随着生活水平的不断提高，人们对居住环境的要求也大大提高，对信息服务和安全防范的要求尤为突出.如何利用计算机和通信技术在智能化小区家庭智能管理系统中，对住户家庭火灾、入室盗窃等警情的实时监控，住宅内出入权限的控制以及建筑物内实时的图像监控已经成为信息产业的热点技术。
安全防范系统作为建筑智能化系统中楼宇自动化系统的重要组成部分.。在智能建筑中，安全防范系统综合运用了电子信息技术，现代通信技术和计算机网络技术等，构成一个先进、可靠、经济、配套的安全技术防范体系。安全防范系统中的安全性、灵活性以及信息化、智能化、现代化是系统关键所在。其中的视频监控系统、防盗报警系统、门禁系统正是安全防范系统技术关键所在。
为了适应社会的需要为此，本文在研究分析了当前国际流行的现场总线技术以及BACnet数据通讯协议的基础上，设计了一种设备简单，成本低廉，便于维护经济型智能建筑家庭管理系统，能有效地实现防盗、防灾、自动报警和远程监控等功能。利用单片机进行实时采集，并将采集的数据通过串行口传给PC机，PC机完成数据的运算、存储、和打印。
关键词：智能建筑 安全防范系统 BACnet通讯协议c#语言
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目录
第一章 引言 ......................................................... 1 1．1 课题背景......................................................... 1 1．2 研究目标......................................................... 1 1．3 国内外发展情况比较............................................... 2 1.3.1国外的发展动态及其趋势 .......................................... 2 1.3.2国内的发展动态及其趋势 .......................................... 2 1．4 本文所做的工作................................................... 3 第二章 智能建筑安全防范系统概述 ..................................... 4 2．1 基本概念和定义................................................... 4 2．1．1 智能化建筑概述................................................ 4 2．1．2 智能化建筑的关键技术.......................................... 4 2．1．3 安全防范系统概述.............................................. 5 2．2智能建筑安全防范系统相关技术与协议 ............................... 5 2．2. 1 BACnet数据通信协议 ........................................... 5 2．2. 2 智能建筑中现场总线技术........................................ 7 2．2. 3 控制网络与信息网络的集成...................................... 7 第三章 智能建筑安全防范系统设计 ..................................... 9 3．1 安全防范系统的体系结构........................................... 9 3．1．1 安全防范系统的构成............................................ 9 3．1．2 安全防范系统按功能分类....................................... 10 3．2 安全防范系统设计................................................ 10 3．2. 1 安全防范系统架构设计......................................... 11 3．2. 2 防盗报警系统................................................. 11 3．2. 3 门禁系统..................................................... 12 3．2. 4 监控系统..................................................... 14 第四章 安全防范系统系统实现 ........................................ 16 4.1系统开发环境 ..................................................... 16 4.1.1开发软件运用——Visual Studio2010 .............................. 16
