（电路与系统专业论文）电子围栏中心监控平台的设计与开发.pdf

硕士学位论文 m a s t e r 。st h e s i s 摘要 本文阐述了电子围栏中心监控平台的设计与开发，主要内容有电子围栏中 心监控平台的研究背景和意义、关键技术的介绍、监控平台的整体设计、功能 设计和数据库设计以及监控平台的详细程序设计。 结合智能电子围栏设备的功能特点，电子围栏系统中心的监控平台采用三 层架构的思想：数据访问层，负责对原始数据进行操作，主要体现在数据库的 设计，包括电子地图的数据库设计、操作记录与报警记录的数据库设计、用户 和权限管理的数据库；业务逻辑层，主要负责对数据库的操作，如访问数据 库、验证用户输入数据的合法性等：界面显示层主要负责用户的输入信息，响 应用户的控制命令并将命令递交给业务逻辑层处理。 电子围栏中心监控平台实现了电子围栏技术的智能化、人性化，它结合现 代先进的计算机中心控制平台，是周界防护系统人机交互的核心部分。电子围 栏中心监控平台通过串口通讯、网络视频服务器接口、电子地图、数据库技 术、联动报警等，对电子围栏报警分机实行统一布置、集中控制。同时，电子 围栏中心监控平台可对电子防护墙的单个或多个防区进行操控，实时监控现场 实况和设备状态，提高系统的灵活性和可扩充性，它使得整个周界防护系统具 备多重报警、自动记录、远程传输和信息中央处理的功能。在各种系统庞大、 设备数量多的地方，如油井分区、高压变电站等地的周界防护系统配置这样的 监控平台后，监控中心的办公室即能及时准确了解现场的异常状况和电子防护 墙的异常状态，真正做到无人值守现场、减少安全隐患、提高工作效率。 关键字：电子围栏；监控；平台；智能；三层架构 a b s t r a c t t h i st h e s i se l a b o r a t e st h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to ft h ec e n t r a l m o n i t o r i n g p l a t f o r mf o re l e c t r o n i cf e n c e t h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ：t h eb a c k g r o u n da n d s i g n i f i c a n c eo ft h i sr e s e a r c hf o re l e c t r o n i cf e n c ec e n t e rm o n i t o rp l a t f o r m , i n t r o d u c t i o n o ft h ek e yt e c h n o l o g yu s e di nt h em o n i t o r i n gp l a t f o r m , t h eo v e r a l lf r a m ed e s i g n , f u n c t i o na n dd a t a b a s ed e s i g n s ，a n dp r o g r a m m i n g c o m b i n e dw i t ht h ef e a t u r e so fi n t e l l i g e n te l e c t r o n i cf e n c ee q u i p m e n t , e l e c t r o n i c f e n c es y s t e mc e n t e rm o n i t o r i n gp l a t f o r mi sc o m p l e t e do nt h eb a s i so ft h r e e - t i e r a r c h i t e c t u r e ：d a t aa c c e s sl a y e r , r e s p o n s i b l ef o rt h eo r i g i n a ld a t a o p e r a t i o n s ，i n c l u d i n g t h ed a t a b a s ed e s i g no fe l e c t r o n i cm a p ，a l a r mr e c o r d , o p e r a t i o n sr e c o r d , u s e r s i n f o r m a t i o na n df i g h t sm a n a g e m e n t ；b u s i n e s sl o g i cl a y e r , m a i n l yr e s p o n s i b l ef o rt h e o p e r a t i o no ft h ed a t a b a s e ，s u c ha sd a t a b a s ea c c e s s ，u s e r s d a t av a l i d a t i n ga n dd a t a l e g i t i m a c y ；i n t e r f a c el a y e r , r e s p o n s i b l ef o rt h eu s e