的整合與聯(lián)動。改善現(xiàn)有安防系統(tǒng)，在系統(tǒng)末端，多交換機，多服務器的狀態(tài)。簡化終端控制室的設備數(shù)量和安保人員的操作過程。其具體架構設計如圖所示： 123．2. 2 防盜報警系統(tǒng) 防盜報警系統(tǒng)是指當非法侵入防范區(qū)時，引起報警的裝置，它是用來發(fā)出出現(xiàn)危險情況信號的。防盜報警系統(tǒng)就是用探測器對建筑內外重要地點和區(qū)域進行布防。它可以及時探測非法入侵，并且在探測到有非法人侵時，及時向有關人員示警。譬如門磁開關、玻璃破碎報警器等可有效探測外來的人侵，紅外探測器可感知人 員在樓內的活動等。一旦發(fā)生人侵行為，能及時記錄入侵的時間、地點，同時通過報警設備發(fā)出報警信號。防盜報警系統(tǒng)其設備結構一般分為：前端探測器與報警控制器。前端探測器包括有：門磁開關、玻璃破碎探測器、紅外探測器、和紅外/微波雙鑒器、緊急呼救按鈕。當前端控制器過多時可用非屏蔽六類雙絞線連接到交換機，在通過交換機連接報警主機。最后由報警主機與報警控制器進行連接。報警控制器是一臺主機（如電腦的主機一樣） ，用來控制包括有線/無線信號的處理，系統(tǒng)本身故障的檢測，電源部分，信號輸入，信號輸出，內置撥號器等這幾個方面，一個防盜報13警系統(tǒng)中報警控制器是必不可少的。3．2. 3 門禁系統(tǒng)門禁系統(tǒng)，在智能建筑領域，意為 Access Control System，簡稱 ACS。指“門”的禁止權限，是對“門“的戒備防范。這里的“門” ，廣義來說，包括能夠通行的各種通道，包括人通行的門，車輛通行的門等。系統(tǒng)主要由門禁控制器，讀卡器，出門按鈕，鎖具，通訊集線器，智能卡，電源，管理軟件組成 [8]。其基本組成分為幾個模塊（1）身份識別身份識別單元部分是門禁系統(tǒng)的重要組成部分，起到對通行人員的身份進行識別和確認的作用，實現(xiàn)身份識別的方式和種類很多，主要有卡證類身份識別方式、密碼類識別方式、生物識別類身份識別方式以及復合類身份識別方式。（2）傳感與報警傳感與報警單元部分包括各種傳感器、探測器和按鈕等設備，應具有一定的防機械性創(chuàng)傷措施。14（3）處理與控制處理與控制設備部分通常是指門禁系統(tǒng)的控制器，門禁控制器是門禁系統(tǒng)的中樞，就像人體的大腦一樣，里面存儲了大量相關人員的卡號、密碼等信息，這些資料的重要程度是顯而易見的。（4）電鎖與執(zhí)行電鎖與執(zhí)行單元部分包括各種電子鎖具、擋車器等控制設備，這些設備應具有動作靈敏、執(zhí)行可靠、良好的防潮、防腐性能，并具有足夠的機械強度和防破壞的能力。（5）線路及通訊門禁控制器應該可以支持多種聯(lián)網(wǎng)的通訊方式，如 RS232、485 或 TCP/IP 等，在不同的情況下使用各種聯(lián)網(wǎng)的方式，以實現(xiàn)全國甚至于全球范圍內的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。（6）管理與設置管理與設置單元部分主要指門禁系統(tǒng)的管理軟件，管理軟件可以運行在WindowsXP、7 等環(huán)境中，支持服務器/客戶端的工作模式，并且可以對不同的用戶進行可操作功能的授權和管理。其結構圖如圖所示：前端設備為開門按鈕、讀卡器、電磁鎖等，將前端設備串聯(lián)后通過門禁控制器就可以連到系統(tǒng)的總交換機，并在系統(tǒng)最末端加上服務器。153．2. 4 監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控不單純指閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) ，但傳統(tǒng)意義上說的監(jiān)控系統(tǒng)由前端攝像（包括：半球攝像機、紅外攝像機、一體機等） ，當傳輸距離較遠或者需要將數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)絡時，可加中端設備：光端機、網(wǎng)絡視頻服務器等，最后與后端的設備主機（硬盤錄像機、矩陣等）連接。