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4.1.2开发语言运用——c# ............................................. 16 4.1.2软件运行网络环境——以太网 ..................................... 17 4.2防盗报警系统...................................................... 18 4.2.1系统实现情况 ................................................... 18 4.2.2 系统使用说明................................................... 19 4.3门禁系统.......................................................... 22 4.3.1系统实现情况 ................................................... 22 4.3.2 系统使用说明................................................... 24 4.4监控系统 ......................................................... 26 4.4.1系统实现情况 ................................................... 27 4.4.2系统使用说明 ................................................... 28 第五章 总结与展望 .................................................. 31 5.1总结 ............................................................. 31 5.2展望 ............................................................. 31 参考文献 ........................................................... 33
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智能小区安防系统设计
第一章 引言
1．1 课题背景
1998年政府机构改革中，国务院明确了公安部行驶安全技术防范的管理职能，公安部确定了科技局三处的管理职能。全国省一级公安机关都先后设立了安全技术防范的管理机构，地市级公安机关也大都设立了安全技术防范的管理机构。1998年起年产值近10亿元的大型企业集团上市公司不断涌现。迄今，己有专营或兼营的从业单位万余家，产品类型发展到10余大类，100多个品种，从业人员数十万人。最近几年统计数字显示:国内安防产品行业平均以20%-30%的年增长率迅速成长。2005年政府大力推行“科技强警”、“平安城市”、\"3111工程”。安全防范技术工程、安全防范风险评估师、安全防范技术列入《国家职业大典》。[1]
随着经济的发展，居民对生活品质有了更高的要求，尤其是对于居住空间的要求有了从量到质的飞跃。人们越来越重视自己的个人安全和财产安全。据调查显示:越是高等的住宅小区，住户或潜在住户越是关心人身安全和财产安全问题。但是，城市流动人口的急剧增加，给小区治安增加了新的难题;而失火，煤气泄漏等事故又是时有发生。要避免这类事件的发生或者将事故的损失降到最低，传统的人防保安方式己经难以适应住户的要求，我们必须通过现代化的技术手段来对小区进行安全防护。所以，如果能利用现代科技提供一个给人以安全感的住宅小区，而且成本又不高，那肯定会受到的住户的欢迎。
安防系统工程是实现智能化小区集中管理、技放、物防有效结合，为住户创造一个理想的、安全防范最有效的技术措施，是将人防、安全的、满意的住宅空间。
1．2 研究目标
本课题的目标是研究智能建筑中安全防范系统设计的策略及满足网络通讯技术的软件开发，使软件的功能在原有相对独立的安全防范系统基础上设计如何能让该系统实现控制网络化并，并将安防子系统进行联动实现统一控制。同时也为安全
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防范系统的进一步发展及规范做些探讨。
1．3 国内外发展情况比较
1.3.1国外的发展动态及其趋势
小区安防系统的研究与发展在国外相当迅速，特别是基于BACNet(一种为楼宇自控网络设计的数据交换协议)标准的安防系统已经表现出相当强大的生命力。BACnet标准是由ASHRAE(美国采暖、制冷和空调工程师协会)制定的，经过10多年的发展，已经发展为一套成熟的标准。它制定了基本规则，使不同的系统之间进行开放式连接，而不用理会是哪个厂家的设备。目的在于实现设备之间的互操作性。在美国，法国，俄罗斯已经有关于BACnet的杂志在发行，统计，BMA以有16个国家的139个厂家的注册会员，而且这个数字还在不断的增加中。美国艾顿(Alerton )公司是BACnet厂家联盟中有代表性的一个，它在业界率先推出了符合BACnet通讯协议的楼宇自控管理系统EBT伍nvision forBACtalk)，适用于各类大、中、小型建筑的楼宇自控需求，是世界上第一个使用BACnet标准通讯协议的楼宇自控系统生产厂商;是全球BACnet楼宇自动化系统领域著名的制造商，其系统符合公认的TCP/IP, BACnet工业标准结构。它已经形成了符合BACNET标准的从上到下的一系列产品线。在美国，已有多个成功的基于BACNET标准的楼宇自控案例，如:德州休斯敦市的乔治·布什洲际机场楼宇自控系统，华盛顿大学楼宇自控系统。
1.3.2国内的发展动态及其趋势
在国内，住宅小区智能化的整体解决方案还处于探索发展阶段，相关技术的研究和产品开发与国外相比差距很大，但智能住宅及其小区的建设在我国各地发展较快，住宅小区智能化系统也由刚开始时单一的安防系统向三表远传抄收系统、室内家用电器控制系统、通信与计算机网络系统、物业管理系统、交互式视频点播服务系统等多方面发展。
BACnet在国内的发展尚处于起步阶段，基于该协议的相关产品的开发基本属于空白。但该协议在几十个国家都得到广泛的开发和应用，因此引起了国内各方面
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的注意，且已开始进行相关的研究。
1．4 本文所做的工作