r s i n p u t t e di n f o r m a t i o n , i nr e s p o n s e t ot h eu s e rc o n t r o lc o m m a n d sa n dp r o c e s st h eb u s i n e s sb e t w e e nt h el o g i cl a y e ra n dt h e i n t e r f a c el a y e r t h ec e n t r a lm o n i t o r i n gp l a t f o r mf o re l e c t r o n i cf e n c e ，w h i c hi st h em a j o rp a r to f t h eh u m a nc o m p u t e ri n t e r a c t i o ni nt h ep e r i m e t e rp r o t e c t i o ns y s t e m , r e a l i z e si n t e l l i g e n t a n dh u m a n eo ne l e c t r o n i cf e n c et e c h n o l o g y , t h r o u g hc o m b i n i n g 、析mm o d e r n a d v a n c e dc o m p u t e rc e n t e rc o n t r o lp l a t f o r m t h ec e n t r a lm o n i t o r i n gp l a t f o r me x e c u t e s u n i f i e dl a y o u ta n dc e n t r a l i z e dc o n t r o lo fe l e c t r o n i cf e n c ee q u i p m e n t s ， u s i n gt h e f o l l o w i n gt e c h n i q u e s ：s e r i a lc o m m u n i c a t i o n , i n t e r f a c eo ft h en e t w o r kv i d e os e r v e r , e l e c t r o n i cm a p ，t h et e c h n o l o g yo fd a t a b a s ea n dl i n k a g ea l a r m a tt h es a m et i m e ，t h e e n t i r ep e r i m e t e rp r o t e c t i o ns y s t e mh a si m p o r t a n tf u n c t i o n ss u c ha sm u l t i p l ea l a r m i n g ， a u t o m a t i cr e c o r d i n g ，r e m o t et r a n s m i s s i o n , c e n t r a l i z e dp r o c e s s i n go fi n f o r m a t i o n , o p e r a t i n gm u l t i p l eo rs i n g l ep r o t e c t e dz o n e s p e o p l ec a l lm a s t e rt h ep r o t e c t e da r e aa n d e q u i p m e n ts t a t e sa n da l s oi m p r o v et h es y s t e m sf l e x i b i l i t ya n ds c a l a b i l i t y u s e r sc o u l d t i m e l ya n da c c u r a t e l yk n o wt h es i t u a t i o no ft h ep r o t e g t e da r e a sa n dt h ef e n c e e q u i p m e n t si nt h em o n i t o r i n go f f i c ea f t e re q u i p p e dt h ep e r i m e t e rp r o t e c t i o np r o j e c to f o i lp a r t i n go rh i g hv o l t a g es u b s t a t i o nw i t ht h ec e n t r a lm o n i t o r i n gp l a t f o r m t h e nt h e g o a lo fi m p r o v i n gw o r ke f f i c i e n c yi sa c h i e v e d , a sw e l la su n a t t e n d e do p e r a t i o n , r e d u c i n gs e c u r i t yr i s k s k 呵w o r d ：e l e c t r o n i cf e n c e ；m o n i t o r i n g ；p l a t f o r m ；i n t e l l i g e n t ；t h r e e - t i e r 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 1 本文研究的背景和意义 第1 章绪论 人们的生产行为、生活方式随着科学技术的不断发展和新技术产品的不断 涌现都发生了重大的变化，监控防护系统的重要性也逐渐被人们所认识和重视 1 , 2 1 。