智能小區中安防系統的研究和設計
閱讀：2183發布時間：2012-8-2
智能小區安防系統的組成
智能小區以科技為基礎，在住宅小區內充分利用計算機技術，為人們提供快速便捷的信息通訊服務，安全舒適的居住環境以及科學的物業管理功能，它包括安防系統、管理與設備監控系統和信息網絡系統功能。小區安防系統是智能小區的重要組成部分，它是通過各種采用安全技術的器材設備，實現小區實時監控和管理，保障小區住戶安全的綜合性多功能防范系統。隨著人們對生活質量的要求越來越高，智能小區安防系統不僅提供基本的安全防范服務，還提供小區環境監測等服務。
一、智能小區安防系統的組成
?。ㄒ唬┳≌瑘缶b置為保證住戶在住宅內的人身安全，在室內安裝各種探測器進行監控，并提供緊急呼救功能。
?。ǘ┰L客對講裝置主要針對外來訪客進行管理，有效防范外來人員進入住宅單元，在實現時常常與門禁系統集成在一起，有效控制人員的出入。
?。ㄈ┲苓叿涝綀缶b置是在封閉的小區周邊安裝各類探測器，防止非法入侵。
（四）視頻監控裝置是在小區出入口、周界及公共通道等重要場所安裝攝像設備，由小區監控中心進行監視和錄像，使管理人員能充分了解小區的動態。
（五）電子巡更裝置是在小區內安裝巡更站點，保安巡更人員攜帶巡更記錄機按的路線和時間到達巡更點并進行記錄，實現小區中心對保安人員的監控和檢查，同時當發生險情時便于保安人員的調度。
以上這些裝置在實現時往往由多個子系統相互集成在一起，特別是隨著網絡通訊技術的發展，它們之間相互融合，高度集成。
二、智能小區安防系統的特點
（一）智能小區安防系統的數字化
隨著嵌入式和智能控制技術的發展，智能小區安防系統已由模擬監控系統發展為數字監控系統，實現了各類資源和信息的數字化。集成網絡通訊、信息處理的數字安防設備已逐步取代模擬設備，特別是在視頻監控系統中，采用圖像傳感器+圖像編碼芯片+微控制器+網絡通訊芯片的方式構建的數字視頻監控系統已逐步成為主流。數字化的智能小區安防系統克服了模擬監控系統的局限性，有效地解決了模擬系統中信號傳輸距離有限、抗干擾差、視頻畫面品質不高、信息存儲不方便以及查詢繁瑣等問題，具有設備簡單、安裝調試便利、存儲方便、遠程傳輸及隨機檢索等許多優點。
目前，智能小區安防數字化的發展方向是將圖像探測作為報警防范的主要手段，通過模式識別技術使得系統具有特征識別和探測功能，從而有效判斷各類非法入侵和火警等聲光警情，降低警報的誤報率。隨著新成像技術的不斷發展，安防監控范圍也擴展到不可視范圍。
（二）智能小區安防系統的網絡化
網絡化是智能小區安防系統的關鍵，它是提供高質量和高可靠性安防服務的基礎。智能小區安防系統網絡化主要體現在3個方面：安防設備之間實現各類安防信息的共享；與智能小區其他系統之間實現信息的共享和傳輸；通過接入公共網，如因特網和PSTN網絡，及時向外界提供各類安防信息，從而形成了層次化的網絡結構，如圖1所示。較好地實現了社會、小區及家庭3級防范機制，實現了集監測防范、信息管理及處理控制于一體的安防服務，同時也大大提高了系統的可靠性和實時性。
智能小區安防系統的實現
目前，安防系統網絡化的研究主要集中在系統的組網方式和具有聯網功能的安防設備。安防系統組網方式多種多樣，如現場總線方式（如CAN總線、Lonworks等）、已有專線改造方式（如基于線的ADSL方式、基于HFC的雙向有線電視網絡）及局域網方式（主要是基于以太網）等。在實際應用中常常采用多種方式混合使用，如底層采用RS485做為控制網絡用于連接各類傳感器、探測器和安防設備，上層采用以太網連接安防設備和上層信息監控系統?；趦惹毒W絡協議的單芯片的各類安防設備也逐步進入市場。
由于以太網速度快、穩定性和可擴充性好，已成為小區網絡和因特網的主流，并逐步進入家庭網絡。而隨著安防系統的數字化和與智能小區其他系統的資源共享，對系統通訊協議的可靠性、安全性及開放性都提出了較高的要求。TCP.IP協議的獨立性、穩定性及擴充性很好地滿足了這些要求，同時由于TCP.IP在Internet中的主導地位，采用TCP.IP也符合未來Internert無處不在的發展趨勢，基于以太網和TCP.IP技術的組網方式已成為安防系統的重要特點。
?。ㄈ┲悄苄^安防系統的智能化
智能小區安防系統不僅要求快速反映出當前環境的情況，而且需要主動地判斷各類環境變化，并協同其他系統進行相關的控制處理。
智能小區安防系統的智能化主要體現在報警的聯動處理和基于模式識別的探測。報警的聯動處理是指當系統中某設備檢測到險情時，調度周邊其他類別的安防設備對發生險情的區域進行探測，綜合分析；同時與智能小區其他系統相互協作，當判別險情后通知其他系統進行相應的處理?；谀Ｊ阶R別的探測是通過生物識別和特征識別等技術，充分利用光電探測技術識別各類非法入侵和險情，同時采用其他輔助手段，從而降低警報的誤報率。
