智能小區(qū)中安防系統(tǒng)的研究和設計

標簽：TCP/IP  UDP

智能小區(qū)安防系統(tǒng)的組成

智能小區(qū)以科技為基礎，在住宅小區(qū)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(huán)境以及高效科學的物業(yè)管理功能，它包括安防系統(tǒng)、管理與設備監(jiān)控系統(tǒng)和信息網絡系統(tǒng)功能。小區(qū)安防系統(tǒng)是智能小區(qū)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(xiàn)小區(qū)實時監(jiān)控和管理，保障小區(qū)住戶安全的綜合性多功能防范系統(tǒng)。隨著人們對生活質量的要求越來越高，智能小區(qū)安防系統(tǒng)不僅提供基本的安全防范服務，還提供小區(qū)環(huán)境監(jiān)測等服務。

一、智能小區(qū)安防系統(tǒng)的組成

(一)住宅報警裝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(jiān)控，并提供緊急呼救功能。

(二)訪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(xiàn)時常常與門禁系統(tǒng)集成在一起，有效控制人員的出入。

(三)周邊防越報警裝置是在封閉的小區(qū)周邊安裝各類探測器，防止非法入侵。

(四)視頻監(jiān)控裝置是在小區(qū)出入口、周界及公共通道等重要場所安裝攝像設備，由小區(qū)監(jiān)控中心進行監(jiān)視和錄像，使管理人員能充分了解小區(qū)的動態(tài)。

(五)電子巡更裝置是在小區(qū)內安裝巡更站點，保安巡更人員攜帶巡更記錄機按指定的路線和時間到達巡更點并進行記錄，實現(xiàn)小區(qū)中心對保安人員的監(jiān)控和檢查，同時當發(fā)生險情時便于保安人員的調度。

以上這些裝置在實現(xiàn)時往往由多個子系統(tǒng)相互集成在一起，特別是隨著網絡通訊技術的發(fā)展，它們之間相互融合，高度集成。

二、智能小區(qū)安防系統(tǒng)的特點

(一)智能小區(qū)安防系統(tǒng)的數(shù)字化

隨著嵌入式和智能控制技術的發(fā)展，智能小區(qū)安防系統(tǒng)已由模擬監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展為數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了各類資源和信息的數(shù)字化。集成網絡通訊、信息處理的數(shù)字安防設備已逐步取代模擬設備，特別是在視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已逐步成為主流。數(shù)字化的智能小區(qū)安防系統(tǒng)克服了模擬監(jiān)控系統(tǒng)的局限性，有效地解決了模擬系統(tǒng)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(yōu)點。

目前，智能小區(qū)安防數(shù)字化的發(fā)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(tǒng)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(fā)展，安防監(jiān)控范圍也擴展到不可視范圍。

(二)智能小區(qū)安防系統(tǒng)的網絡化

網絡化是智能小區(qū)安防系統(tǒng)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(qū)安防系統(tǒng)網絡化主要體現(xiàn)在3個方面：安防設備之間實現(xiàn)各類安防信息的共享;與智能小區(qū)其他系統(tǒng)之間實現(xiàn)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(xiàn)了社會、小區(qū)及家庭3級防范機制，實現(xiàn)了集監(jiān)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(tǒng)的可靠性和實時性。

智能小區(qū)安防系統(tǒng)的實現(xiàn)

目前，安防系統(tǒng)網絡化的研究主要集中在系統(tǒng)的組網方式和具有聯(lián)網功能的安防設備。安防系統(tǒng)組網方式多種多樣，如現(xiàn)場總線方式(如CAN總線、Lonworks等)、已有專線改造方式(如基于電話線的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(jiān)控系統(tǒng)?；趦惹毒W絡協(xié)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(wěn)定性和可擴充性好，已成為小區(qū)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(tǒng)的數(shù)字化和與智能小區(qū)其他系統(tǒng)的資源共享，對系統(tǒng)通訊協(xié)議的可靠性、安全性及開放性都提出了較高的要求。TCP.IP協(xié)議的獨立性、穩(wěn)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(fā)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(tǒng)的重要特點。

(三)智能小區(qū)安防系統(tǒng)的智能化

智能小區(qū)安防系統(tǒng)不僅要求快速反映出當前環(huán)境的情況，而且需要主動地判斷各類環(huán)境變化，并協(xié)同其他系統(tǒng)進行相關的控制處理。

智能小區(qū)安防系統(tǒng)的智能化主要體現(xiàn)在報警的聯(lián)動處理和基于模式識別的探測。報警的聯(lián)動處理是指當系統(tǒng)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(fā)生險情的區(qū)域進行探測，綜合分析;同時與智能小區(qū)其他系統(tǒng)相互協(xié)作，當判別險情后通知其他系統(tǒng)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(qū)安防系統(tǒng)的實現(xiàn)

(一)概述

本方案采用基于家居服務器的智能家居系統(tǒng)，以家居服務器為核心構建家庭網絡，實現(xiàn)內網高端、中端和低端的互聯(lián)和協(xié)議轉換，家居服務器同時充當家庭網關，實現(xiàn)家庭網絡與外部網絡的互聯(lián)。整個系統(tǒng)的架構，如圖2所示。