主要研究内容如下： 1.讨论安全防范系统的关键技术和设计技术，根据相关技术发展趋势和国家、行业和相关设计标准和规范，再结合本次设计的目标功能，最后对安全防范子系统中的电视监视系统，防盗报警系统，门禁控制系统，进行了较详细的讨论和设计。 2.详细研究了安全防范系统中各子系统的相关的硬件和软件的开发，对于各系统的组成、系统中控制器的功能，各系统通讯控制电路的设计，以及各子系统管理软件的相关开发进行了阐述。 3.讨论了安全防范系统的实施、检测与调试有关的问题； 4.总结及技术展望。
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第二章 智能建筑安全防范系统概述
智能建筑安全防范系统是以保障安全为目的而建立起来的技术防范系统，它必须对建筑的主要环境，包括内部环境和周边环境进行全面有效地全天候的监视，如对大厦内部的财产、人身、文件资料、设备等的安全起着重要的保障作用[2]。是智能建筑中不可缺少的一个子系统，在该系统中融入新的技术可以大大提高智能建筑的智能化水平。
2．1 基本概念和定义
2．1．1 智能化建筑概述
随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，智能化建筑在世界发达国家应运而生，并得到迅速发展。智能建筑(Intelligence building)是现代建筑技术和各种高新技术相结合的产物。美国华盛顿特区的智能化研究机构将智能化大楼定义成:通过对建筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联的最优化考虑，来提供一个投资合理、但又拥有高效率的舒适、温馨、便利的环境。日本对于智能化大楼有较为具体的要求，其提法为:为提高办公室作业的合理化和生产性，而装备有高性能的通信系统、办公自动化系统、舒适兼具魅力的建筑环境和大楼自动化系统，并予以集成为智能化系统的大楼，即称为智能化大楼。中国专家认为:智能化大楼是综合采用电子信息技术、通信技术、计算机技术，对建筑大楼的设备进行自动监控、对信息资源进行管理和对用户提供综合信息服务的符合未来信息化社会要求的建筑物。智能化大楼已使大楼的主人、财产管理者和占有者等看到了他们在舒适、安全、便利等方面的理想目标。当然，智能化大楼的建设，还要考虑长远的系统灵活性和市场的适应性要求。
2．1．2 智能化建筑的关键技术
楼宇布线技术;现代通信技术;计算机网络技术;计算机监控技术;计算机信息管理技术;多媒体计算机技术;系统集成技术是智能化大楼的关键技术。
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2．1．3 安全防范系统概述
安全防范系统是一种多技术、多层次、立体化的以保障安全为目而建立起来的技术防范系统，具有很高的自动化程度，而且具有智能功能。对于安全防范系统应具备的功能及涵盖的范围，迄今为止还没有严格的界定，一般情况下的安全防范系统会以建筑报警指挥中心为中枢，以报警系统、周边防范系统、进出口控制系统、闭路电视监控系统、楼宇可视对讲系统、停车场管理系统和保安巡逻考勤系统等为主构成。形成一个有线和无线结合，固定目标(房间)与移动目标(汽车，人员)结合的多功能、全方位、智能化、系统性的报警指挥中心网络系统。各个系统既能独立工作，又能在电脑控制下连成一个有机体，有效地实现技术防范和人员防范相结合的目标。以实现现代物理和电子技术及时发现侵入破坏行为、产生声光报警阻吓罪犯、记录事发现场图像和声音提供破案凭证、以及提醒值班人员采取适当的物理防范措施。
2．2智能建筑安全防范系统相关技术与协议
2．2. 1 BACnet数据通信协议
（1）BACnet概述
智能建筑贵在集成，要集成就需要相关的机电设备和子系统具有开放性和互操作性。也就是说，这些设备和系统的数据通讯必须按同一标准协议。BACnet是楼宇自动控制系统的数据通讯协议，它由一系列与软件及硬件相关的通讯协议组成，规定了计1算机控制器之间所有对话方式。BACnet协议于1995年6月获得通过，成为ASHRAEI3 5一90标准。并于同年12月升为美国国家标准。并且得到了欧共体标准委员会的认可，成为欧共体标准草案。 协议包括下列内容:
①所选通讯介质使用的电子信号特性，如何识别计算机网址，判断计算机何时使用网络及如何使用。
②误码检验，数据压缩和编码以及各计算机专门的信息格式。BACnet是一种开放性的计算机网络，它参考ISO / OSI标准中的OSI / RM标准。但BACnet没有从网
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络的最低层重新定义自己的层次，而是选用己成熟的局域网技术，简化OSI / RM，形成包容许多局域网的简单而实用的四级体系结构 （2）BACnet协议体系结构
BACnet以OSI七层模型为参考，结合建筑自动控制领域的需求，形成一个简化的四层模型[3]:应用层、网络层、链路层、物理层，如2-1图所示:
应用层 网络层 数据链路层 物理层 图2-1 BACnet的结构分层
BACnet应用层采用面向对象的思想将控制网络中的设备进行抽象，将其分解成有限种类和数量的对象(Obj ect )，使其对外提供一种统一的网络可见接口描述。每个对象又用一些属性(Property)来描述，这些属性表示了设备的硬件、软件及操作的各个方面[4]。在不需要了解设备内部情况和配置细节的情况下，通过对对象属性的修改来实现对设备的操作。同时BACnet应用层又提供了一系列的服务，在这些服务中定义了访问和操作设备中BACnet对象的命令，并定义了这些命令的格式和内容。BACnet应用层一共定义了35个标准的服务，并且将这35个服务划分为六个类别[5]。这六个类别分别是报警与事件服务(Alarmand Event Services )、文件访问服务(FileAccess Services )、对象访问服务(Obj ectAccess Services )、远程设备管理服务(RemoteDevice Management Service )、虚拟终端服务(Virtual Terminal Services)及网络安全性(Network Security )。