生活水平的日益提高，人们的安全意识也不断提高，企业单位的安全性和 信息化治理的要求越来越迫切【3 】。国家的“十二五”规划中就包含了中国平安城 市建设工程的开展，使得电子围栏安全防护系统得到广泛的应用，国际国内市 场上的电子围栏产品也是种类繁多。 一般的电子围栏安全防护系统主要由前端的电子围栏防护墙和控制主机组 成。电子围栏安全监控系统是一种新型的安防技术，当有人非法越过或破坏电 子围栏时，系统就发出报警声光显示，并通过电话拨号器把报警信号通过公共 电话网传到监控中心【。目前应用的主要有红外对射电子围栏、静电感应式电 子围栏以及脉冲式高压电子围栏等。 随着计算机技术的发展、安防监控的信息化和智能化，电子围栏安全防护 系统结合计算机中心控制平台、远程传输技术、门禁技术、视频监控等先进技 术组成新型系统 2 1 。其中智能电子围栏中心监控平台实现的价值充分体现在能 够和现场的电子围栏报警分机实现闭环式通信互动，远程控制现场的电子围栏 设备，这不仅大大提升了电子围栏产品的档次，实现了电子围栏的系统化和可 扩充性。 1 2 国内外研究现状 中国在2 0 世纪末就引进了电子围栏，其中脉冲式高压电子围栏、张力式电 子围栏、静电感应式电子围栏以及红外对射电子围栏等的应用比较广泛，它们 的特点大都是“阻挡为主、报警为辅 1 4 1 。 近年来电子围栏安全防护系统已经朝着“智能化、系统化”发展【2 】。目前市场 呈现出多种探测技术齐头并进的局面，以分析型的周界入侵探测设备为前端的 周界防护系统，如智能视频分析、光纤传感、振动光缆等，成为了周界市场的 关注热点1 3 5 j 。 电子围栏监控系统主要应用于油井分区安防、国防仓库分区防卫以及高压 变电站周界阻挡报警系统、住宅小区数字化等【l 】。不同行业的应用对电子围栏 产品的要求也不同，有的需要高压脉冲形成威慑力的阻挡，有的只需阻挡和报 警；另外有些场地需要设置全方位、无死角的防区1 5 1 。但是电子围栏主要的系 统功能和特点都必须保证：安全及报警感知性、判别功能、阻挡和报警【l 】。 1 目前比较先进的新一带电子围栏有x k - f 0 9 周界防护脉冲电子围栏，单防 区型，双防区型，内置报警信息远程传输；可选配z i g b e e 现场无线组网，主 机巡检及值班人员考勤刷卡模块。还有y f s 0 0 0 e r 0 3 5 智能电子围栏系统，现 场的电子围栏报警分机通过r s 4 2 2 总线和中心管理平台实现闭环通信，中心监 控平台具备对各下级设备进行定时巡检的功能，随时监视各下级设备的工作状 态，以便管理人员随时了解和掌握报警系统的运行情况，及时发现和处理系统 某个环节出现的故障，提高系统可靠性。中心监控平台根据实际应用为用户提 供极大的方便，包括远程程序升级、远程数据采集、远程数据更新、远程参数 设置和远程联动控制等。 在安全防护监控领域，美国t r i d i u m 公司的n i a g a r a 集成监控平台和先进的 室外防御传感器相结合，形成新型的周界防护系统。它的中心监控平台利用 i n t e r a c t 技术，不仅可在监控中心能看到和操作系统的监控界面，还可在世界的 任何角落透过i n t e m e t 随时访问联网监控界面，掌握整个防护区域的布防状况， 报警事件的发生地点等信息【4 j 。 1 3 本文的主要内容 本文的主要工作是设计与开发电子围栏中心监控平台。监控中心平台软件 是整个电子围栏防护系统人机交互部分，其一方面要响应人员基本界面的操 作，同时根据需要调用数据库中相应的数据表、视图、存储过程等来完成操作 人员下发指令中包含参数信息的提取和封装。另一方面还要完成接收数据，协 议解析和重要数据的存储工作。电子围栏中心监控平台在c 撑n e t 编程环境 中，利用s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库、n e t 提供的s e r i a l p o r t 串口通行类、 m a p l n f o 公司的m a p x t r e m e 组件、网络视频服务器的二次开发包实现系统各模 块的功能。 第一章主要介绍了研究背景和意义、电子围栏防护系统的国内外研究现 状、本文的主要内容。 第二章介绍了电子围栏中心监控平台程序开发的基础知识。首先介绍了电 子围栏监控系统的组成、监控平台和电子围栏报警分机的功能特性，给出了电 子围栏报警分机的功能描述；然后详细地介绍了电子围栏监控系统程序开发中 用到的编程工具和各种关键技术的基础知识。 第三章是电子围栏中心监控平台的整体设计。通过对系统目标和功能的分 析完成系统数据结构分析、功能架构的设计，确定系统的整体框架和核心功 能。 