智能楼宇安防监控论文

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题目智能楼宇安防监控

专业自动化

智能楼宇安防监控

摘要：

近些年来，随着经济的发展，人们生活质量的提高，一般的楼宇已经不能满足人们对人身财产安全的要求。然而，智能楼宇安防监控系统的出现将从根本上改善这个问题。因此，楼宇采用现代化安防技术是目前发展的必然趋势。

指纹门禁系统是智能楼宇出入管理的一个重要措施，它可以通过所采集的住户指纹信息来对出入门禁的人进行核对，以确保住户的人身财产安全。视频监控系统现多采用数字信号处理技术，根据监控点的不同选择不同的监控设备，并通过数字硬盘录像机（DVR）对监控区域进行录制。可视对讲系统是对门禁系统的更进一步完善，住户可以通过该系统对探访者进行视频认证，从而为住户人身财产安全提供更好的保证。智能楼宇安防监控技术的推广，对于改善人居环境，促进可持续发展也具有重要意义。

关键词：智能监控安防

Abstract：

In recent years, with the development of economy, the quality of people's life is improving, general building cannot have satisfied the requirement of personal property safety . However, intelligent building security monitoring system would radically improve the problem. Therefore, it is the inevitable trend of current development for building which adopts the modern security technology.

Fingerprint entrance guard system is one of the important measures in the management for the intelligent building ,it can check out the people through the acquisition of the residents of fingerprint information to ensure personal property safety . Video monitoring systems are now mostly adopted digital signal processing technology, according to the different choices of decentralizing we chose the different monitoring equipment, and record the different monitor region through digital hard disk video recorder

(DVR) .Visible interphone system is the further improvement of entrance guard system, residents can recognize the visitors by video through this system, so it can provide better guarantee for personal property safety . The promotion of intelligent building security monitoring technology has important meaning on improving the living environment and promoting sustainable.

Key words：intelligent security monitoring

目录

第一章绪论 (2)

1.1 选题的目的与意义 (2)

1.2智能楼宇安防监控技术的发展趋势 (2)

第二章安防监控系统的原理及构成 (3)

2.1安防监控系统概述 (3)

2.2安防监控系统结构 (3)

2.3门禁系统 (4)

2.3.1密码识别技术 (4)

2.3.2卡片识别技术 (4)

2.3.3生物识别技术 (5)

2.4视频监控系统 (6)

2.4.1视频监控设备的现状 (6)

2.4.2视频监控设备的发展 (7)

2.4.3视频监控系统基本功能要求 (7)

2.5可视对讲系统 (8)

2.5.1可视对讲系统各部分的主要作用 (8)

2.5.2可视对讲系统的工作原理 (9)

2.5.3可视对讲系统的主要功能 (9)

第三章智能楼宇安防监控系统的设计实例 (10)

3.1实例需求分析 (10)

3.2设备原理 (10)

3.2.1指纹门禁系统原理 (10)

3.2.1视频监控系统原理 (12)

3.2.1可视对讲系统原理 (13)

3.3设备的选择 (13)

3.3.1指纹门禁系统设备的选择 (13)

3.3.2视频监控系统设备的选择 (14)

3.3.3可视对讲系统设备的选择 (17)

3.3.4DVR设备的选择 (20)

结束语 (23)

致谢 (24)

参考文献 (25)

附录 ........................................................................................................................ 错误！未定义书签。

第一章绪论

1.1 选题的目的与意义

智能楼宇的安防监控，是指以建筑为平台，以集中监视、集中控制、集中管理为目的，将各种安防设备与系统通过组合或集成，构成一个综合性安防技术防范系统。视频监控系统是安防系统的主要部分，也是智能化系统的重要组成部分。目前，视频监控系统多采用模拟信号处理技术，随着计算机网络技术的数字化，技术的发展，基于多媒体的数字视频远程网络监控系统开始逐步成熟，并得到了一定的发展。防盗报警系统是为了保证住户在住宅内的人身及财产安全，通过在住宅内安装各种探测器进行昼夜监控，当探测到警情时，监控计算机将准确显示警情发生地点，提示安保人员迅速确认警情。门禁系统是智能楼宇出入管理的重要措施，它可以对进出人员进行分级别、分区域、分时段的管理，以确保内部安全。门禁识别系统通常采用卡式识别系统，包括：磁卡、IC卡、射频卡、智能卡、指纹识别等，随着现在各类通信技术的发展，门禁识别系统已经向红外面目标识别技术甚至更高的技术领域发展。

