楼宇智能监控论文.doc

智能楼宇监控内容提要：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 安防目录第一章 绪论21.1 选题的目的与意义21.2智能楼宇监控技术的发展趋势2第二章 监控系统的原理及构成22.1监控系统概述22.2监控系统结构22.3门禁系统32.3.1密码识别技术32.3.2卡片识别技术32.3.3生物识别技术42.4视频监控系统42.4.1视频监控设备的现状42.4.2视频监控设备的发展52.4.3视频监控系统基本功能要求52.5可视对讲系统62.5.1可视对讲系统各部分的主要作用62.5.2可视对讲系统的工作原理62.5.3可视对讲系统的主要功能7第三章 智能楼宇监控系统的设计实例73.1实例需求分析83.2设备原理83.2.1指纹门禁系统原理83.2.2视频监控系统原理93.2.3可视对讲系统原理103.3设备的选择113.3.1指纹门禁系统设备的选择113.3.2视频监控系统设备的选择113.3.3可视对讲系统设备的选择143.3.4DVR设备的选择16参考文献17第一章 绪论1.1 选题的目的与意义楼宇的智能监控，是指以建筑为平台，以集中监视、集中控制、集中管理为目的，将各种监控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。与传统楼宇监控系统相比，现代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智能楼宇监控技术的发展趋势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。第二章 监控系统的原理及构成2.1监控系统概述目前，监控系统在智能楼宇中起着至关重要的作用。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监控系统结构 智能楼宇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。 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。 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 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。 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。 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，使用不方便。 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。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。 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。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。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，其两个特点就是数字化和网络化。1、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。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。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724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。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。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。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。第三章 智能楼宇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：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。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)。3.2.2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，完成楼宇的监控。 图3.3视频监控实例图3.2.3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项目 产品威尔迪AC2100指纹门禁处理器32Bit RISC CPU 32位处理器 指纹容量3,000个指纹模板(1,500个指纹)事件日志数量30,000事件日志支持卡类型ID卡（EM/HID/MOTO/STAR等） IC卡（Mafare 1) 指纹模板可以存储在卡上的非接触存储卡操作模式指纹、智能卡、智能卡+指纹屏幕显示128 64 图形显示 LCD通讯接口RS-485, RS-232, 韦根输入和输出, USB指纹传感器500 dpi 光学传感器 带活体指纹检测功能 指纹验证时间0.5 秒 指纹匹配时间1 秒 FRR拒真率 /认假率 FAR0.1% / 0.0001%电源供应直流电 12V 24V工作环境-20 50 /低于 90% RH (非冷凝)外形尺寸92.3(W)170(H)39.5(D) 毫米3.3.2视频监控系统设备的选择1）门禁高清摄像头的选择PDB系列红外防水一体机产品特点： 采用Sony Super HAD CCD原件 采用世界先进的 BELLDSP数字信号处理技术图像自然清晰亮丽 内置云台，匹配解码器，实现全方位监视 电子快门，自动白平衡，背光补偿 