三、智能小區安防系統的實現
（一）概述
本方案采用基于家居服務器的智能家居系統，以家居服務器為核心構建家庭網絡，實現內網、中端和低端的互聯和協議轉換，家居服務器同時充當家庭網關，實現家庭網絡與外部網絡的互聯。整個系統的架構，如圖2所示。
?。ǘ┫到y總體結構與組網方式
從信息的處理模型和網絡結構來劃分，系統自上而下劃分為3層結構：監控管理層、安防設備層及傳感器層。監控管理層是由小區各類服務器和基于PC的監控終端組成，用于接收安防設備發送的各類信息和發送各類控制指令，它與智能小區管理信息系統相結合，用于管理人員監控和信息存儲查詢；安防設備層是指各類聯網的安防設備，包括網絡攝像機、家居服務器及樓宇對講等，向上報告各類安防信息和接收執行控制指令，向下讀取各類傳感器的狀態信息；傳感器層則是各類接入安防設備的傳感器和探測器，用于向上報告檢測的各類信息。
在系統中，監控管理層和安防設備層采用以太網，傳感器層的接入方式有兩種：在小區中傳感器采用RS485等方式，接入網絡攝像機等聯網的安防設備中；在家庭中各類網絡則通過家庭網絡接入家居服務器。可以看出在本方案中視頻監控和周邊防越已集成在一起。
通過這種層次結構，不僅減小了系統設計和實現的復雜度，同時也給系統的維護帶來了極大的方便。
（三）系統組成
1.監控管理層。主要包括小區數據服務器、視頻服務器和監控終端，其中數據服務器和視頻服務器組成安防系統監控中心的核心，完成相關信息的記錄和更新；監控終端供監控人員查看安防狀態，及時提示各類險情，供監控人員進行處理，具體如下：
視頻服務器用于接收和存儲網絡攝像機傳輸的視頻數據，并監視當前視頻傳送的質量，完成視頻傳輸的統計、管理和控制，并提供相關視頻信息查詢和統計服務；在實際設計時數據服務器采用SQLSERVER2000，充分利用SQLSERVER中的存儲過程和觸發器的設計，在數據服務器中完成復雜的數據更新規則。
智能小區安防系統通訊模型
數據服務器保存整個小區的信息（如平面布置信息、設備信息）及用戶的相關信息（如傳感器安放信息、三表數據等），同時記錄各種報警的記錄和響應處理。
監控終端接收和顯示當前系統狀態（包括視頻信息），并通過數據服務器對系統進行監控操作，監控人員的相關控制和警報響應處理也通過數據服務器實現。
2.安防設備層。主要包括網絡攝像機、家居服務器及樓宇對講等設備，通過控制網絡連接各類傳感器，通過以太網與監控管理層交互。安防設備采用巡檢方式監控傳感器，同時與監控管理層之間通過聯絡信號進行交互；與以往單純采用RS485等專線方式進行組網相比，這種方式不僅簡單方便，而且當網絡發生故障或設備發生故障時，監控人員可以及時發現。
3.傳感器層。該層包括各類傳感器和探測器，向聯網的安防設備報告各類安防信息。
?。ㄋ模┫到y通訊模型
系統中安防設備層與管理監控層之間采用TCP/IP做為通訊協議，主要采用UDP方式進行連接，其中實時視頻數據采用簡化的RTP協議框架；系統數據流如圖3所示。
1.實時視頻數據，由網絡攝像機采用組播方式發送至視頻服務器和各監控終端；監控端也可通過視頻點播從視頻服務器獲取和回放以往的視頻數據。
2.系統狀態信息，由各安防監控設備發送，數據服務器記錄，包括室外監控設備狀態信息（如網絡攝像機與傳感器的工作狀態、警報信息及聯絡信息）和室內的安防狀態信息（如住宅內各類傳感器的信息更新、報警和狀態信息）；監控終端通過數據服務器來獲取這些系統狀態信息。
3.控制和處理信息，包括視頻控制指令、控制處理指令。其中視頻服務器根據當前傳輸的狀態向網絡攝像機發送控制指令，調整圖像傳輸參數；數據服務器向系統中各安防設備發送其他控制指令；監控終端各類報警處理和響應信息均發送至數據服務器，并由數據服務器根據指令類型和內容決定是否發送控制指令。
（五）系統智能化設計
為了提高系統的智能化，在系統中采取聯動處理和智能報警的措施，具體如下：聯動處理包括3個方面：當某一傳感器發出報警時，安防系統同時對其他幾個相關聯的報警裝置的狀態進行檢查，以確保報警的可靠性，減少誤報率；對于特定的位置傳感（探測）器報警時，安防系統將控制其他的傳感（探測）器對該防區再次進行監測，來確認險情。一個典型的應用就是當周邊紅外探測器發出警報時，安防系統就會調整攝像頭轉向檢測位置檢查情況；當發生險情時，通過設置的控制規則通過智能小區系統管理與設備監控子系統控制設備處理警情。
智能報警是指通過采用通用數據庫系統，對外提供良好的數據接口，實現多通道報警，當發生警報時，網絡攝像機等設備主要采用網絡傳送和現場聲光的方式進行報警，而家居服務器和監控中心均可通過PSTN網絡實現或短信息報警，保證外界及時有效地接收到報警。