与传统楼宇安防监控系统相比，现代安防监控系统多应用传感器识别技术及先进的网络通信技术。这种系统将更合理、更高效、更快捷的为人们提供舒适的工作和生活环境，为人们人身财产安全提供更好的保障。推广智能楼宇技术，对于改善人居环境，促进可持续发展具有重要意义。

1.2智能楼宇安防监控技术的发展趋势

目前，在我国房地产业不断发展的背景下，智能楼宇已迅速成长。智能楼宇安防监控也被人们所了解。智能楼宇安防监控在北京、上海、广州、深圳等一线城市高档住宅中也得到了应用，它已经成为高档物业的新标志。经过多年来的探索、推进，我国智能楼宇安防监控方面也取得了较大的发展。据美国一家权威机构的调查资料显示，在美国、英国、日本等发达国家，60%以上的商务楼宇已经与一些全球知名的楼宇接入服务商达成了协议，针对楼宇内企业的需求设定了一套统一的服务标准。在社会主义迅速发展的今天，我国的智能楼宇的系统构成更注重于满足住户在安全性、舒适的环境、便利的社区服务和社区管理，具有增值效应的网络通信等方面的实现和个性化要求。

现在智能楼宇系统集成的发展主要分为两种趋势：将安防系统、楼宇自控、消防系统的数据整合，交由统一平台进行管理；还有一种将楼宇自控、安防、消防、信息设备系统、信息化应用系统集成起来，形成IBMS系统，一个平台控制5个系统。后者集成的系统较多，一般适用于银行、企业等特殊要求的建筑物中。由于系统集成具有节能、高效的特点，逐渐成为大型公共建筑中不可或缺的一部分。目前，全国70%大型公共建筑内部的系统实现了不同程度的集成，而且这个数字还在不断

增加。同时，随着我国城市化进程的逐步深入，越来越多的现代化生活住宅小区在城市和乡镇中出现。并且随着我国经济的进一步发展和人们生活水平的提高，住宅小区的规模和档次也会进一步提高。

第二章安防监控系统的原理及构成

2.1安防监控系统概述

目前，安防监控系统在智能楼宇中起着至关重要的作用。在科技高速发展的今天，利用科技手段和有效地物业管理，可以彻底改变人们安全防范的现状，被动型安全防范模式正在向多元化、综合化、电控化以及网络化方向发展。这将是21世纪楼宇安全的新模式。

安防监控系统涉及电学、通信学、信息学、光学、物理学等多个学科和领域，是比较复杂的一个综合性技术。本章仅就有关应用问题进行简要介绍。

一般安防监控系统组成原理如图2.1所示。

图2.1系统组成原理图

2.2安防监控系统结构

智能楼宇安防监控系统是针对独立楼宇的安全防范技术，主要通过门禁监控和视频监控来确保住户的人身财产安全，同时通过住户自我监督防范来确保整个楼宇的安全。其基本结构如图2.2所示。

图2.2安防监控系统结构图

2.3门禁系统

门禁系统是新型现代化安全管理系统，它综合了各类自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子学、机械学、光学、计算机技术、通信技术等诸多技术。它是解决楼宇出入口实现安防管理的有效措施。其结构图如图2.3