嵌入式安装,隐蔽性更好 采用优质铝材，精细加工工艺, 外观小巧精致 带485接口，可远程控制技术参数: 型号PDB-N342SPDB-N350SPDB-N352S传感器1/3 Sony Super HAD CCDDSP型号Sony解析度420 TV线500 TV线520 TV线最低照度0.8 LUX F1.20.5 LUX F1.20.5 LUX F1.2扫描频率PAL: 625 lines, 50 fields/sec有效像素537(H)x597 (V)795(H)x596 (V)795(H)x596 (V)电子快门1/501/120,000 秒同步模式内同步白 平 衡ATW / AWC switchable增益控制AGC ON / OFF switchable背光补偿ON/OFF switchable信 噪 比48 dB (AGC开)伽玛校正0.45视频输出Composite 1.0V p-p at 75 ohm音频输出镜头规格Board Lens mount 1工作温度-10 to 50C工作湿度within 85%RH工作电源DC12V1V / 180mA重 量0.54KG2）监控点1、2设备选择 枪式摄像头（品牌：维视Veise型号：DF-2012）型号DF-2012影像传感器1/3 LG B/W CCD清晰度420 TV 线像素NTSC:510(H)494(V); PAL:500(H)582(V)扫描方式NTSC:525 Lines,60 Field / Sec;PAL:625 Lines 50Field / Sec同步方式内同步伽玛校正0.45 视频输出1.0Vp-p 75 欧姆信噪比48dB(AGC Off)电子快门On:NTSC:1/60-1/100,000Sec PAL:1/50,1/100,000Sec Off:NTSC:1/60Sec PAL:1/50Sec光圈驱动方式视频/直流操作温/湿度-10+50 RH95% Max存储温/湿度-20+60 RH95% Max增益控制自动镜头C/CS Lens白平衡自动最低照度1 Lux(F:2.0)背光补偿开/关电源DC12V10% 400mA尺寸55(W) x 110(D) x 50(H) mm净重450克3）电梯内摄像头的选择型号 USC-BS06-02影响传感器 1/3SonySuperHADCCD像素 PAL:752(H)582(V)NTSC:768(H)494(V)水平解析度 480TVL最低照度 0.5Lux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)1/100,000sec.电源 DC12V功耗 2W工作温度 -20C+60C净重 590g3.3.3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位通话时限：60秒工作电压：DC13V5%环境湿度：45%95%环境温度：-30+55摄像头工作电流：23020mA摄像头：1/3CCD摄像头清晰度：380电视线扫描频率：15625Hz 50Hz最低照度：0.2Lux视频输出：1Vp-p 75音频输出不失真功率：100mW频率响应：3003400Hz3dB主机工作电流：静态 150mA 动态 650mA(含摄像头)安装开口尺寸：39515635mm（长宽厚）2）住户机的选择l 10.1寸数字屏，豪华高贵；l 配备数字摄像头；l 双色功能按键，操作更快捷；l 精密喇叭网纹，格调新颖；l 标准USB接口，方便传送文件；l 全中文菜单，触摸操作，更易使用；2）管理机的选择DF2000-2系列铝款管理机采用液晶点阵全中文显示方式，有非可视、黑白可视、彩色可视三种类型。其功能强大，性能稳定，各项功能设置均可通过键盘方便完成，可方便地用于有主机系统中和无主机系统功能及特点：接收各分机呼叫，并显示来电号码。接收各分机和边界红外对射探头发出的报警信息，显示报警类型及分 机号码和边界位置 能记录每次报警的日期、时间、地点等信息，最大可存贮500条。能查询历次报警记录。主机呼叫管理机时，可遥控开启电控锁。能切换各门口主机上的视频信号至管理机监视器。有时钟显示。有白天和夜间两种工作模式，即干预管理各门口主机的呼叫，并能显示 门口主机呼叫的房号。能预置各防区报警探头类型。群呼为选项(增加该功能，系统电源要增加)。技术参数：显示：液晶16点阵繁体中文显示存贮容量：500条报警信息报警警笛时间：不少于5分钟管理楼栋数：99栋（6位系统中）接收边界报警的个数：99个系统编码位数：6位/8位连接分机数量：999999台系统总线：4线显示器：4黑白/液晶彩色显示器视频信号：1Vp-p 75音频输出不失真功率：5mW频率响应:3003400KHz3dB工作电压：DC13V5%工作电流：600mA(含显示器)环境温度：-1055环境湿度：45%95% 外形尺寸：可视：490250125mm(长宽厚)3.3.4DVR设备的选择A、功能和技术特征监视功能：双路视频输出，监视器、VGA等多种输出接口，并提供图像屏蔽功能。录像功能：视频压缩标准为H.264,压缩等级为Main Profile(在同等图像质量下， 码流更小，节省存储资源，降低成本）， 可变码流及帧率可调，支持H. 264/MJPEG双编码。手动录像、定时录像、报警联动录像、动态检测录像 等多种录像模式，并具有预录功能。回放功能：多工操作，在回放的同时可监视其它通道。采用时间流设计，实现快速精确检索。存储功能：硬盘工作采用非工作盘休眠方式，延长硬盘寿命。录像文件可通过U盘、移动硬盘、刻录机、网络等多种备份方式进行备份。报警功能：4/8路外部开关量输入，1路开关量输出。报警可联动录像、声光、电子地图、云台预置位等。并支持密码输错报警、视频丢失报警、视频遮挡报警等多种报警提示。控制功能：兼容多种通信协议，实现云台镜头、快球、矩阵、专用键盘对硬盘录像机的控制。网络功能：远程网络多路实时监视、录像、文件下载、回放、查询、控制、参数设置、软件升级等操作。远程网络云台镜头控制、报警器布、撤防控制。内置WEB SERVER，通过IE浏览器直接访问控制、支持（RTP/RTCP、RTSP），PPPoE，DHCP等协议，支持网络组播。网络流量