建筑工程设计工程实践项目智能楼宇安防系统的设计与实现.docx
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建筑工程设计工程实践项目智能楼宇安防系统的设计与实现
CDIO工程
实践项目
智能楼宇安防系统的设计与实现
成都信息工程学院网络工程学院
2011-5-28
一、项目说明
（一）实施项目的意义
（二）项目建设的总体规划
二、项目组织和时间安排
（一）项目组织
（二）项目时间安排
三、项目任务和建设内容
（一）项目第一阶段任务和建设内容
（二）项目第二阶段任务和建设内容
（三）项目第三阶段任务和建设内容
（四）项目第四阶段任务和建设内容
（五）项目第五阶段任务和建设内容
四、项目考核要求
附录：
项目实施的报告文件资料及说明
（一）项目报告模板文件
（二）项目参考文献
一、项目说明
《智能楼宇安防系统的设计与实现》工程实践项目，是参照CDIO工程教育理念，并依据信息对抗技术专业《工程实践教学大纲》的基本要求，在对大量工程项目的分析调研基础上筛选确定的。
项目包含了本专业主要核心课程的能力要求，实施项目的过程贯穿于整个专业培养全过程。
项目要求学生把所学的知识有机地与工程实践项目联系起来，学会以探究地方式获取知识和培养运用知识的能力，在构思、设计、实现、运作（CDIO）的整体过程中使自己得到真实的工程实践能力训练。
项目的实施周期为2、3、4、5和6学期。
通过对《智能楼宇安防系统的设计与实现》工程实践项目的构思、设计、实现、运作（CDIO）的过程，使学生了解本专业核心教学内容与实际工程项目的关系，逐渐学会以一个工程师的角度去面对专业课学习中的问题。
同时，通过对项目的构思与设计，激发学生学习兴趣，展示其基本的创新思维与构思能力，并建立起一定的系统级概念。
在项目的分阶段实施中，要求学生利用所学知识，完整地构思、设计、实现、运用《智能楼宇安防系统的设计与实现》产品项目，从而能够在校内完成自己的工程实践经历。
（一）项目的意义
自2000年IBM公司提出“智慧的地球”概念以来，“智慧”概念已渗透到各个方面，“智慧城市”、“智能社区”、“智能楼宇”等也随之发展起来。
尤其近几年房地产业的快速发展及人们对住宅的要求不断提高，使“智能楼宇”的建设提到了议事日程，一些城市还在建设“智能社区”、“智能楼宇”的实验工程。
“智能楼宇”是通过4C（计算机、通信和网络、自动控制、IC卡）技术将管理、服务的提供者与每个楼宇用户单位相连接，使工作、生活、服务变得更加智能化，变得更充实、更丰富多彩。
《智能楼宇安防系统》是“智能小区”建设的关键节点，是建设"智慧城市"整体工程中不可缺少的重要建设环节。
本次设计和实施的《智能楼宇安防系统》项目，依据XX市档案馆楼宇安防系统建设实例，主要包括《智能视频监控系统》、《智能一卡通系统》、《楼宇安全管理系统》三大部分。
（二）、项目建设的总体规划
1、项目需求分析
根据需求来分析，要求全面实现安防和管理的自动化、智能化，以适应现代化信息的要求。
为楼宇的工作单位，提供一个安全、便捷、高效、多功能的环境。
建议其安防系统按照智能化建筑高标准来建设，以提高本建筑的安全防范档次及水平，为将来的服务提供安全保障及便利。
因此，设计与施工中应采用成熟、先进的技术，以经济实用为原则，总体设计、分步实施，整个系统具有充分的可扩展性，达到较高的性能价格比，确保本工程成为技术先进、可靠实用、经济合理的、具有国内、外领先水平的智能建筑。
结合项目实际需要，系统主要分为以下三个部分：
安防信息监控系统
防盗报警视频监控系统
门禁一卡通系统
它们分别担负档案室的视像监控、入侵防范、出入口管理等基本职责，是安全防范、设备报警、人员管理必需的技术保障。