典型的電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端監(jiān)視設備、傳輸設備、后端存儲、控制及顯示設備這三大部分組成，其中后端設備可進一步分為中心控制設備和分控制設備。前、后端設備有多種構成方式，它們之間的聯(lián)系（也可稱作傳輸系統(tǒng)）可通過電纜、光纖或微波等多種方式來實現(xiàn)。前端視頻采集系統(tǒng)：攝像機，鏡頭，云臺，智能球形攝像機等視頻傳輸系統(tǒng)：傳輸線纜、光纖傳輸、同軸電纜傳輸、網(wǎng)線傳輸、無線傳輸、光 端機 終端顯示系統(tǒng)：dvr 硬盤錄像系統(tǒng)、視頻矩陣、畫面處理器、切換器、分配器遠程拓展系統(tǒng)1617第四章 安全防范系統(tǒng)系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)以 Visual Studio2010 為開發(fā)平臺，運用 c#語言進行開發(fā)。運行環(huán)境選擇采用以太網(wǎng)。軟件主要根據(jù)本次設計三個安防子系統(tǒng)分為三個大功能模塊，分別有針對性的對三個子系統(tǒng)進行實時監(jiān)控和系統(tǒng)設置。在軟件界面左側可一目了然的看到每個子系統(tǒng)對應的按鈕，點擊按鈕用戶就可直接進入對應子系統(tǒng)的操作界面。本文設計安防系統(tǒng)中，每個子系統(tǒng)的前端設備都相對獨立，有單獨數(shù)據(jù)傳輸途徑向末端服務器直接傳送數(shù)據(jù)。每個前端子系統(tǒng)都需設置單獨的 IP 地址，以此來區(qū)分每個前端設備，通過對 IP 地址添加信息，就可以使用戶對每個前端設備有明確的分辨和對信息明確的掌控。每個功能模塊根據(jù)現(xiàn)代小區(qū)建筑都含有系統(tǒng)狀態(tài)與系統(tǒng)設計功能，具體設計會在下文進行詳細說明。4.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境4.1.1開發(fā)軟件運用—— Visual Studio2010系統(tǒng)采用 Visual Studio2010 版本軟件進行開發(fā)。 Visual Studio 是微軟公司推出的開發(fā)環(huán)境，是目前最流行的 Windows 平臺應用程序開發(fā)環(huán)境。Visual Studio 2010 版本于 2010 年 4 月 12 日上市，其集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的界面被重新設計和組織，變得更加簡單明了。Visual Studio 2010 同時帶來了 NET Framework 4.0、Microsoft Visual Studio 2010 CTP( Community Technology Preview--CTP)，并且支持開發(fā)面向 Windows 7 的應用程序。除了 Microsoft SQL Server，它還支持 IBM DB2 和 Oracle 數(shù)據(jù)庫。4.1.2開發(fā)語言運用——c#C#是微軟公司在 2000 年 7 月發(fā)布的一種全新且簡單、安全、面向對象的程序設計語言，是專門為.NET 的應用而開發(fā)的語言。它吸收了C++、Visual Basic、Delphi、Java 等語言的優(yōu)點，體現(xiàn)了當今最新的程序設計技術的功能和精華。C#繼承了 C 語言的語法風格，同時又繼承了 C++的面向對象18特性。