BACnet网络层设计的目标是为了在BACnet网络之间实现互联时，能够屏蔽各种异构BACnet网络在数据链路技术方面的差异，并将报文从一个BACnet网络传递到另一个(可能是异构的)BACnet网络[6]o BACnet规定任何两个活动的节点之间在网络中只能有一条路径，所以大大简化了路由的问题。网络层卞要提供网络互连中的地址转化，异构网络互连，数据包分割等服务。
物理层定义了传输介质的机械和电气规程，数据链路层屏蔽了物理层各种传输介质的差异。对于数据链路层和物理层，BACnet协议一共提供了五种选择方案，BACnet标准规定LONTALK与其他四种通讯方式并列为物理层、数据链路层的基本
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结构。BACnet采用的五种网络通讯技术为:Ethernet, ARCnet, MS/TP,PTP, LONTALK。选择多种网络技术的原因是对于不同要求的系统采用不同的通讯速度和通讯量的网络，采用不同的网络技术适用于不同的要求。
2．2. 2 智能建筑中现场总线技术
现场总线技术是80年代末90年代初发展起来的应用于过程自动化和制造自动化领域的现场设备互联网通信技术。一个现场总线控制系统FCS (Fieldbus ControlSystem)可以被看作由数字通信设备和监控设备组成的分布式系统，FCS以其结构简单、通信传输可靠、节点智能化等优点大有取代传统DCS的趋势，这也正是目前流行的BA系统逐渐引入现场总线技术的原因。它的出现将使传统的自动化控制系统产生革命性变革，变革现有系统的体系结构、设计方法、安装调试方法和产品结构。有人认为这场变更的深度和广度将超过历史上自动化领域中任何一次的变革。
目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，\"生产过程\"包括断续生产过程和连续生产过程两类。 或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
2．2. 3 控制网络与信息网络的集成
随着计算机技术、网络技术、控制技术和通讯技术的发展，智能建筑的系统集成正在网络化、信息化迈进。早期的单一子系统的功能完成或几个子系统的简单设备联动已经不能满足智能大厦智能化功能和服务拓展的需要。智能大厦的系统集成应该利用控制网络与信息网络进行集成的互联技术、分布式对象管理技术以及数据库访问技术成为在控制网络与信息网络有机结合的基础之上的综合信息化网络。 （1）控制网络和信息网络的互联技术
控制网络和信息网络是智能大厦中即相互独立又相互联系的网络。实现它们之
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间的互联，是将设备自动化监视与控制系统和办公自动化、物业管理、酒店管理等运营管理系统进行集成并与Internet相连的基础。
例如，BACnet/IP网络是由一个或多个具有IP域名的子网组成的、具有一个单独的BACnet网络号的集合网络。在BACnet楼宇自动化协议的基础上发展的BACnet/IP协议，利用了使用TCP/IP协议通讯的设备组建BACnet网络的技术，所以可以实现控制网络与信息网络的无缝集成。 BACnet/IP规范的内容有七个部分，分别是:
① 提出并详细描述由一个或者多个IP子网组成的BACnet网络的概念; ② 详细描述了使用BACnet非确认服务进行在BACnet/IP l冈络和非
BACnet/IP网络之间的本地、远程、和全局广播的管理;
③ 定义了一个新设备，称为BACnet广播管理设备(BBMD)，用来进行广播管理; ④ 通过定义一个新的协议层，称为BACnet虚拟链路层(BVLL)，实现BACnet/IP通信；
⑤ 提供了“外来”设备接入BACnet/IP网络的方法; ⑥ 规定了在BACnet/IP网络和非BACnet/IP网络之间的路由; ⑦ 规定了多个BACnet/IP网络之间的路由。 （2）控制网络与信息网络集成中的分布式对象管理技术
初能大厦的集成系统所处理的信息来源于控制网络和信息网络中的不同子系统，由于各个子系统具有分布、异构的特点，因此智能大厦集成系统是一个复杂的分布信息处理系统，互联平台内部必须具有分布对象管理、异种数据源访问、信息分析和处理、统一视图的生成等功能，要有效地实现它们必须依赖于分布式的计算环境，如Microsoft的分布式组件对象模型(DCOM)技术和国际对象管理组织(OMG )发布的公共对象请求代理结构(CORBA)。二者都是目前比较成熟的分布式管理技术规范，都支持本地对远程的透明调用，都具有语言无关性，都支持动态和静态调用方式，都支持多线程服务。
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第三章 智能建筑安全防范系统设计
3．1 安全防范系统的体系结构
3．1．1 安全防范系统的构成
安全防范系统是以保障安全为目的而建立起来的技术防范系统。对于安全防范系统应具备的功能及涵盖的范围，迄今为止还没有严格的界定，一般说来它包括以现代物理和电子技术及时发现侵入破坏行为、产生声光报警阻吓罪犯、记录事发现场图像和声音提供破案凭证、以及提醒值班人员采取适当的物理防范措施。 一个完整的安全防范系统应由以下几个功能构成: （①）图像监控功能
① 视像监控:采用各类摄像机、切换控制主机、多屏幕显示、模拟或数字记录装置、照明装置，对内部与外界进行有效的监控，监控部位包括要害部门、重要设施和公共活动场所。
② 影像验证:在出现报警时，显示器上显示出报警现场的实况，以便直观地确认报警，并做出有效的报警处理。
③ 图像识别系统:在读卡机读卡或以人体生物特征作凭证识别时，可调出所存储的员工相片加以确认，并通过图像扫描比对鉴定来访者。
（2） 探测报警功能
① 内部防卫探测:所配置的传感器包括双鉴移动探测器、被动红外探测器、玻
璃破碎探测器、声音探测器、光纤回路、门接触点及门锁状态指示等。 ② 周界防卫探测:精选拾音电缆、光纤、惯性传感器、地下电缆、电容型感应
器、微波和主动红_外探测器等探测技术，对围墙、高墙及无人区域进行保安探测。
③ 危急情况监控:工作人员可通过按动紧急报警按钮或在读卡机输入特定的序
列密码发出警报。通过内部通信系统和闭路电视系统的连动控制，将会自动地在发牛报瞥时产牛声响或打出电话，寻示和记录报警图像。 （3）控制功能