随着安防业的科技进步，特别是计算机技术在安防业的应用，安防技术已经步入现代化快速发展阶段。
区别传统技术防范体系，现代安防体系提出了多层面交叉防范的全新理念，现代安防体系的技术构成呈现跨系统、高智能集成的趋势，现代安防产品的设计正加快数字化发展的步伐。
为了实现工程建设的总体目标，在满足系统既定总体架构的前提下，实现系统的设计原则，安防系统体系设计应该特别强调采用成熟技术以确保系统的高可靠性、高稳定性的大前提，在技术实现方面则应注重吸纳现代安防技术成果，建造先进、实用的安防体系，体现安防业务的时代需求，同时要考虑系统技术构成具有体系组态灵活、便利的特点，以应变运作过程中不断出现新的功能需求和技术发展，有效延伸整个系统的生命周期。
规划中还必须考虑安防系统在整个弱电体系中的地位，建立与其它弱电系统的技术关联，为更高层次的系统集成和管理开放接口，使安防子系统成为弱电工程整体考虑的有机组成部分。
2、楼宇内的安防点分布数据
一楼：
大门：
设门禁一卡通读卡器四台，安防视频监控设备二台
资料室：
一楼资料室四个，设安防视频监控设备四台，
过厅：
一楼过厅，设计红外视频监控设备六台。
二楼：
资料室：
二楼资料室六个，设安防视频监控设备六台，
过厅：
二楼过厅，设计红外视频监控设备四台。
三楼：
资料室：
三楼资料室六个，设安防视频监控设备六台，
过厅：
三楼过厅，设计红外视频监控设备四台。
四楼：
楼门：
四楼是更重要的档案储存地，三楼设专用高安全性门禁一卡通读卡器一台，安防视频监控设备一台
资料室：
四楼资料室三个，设安防视频监控设备三台，
过厅：
四楼过厅，设计红外视频监控设备六台。
3、项目的总体建设规划要求
图1为系统组成方框图。
读卡器与网关之间采用具有双向安全认证功能的无线连接。
视频设备和网关可采用中间件技术（例如微软Remonting技术）与Web服务器进行动态连接。
图1系统组成方框图
3、项目技术指标
（1）系统功能指标
通过系统中前端摄像机对整个楼宇的出入口、电梯、主要通道及相关重要场所进行24小时全方位监控。
通过矩阵控制主机及16画面硬盘录像机等设备完成对所有视频图像信号的分配、切换、记录、重放与检索。
通过报警输入及输出单元，电视监控系统可以与防盗报警系统、门禁系统、楼宇自控等实现联动。
通过内部局域网，可以在任一路端（配上专用软件），就可对硬盘录像机进行统一管理、控制。
矩阵主机具有在需求变化时可以对主机进行扩展，最大可扩展至16368路视频输入，2048路视频输出。
通过主控键盘对系统进行编程设定，以满足用户各种要求。
摄像机编号、楼层及电梯运行状态均可同时叠加在监视器图像内。
（2）报警联动功能指标
防盗报警系统、门禁系统、一卡通系统实现报警联动功能，矩阵主机配置有报警输入接口模块，报警输入接口模块负责对前端报警系统报警信号的接收，当出现强行入侵的情况时，报警系统会产生报警信号，当矩阵主机接收到报警信号时，会自动将相应区域的摄像机画面弹出到监视器上显示，同时硬盘录像主机对该摄像机进行实时录像。
（3）管理软件系统功能指标
报警管理软件（IP-ALARM）：
作为防盗报警系统的核心，其软件功能需要实现多种集成的功能。
其可以进行系统的日常管理和突发的警情处理功能；还要为防盗报警系统与其他安防子系统提供必要的接口和集成方式。
因此，在防盗报警系统当中选用了HONEYWELL公司Vista系列的防盗报警管理软件IP-ALARM.特点：
详尽的电子地图功能，用户可以设置多级电子地图，在地图上设置用户、防区、关联点等，报警时以详尽的声光显示提示操作员。
地图模式：
防区结构及防区位置通过地图显示，用户通过地图可以形象直观地观察各防区状态并且对防区进行直接地控制。
用户模式：
以列表的方式将用户的详细信息及其防区的基本信息显示出来，通过颜色的变化标示用户及其防区的状态，用户可以实时地掌握报警防区的详细信息。