2 第四章是电子围栏中心监控平台的详细设计。完成所有数据表格字段信息 的设计；实现支持系统运行的数据库配置工具的开发；然后给出了各个功能模 块操作界面的详细设计，以及各个功能模块的操作流程图、实现各项主要功能 的关键代码。 第五章总结与展望对本文的工作进行了总结，阐明了电子围栏监控平台的 不足之处，针对不足提出了进一步工作的展望。 3 硕士学位论文 m a s t e r s t h e s i s 第2 章平台开发的基础和关键技术 2 1 系统介绍 电子围栏监控系统组成包括监控平台、前端的电子围栏报警分机、视频监 控摄像机、网络视频服务器，其中监控平台是整个电子围栏监控系统的核心， 是系统的人机交互部分，也是本文研究内容的重点。系统的组成框架如图2 1 所示，下面介绍电子围栏监控系统中各部分的功能和特性。 图2 1 电子围栏监控系统 2 1 1 电子围栏监控系统的下位机 电子围栏监控系统中的下位机是指在前端构成电子防护墙的报警分机和网 络摄像机，其中网络摄像机属于电子围栏系统功能扩展的设备，为系统提供视 频数据，就不做详细介绍，主要介绍构成电子围栏防护墙的报警分机。 本课题涉及的报警分机是一种基于r s 4 2 2 串口通信的智能电子围栏报警分 机。主要针对复杂、庞大的周界防护需求而设计，每台主机( 即本课题所研究 的中心监控平台) 最多可以控制1 0 2 3 个分机；总线式的通信系统满足了复杂而 庞大的防护需要【1 。这种报警分机比较适合恶劣的室外环境，如施工现场、变 电站、化工厂等的安全监控。 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i $ 报警分机主要功能特点有： ( 1 ) 入侵探测功能：报警分机是整个电子围栏系统的前端探测设备。报警分 机与分机之间构成红外光交叉对射的警戒幕帘，如图2 2 所示。4 个红外幕帘构 成闭合的矩形警戒防区，每个防区的顶点分布4 台报警分机；布防区域处于警 戒状态，有非法侵入时则触发报警事件；撤防区域的红外幕帘失去警戒，任何 物体通过都不会触发报警事件。 防区2 。擞防状态。 电子围栏报警分机 撤防状态的红外暮帘布防状态的红外暮帘 图2 2 报警分机形成的防护区域结构 ( 2 ) 节点式设计，可以满足多区域、闭合式的周界防护需求，有别于传统的 单线式电子围栏，在使用最少数量报警分机的情况下实现无缝闭合的周界防 护。 ( 3 ) 射频卡权限认证功能：每台报警分机都具有射频卡读卡功能，类似于门 禁系统，配合主机的权限卡认证系统，可凭借获得权限的射频卡进入任何一个 防护区域，周界防护系统更加灵活和智能。 ( 4 ) 真人语音提示系统：每台报警分机都带有扬声器。人性化的真人语音提 示，在分机复位重启、检测非法入侵、布防、撤防、刷卡进入、或无权限卡进 行非法刷卡等情况，都可以听到相应的语音提示。 ( 5 ) 全双工总线通信系统：有别于传统红外对射的继电器信号输出，报警分 机通过全双工通信和中心监控平台协调工作，使得整个防护系统更加稳定和安 全，同时易于实现智能化管理。 ( 6 ) 入侵探测是采用红外对射光束，有别于传统脉冲式对射，对射红外线经 过特殊的数据编码，提高防护系统的抗干扰能力和安全性；对射红外线的强度 分成不同的等级，可根据现场需要进行设置。 报警分机的主要参数有： 5 ( 1 ) 为了满足节点式无缝周界防护，报警分机按照红外幕帘数目的不同，可 分为三种机型：它们分别带有两个、三个或者四个红外幕帘对射装置。 ( 2 ) 通信方式是r s - - 4 2 2 ，通讯协议是按照安防的行业协议扩展制定的。每条 协议由7 个字节组成，每个字节代表报警分机的各项参数设置，如第二字节代 表分机的地址。 ( 3 ) 通信波特率有四种选择，分别是2 4 0 0 b p s 、4 8 0 0 b p s 、9 6 0 0 b p s 、 1 9 2 0 0 b p s 。 ( 4 ) 射频卡的感应距离小于等于3 c m 。 ( 5 ) 对射光束散射角度小于等于1 5 度。 ( 6 ) 通信距离1 2 0 0 米以内；红外对射距离5 至1 0 0 米。 2 1 2 电子围栏监控系统的上位机 电子围栏监控系统的上位机是指中心的监控平台，是整个监控系统管理者 的一个开放监控平台。中心监控平台将电子围栏防护区域的有关信息集中到监 控中心，实现信息共享、统一管理，建立统一、开放的数据库，对来自现场的 监控数据进行分析、处理并归档，为日后的查询、统计提供有效手段。系统管 理者通过监控平台随时监视防护区域的情况，在发生事故的第一时间收到来自 现场的报警，并可在现场失控的情况下做出相应的措施。通过中心监控平台给 分机发送控制命令，管理人员还可对报警分机设备进行各种操作，如撤防布 防、参数设置、远程程序升级、广播查询、获取状态等。 2 1 3 网络视频服务器 网络视频服务器是一种视频编码器，是可以压缩、处理音视频数据的一种 网络传输设备，它在安防监控领域应用广泛，是智能监控系统中的重要组成部 分，本系统将利用其全双工语音通信的功能实现系统的语音对讲功能。