(二)系統(tǒng)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(tǒng)自上而下劃分為3層結構：監(jiān)控管理層、安防設備層及傳感器層。監(jiān)控管理層是由小區(qū)各類服務器和基于PC的監(jiān)控終端組成，用于接收安防設備發(fā)送的各類信息和發(fā)送各類控制指令，它與智能小區(qū)管理信息系統(tǒng)相結合，用于管理人員監(jiān)控和信息存儲查詢;安防設備層是指各類聯(lián)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(zhí)行控制指令，向下讀取各類傳感器的狀態(tài)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(tǒng)中，監(jiān)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(qū)中傳感器采用RS485等方式，接入網絡攝像機等聯(lián)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(jiān)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(tǒng)設計和實現(xiàn)的復雜度，同時也給系統(tǒng)的維護帶來了極大的方便。

(三)系統(tǒng)組成

1.監(jiān)控管理層。主要包括小區(qū)數(shù)據服務器、視頻服務器和監(jiān)控終端，其中數(shù)據服務器和視頻服務器組成安防系統(tǒng)監(jiān)控中心的核心，完成相關信息的記錄和更新;監(jiān)控終端供監(jiān)控人員查看安防狀態(tài)，及時提示各類險情，供監(jiān)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?shù)囊曨l數(shù)據，并監(jiān)視當前視頻傳送的質量，完成視頻傳輸?shù)慕y(tǒng)計、管理和控制，并提供相關視頻信息查詢和統(tǒng)計服務;在實際設計時數(shù)據服務器采用SQL SERVER 2000，充分利用SQL SERVER中的存儲過程和觸發(fā)器的設計，在數(shù)據服務器中完成復雜的數(shù)據更新規(guī)則。

智能小區(qū)安防系統(tǒng)通訊模型

數(shù)據服務器保存整個小區(qū)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(shù)據等)，同時記錄各種報警的記錄和響應處理。

監(jiān)控終端接收和顯示當前系統(tǒng)狀態(tài)(包括視頻信息)，并通過數(shù)據服務器對系統(tǒng)進行監(jiān)控操作，監(jiān)控人員的相關控制和警報響應處理也通過數(shù)據服務器實現(xiàn)。

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(jiān)控管理層交互。安防設備采用巡檢方式監(jiān)控傳感器，同時與監(jiān)控管理層之間通過熱線聯(lián)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(fā)生故障或設備發(fā)生故障時，監(jiān)控人員可以及時發(fā)現(xiàn)。

3.傳感器層。該層包括各類傳感器和探測器，向聯(lián)網的安防設備報告各類安防信息。

(四)系統(tǒng)通訊模型

系統(tǒng)中安防設備層與管理監(jiān)控層之間采用TCP/IP做為通訊協(xié)議，主要采用UDP方式進行連接，其中實時視頻數(shù)據采用簡化的RTP協(xié)議框架;系統(tǒng)數(shù)據流如圖3所示。

1.實時視頻數(shù)據，由網絡攝像機采用組播方式發(fā)送至視頻服務器和各監(jiān)控終端;監(jiān)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(shù)據。

2.系統(tǒng)狀態(tài)信息，由各安防監(jiān)控設備發(fā)送，數(shù)據服務器記錄，包括室外監(jiān)控設備狀態(tài)信息(如網絡攝像機與傳感器的工作狀態(tài)、警報信息及聯(lián)絡信息)和室內的安防狀態(tài)信息(如住宅內各類傳感器的信息更新、報警和狀態(tài)信息);監(jiān)控終端通過數(shù)據服務器來獲取這些系統(tǒng)狀態(tài)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?shù)臓顟B(tài)向網絡攝像機發(fā)送控制指令，調整圖像傳輸參數(shù);數(shù)據服務器向系統(tǒng)中各安防設備發(fā)送其他控制指令;監(jiān)控終端各類報警處理和響應信息均發(fā)送至數(shù)據服務器，并由數(shù)據服務器根據指令類型和內容決定是否發(fā)送控制指令。

(五)系統(tǒng)智能化設計

為了提高系統(tǒng)的智能化，在系統(tǒng)中采取聯(lián)動處理和智能報警的措施，具體如下：聯(lián)動處理包括3個方面：當某一傳感器發(fā)出報警時，安防系統(tǒng)同時對其他幾個相關聯(lián)的報警裝置的狀態(tài)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(tǒng)將控制其他的傳感(探測)器對該防區(qū)再次進行監(jiān)測，來確認險情。一個典型的應用就是當周邊紅外探測器發(fā)出警報時，安防系統(tǒng)就會調整攝像頭轉向檢測位置檢查情況;當發(fā)生險情時，通過設置的控制規(guī)則通過智能小區(qū)系統(tǒng)管理與設備監(jiān)控子系統(tǒng)控制設備處理警情。

智能報警是指通過采用通用數(shù)據庫系統(tǒng)，對外提供良好的數(shù)據接口，實現(xiàn)多通道報警，當發(fā)生警報時，網絡攝像機等設備主要采用網絡傳送和現(xiàn)場聲光的方式進行報警，而家居服務器和監(jiān)控中心均可通過PSTN網絡實現(xiàn)電話或短信息報警，保證外界及時有效地接收到報警。