不同的是，C#的對象模型已經(jīng)面向 Internet 進行了重新設計，使用的是.NET 框架的類庫;C#不再提供對指針類型的支持，使得程序不能隨便訪問內存地址空間，從而更加健壯;C#不再支持多重繼承，避免了以往類層次結構中由于多重繼承帶來的可怕后果。NET 框架為 C#提供了一個強大的、易用的、邏輯結構一致的程序設計環(huán)境。同時，公共語言運行時(Common Language Runtime)為 C#程序語言提供了一個托管的運行時環(huán)境，使程序比以往更加穩(wěn)定、安全。其特點有： · 語言簡潔。 · 保留了 C++的強大功能。 · 快速應用開發(fā)功能。 · 語言的自由性。 · 強大的 Web 服務器控件。 · 支持跨平臺?！?與 XML 相融合。4.1.2軟件運行網(wǎng)絡環(huán)境——以太網(wǎng)采用以太網(wǎng)作為信息傳輸網(wǎng)絡的主要原因是以太網(wǎng)已有巨大的網(wǎng)絡基礎和長期的經(jīng)驗知識、目前所有流行的操作系統(tǒng)和應用也都是與以太網(wǎng)兼容的。以太網(wǎng)接入采用異步工作方式，很適于處理 IP 突發(fā)數(shù)據(jù)流。經(jīng)濟在高速發(fā)展，信息在迅猛膨脹。多媒體應用的日益增加、IP 語音傳輸需求的激增，對網(wǎng)絡的帶寬提出了新的挑戰(zhàn)。以太網(wǎng)從 lOM 開始發(fā)展，經(jīng)歷了二十多年，發(fā)展到今天的千兆以太網(wǎng)。千兆以太網(wǎng)以高效、高速、高性能而著稱，己經(jīng)廣泛應用在金融、商業(yè)、教育、政府機關及廠礦企業(yè)等各行各業(yè)。千兆以太網(wǎng)原先是作為一種交換技術設計的，采用光纖作為上行鏈路，用于樓宇之間的連接。之后，在服務器的連接和骨干網(wǎng)中，千兆以太網(wǎng)獲得廣泛應用，于 IEEE 802.3ab 標準(采用 5 類及以上非屏蔽雙絞線的千兆以太網(wǎng)標準)的出臺，千兆以太網(wǎng)可適用于任何大中小型企事業(yè)單位 [9].194.2 防盜報警系統(tǒng) 本次設計配備了完善的微波紅外線防盜報警系統(tǒng)。系統(tǒng)由十幾對周界探測器與傳感器組成。對整個地面站外圍進行紅外線光束封閉，有效的防比無關人員侵入地面站外圍區(qū)域。4.2.1系統(tǒng)實現(xiàn)情況在小區(qū)圍欄上安裝戶外型紅外多光束智能探測器，組成社區(qū)周界不留死角的防非法跨越報警系統(tǒng)。并與小區(qū)物業(yè)管理中心計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)與其他兩個系統(tǒng)的報警聯(lián)動，當發(fā)生非法翻越時，及時發(fā)現(xiàn)非法越界者并立即將警情傳送到管理中心實時顯示報警路段和報警時間，待安保人員確認警情確認后自動記錄和保存信息。并自動聯(lián)鎖起動周界區(qū)域探照燈，切換閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)攝像機將圖像傳送到中心值班室，對非法侵入過程進行錄像，以備公安部門進行查證；管理中心同時通知保安人員及時到達現(xiàn)場，以免非法人員作案得逞。20系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程首先在系統(tǒng)已經(jīng)初始化的前提下，由前端的探測器、傳感器等設備開始進行數(shù)據(jù)采集，紅外探測器主要檢查是否有人進行了非法翻越，而傳感器則對是否有玻璃、門窗被非法暴力打開進行了檢測。當前端設備沒有檢測到信號的時候，系統(tǒng)默認系統(tǒng)一直執(zhí)行檢測狀態(tài)。