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对于图像系统的控制，最主要的是图像切换显示控制和操作控制，控制系统结构有:中央控制设备对摄像前端一一对应的直接控制、中央控制设备通过解码器完成的集中控制、新型分布式控制。 （4）自动化辅助功能
为内部人员提供安全可靠而且稳定的内部通讯，多用于安保人员的信息沟通与情况确认
3．1．2 安全防范系统按功能分类
智能建筑的安全防范系统从外向内大体可以分为:周界报警系统(红外对射、震动或玻璃破碎报警)、出入口控制系统也称门禁控制系统(大门、停车场、关键入口等)、闭路电视监控系统(监视与图像复核)、楼内入侵探测报警系统(移动探测、红外探测、声音检测等)、贵重物或展品保护系统(有线、无线、触摸、.移动检测)、手动报警和巡更系统等。有时也采用强光照明系统与报警系统相结合增加防范效果。
3．2 安全防范系统设计
如图3-1所示，传统原理上讲，安防系统由中央控制计算机、传输网络、探测器和报警器组成[7]。而在现代安防系统中往往都加入了视频监控系统以保证对警情的确认与防范。
图3.1 安全防范系统原理组成
当探测器探测到报警事件时，产生报警数据，报警数据从探测器发出，经编码器编码后，以二进制数据形式发送至计算机，计算主机通过程序获取事件编码并进行分析识别，进而根据程序设定启动相应的报警动作，产生动作信号，待警情确认后发送到动作器，进行报警。同时程序在日志表中记录报警事件的时间、名称和报
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警动作，以备查用。如果是自动报警设备，当探测器探测到报警事件时，自动采取报警动作，可以不经过中央控制计算机。
3．2. 1 安全防范系统架构设计
本篇论文主要针对安防系统中：报警系统、闭路电视监控系统、门禁系统进行了整体的系统设计。以BACnet/IP协议为基准，利用现场总线技术，实现三个系统的整合与联动。改善现有安防系统，在系统末端，多交换机，多服务器的状态。简化终端控制室的设备数量和安保人员的操作过程。 其具体架构设计如图所示：
3．2. 2 防盗报警系统
防盗报警系统是指当非法侵入防范区时，引起报警的装置，它是用来发出出现危险情况信号的。防盗报警系统就是用探测器对建筑内外重要地点和区域进行布防。它可以及时探测非法入侵，并且在探测到有非法人侵时，及时向有关人员示警。譬
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如门磁开关、玻璃破碎报警器等可有效探测外来的人侵，红外探测器可感知人 员在楼内的活动等。一旦发生人侵行为，能及时记录入侵的时间、地点，同时通过报警设备发出报警信号。
防盗报警系统其设备结构一般分为：前端探测器与报警控制器。前端探测器包括有：门磁开关、玻璃破碎探测器、红外探测器、和红外/微波双鉴器、紧急呼救按钮。当前端控制器过多时可用非屏蔽六类双绞线连接到交换机，在通过交换机连接报警主机。最后由报警主机与报警控制器进行连接。报警控制器是一台主机（如电脑的主机一样），用来控制包括有线/无线信号的处理，系统本身故障的检测，电源部分，信号输入，信号输出，内置拨号器等这几个方面，一个防盗报警系统中报警控制器是必不可少的。
3．2. 3 门禁系统
门禁系统，在智能建筑领域，意为Access Control System，简称ACS。指“门”的禁止权限，是对“门\"的戒备防范。这里的“门”，广义来说，包括能够通行的各种通道，包括人通行的门，车辆通行的门等。系统主要由门禁控制器，读卡器，
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出门按钮，锁具，通讯集线器，智能卡，电源，管理软件组成[8]。
其基本组成分为几个模块 （1）身份识别
身份识别单元部分是门禁系统的重要组成部分，起到对通行人员的身份进行识别和确认的作用，实现身份识别的方式和种类很多，主要有卡证类身份识别方式、密码类识别方式、生物识别类身份识别方式以及复合类身份识别方式。 （2）传感与报警
传感与报警单元部分包括各种传感器、探测器和按钮等设备，应具有一定的防机械性创伤措施。 （3）处理与控制
处理与控制设备部分通常是指门禁系统的控制器，门禁控制器是门禁系统的中枢，就像人体的大脑一样，里面存储了大量相关人员的卡号、密码等信息，这些资料的重要程度是显而易见的。 （4）电锁与执行
电锁与执行单元部分包括各种电子锁具、挡车器等控制设备，这些设备应具有动作灵敏、执行可靠、良好的防潮、防腐性能，并具有足够的机械强度和防破坏的能力。
（5）线路及通讯
门禁控制器应该可以支持多种联网的通讯方式，如RS232、485或TCP/IP等，在不同的情况下使用各种联网的方式，以实现全国甚至于全球范围内的系统联网。 （6）管理与设置
管理与设置单元部分主要指门禁系统的管理软件，管理软件可以运行在WindowsXP、7等环境中，支持服务器/客户端的工作模式，并且可以对不同的用户进行可操作功能的授权和管理。 其结构图如图所示：
前端设备为开门按钮、读卡器、电磁锁等，将前端设备串联后通过门禁控制器就可以连到系统的总交换机，并在系统最末端加上服务器。
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3．2. 4 监控系统
监控不单纯指闭路电视监控系统 ，但传统意义上说的监控系统由前端摄像（包括：半球摄像机、红外摄像机、一体机等），当传输距离较远或者需要将数据上传网络时，可加中端设备：光端机、网络视频服务器等，最后与后端的设备主机（硬盘录像机、矩阵等）连接。典型的电视监控系统主要由前端监视设备、传输设备、后端存储、控制及显示设备这三大部分组成，其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。 前端视频采集系统：摄像机，镜头，云台，智能球形摄像机等
视频传输系统：传输线缆、光纤传输、同轴电缆传输、网线传输、无线传输、光 端机
终端显示系统：dvr硬盘录像系统、视频矩阵、画面处理器、切换器、分配器远 程拓展系统