面板模式：
以显示板的方式表示用户及其相关防区，用户可以直观地监视和处理用户、防区点的状态。
实际的主机控制：
可以直接在软件上控制前端主机，如布撤防等。
和前端键盘有机结合，实现主控、分控的统一。
详尽的信息统计和查询：
提供对主机信息、处警单、维修单、系统日志和用户资料的查询，用户可以定义自己的查询方式，得到自己需要的统计数据并打印出报表。
丰富全面的管理功能
除具有用户管理、主机事件记录、处警记录、维护记录、系统日志、备份等传统功能外，还提供了系统构建向导、项目管理和设备管理等功能。
利用这些功能构建不同的模板、系统，对项目以及各种设备的详细资料进行管理，使用户大幅度地提高工作效率和工作质量。
模块化的程序设计使系统具有良好的稳定性
软件全部采用模块化结构，并且把初始化设置软件和监控软件彻底分开，保证不会由于操作员的日常操作改动系统设置，造成不必要的麻烦。
支持硬件及软件的联动：
可以通过继电器输出和第三方软件实现视频、消防等系统的联动，扩展系统的应用。
4、项目设计技术依据
◆GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
◆DG/TJ08-602-2001《智能建筑评估标准》
◆JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
◆GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
◆GB/T50312-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》
◆GB/T16572-1996《防盗报警中心控制台》
◆GA/T75-94《安全防范工程工序与要求》
◆GA308-2001《安全防范系统验收规则》
◆GB12663-1990《防盗报警控制器通用技术条件》
◆GB16796-1997《安全防范报警系统设备安全要求和试验方法》
◆GBJ79-85《工业企业通信接地设计规范》
◆GBJ132-90《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》
◆GB6501-1986《30MHZ-1GHZ声音和电视信号电缆分配系统》
◆GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
◆GB/T11457-1995《软件工程术语》
◆GB/T14079-93《软件维护指南》
◆GB/T19000.3-1997《在软件开发、供应和维护中的使用指南》
◆
三、项目的组织和时间安排
（一）项目组织
工程实践项目分为五个模块，设计和实施任务分别分解到2、3、4、5和6学期，每学期都有一个具体的设计和实施项目。
学生以团队方式组队，3-5人一个小组，设组长一人，协作共同完成设计任务，所有的项目均为团队合作项目，学生在项目进行的过程中学习探索、综合应用知识，锻炼团队精神、培养基本项目组织、管理能力。
通过项目中的学生团队和导师团队工作机制，全面培养学生的创新能力、沟通能力、协调能力、协作能力、组织能力和较强的应用知识解决实际工程问题的能力。
（二）项目时间安排
项目分阶段为：
表1分阶段项目表
项目
序号
项目名称
内容提要
项目学
时
项目性
质
实践形
式
项目类型
每组人数
其他说
明
1
项目介绍，概念设计
（第二学期完成）
内容：
1．项目介绍
2．工程项目开发基础
3．系统需求分析
重点与难点：
了解系统开发工程基本知识；掌握创建工程应用框架知识。
1周
必选
上机
设计
1
课外完成
2
工程设计初步
（第三学期完成）
内容：
1．需求分析报告