网络视 频服务器主要有一下几个功能； ( 1 ) 编码：将音视频信号按照标准进行数字编码，全双工语音通信； ( 2 ) 控制转换，视频服务器接收平台发出的控制编码，将其转换成相应摄像 机控制设备的通讯协议，控制摄像机云台和镜头的动作； ( 3 ) 报警接口：根据系统需求，设置相应的报警联动灯光、报警音等； ( 4 ) 对多个视频监控镜头实现点阵控制。 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 2 平台开发的基础知识介绍 2 2 1c 撑n e tf r a m e w o r k 基础知识介绍 c 群是一种简洁、类型安全的n e t 平台上最重要的语言之一，c 撑n e t 开发 构建的程序在n e tf r a m e w o r k 上的运行安全可靠i s , 9 。c 群不但继承了c + + 的灵 活性和j a v a 的简介，还吸收了d e l p h i 和v i s u a lb a s i c 的易用性，它是一种功能 强大、表达力丰富的编程语言1 1 0 1 。利用c 5 i 可进行各种应用程序的开发，如桌面 应用程序、w e b 应用程序、w m d o w 服务、报表应用程序、o f f i c e 应用程序等怫 1 0 】 o c 撑语法比c + + 简单，但功能却更强大。它比c + + 多了一些泛型类型，开 发人员能获得更高的集合类型，进而实现程度更多的代码重用【1 0 l ：c 撑提供了 迭代器，迭代行为可以进行自定义，使得客户端在使用代码时变得更容易； c 撑支持委托事件、匿名方法，这样方法或代码块就可作为参数进行引用 1 1 , 1 2 ；c 撑支持封装、继承和多态性这些概念，是一种面向对象的语言【8 , 1 1 ；c 拌 中的委托、属性、内联、语言集成查询等构建了软件组件的开发1 9 1 1 】。 n e t 主要包含以下几个组件：公共语言运行库、n e tf r a m e w o r k 类库和运 行库宿主，这个程序开发平台简化了i n t e m e t 广泛分布式环境中的应用程序开发 过程。公共语言运行库是整个运行平台的基础，程序代码的执行、内存管理、 线程管理和远程执行等核心服务，都是由公共语言运行库管理。n e t f r a m e w o r k 类库是面向对象的可重用类的广泛集合，使用这些类库开发多种运 行库宿主，包括w i n d o w $ 窗体和a s p n e t 。它还为开发人员提供了w e b c o n t r o l 和w i n f o r mc o n t r o l 两种控件支持【12 ，1 3 】。其中w m f o r mc o n t r o l 就是用来 设计和开发w m d o w s 应用程序的控件，是可重复使用的组件，封装了用户界面 功能，可在基于w m d o w s 的客户端应用程序使用 1 2 , 1 3 。w m d o w s 窗体不仅提供 了很多现有的控件，还提供了自行开发控件的基础结构，可以根据实际需要创 作自己的自定义控件或者组合、扩展现有控件。复合控件封装有可作为控件重 复使用的用户界面，可视化的设计器为创建复合控件提供了有力的支持。比如 由文本框和重置按钮组成的一个控件就是一个复合控件。也可以通过任何 w m d o w s 窗体控件派生出的控件，重写或改变其属性、添加方法和事件的方式 来自定义窗体控件【1 4 j 。 v f m f o r mc o n t r o l 的基类还提供了客户端基于w m d o w s 应用程序的可视化显 示所需的机制；提供了窗口句柄、处理消息的路由、鼠标和键盘事件等；还提 7 硕士学位论文 m a s t e r s t h e s i $ 供了高级布局，并具有特定显示属性，如w i d t h 、t e x t 、f o n t 、f o r e c o l o r 等。另 外，由于基类还提供了线程支持以及与a c t i v e x 控件的交互性等基础结构，使 得程序员在开发自己的w i n d o w s 应用程序时相对简单。n e t 程序集中还提供 了许多可直接访问进行引用的组件1 1 5 , 1 6 1 。一个组件就是一个n e t 类，负责公开 业务逻辑给客户端应用程序；组件内部独立设计和开发，与环境和其他程序隔 离；组件可以在适当的环境中被不同形式或不同层次的程序重复使用；它提供 了清楚的接口规范，与环境交互，因此通常被看成是一个能够为用户提供服务 的软件包【1 5 】。 执行c 拌程序时，程序集将加载到n e t 平台的c l r 中，c l r 再通过安全监 察执行实时的编译并将代码转换为本机机器指令。程序运行中的资源管理和异 常处理、程序结束后的垃圾回收等相关服务都是由c l r 提供。如图2 3 所示， 简单的表示了程序集合c l r 的编译和运行、c 6 f 源代码、n e tf r a m e w o r k 类库 之间的关系。 r 。