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第四章 安全防范系统系统实现
系统以Visual Studio2010为开发平台，运用c#语言进行开发。运行环境选择采用以太网。软件主要根据本次设计三个安防子系统分为三个大功能模块，分别有针对性的对三个子系统进行实时监控和系统设置。在软件界面左侧可一目了然的看到每个子系统对应的按钮，点击按钮用户就可直接进入对应子系统的操作界面。本文设计安防系统中，每个子系统的前端设备都相对独立，有单独数据传输途径向末端服务器直接传送数据。每个前端子系统都需设置单独的IP地址，以此来区分每个前端设备，通过对IP地址添加信息，就可以使用户对每个前端设备有明确的分辨和对信息明确的掌控。每个功能模块根据现代小区建筑都含有系统状态与系统设计功能，具体设计会在下文进行详细说明。
4.1系统开发环境
4.1.1开发软件运用——Visual Studio2010
系统采用Visual Studio2010版本软件进行开发。Visual Studio是微软公司推出的开发环境，是目前最流行的Windows平台应用程序开发环境。Visual Studio 2010版本于2010年4月12日上市，其集成开发环境（IDE）的界面被重新设计和组织，变得更加简单明了。Visual Studio 2010同时带来了NET Framework 4.0、Microsoft Visual Studio 2010 CTP( Community Technology Preview--CTP)，并且支持开发面向Windows 7的应用程序。除了Microsoft SQL Server，它还支持 IBM DB2和Oracle数据库。
4.1.2开发语言运用——c#
C#是微软公司在2000年7月发布的一种全新且简单、安全、面向对象的程序设计语言，是专门为.NET的应用而开发的语言。它吸收了C++、Visual Basic、Delphi、Java等语言的优点，体现了当今最新的程序设计技术的功能和精华。C#继承了C语言的语法风格，同时又继承了C++的面向对象特性。不同的是，C#的对
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象模型已经面向Internet进行了重新设计，使用的是.NET框架的类库;C#不再提供对指针类型的支持，使得程序不能随便访问内存地址空间，从而更加健壮;C#不再支持多重继承，避免了以往类层次结构中由于多重继承带来的可怕后果。NET框架为C#提供了一个强大的、易用的、逻辑结构一致的程序设计环境。同时，公共语言运行时(Common Language Runtime)为C#程序语言提供了一个托管的运行时环境，使程序比以往更加稳定、安全。其特点有： · 语言简洁。
· 保留了C++的强大功能。 · 快速应用开发功能。 · 语言的自由性。 · 强大的Web服务器控件。 · 支持跨平台。 · 与XML相融合。
4.1.2软件运行网络环境——以太网
采用以太网作为信息传输网络的主要原因是以太网已有巨大的网络基础和长期的经验知识、目前所有流行的操作系统和应用也都是与以太网兼容的。以太网接入采用异步工作方式，很适于处理IP突发数据流。
经济在高速发展，信息在迅猛膨胀。多媒体应用的日益增加、IP语音传输需求的激增，对网络的带宽提出了新的挑战。以太网从lOM开始发展，经历了二十多年，发展到今天的千兆以太网。千兆以太网以高效、高速、高性能而著称，己经广泛应用在金融、商业、教育、政府机关及厂矿企业等各行各业。
千兆以太网原先是作为一种交换技术设计的，采用光纤作为上行链路，用于楼宇之间的连接。之后，在服务器的连接和骨干网中，千兆以太网获得广泛应用，于IEEE 802.3ab标准(采用5类及以上非屏蔽双绞线的千兆以太网标准)的出台，千兆以太网可适用于任何大中小型企事业单位[9].
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4.2防盗报警系统
本次设计配备了完善的微波红外线防盗报警系统。系统由十几对周界探测器与传感器组成。对整个地面站外围进行红外线光束封闭，有效的防比无关人员侵入地面站外围区域。
4.2.1系统实现情况
在小区围栏上安装户外型红外多光束智能探测器，组成社区周界不留死角的防非法跨越报警系统。并与小区物业管理中心计算机系统联网，实现与其他两个系统的报警联动，当发生非法翻越时，及时发现非法越界者并立即将警情传送到管理中心实时显示报警路段和报警时间，待安保人员确认警情确认后自动记录和保存信息。并自动联锁起动周界区域探照灯，切换闭路电视监控系统摄像机将图像传送到中心值班室，对非法侵入过程进行录像，以备公安部门进行查证；管理中心同时通知保安人员及时到达现场，以免非法人员作案得逞。
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系统数据处理流程首先在系统已经初始化的前提下，由前端的探测器、传感器等设备开始进行数据采集，红外探测器主要检查是否有人进行了非法翻越，而传感器则对是否有玻璃、门窗被非法暴力打开进行了检测。当前端设备没有检测到信号的时候，系统默认系统一直执行检测状态。当任何一个前端设备确认接收到信号后，会向终端设备进行报警信号的传输，带值班安保人员确认警情后系统执行报警模式并拨打110.
4.2.2 系统使用说明
系统功能主要分为系统状态与系统设置俩个功能模块
在系统状态功能模块中用户可通过软件对系统前端传感器与探测器的状态会进行实时反馈，用户通过软件界面通过RIDOWBOX控件可以非常直观的查看每一个
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监测点是否开启，当监测点开启时对应监测点左侧圆点会显示为绿色，当关闭时会没有颜色。用户还可通过每个对应监测点右侧按钮来了解到每一个探测器的详细信息，包设备名称、所用的IP地址、设备位置与工作状态。并且还可以控制每一个监测点是否开启。