2．网页设计
3．数据库设计
重点与难点：
掌握网页设计，掌握数据库设计
1周
必选
上机
设计
1
课内完成
3
软件综合设计
（第四学期完成）
内容：
1．Web系统基础
2．数据库编程与优化
3.Web应用系统的开发
4．工程案例
重点与难点：
掌握Web基本知识；掌握数据库设计；掌握编程方法。
2周
必选
上机
设计
1
课内完成
4
网络通信与传输系统的设计
（第五学期完成）
内容：
1.网络通讯知识
2.TCP/IP协议栈
3.网络通讯Socket设计
4.数据采集与传输知识
重点与难点：
掌握网络通讯基础知识；掌握网络通讯程序设计；应用程序设计。
2周
必选
上机
设计
1
课内完成
5
信息系统集成
（第六学期完成）
内容：
1.网络服务的配置与管理
2.网络设备的配置与管理
3.网络安全
4.数据的存储策略
5.信息系统的集成与运维
工程案例重点与难点：
掌握网络服务和设备的配置和管理，掌握应用系统设计方法；培养应用系统安全防护能力和安全系统设计能力。
3周
必选
上机
设计
1
课内完成
三、项目任务和建设的内容
（一）项目第一阶段任务和建设内容（第2学期）
1、项目内容和基本
过程
时间
内容
要求
指导教师讲授
4学时
1.具体项目介绍
2.工程项目开发基础（工程导论）
3.系统需求分析方法
了解系统开发工程基本知识；掌握创建工程应用框架知识。
学生任务
30学时
1.学习研究项目设计和实施的目标和要求
2．通过网络调研相关项目
3．通过网络收集相关资料
4．填写项目建设申报书
1.建立开发团队
2.选举组长
3.报告的规范要求
2、相关技术要点说明
按规格要求填写项目建设申报书，格式不能改变。
内容要求完整，结构严谨，逻辑性强；行文流畅、专业技术用语准确；撰写规范、整洁，符号统一、编号齐全。
3、有关说明
实施项目的目的和意义要求填写500字，用中英文同时填写。
中英文要准确、恰当。
（二）项目第二阶段任务和建设内容（第三学期）
1、项目内容和基本
过程
时间
内容
要求
指导教师讲授
4学时
需求分析报告编写要点及方法
掌握需求分析报告编写
学生任务
30学时
1.编写需求分析报告
2.系统静态网页设计设计和规划
3.系统数据库基本设计
1.报告的规范要求
2.多页面网站建设
3.网站规划
2、相关技术要点说明
按规格要求编写项目编写需求分析报告。
内容要求完整，结构严谨，逻辑性强；行文流畅、专业技术用语准确；撰写规范、整洁，符号统一、编号齐全。
先对网站进行规划，要求至少7个页面。
采用编辑软件对页面进行美化设计。
要求页面有图片和相关链接功能。
3、有关说明
虽然网点是预设计，但要求网站要与项目主题相关。
（三）项目第三阶段任务和建设内容（第四学期）
1、项目内容和基本
过程
时间
内容
要求
指导教师讲授
8学时
1.RFID卡基础知识
2.无线传输基础知识
3.密码学基础及在无线传输中的应用
4.安全Web设计基础
结合工程案例进行说明
学生任务
60学时
1.RFID密码设计
2．安全Web设计
1．数据库编程与优化
2．Web应用系统的开发
3．多种加密方法在RFID中的应用
2、相关技术要点说明
（1）基于RFID的加密系统设计
RFID系统连接如图所示：
读卡器
RFID
无线信道
网关
图2RFID系统连接图
1编写编写控制读卡器和RFID双向通信程序
2分别选用DES、AES、混沌密码、RC5算法，编写控制读卡器和RFID相互认证的加密传输程序。
（2）系统Web设计
①建立基于RFID认证的动态一卡通安全Web管理网站
②Web站点设计要求：
界面友好，多页面安全访问，系统权限管理，访问者计数等功能。
3一卡通和视频信息可通过可通过中间件或Remoting程序，实现动态传输和管理。