： c # 工程 i 资源 c # 源代码 引用 1r1r c # 编译 创建 完成封装( e x e 或d 1 1 ) k s i l 元数据 c l r 安全性、垃圾回收、实时编译 转换为本机指令 1 r 操作系统 下载到c l r 图2 3c 群n e t 运行架构 8 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 2 2s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库技术 s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库是微软公司2 0 0 5 年末发布的一款数据库平台产品， 它经过多个版本的演变，拓展了数据处理许多方面的业务，不仅包含了企业级 数据管理功能，还具有了商业智能等特性，将功能延伸到了数据库管理以外的 开发和商务智能，这样既适合小企业应用，也适合大规模的联机事务处理、数 据库和电子商务应用等。s q ls e r v e r 数据库提供了丰富的企业级应用，并支 持n e t ，内嵌了w e b 服务，允许用户使用各种语言编写业务逻辑，方便数据库 的开发，提高了它的可靠性、可编程性和易用性。如图2 4 所示的是s q l s e r v e r2 0 0 5 数据库架构刚1 8 】。 图2 4s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库架构图 s q ls e r v e r2 0 0 5 同时也是一个数据库管理系统，具备系统的管理和维护功 能，实现对共享数据有效存取、组织和管理。一个数据库一般都是由多种数据 对象构成，而s q ls e r v e r 数据库的对象主要包括表、视图、索引等【1 8 1 9 1 。下面 主要介绍这三种常用的数据对象。 ( 1 ) 数据表 数据表是包含数据库中所有数据的数据对象，是数据最原始的存储位置。 数据在表中以行和列的组织形式呈现出来，类似于电子表格。各行代表每一条 记录，各列代表记录中的每个字段。例如电子围栏监控平台软件所保存的报警 记录，包含了所有报警记录的表，表中的每一行代表一条报警记录( 即一次报警 事件) ，各列分别代表该次报警事件的时间、报警分机号、报警类型等信息。 ( 2 ) 视图i e w ) 9 硕士学位论文 m a s t e r st 壬i e s i $ 视图是一个虚拟表，也是由许多带有名称的列和行的数据组成，但其内容 由查询来定义。视图中的数据来自于某个条件查询所引用的数据表，类似于对 某个或几个数据库中的一个或多个表中的数据进行筛选的结果，根据筛选条件 动态生成各种视图。通过视图进行查询没有任何限制，也可通过它们进行数据 的修改。 ( 3 ) 索j ( i n d e x ) 索引包含由表或视图中的一列或多列生成的键，是视图或表关联的磁盘上 的结构，可以加快从表或者视图中检索行的速度，帮助用户快速查找表中的指 定信息，减少查询必须读取的数据量，显著提高数据库查询速度和应用程序的 性能。 2 2 3m a p x t r e m e 地图控件 随着业务管理和资源调度的复杂，被监控的基础设施的不断扩大和完善， 传统工程管理中用到的纸质图纸已经不太适应现代企业管理的要求了例。监控 平台为了适应各种需求、灵活扩充，满足智能化、实时性、可视性，监控平台 应该有所监控基础设施或资源的现场电子地图，实现设备的统一控制、资源统 一管理、远程监控和灵活操作【2 1 捌。电子地图中的信息提供了一种管理复杂而 大型空间数据的实际手段，也将数据信息和图形融合于一体，使用存储和处理 空间信息的高薪技术，将设备的相关属性、管理的各种参数和地理位置有机结 合，根据实际要求，让用户准确、真实、图文并茂地得到所需的空间信息 2 0 1 。 同时借助特有的空间分析功能和可视化表达方式，可以辅助用户完成各种管 理、维修等的决策 2 2 , 2 3 1 。 m a p i n f o 公司提供的m a p i n f o 地图软件支持矢量、栅格的数据格式，可以根 据实际需要变换不同的数据格式；它是一种可以将信息、数据以可视的桌面图 形的形式呈现出来的地理信息系统。还可以通过数据导入工具将已经成型的各 种矢量数字化的地图文档导入到系统；对于纸质的地图数据通过扫描成栅格数 据后再导入系统，然后经过几何纠正和分层矢量化形成电子地图瞄】。 电子地图在许多企业数据分析系统中，为其提供了方便有效的大型空间数 据分析手段。为了使得程序员在开发各种应用系统时能方便的实现电子地图的 应用，m a p i n f o 公司向用户提供了一个基于c o m 技术地图控件m a p x t r e m e ，它 具有强大地图分析功能，支持w i n d o w s n e t 框架。将m a p x t r e m e 地图控件安 装到开发环境v i s u a ls t u d i o 中，在开发程序时可使用其支持的任何功能。 m a p x t r e m e 集成到v i s u a ls t u d i o 的同时集成了一些项目模板，v i s u a ls t u d i o 中提 1 0 供的大量模板、控件、示例代码和工具帮助用户完成强大的地图绘制和分析能 力，包括地图创建和显示、数据访问、主题图地图绘制、光栅和网格处理、对 象处理和表示等，实现w i n d o w s 窗体应用程序的电子地图功能1 2 s - 2 7 1 。 2 2 4 网络视频服务器的二次开发 网络视频服务器是一种压缩、处理音视频数据的网络传输设备，它的主要 接口有音视频压缩编码器，负责音频和视频数据的采集、压缩编码；网络接 口，负责局域网数据传输；r s 4 2 2 r s 4 8 5 串行接口，负责转发监控平台对摄像 机、报警分机等前端设备的控制命令。