在系统设置功能模块中主要功能是对整个防盗系统进行设置，用户可自行添加或删除监测点。在添加的之前用户需先设定前端探测器的种类。本文设计中只提供了传感器与红外探测器两种选项，根据每个小区的实际情况可自行添加。在添加选项后用户根据实际情况在软件右侧对话框客队软件进行参数设定。用户选择不同的添加类型时需要设定的工作参数也不同。如图所示当选择红外探测器时需要根据小区实际情况设定工作时间。一般情况下可设为在人流量最少的凌晨到清晨的时间段 。如果用户选择传感器的时候，还需根据传感器种类进行设定。如压力传感器需设定压力传感器在多少数值的压力时会发出警报。与电磁锁连接的传感器需设定当多长时间没接收到关门信号时发出警报。通用信息中还需用户对名称、IP地址、子网掩码、设备所在具体地点等信息进行注释。这些信息可以使整个安防系统管理更加方便，让用户对每一个前端设备有更为详细的信息记录，当出现警情时可以让用户对警情有更加简单直观的确认。用户将一系类参数设定完成后点击保存，就可
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将设置的数据进行保存，并在系统状态栏显示出来。
当系统接收到报警信号时，系统会根据每个前端设备的IP地址，定位到是那个前端设备发出的信号，并且将该前端设备的位子信息与所对应区域的实时监控画面推送到软件页面，同时要求伴有警报的字样以提醒用户发生警情。当用户通过推送的实时监控画面确认警情后可按确认警报键，这是系统会对外界发出报警信号包括拨打110和出发声光报警。但如果通过监控画面发现警情有误或无需报警可按解除警报键以解除警报。
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4.3门禁系统
本次设计门禁系统主要采用采用读卡技术，通过身份识别装置（读卡器）控制人员进出的权限。在智能小区大门、重要公共大门以外及共用车库门设置门禁机，只有持有认证卡的人才能通过读卡机开启相应的门禁机。
4.3.1系统实现情况
该系统工作的过程中做到实时与报警系统和监控系统进行联动，前端设备电磁锁与报警系统的前端进行有效连接。当出现强开或读卡器读取危险信息时都会即使向末端服务器发送报警信号 门禁系统实现功能：
（1）身份识别：通过读卡器对卡片持有人进行身份确认。
（2）授权功能：通过监控管理中心的计算机发卡系统对卡片进行授权登记，对卡片持有者的进入时间、可进入的入口进行设置，并可在线随时将已登记的卡片取消或修改权限。
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（3）控制功能：通过控制器对门锁进行开启、闭合控制。 （4）在线监视功能：对出入口的情况进行实时监视。 （5）记录打印功能：可用打印机对指定的信息进行打印。
（6）报警功能：一旦有非法刷卡情况出现或门长时间不关闭（可设置时间，一般10~20秒）就发出警报 系统流程图如下：
控制器接收出入口设备发来的信息、存储并经管理中心计算机发送，计算机的管理软件系统对所有的采集器和控制器进行设置、接收发来的信息和发送控制命令，完成系统中所有信息的分析和处理。持卡人只要将卡在读卡器附近晃动一次，读卡器就能感应到并将卡中的信息发送到门禁控制器，控制器对此信号进行判断，包括卡号（人物）、门区（地点）、有效时间区（时间），如果全部符合要求，控制器执行合法动作（开门、记录信息等），否则执行另一组动作（报警信息上传、拒绝开门等），从而达到出入安全管理功能。整个过程只要在有效的刷卡范围内均可实现。
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4.3.2 系统使用说明
该子系统功能同样主要分为系统状态、系统设置与权限管理俩三个功能模块
在系统功能模块同样也是对该子系统工作情况进行实时的反馈，让用户对每一个门禁单端可以进行随时的查看。在软件界面中每个门禁选项左侧圆点可检测每个门禁单元是否开启，点击右侧按钮右侧界面就会显示按钮对应的门禁单元的详细信息，期中包括：名称、IP地址、所在位置、工作状态。并且用户可以随时控制门禁单元的开启或关闭。
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在系统设置界面同防盗系统相同。用户可根据小区的实际要求添加门禁单元数量，本文软件设计中默认三种门禁单元类型，分别为读卡器、密码锁、指纹识别。用户需先选定所要添加的门禁单元是什么类型，最后进行添加。点击添加的门禁单元后右侧界面就会显示出对应的设置界面，针对不同的门禁单元类型同样也需要设置不同的参数。添加读卡器门禁门禁单元的时候就需要对门禁单元的权限等级进行设定。本系统将权限等级分为三等一级为最高等级，高等级身份可通过低等级身份验证，而低等级不能通过高等级身份验证。同理指纹门禁单元也同样设有相关沟通的权限等级。而密码锁则需要设定每个门禁单元对应的密码。同样每个门禁单元也有相对应的基本信息需要用户确认设置。包括用户对名称、IP地址、子网掩码、设备所在具体地点等信息进行注释。通过这些信息可以使系统中每个门禁单元与于防盗报警系统贴合更加紧凑，让用户拥有每一个前端设备有更为详细的信息记录，保证了出现警情时与防盗报警系统的联动。
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权限管理功能模块主要是对门禁系统的外设设备的功能补充和对权限的发放。如图所示本系统权限管理界面主要针IC权限录入和权限指纹录入。当用户把真实信息填入，选着IC卡或者指纹要认证的权限等级后可进行验证。当信息验证通过后就可通过外设设备对空白的IC进行信息输入或者将认证的指纹存入数据库。最后用户就可以用认证过后IC卡或者指纹通过对应权限的门禁单元的认证。
4.4监控系统
本次设计的视频监控系统主要是针对数字监控模式，系统前端共设高清晰彩色摄像机数台，分别对各个主要出入口、设备控制中心和建筑周边进行局部监视。选定的摄像头通过非屏蔽六类双绞线经连接到交换机，最终将数据传给末端总服务器。各个监视的图像信号在服务器集中后经切换矩阵切换分配至显示器或终控室的监视墙上。其中几个重要部分的信号由录像机录像备案以便事后取证。在系统中还配有报警联动功能以使系统在对应地点报警时自动把该处图像切换至监视器方便保安人员分析警情。