4Web上具有安全密码账号登录，用户查询，安全认证，动态图片显示、视频信息显示，后台数据库管理等功能。
3、有关说明
项目调试完成后，要完成设计报告。
设计报告模板见附录。
（四）项目第四阶段任务和建设内容（第五学期）
1、项目内容和基本
过程
时间
内容
要求
指导教师讲授
8学时
1.网络通讯知识
2.TCP/IP协议栈
3.网络通讯Socket设计
4.数据采集与传输知识
结合工程案例进行说明
学生任务
60学时
1．视频数据采集传输系统设计
2．图片压缩与加密程序设计
1.掌握网络通讯知识
2.掌握TCP/IP协议栈
3.掌握网络通讯Socket设计
4.了解视频数据采集
2、相关技术要点说明
（1）视频数据采集传输系统设计
视频系统连接如图所示：
视频摄像机读卡器
Web服务器
视频采集卡
网关
图3视频采集系统连接图
1编写视频采集控制程序
2编写基于网关的信号传输程序
3编写基于Web的动态图像传输显示程序
（2）图像压缩与加密程序设计
①建立基于视频采集卡的的动态安全Web管理网站
②Web站点设计要求：
界面友好，多页面安全访问，系统权限管理，访问者计数等功能。
5视频信息可通过可通过中间件或Remoting程序，实现动态传输和管理。
6编写对图像信息加密的程序
7Web上具有安全密码账号登录，用户查询，安全认证，动态图片显示、视频信息显示，后台数据库管理等功能。
3、有关说明
项目调试完成后，要完成设计报告。
设计报告模板见附录。
（五）项目第五阶段任务和建设内容（第六学期）
1、项目内容和基本
过程
时间
内容
要求
指导教师讲授
8学时
1.网络服务的配置与管理
2.网络设备的配置与管理
3.网络安全
4.数据的存储策略
5.信息系统的集成与运维
工程案例重点与难点：
掌握网络服务和设备的配置和管理，掌握应用系统设计方法；培养应用系统安全防护能力和安全系统设计能力。
结合工程案例进行说明
学生任务
90学时
1.安防系统系统集成设计
2.安防系统运维相关说明书编写
掌握网络服务和设备的配置和管理，掌握应用系统设计方法；培养应用系统安全防护能力和安全系统设计能力。
2、相关技术要点说明
（1）安防系统系统集成设计
安防系统连接如图1所示。
①设计原则
本次楼宇安防系统工程的建设在常规设计和施工的基础上，要特别注意本项目的专用和特殊要求系统工程的设计与施工。
设计和施工时遵循以下原则：
先进性
充分考虑信息技术和信息需求的迅速发展的趋势，在技术上应具有一定的超前性，采用国际或国内通行的先进技术，以适应现代科学技术的发展。
总体设计要一步到位，要保证本项目总体防范水平达到较高档次。
在管线到位的情况下，可根据技术的发展和投资状况，分步实施安防系统，以提升整体技术应用水平。
应保证将其建成为先进的、现代化的智能化建筑和多年后不落后。
以适度超前的意识为指导原则，设计中采用先进的系统设备及系统软件和开发工具，保证系统在技术上领先，成熟稳定，符合今后的发展趋势。
成熟性和实用性
采用被实践证明为成熟和实用的技术和设备，最大限度地满足本项目现在和将来的业务发展需要，确保耐久实用。
系统管理功能全面，能充分满足项目自身各种业务的管理要求。
应具有完全的操作环境，界面简练、友好，联机帮助功能健全有效。
开放性
充分考虑未来发展的需要，采用开放的技术标准，使系统与未来的新增设备具有互联性和操作性，且能很方便地融入全球信息网络中。
安防系统应具备开放性和兼容性。
采用高度模块化设计，可与未来更换扩展的设备具有互连性和互操作性，各子系统之间留有标准通用通讯接口，为子系统的扩充、集成留有余地。
集成性和可扩展性
应充分考虑弱电智能化系统所涉及的各子系统的集成和信息共享，保证系统总体上的先进性和合理性，采用集中管理，操作和分散控制的模式。