當任何一個前端設備確認接收到信號后，會向終端設備進行報警信號的傳輸，帶值班安保人員確認警情后系統(tǒng)執(zhí)行報警模式并撥打 110.4.2.2 系統(tǒng)使用說明系統(tǒng)功能主要分為系統(tǒng)狀態(tài)與系統(tǒng)設置倆個功能模塊在系統(tǒng)狀態(tài)功能模塊中用戶可通過軟件對系統(tǒng)前端傳感器與探測器的狀態(tài)會進行實時反饋，用戶通過軟件界面通過 RIDOWBOX 控件可以非常直觀的查看每一個21監(jiān)測點是否開啟，當監(jiān)測點開啟時對應監(jiān)測點左側圓點會顯示為綠色，當關閉時會沒有顏色。用戶還可通過每個對應監(jiān)測點右側按鈕來了解到每一個探測器的詳細信息，包設備名稱、所用的 IP 地址、設備位置與工作狀態(tài)。并且還可以控制每一個監(jiān)測點是否開啟。在系統(tǒng)設置功能模塊中主要功能是對整個防盜系統(tǒng)進行設置，用戶可自行添加或刪除監(jiān)測點。在添加的之前用戶需先設定前端探測器的種類。本文設計中只提供了傳感器與紅外探測器兩種選項，根據(jù)每個小區(qū)的實際情況可自行添加。在添加選項后用戶根據(jù)實際情況在軟件右側對話框客隊軟件進行參數(shù)設定。用戶選擇不同的添加類型時需要設定的工作參數(shù)也不同。如圖所示當選擇紅外探測器時需要根據(jù)小區(qū)實際情況設定工作時間。一般情況下可設為在人流量最少的凌晨到清晨的時間段 。如果用戶選擇傳感器的時候，還需根據(jù)傳感器種類進行設定。如壓力傳感器需設定壓力傳感器在多少數(shù)值的壓力時會發(fā)出警報。與電磁鎖連接的傳感器需設定當多長時間沒接收到關門信號時發(fā)出警報。通用信息中還需用戶對名稱、IP 地址、子網(wǎng)掩碼、設備所在具體地點等信息進行注釋。這些信息可以使整個安防系統(tǒng)管理更加方便，讓用戶對每一個前端設備有更為詳細的信息記錄，當出現(xiàn)警情時可以讓用戶對警情有更加簡單直觀的確認。用戶將一系類參數(shù)設定22完成后點擊保存，就可將設置的數(shù)據(jù)進行保存，并在系統(tǒng)狀態(tài)欄顯示出來。當系統(tǒng)接收到報警信號時，系統(tǒng)會根據(jù)每個前端設備的 IP 地址，定位到是那個前端設備發(fā)出的信號，并且將該前端設備的位子信息與所對應區(qū)域的實時監(jiān)控畫面推送到軟件頁面，同時要求伴有警報的字樣以提醒用戶發(fā)生警情。當用戶通過推送的實時監(jiān)控畫面確認警情后可按確認警報鍵，這是系統(tǒng)會對外界發(fā)出報警信號包括撥打 110 和出發(fā)聲光報警。但如果通過監(jiān)控畫面發(fā)現(xiàn)警情有誤或無需報警可按解除警報鍵以解除警報。234.3 門禁系統(tǒng)本次設計門禁系統(tǒng)主要采用采用讀卡技術，通過身份識別裝置（讀卡器）控制人員進出的權限。在智能小區(qū)大門、重要公共大門以外及共用車庫門設置門禁機，只有持有認證卡的人才能通過讀卡機開啟相應的門禁機。4.3.1系統(tǒng)實現(xiàn)情況該系統(tǒng)工作的過程中做到實時與報警系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動，前端設備電磁鎖與報警系統(tǒng)的前端進行有效連接。當出現(xiàn)強開或讀卡器讀取危險信息時都會即使向末端服務器發(fā)送報警信號 門禁系統(tǒng)實現(xiàn)功能：（1）身份識別：通過讀卡器對卡片持有人進行身份確認。（2）授權功能：通過監(jiān)控管理中心的計算機發(fā)卡系統(tǒng)對卡片進行授權登記，對卡片持有者的進入時間、可進入的入口進行設置，并可在線隨時將已登記的卡片取消或修改權限。24（3）控制功能：通過控制器對門鎖進行開啟、閉合控制。（4）在線監(jiān)視功能：對出入口的情況進行實時監(jiān)視。（5）記錄打印功能：可用打印機對指定的信息進行打印。