图2.3门禁系统结构图

2.3.1密码识别技术

密码识别：通过检验输入密码是否正确来识别进出权限。

图2.4密码键盘

这类产品又分两类：一类是普通型，一类是乱序键盘型（键盘上的数字不固定，不定期自动变化）。

普通型：

优点：操作方便，无须携带卡片；成本低。

缺点：同时只能容纳三组密码，容易泄露，安全性很差；无进出记录；只能单向控制。

乱序键盘型（键盘上的数字不固定，不定期自动变化）：

优点：操作方便，无须携带卡片，安全系数稍高

缺点：密码容易泄露，安全性还是不高；无进出记录；只能单向控制。成本高。

2.3.2卡片识别技术

卡片识别：通过读卡或读卡加密码方式来识别进出权限，按卡片种类又分为

图2.4普通读卡器

2磁卡

优点：成本较低；一人一卡（+密码），安全一般，可联微机，有开门记录

缺点：卡片，设备有磨损，寿命较短；卡片容易复制；不易双向控制。卡片信息容易因外界磁场丢失，使卡片无效。

2射频卡

优点：卡片，设备无接触，开门方便安全；寿命长，理论数据至少十年；安全性高，可联微机，有开门记录；可以实现双向控制。卡片很难被复制。

缺点：成本较高

2.3.3生物识别技术

生物识别：通过检验人员生物特征等方式来识别进出。有指纹型，虹膜型，面部识别型。

图2.5.1指纹仪图2.5.2虹膜识别器

优点：从识别角度来说安全性极好；无须携带卡片

缺点：成本很高。识别率不高，对环境要求高，对使用者要求高（比如指纹不能划伤，眼不能红肿出血，脸上不能有伤，或胡子的多少），使用不方便（比如

虹膜型的和面部识别型的，安装高度位置一定了，但使用者的身高却各不相

同）

值得注意的是一般人认为生物识别的门禁系统很安全，其实这是误解，门禁系统的安全不仅仅是识别方式的安全性，还包括控制系统部分的安全，软件系统的安全，通讯系统的安全，电源系统的安全整个系统是一个整体，哪方面不过关，整个系统都不安全。例如有的指纹门禁系统，它的控制器和指纹识别仪是一体的，安装时要装在室外，这样一来控制锁开关的线就露在室外，很容易被人打开。

2.4视频监控系统

视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也有长足的发展。其结构图如图2.5所示。

图2.6视频监控系统结构图

2.4.1视频监控设备的现状

数字监控录像系统通常分为两类：一类是基于PC机组合的计算机多媒体工作方式；另一类是嵌入式数字监控录像系统。

① 计算机多媒体方式的数字监控录像系统

数字视频压缩编码技术日益成熟，计算机的普及化，为基于PC机的多媒体监控创造了条件。这种新型视频监控系统的迅速崛起，部分地取代了以视频矩阵图像分割器、录像机为核心，辅以其它传送器的模拟视频监控模式，其优越性主要表现在：

a、PC机的多媒体监控主机综合了视频矩阵、图像分割器、录像机等的众多功能，

使系统结构大为简化。

b、由于采用计算机网络技术，数字多媒体远程网络监控不受距离限制；

c、由于采用大容量磁盘阵列存盘器或光盘存储器，可以节省大量的磁带介质，同

时有利于系统实现多媒体信息查询。

②嵌入方式的视频监控系统

嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积等综合性严格要求的专用计算机系统，亦即为监控系统量体裁衣的专用计算机系统。

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。

嵌入式操作系统是一种实时的，支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备

驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依靠性、软件固态化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。嵌入式系统的优缺点：

a、系统为专用系统，所以系统小，指令精简，处理速度快；

b、系统数据置于ROM/FLASH MEMORY，调用速度快，不会被改变，稳定性好；

c、系统处理实时性好，性能稳定；

d、文件管理系统更适合于大量的视频数据；

e、该类系统目前四路以上机型还较为少见；

f、在网络功能、音视频同步等方面也难令人满意。

2.4.2视频监控设备的发展

前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以，视频监控发展的最大两个特点就是数字化和网络化。

1、数字化

数字化是21世纪的特征，是以信息技术为核心的电子技术发展的必然，数字化是迈向成长的通行证，随着时代的发展，我们的生存环境将变得越来越数字化。

视频监控系统的数字化首先应该是系统中信息流(包括视频、音频、控制等)从模拟状态转为数字状态，这将彻底打破“经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心”的结构，根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议，使视频监控系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理和控制，这也是系统集成化的含义。

2、网络化

视频监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过渡。

集散式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务调度算法的快速响应。组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统运行互为热备份，容错可靠等优点。

系统的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享，这也是系统集成的一个重要概念。

2.4.3视频监控系统基本功能要求

（1）视频监控系统（cctv）应提供独立的网络数据库和独立的网络发布系统，

支持通过基于TCP/IP的局域网，或者通过Internent从远程通过登录综合

安防管理系统的Web页面对系统监控和管理；

（2）较强的扩容性，要求有足够的设计冗余；

（3）将强的兼容性，可兼容第三方产品；

（4）产品成熟，稳定性高，适应7324小时工作；

（5）安全性高：系统应具备符合国家规范的防雷接地装置，系统提供多级权限管理，每级权限允许注册多个操作员，每级操作员的操作权限由高级管理

员授权；

（6）具有高度稳定的软硬件系统结构，保证系统稳定地运行；

（7）单机可以设置任意多层的监视界面，开设任意需要的监视窗口，窗口大小和位置可调，监视内容可根据需要随时调整，可设置各画面的名称和系统

编号，并叠加在录像和显示画面上，以满足举证要求。

2.5可视对讲系统

智能楼宇可视对讲系统主要应用于楼宇内住户与外来访客之间提供双向通话，同时通过摄像头为住户显示访客的图像，为住户是否让访客进入做出判断。其系统结构图如图2.6所示。