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4.4.1系统实现情况
系统首先对是否有信号输入进行自检，以时刻保证监控画面的稳定传输。监控主机对前端所有视频输入进行图像压缩、数字化处理、图像信号传输，完成云镜控制、画面分割、视频切换、硬盘录像、图像回放等功能。在计算机网络中每个监控镜头都相当于一个网络视频服务器，有固定IP地址，网络中末端服务器，可通过授予的权限便可浏览图像、控制前端云镜、摄像机。摄像机可根据具体部位的情况和要求分别采用固定式、全方位云台式、半球型和红外型等，摄像机镜头可变焦、变距。系统还附、有自动更新储存数据功能，可以做到自动的及时删除过期数据。
实现功能：
（1）小区物业管理中心可自动或手动切换系统图像，对摄像机云台及镜头进行控制，对所监控的重要部位进行长时间录像。
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（2）通过硬盘录像机能实时记录，以备查证。
（3）周界红外报警信号可作为相应区域摄像机报警输入信号，报警后摄像机自动跟踪。
（4）视频监控界面可讲监控页面自定义显示，可同时显示多组画面进行全方位的监控。也可切换画面用来轮值巡检或利用画面分割同时显示其他摄像机的情况，或单一画面专用对可疑点定格、放大、编辑，其余多台显示其他重要部位。
4.4.2系统使用说明
该子系统功能同防盗子系统一样分为系统状态、系统设置两个功能模块。
系统状态模块主要功能为查看个前端摄像头工作情况。在软件界面中同上两个系统一致，每个摄像头左侧圆点可表示每个摄像头是否开启，点击右侧按钮右侧界面就会显示按钮对应的摄像头监控画面，在监控画面下端附有快进、播放、暂停、快退的视频播放功能键。用户可根据需要调用所需时间段的视频。而回放查询键可以让用户对过去的一定的时间段内数据进行直接的调用查询。
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当点击回访查询后会跳出视频调用界面，用户可以点击日历上的日期选着所需要的当天视频。然后软件回调回到系统状态界面，此时右侧的视频播放窗口播放的不再是实时的监控画面而是在选定日期24小时的视频文件。用户可通过播放界面下端的播放功能键直接进行视频数据的查询。
当点击全屏监控按钮时，软件界面会自动切换为拼接屏模式。在界面左上角，用户可根据实际摄像头的数量选择显示屏的数量，可通过选择将画面切分成1x1、2x2、3x3、4x4、5x5五种界面模式。显示屏由上到下，从左至右自动默认显示1#摄像头到最大序列号的摄像头。全屏监控镜头主要用于安保人员对小区整体情况的实时监控，保证了对小区保护的全面性。同时系统可通过双击一个监控界面直接切
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换到单屏幕画面，以便于用户对于传输影像的详细观察。系统默认Esc功能键退出此界面。
系统设置界面与前两个子系统设置原理相同，用户可根据小区的实际要求添加摄像头数量，本文软件设计中默认三种摄像个头类型，分别为快球型摄像头，枪式摄像头、半球式摄像头。用户需先选定所要添加的摄像头类型，最后进行添加。点击添加的摄像头后右侧界面就会显示出对应的设置界面，并针对不同的摄像头类型用户需要设置的不同参数。添加快球行摄像头需要调试镜头的摆动角度，枪式与半球摄像头需要调整摄像头的焦距、画面像素与画面尺寸。每个摄像头也都有相同的基本信息需要设置，包括用户对名称、IP地址、子网掩码、设备所在具体地点等信息进行注释。由于系统的存储空间有限，用户需要根据小区实际摄像头的数量与系统产用的存储服务器的容量，来决定每个IP地址下的视频数据存储时间长度。系统会根据用户选择的存储时间不断更新视频数据，将最早的数据自动删除，对新的数据进行实时存储。
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第五章 总结与展望
5.1总结
安防系统是以保障安全为目的而建立起来的技术防范系统，是以安全防范技术为先导，以人防为基础，以技防和人防为手段，建立的一种具有对讲、监控、报警、系统管理的安全服务体系，安全防范技术正如口中天，方兴未艾。安防系统己经渗到了现代生活的每一个角落，成为现代智能建筑密不可分的组成部分，在智能小区工程建设中得到越来越多的应用。
本文通过对智能小区安防系统的研究与设计，得出以下观点:
(1）希望能够通过规划和研究，设计出更经济、更实用、用户操作更方便和技术人员维护简单化的安防系统，充分满足用户对智能生活的热切需求。 (2）近几年，安防行业每年以25%一30%的需求速度递增，整个行业经过初级阶段的探索之后，开始逐步走向市场成熟阶段。但是，对讲系统、监控系统等产品，能够达到通用性的比例太少，希望选择设备安防系统的过程中，应才用如Bactnet协议的被广泛采用的标准协议。
5.2展望
随着计算机和网络通信技术的发展，安全防范系统也开始走向网络化，视窗化的控制软件也由单机版逐步发展为网络版。防盗报警探头的种类越来越多，并多采用双鉴或多鉴原理减少误报。接警主机多配备电子地图增强处警能力，并可以用PLC来实现。智能小区自动报警连网已成为建设热点。CCTV监控系统由传统的采用模拟技术的视频监控系统向以计算机技术为基础的数字多媒体监控系统发展。并可采用分形图像压缩等技术进行视频压缩提高系统视频存储能力。通过连网和配备地理信息系统，监控中心可以显示带有监控地点信息的地图，在需要时可以随时将某地点的图像信息、传送过来。出入口管理系统控制出入门的方法有卡片读出、密码输入和生物特征识别系统三大类。人体生物特征因其具有极好的唯一性，既不会丢
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失，也不可能被假冒故生物特征识别系统将在未来出入口管理系统中大显身手。安全防范系统的最终归宿是以分散控制、集中管理原则运行的由计算机控制的分布式系统。
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参考文献
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