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基于物联网技术的楼宇智能化综合安防监控系统设计
摘要:现有楼宇智能化综合安防监控系统由于多种设备因素的影响,安全等级较低,无法满足现今楼宇安全需求,为此提出物联网技术在楼宇智能化综合安防监控系统中应用设计。引入物联网技术设计楼宇智能化综合安防监控系统,硬件系统包含感知设备、监控设备、安防报警主机与联动设备;软件模块包含报警主机防区类型模块、联动安防报警模块与联动监控模块。通过上述硬件与软件模块的设计,实现物物通信,对楼宇内的环境、视频进行无线远程监视,以及对楼宇内设备进行远程控制,实现了楼宇安防监控的智能化。实验数据显示:设计系统安全等级数据范围为80.15%-90.01%,隶属于第一级,现有系统安全等级数据范围为69.58%-84.58%,大部分隶属于第二级,少数隶属于第一级,充分说明设计系统安全性能较好,漏检率较低,在3%左右。
关键词:物联网技术;智能化;安防;监控
楼宇是人们生活与生产的根本,由于生活设施、电气设备以及偷盗犯罪者等因素,导致楼宇存在着极大的安全风险,若是发生偷盗、火灾、燃气爆炸等,轻则损失居民财产,重则威胁居民生命安全。据调查研究结果显示,由楼宇安防导致的事故概率逐年上升,受到了国家相关部门以及大众的重点关注。如何设计一个高质量、高效率的楼宇综合安防监控系统成为现今楼宇建设领域重点研究问题之一。随着智能化技术的发展,安防监控也向着智能化趋势发展,楼宇智能化综合安防监控系统由此产生,其主要是结合建筑学、计算机学以及信息学多个学科而产生的,通过弱电子设备之间的连接与配合,为楼宇居民提供安全、舒适、便利的生活环境。现有楼宇智能化综合安防监控系统由于多种设备因素的影响,安全等级较低,无法满足现今楼宇安全需求,为此提出引入物联网技术,使用安全生产的产品和系统以及相关产品搭建一个楼宇智能化安放监控系统。
1楼宇智能化综合安防监控系统总体架构
利用物联网技术在入侵报警设备、视频监控设备、智能设备上充分运用传感器和无线网络,使建筑物内电力、运输、照明、防盗防灾等设备协调工作,对楼宇中关键场所、重点设施实时监控并记录存储及报警,实现安防设备智能化、联动化。观察现有楼宇安防监控实际状况,引入物联网的三层结构,分别是感知层、网络层和应用层,构建楼宇智能化综合安防监控架构。
在构建架构中,感知层位于最底层,是该架构中最核心部分,主要功能为实时采集环境变化信息。感知层由网络与感应设备组成,其中,网络由WSN与WMSN无线网络构成;感应设备包含玻璃碎探测器、红外传感器、烟雾传感器、监视器、声音传感器等。网络层位于架构中间层,主要功能为传输感知层采集的信息。此研究中,网络层以以太网网络结构建设,可以极大地提升设计系统中各种设备的应用效果,并可以对新增设备进行明确标记,具备极强的扩展能力,以此来提升楼宇智能化安防监控范围。应用层位于设计架构的首层,主要功能为处理与分析感知层与网络层数据,并将其转换为可视化数据信息,为楼宇安防监控管理人员决策提供可靠的依据。依据上述构建架构设计楼宇智能化综合安防监控硬件部分。
2楼宇智能化综合安防监控硬件设计
2.1传感器及探测器感知设备
感知设备种类较多,由于篇幅限制,此研究针对红外传感器、烟雾传感器与玻璃碎探测器进行精确选取。传统方法中红外感知设备易受含有红外线的光源干扰,依据楼宇安防监控需求,设计可滤除干扰信号的热释电红外传感器作为系统的红外探测设备,也可以将其简称为PIR。热释电红外传感器利用菲涅尔透镜增强、聚焦红外辐射,经过信号滤波与放大电路后,输出红外测量信号。特别是PIR中心波长为9-10μm,是最接近人体发出的红外信号热释电红外传感器技术。
烟雾报警器采用离子式烟雾传感器作为设计系统的烟雾探测设备,其具备内、外电离室,设置孔隙,以此为基础,与外界环境相通,性能优于传统方法的气敏电阻类的报警器。离子式烟雾传感器使用过程中,传感器依据烟雾浓度传输出相应信号。需要注意的是,内电离室呈现封闭状态,烟雾无法进入内电离室。若无烟雾进入传感器时,A点电位为0.5E;若烟雾进入传感器后,破坏了内、外电离室的平衡关系,A点电位产生相应的变化,其降低程度与烟雾浓度呈现正比例关系。
玻璃碎探测器选取型号为PA456。PA456玻璃碎探测器利用压电陶瓷检测玻璃是否受到撞击或者破碎。在PA456玻璃碎探测器使用过程中,利用胶合剂将传感器安装至玻璃上,传感器输出信号通过物联网技术连接网络层发送至报警电路。
2.2监控设备组合设计
通常监控设备主要包含摄像机与监视器。但传统方法中未考虑不同楼宇现场实际情况有着不同的需求,需要综合考虑各种因素选择合理科学的摄像机安装方式及摄像机型号。且考虑到摄像机型号复杂,在实际应用中与监控器切换易掉帧卡顿的情况,设计视频矩阵切换器。
监视器是楼宇监控的关键部件,为监控管理人员提供监控图像画面,同时也为警情调查起到了至关重要的作用。考虑性价比、安装位置等因素,设计系统选取规格为17寸的优色US-M1701P显示器LCD监视器作为设计系统的显示部分,该监视器中包含多种输入/输出端口,可以兼容楼宇监控电缆传输需求。视频矩阵切换器是解决摄像机与监视器矛盾的设备,能够将不同摄像机通道切换至指定监视器上。
2.3安防报警主机设计
通常传统方法选取DS6MX作为设计系统安防报警主机,此种类型主机隶属于小型主机,主要功能为扩充主机防区,其包含六个防区。本文设计系统选取BOSCH公司生产的DS7400XI作为安防报警的控制通讯主机,可以通过键盘或利用物联网技术连接的远程设备进行编程并控制,用户可以远程一键报警。
2.4联动设备设计
联动设备指的是连接并启动安防装置与监控装置的中介设备,设计系统采用单片机来实现联动功效。单片机具备可靠性高、性价比高、技术成熟等优势,广泛应用于多个领域中。联动设备还包含继电器,本文设计采用DSR-32C作为联动子系统中的继电器连接到DS7400XI主机上,由主机一对多地负责安防部分与监控部分的联动与融合,并驱动报警执行机构运行。上述过程完成了系统硬件部分的设计,但仅靠硬件单元无法实现楼宇智能化综合安防监控,故基于选取的硬件单元设计系统软件模块。
3楼宇智能化综合安防监控系统软件模块
3.1报警主机防区类型模块
报警时间类型主要分为入口延时(编程地址4028)、出口延时(编程地址4030)、火警报警时间(编程地址4032)与警铃报警时间(编程地址4033)。报警主机防区类型较多,依据楼宇安防监控需求,采用内部出/入口跟随防区类型。
3.2联动安防报警模块
联动安防报警程序依据报警主机以及联动设备参数对不同防区功能进行定义编号,并编写小型报警主机互联程序,共同实现联动安防报警。防区功能定义情况如表1所示。
4结束语
此研究引入物联网技术设计了新的楼宇智能化综合安防监控系统,实验结果显示:设计系统极大的提升了系统安全等级,为楼宇住户提供更加有效的保护,也为楼宇安防监控研究提供参考。

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