图2.7可视对讲系统结构图

2.5.1可视对讲系统各部分的主要作用

可视对讲系统各部分的主要作用如下：

管理机：可以与楼内任一住户分机通话，也可以与门口机通话，可以进行全局广播或局部广播，发布各种服务信息等。当住户分机自带防区功能时，管理机

还可以显示楼内任一住户家庭的警情。

门口机：摄录访客的图像和声音，并通过相应的信号线分配传输至住户分机或管理机。

住户分机：可以显示门口机传送来的声音和图像，进行远程控制开锁等。

此外，住户分机还可以与管理中心直接联系，如紧急求救等。附件如中继器的作用是将传输的音频和视频信号放大，减少信号的衰减和失真。隔离保护器的作用是当住户分机发生故障时，隔离保护器会自动将该住户分机与系统隔离，保证系统正常运行。

2.5.2可视对讲系统的工作原理

智能楼宇可视对讲系统的工作过程如下：来访者在门口机上按下住户房号，

此时相应的住户分机振铃提醒住户，住户可以摘机与来访者通话，也可以通过

住户分机上的显示器观察来访者，经确认后，住户可以按开锁键开启楼门上的

电控锁使其进入。来访者与住户的通话是公开的，管理人员可以在一旁监听。

当住户遇到紧急情况需要援助时，可以按求救键，呼叫管理中心，管理机在振

铃提示的同时显示求助者的楼层与房号，管理人员摘机后还可以与之通话。反

之，管理机也可以呼叫楼字内的任一住户分机。住户进入时，可以使用钥匙或

者密码开启电控锁。如果楼门上装有门禁系统也可以刷卡开启电控锁。

2.5.3可视对讲系统的主要功能

智能楼宇可视对讲系统可以实现以下具体功能：

(1)互联组网

系统采用标准总线结构，不同类型的住户分机和不同楼宇单元的管理机都可以通过总线互联组网。系统模块组合灵活，便于扩充，能满足住户不同需求。

(2)多路内部通讯

系统能使住户与管理中心、住户与住户之间相互呼叫和通话，亦可以实现门口机与住户分机之问的可视对讲功能，管理机还能同时接收楼字内所有住户的报警求助。

(3)保安防盗

系统中保安防盗可以采用两种方式：一种是住户分机自身具有多路防区的

报警功能；一种是专用的住户多路防区报警系统。它们都具有延时防区和24小时紧急防区，可以外接门窗监控、火警监控、瓦斯监控以及安全报警等报警设施，也可向管理中心的电脑报警。管理中心的电脑能记录报警的地点、房号等。

(4)远程控制开锁

一般在楼门处安装有摄像头，每个住户室内配置一个可视对讲住户分机。

当来访者在门口机上按下住户房号时，门口机即把该房号的编码送入信号控制线，并开启声讯连接，被选中的住户分机与声讯线接通产生呼叫信号，门口机接收到住户分机发出的回铃响应，门口机与该选中的住户分机之间即可进行双向通话，同时住户分机上的显示屏开启，住户通过住户分机的屏幕，可以看来访者的图像，通过图像决定是否开门。管理中心的管理机也具有远程控制开锁功能。

第三章智能楼宇安防监控系统的设计实例某住宅小区一15层楼宇，一层3户，户型如图3.1所示：

图3.1设计实例图

3.1实例需求分析

每层楼设置两个监控点

楼宇门口安装高清摄像头进行全天录制

电梯内选择半球型摄像头

门禁系统采用指纹开锁系统

可视对讲机完成可视对讲系统

3.2设备原理

3.2.1指纹门禁系统原理

图3.2设计实例图

1）指纹的特征

指纹的纹路由脊线(Ridge)和谷线(Valleys)构成。通常定义指纹的两类特征来进行指纹的识别：总体特征和局部特征。

总体特征(或全局特征)是指用人眼直接可以观察到的特征，包括基本纹路图案——环型(100p)、弓型(arch)、螺旋型(whorl)。指纹图案大都基于这三种基本图案。通过粗略的总体特征预分类使得在大数据库中搜寻指纹更为快速有效。整个包含总体特征的区域称为模式区，从模式区可分辨出指纹是属于那种类型。

模式区内的奇异点有：

核心点(Core Point)——位于指纹纹路的渐进中心，用于读取和比对指纹时的参考点，许多算法是基于核心点的，即只能处理和识别具有核心点的指纹；

三角点(Delta)——位于从核心点开始的第一个分叉点或断点、或两条纹路会聚处、孤立点、折转处、或指向这些奇异点。它可作为指纹纹路的计数和跟踪的开始：式样线(Type Lines)——指包围模式区的纹路线开始平行的地方所出现的交叉纹路，通常它很短即中断，但其外侧线开始连续延伸；