（6）報警功能：一旦有非法刷卡情況出現(xiàn)或門長時間不關閉（可設置時間，一般10~20 秒）就發(fā)出警報系統(tǒng)流程圖如下：控制器接收出入口設備發(fā)來的信息、存儲并經(jīng)管理中心計算機發(fā)送，計算機的管理軟件系統(tǒng)對所有的采集器和控制器進行設置、接收發(fā)來的信息和發(fā)送控制命令，完成系統(tǒng)中所有信息的分析和處理。持卡人只要將卡在讀卡器附近晃動一次，讀卡器就能感應到并將卡中的信息發(fā)送到門禁控制器，控制器對此信號進行判斷，包括卡號（人物） 、門區(qū)（地點） 、有效時間區(qū)（時間） ，如果全部符合要求，控制器執(zhí)行合法動作（開門、記錄信息等） ，否則執(zhí)行另一組動作（報警信息上傳、拒絕開門等） ，從而達到出入安全管理功能。整個過程只要在有效的刷卡范圍內均25可實現(xiàn)。4.3.2 系統(tǒng)使用說明該子系統(tǒng)功能同樣主要分為系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)設置與權限管理倆三個功能模塊在系統(tǒng)功能模塊同樣也是對該子系統(tǒng)工作情況進行實時的反饋，讓用戶對每一個門禁單端可以進行隨時的查看。在軟件界面中每個門禁選項左側圓點可檢測每個門禁單元是否開啟，點擊右側按鈕右側界面就會顯示按鈕對應的門禁單元的詳細信息，期中包括：名稱、IP 地址、所在位置、工作狀態(tài)。并且用戶可以隨時控制門禁單元的開啟或關閉。26在系統(tǒng)設置界面同防盜系統(tǒng)相同。用戶可根據(jù)小區(qū)的實際要求添加門禁單元數(shù)量，本文軟件設計中默認三種門禁單元類型，分別為讀卡器、密碼鎖、指紋識別。用戶需先選定所要添加的門禁單元是什么類型，最后進行添加。點擊添加的門禁單元后右側界面就會顯示出對應的設置界面，針對不同的門禁單元類型同樣也需要設置不同的參數(shù)。添加讀卡器門禁門禁單元的時候就需要對門禁單元的權限等級進行設定。本系統(tǒng)將權限等級分為三等一級為最高等級，高等級身份可通過低等級身份驗證，而低等級不能通過高等級身份驗證。同理指紋門禁單元也同樣設有相關溝通的權限等級。而密碼鎖則需要設定每個門禁單元對應的密碼。同樣每個門禁單元也有相對應的基本信息需要用戶確認設置。包括用戶對名稱、IP地址、子網(wǎng)掩碼、設備所在具體地點等信息進行注釋。通過這些信息可以使系統(tǒng)中每個門禁單元與于防盜報警系統(tǒng)貼合更加緊湊，讓用戶擁有每一個前端設備有更為詳細的信息記錄，保證了出現(xiàn)警情時與防盜報警系統(tǒng)的聯(lián)動。27權限管理功能模塊主要是對門禁系統(tǒng)的外設設備的功能補充和對權限的發(fā)放。如圖所示本系統(tǒng)權限管理界面主要針 IC 權限錄入和權限指紋錄入。當用戶把真實信息填入，選著 IC 卡或者指紋要認證的權限等級后可進行驗證。當信息驗證通過后就可通過外設設備對空白的 IC 進行信息輸入或者將認證的指紋存入數(shù)據(jù)庫。最后用戶就可以用認證過后 IC 卡或者指紋通過對應權限的門禁單元的認證。4.4監(jiān)控系統(tǒng)本次設計的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對數(shù)字監(jiān)控模式，系統(tǒng)前端共設高清晰彩色攝像機數(shù)臺，分別對各個主要出入口、設備控制中心和建筑周邊進行局部監(jiān)視。選定的攝像頭通過非屏蔽六類雙絞線經(jīng)連接到交換機，最終將數(shù)據(jù)傳給末端總服務器。各個監(jiān)視的圖像信號在服務器集中后經(jīng)切換矩陣切換分配至顯示器或終控室的監(jiān)視墻上。其中幾個重要部分的信號由錄像機錄像備案以便事后取證。在系統(tǒng)中還配有報警聯(lián)動功能以使系統(tǒng)在對應地點報警時自動把該處圖像切換至監(jiān)視器方便保安人員分析警情。