许多视频服务器都提供开发的s d k ，用 户或者第三方开发商可以使用这个s d k 开发包构建新的应用功能。本文研究的 电子围栏中心监控平台将在其开发过程中，针对监控平台中所需的实际功能， 对网络视频服务器进行二次开发，并将视频服务器的功能应用到整个系统。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第3 章电子围栏监控平台的整体概要设计 3 1 监控平台的数据库设计 根据电子围栏中心监控平台的功能设计要求以及功能模块的划分，本系统 处理的数据共分为四大类：设备数据、人员数据、记录数据、权限卡数据。设 备数据主要包含串口设备数据、报警分机设备数据、防区规划数据、红外幕帘 数据、对讲设备数据；人员数据包括用户登陆数据、权限组数据、部门人员数 据：记录数据包括报警记录和操作记录；权限卡信息数据包括权限范围设置和 临时卡数据。 3 1 1 数据流程分析 本系统数据流程图大体框架如下图3 1 所示。 错误 用户信息 相应的数据表 图3 1 数据总体沉程图 3 1 2 数据结构分析 系统的功能模块主要是五大模块：系统管理、人员管理、电子地图、人员 管理和语音对讲。大体的数据类型有四种：现场设备和规划的数据、人员数 据、记录数据和权限卡数据。模块之间相互传递数据，而同一个数据表的不同 行又服务于不同的模块，模块和其使用的数据表之间存在着复杂的交叉复用关 系。下面表3 1 至表3 5 分别给出各个模块对数据表的调用关系及数据表中需包 含的信息字段。 表3 i 系统管理模块 涉及的数据表表中所含信息字段 用户信息 用户名+ 密码+ 操作权限 操作日志用户名+ 操作时间+ 操作内容+ 操作结果 表3 2 人员管理模块 涉及的数据表 表中所含信息字段 人员信息 所在部门+ 姓名+ 电话+ 权限组i d + 卡号 操作日志用户名+ 操作时间+ 操作内容+ 操作结果 权限组 权限组i d + 报警分机i d + 红外幕帘i d + 防区 i d + 权限描述 临时卡卡号+ 权限范围+ 有效时间段 表3 3 记录管理模块 涉及的数据表 表中所含信息字段 报警日志报警分机i d + 报警时间+ 报警内容 操作日志用户名+ 操作时间+ 操作内容+ 操作结果 用户信息 用户名+ 密码+ 操作权限 表3 4 电子地图模块 涉及的数据表 表中所含信息字段 报警日志 报警分机i d + 报警时间+ 报警内容 操作日志 用户名+ 操作时间+ 操作内容+ 操作结果 用户信息用户名+ 密码+ 操作权限 串口总线串口号+ 波特率+ 是否可用 报警分机串口i d + 地址+ 名称 名称+ 序列号+ 邻近防区i d + 左、右分机 红外幕帘 地址 防区规划名称+ 序号 表3 5 语音对讲模块 涉及的数据表表中所含信息字段 对讲设备 名称+ i p 地址+ 用户名+ 密码+ 端口+ 是否在线 操作日志用户名+ 操作时间+ 操作内容+ 操作结果 用户信息 用户名+ 密码+ 操作权限 3 1 3 数据库配置 电子围栏中心监控平台是一个综合管理电子防护墙的软件工具，其存储的 数据大多具有保密性，操作人员对现场防护区域的操作( 如布防、撤防、刷卡等) 和数据的查询也有权限限制，各个部门的职责不一样，对这个平台的操作权限 也不一样。这就需要对各种登陆的用户进行权限比对，分不同的权限等级，只 允许有权限的相关人员在平台上进行各种操作和记录的查询。这些就是数据库 安全性问题。所以为了防止没有被授权的用户非法操作、泄露数据、更改系统 设置，确保数据库的完整性和准确性，必须要考虑到数据库的安全性设计。 系统程序数据库的传统连接方式有两种：一种是应用系统不对用户的权限 进行控制和管理，直接给每个用户分配一个数据库账号，并对这些账号进行相 应的授权管理，用户登陆系统时手动输入自己的数据库账号和密码即可；另一 种是，每个系统对应一个数据库账户，这个账户具备系统全部数据库操作的权 限，用户不需要数据库账户的凭证信息直接登陆。多数应用系统都采用第二 种，但这样的方式会使得破坏者通过反编译盗取数据库账户信息。 因此，为了保障数据库安全性，在电子围栏中心的监控平台系统登陆之 前，给用户提供一个数据库配置工具，采用二次登陆，解决数据库连接方式安 全与灵活的问题。在系统登陆前使用这个数据库配置工具，手动输入一个具有 基本权限的数据库账户信息登陆数据库。在验证系统用户身份后，用户进行的 所有数据库操作都是在这个数据库账户的基础上进行，即身份验证成功后才能 成功连接数据库，然后进入系统的登陆界面尽心登陆，否则无法进行登陆。 一个数据库服务器保存的多个数据对象可为多个应用程序提供数据库服 务，建立数据库服务也是一个数据库配置的过程。为电子围栏中心的控制平台 建立一个名为e r a i l i n g 的数据库以保存所有记录，系统所有数据的操作都是基 于这个数据库中的表或视图。在数据库连接成功后，将这个数据库设置成后续 系统操作中所要查询的数据库。