纹数(Ridge Count)——指模式区内指纹纹路的数量。计算纹数时，一般先连接核心点和三角点，该连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。

总体特征更多的是用于指纹分类和检索。局部特征是指指纹上的细节点(Minutia Points)。指纹纹路并不是连续平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为细节

点(或特征点)。两枚指纹常会具有相同的总体特征，但它们的局部特征，却不可能完全相同，为指纹识别提供了一性的确认信息。在考虑局部特征的情况下。

2）指纹识别的性能指标

评价一个指纹识别系统的优劣，主要有以下几项指标：

1、拒识率(False Rejection Rate，FRR)与误识率(False Accept Rate，FAR)：FRR又称拒真率，指将相同的指纹误认为是不同的指纹，而加以拒绝的出错概率。

2、拒登率(Error Registration Rate，ERR)：ERR是用来描述指纹设备的适应性，指指纹设备不能登录及处理的指纹的概率，其过高将会严重影响设备的使用范

围。

3、速度：指纹识别系统的工作速度主要由采集时间、图像处理时间、比对时间和平均识别速度几项指标构成。其中：

a)采集时间通常包含采集的操作时间和图像的传输时间。

b)图像处理时间指的是从计算机处理指纹图像到提取出所有特征、输出特征模板所耗费的时间。

c) 比对时间指计算机对两组指纹特征模板进行比对并给出结果所耗费的时间。

d)平均识别速度指计算机从指纹特征模板库中搜索出特定指纹特征模版的速度，通常是一个统计平均值，其速度的快慢与指纹特征模板库的分类方法有很大关系。

4、“一对一”与“一对多”：指纹识别系统有两种典型的工作方式：认证(Verification)和识另rJ(Identification)。认证(或称验证)是指将现场采集到的待测指纹样本与标本指纹特征模板进行“一对一’’比对，得出“是否是同一人”的结论；而识别(或称为辨识)则是将现场采集到的待测指纹样本与指纹特征数据库中的标本指纹进行“一对多”的搜索比对，得出“有无此人”以及“此人是谁’’的结论。认证和识别在比对算法的实现上侧重点不同，设计上也具有不同的技术特点。

3.2.1视频监控系统原理

该楼宇视频监控系统原理如图3.3所示，楼宇监控摄像头包括门禁摄像头、过道摄像头、电梯摄像头3种。门禁采用高清摄像头进行全天候录制，电梯摄像头进行全天候监控，当电梯内有意外情况时管理员将电梯摄像头链接到录制状态，过道监控摄像头进行切换监控。通过各个监控点的综合应用，完成楼宇的安防监控。

图3.3视频监控实例图

3.2.1可视对讲系统原理

可视对讲实例图如图3.4所示，该可视对讲系统由门口机、控制器、住户机、管理机及门磁开关组成。访客可以在门口机选择被访住户楼层及房号信息，住户听到来电时打开住户机，来访者图像信息随即显示在住户机上，住户可以选择开门与否。当访客不在家时，来访者可以直接在门口机呼叫管理员。该系统将自动记录时间及被呼叫住户信息。

图3.4可视对讲实例图

3.3设备的选择

3.3.1指纹门禁系统设备的选择

图3.5威尔迪AC2100

1）门禁高清摄像头的选择

PDB系列红外防水一体机

3）电梯内摄像头的选择

型号 USC-BS06-02

影响传感器 1/3"Sony Super HAD CCD

像素PAL:752(H)3582(V)

NTSC:768(H)3494(V)

水平解析度 480TVL

最低照度 0.5 Lux

信号制式 PAL/NTSC

扫描方式 2：1隔行扫描

信噪比≧50dB

扫描系统 2:1Interlace

伽马校正 0.45

自动白平衡自动

自动增益控制自动

曝光模式电子曝光EE

同步方式内同步

电子快门 1/50(1/60)—1/100,000 sec.

电源 DC 12V

功耗 2W

工作温度 -20°C~+60°C

净重 590g

3.3.3可视对讲系统设备的选择

1）主机的选择

DF2000AT/5系列豪华不锈钢主机用来安装在各单元出入口，主要完成与本单元楼上分机的通讯和控制单元门电锁的开启，与HY-2000系列门口主机控制器连接使用，通过主机控制器实现联网，同时在分机与管理机、分机与分机的通讯过程中又起到中转的作用。采用软编码方式、操作方便、功能扩充容易。可内置读卡器,可方便实现刷卡开锁和小区一卡通。

技术参数：

◇数码管显示：4位静态

◇呼叫号码：4位