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 3 2 监控平台的功能模块设计 结合报警分机的主要功能特点和参数，监控平台的系统设计需满足以下几 个需求：中心监控平台必须有串口通信接口，使得分机和平台之间，通过 r s 4 2 2 控制总线保持双工通信，实现在中心远程控制报警分机的动作，以及设 置报警分机的各项参数；同时监控平台还接收报警分机上传的各种反馈信息， 进行分析、处理和保存；报警提示；权限卡的设置和授权；用户管理。操作主 界面主要分为以下几个部分：系统管理界面( 包括系统登陆和系统设置) 、电子 地操作界面、人员权限管理界面、语音对讲操作界面、记录管理( 包括查询导 出等) 操作界面。中心监控平台的整体功能架构，如图3 2 所示。 图3 2 中心监控平台的整体功能架构 3 2 1 系统管理 系统管理模块的功能包括系统登陆、系统设置、锁定窗口、最小化窗口。 一个程序在启动后首先要进入登陆界面，即确定使用者的身份。电子围栏中心 监控平台在程序设计中会给系统设置的管理员账户a d m i n ，初始密码是a d m i n ， 这个账户属于超级管理员。管理员可以登陆系统后自行修改管理员用户账号的 密码和其他账户信息，且具备所有操作的权限。这个管理员可以在不同的权限 组内，给每个不同的用户设置其所具有的权限。 第一次登陆的时候直接使用上述所说的初始用户名和密码，系统将进行数 据库查询验证用户名和密码，成功后则进入电子围栏中心监控平台的主界面， 否则，会提示用户名或密码错误。 进入主界面之后，首先要进行系统设置，修改初始密码、增加用户等。因 为a d m i n 管理员身份具备所有操作的权限，权限主要是：人员管理、地图编 】6 辑、对讲管理、记录管理、用户管理、设备管理、登陆设置和锁定窗口。 a d m i n 的这些权限不能随意被取消，因此要防止有些非管理人员对其权限进行 编辑修改，在程序设计中要限定管理员的身份和权限不能被修改。在试图修改 管理员身份时要给出相应的提示或警告。 下面给出一个示例表3 6 ，在a d m i n 身份登录系统后，在用户管理中添加的 几个用户及其各自所具备的权限范围设置。 表3 6 用户权限列表示例 用户权限 用户 名称 人员地图对讲记录 用户 登陆 锁定 设备其他 管理编辑管理管理管理设置窗口管理管理 a d m i n ， ， ， 1 2 3 ， h e z e l ， y e a r， ， ， h e z a i 0 2 ， z h o u ， 由上述列表可以看出，用户名为“a d m i n $ 的系统管理员具被所有权限，而用 户名为“1 2 3 ”和 h c z c l ”的人员只能进行地图编辑、对讲管理、设备管理等，这样 的权限设置适合于技术支撑的工作人员；而名称为h e z a i 0 2 只有人员管理、用 户管理、登陆设置等，这样的权限设置适合于管理人员添加删除用户，安排值 日表等。由此可以看出，中心监控平台可对不同级别的用户分配不同级别的权 限，防止人员非法操作系统。 3 2 2 人员管理 人员管理主要是用来管理不同操作人员所对应的权限卡、人员所具备的操 作权限、权限卡的权限范围。因此人员管理分为两部分：权限组管理和部门管 理。 ( 1 ) 权限组管理 权限是针对现场的防区规划和电子围栏设备的布置情况，设置具备进入某 一个防区或对某一个电子围栏报警分机进行操作( 如布防、撤防) 的权限。用 户对于系统可操作的项目不同、对现场的各个防区行使刷卡布防和撤防的权力 不同。用户可以根据不同人员设置可操作的项目或给不同的权限卡设置多个具 有不同路线的刷卡撤防权限。 1 7 如图3 3 ( a ) 和3 4 ( a ) 所示，虚线标出的线路表示有权限进行刷卡布防或者撤 防，实线标出的表示禁止。图3 3 ( a ) 虚线标出的是第一组技术管理人员的权限路 线，当第一组权限管理人员持卡在其相关的报警分机设备上刷卡时，可以刷卡 成功，并按照设置的权限范围，使报警分机的某一红外幕帘撤防。若在权限范 围之外的报警分机上刷卡，则刷卡失败，同时报警分机语音提示“无权限卡”。 持有第一组权限卡的技术管理人员经过的路线如图3 3 ( b ) 所示。同理第二组技 术管理人员所经过的路线如图3 4 c 0 ) 所示。假设某个几个防区的现场设备出现 了故障需维修，则可用此方式生成维修线路，方便工作安排和现场管理。 o 电子圈栏报警分机具备操作权限的红外幕帘不具备操作权限的红外暮帘 ( a ) 红外幕帘的权限分布 ( b ) 第一组技术管理人员的权限路线 图3 3 第一组技术管理人员的权限范围设置 o 电子日栏报警分机 具备操作权限的红外暮帘不具备撮作权限的红外暮帘 ( a ) 红外幕帘的权限分布 ( b ) 第二组技术管理人员的权限路线 图3 4 第二组技术管理人员的权限范围设置 1 8 ( 2 ) 部门管理 部门管理主要是为了方便各个权限卡所对应的工作人员的相关信息和权限 组。主要包含的信息有：姓名、权限卡的卡号、直属部门、电话、权限卡具备 的权限等。可以进行部门人员的添加、删除和相关信息的修改。 3 2 3 记录管理 为了使得系统的数据更完整，同时也方便各种事故、故障的数据分析和系 统维护，系统将记录所有来自现场防区的报警信息，同时还记录系统操作的历 史痕迹。所以记录管理分为报警记录和操作记录两种。报警记录主要包含非法 入侵报警、刷卡失败报警、通信故障报警；操作记录包括登陆操作、界面操 作、数据编辑操作、记录查询操作等。 记录管