根据安防系统的实际情况，按需要分层次实现各子系统的集成和信息共享，保证系统总体上的先进性和合理性，采用集中管理、分散控制的模式。
总体结构应具有兼容性和可扩展性，既可以包容不同厂类型的产品，便于升级换代，使整个智能化系统可以随着技术的发展与进步，不断得到充实、完善、改进和提高，并在预埋和主干敷设上留有冗余，以便于将来的扩展。
标准化和模块化
根据安防集成系统总体结构的要求，各子系统必须标准化、模块化，代表当今新的、先进的科技水平。
安全性和可靠性
安防系统必须具有高度的安全性、可靠性和稳定性，包括系统自身安全和信息传递的安全，以及运行的可靠性。
对安防系统的数据交换、存储和访问等应有有效的安全措施，防止数据被破坏、窃取、丢失等事故发生。
安全级别控制健全，防止截取操作，能有效审计用户操作，以便追查事故原因。
系统的软、硬件设备要求运行稳定，故障率低，容错性强，应采取有效措施，保证系统无故障连续运行。
服务性和便利性（强调以人为本）
强调以人为本的设计思想，适应多功能、外向型的需求，对于来自内外的各种信息进行收集、处理、存储、传输、检索、查询，为实际使用者和管理者提供有效的信息服务和充分的决策依据，为用户和管理人员提供安全、舒适、方便、快捷、高效、节约的工作和办公环境。
可维护性
具备故障诊断和分析工具，能帮助维护人员迅速判断故障原因，并具备有效的维护工具和系统自恢复工具，能保证及时准确排除故障。
安防系统同时具备有一定的诊断和维护能力。
经济性
在实现先进性和可靠性的前提下，达到较高的性能价格比以及经济的优化设计。
设备选型和系统设计要在确保用户需求、系统集成要求的前提下应具有良好的性价比。
②视频监控系统设计
设计说明
视频监控系统设计系统主要由前端双鉴探测器、玻璃破碎探测器、紧急报警按钮等报警探测器、现场的报警信号接入模块、中心的控制主机键盘及多媒体工作站等设备构成。
本子系统主要用于防范重要房间（如财务室、贵重物品存放室等）、重要机房（如网络中心、数据中心、设备间）的入侵报警，在上述重要前端安装各种不同功能的报警探测装置，根据不同的需要设置门磁开关被动探测器、双鉴探测器、紧急报警按钮等，通过防盗报警主机的集中管理和操作控制，如布、撤防等，构成立体的安全防护体系。
当系统确认报警信号后，自动发出报警信号，提示相关管理人员及时处理报警信息，并通过与电视监控子系统的联动等功能的实现，达到很高的安防水平。
采用报警信号与摄像机进行联动，构成点面结合的立体综合防护；系统能按时间、区域、部位任意设防或撤防，能实时显示报警部位和有关报警资料并记录，同时按约定启动相应的联动控制；系统具有防拆及防破坏功能，能够检测运行状态故障；系统与闭路电视监控系统联动，所有的控制集中在中心控制室管理，同时可以设置分控中心以便于区域管理。
防盗报警系统主要采用美国Honeywell公司（Vista系列）防盗报警产品,该系列防盗报警设备具有优良的品质及性能价格比。
防盗报警主机具有扩展功能，单台主机的防区数量为128（Vista－120）或250（Vista－250）个，为将来系统扩充预留了空间。
主要目标：
通过在重要的室内设置各类探测器，构成了一套多层次全方位的安全防盗报警系统。
只要有人非法闯入，即会触发报警信息。
一方面，系统会自动把报警信号传送至控制中心，值班人员可通过报警键盘和电子地图的显示确定报警定位；而另一方面，也可以通过声光报警的形式提醒值班人员的注意。
控制中心报警控制器，可通过键盘进行编程，可设置布、撤防密码，可显示报警方位，根据需要对不同的防区可以设置成群旁路、单旁路以及进入或退出延时等功能。
系统具有防破坏功能，在报警线路被切断、报警探头被破坏等情况下均能报警。
发生警情时，系统能自动启动现场摄像机，将报警地点图像显示在监视器上，并在多媒体电管理计算机上自动弹出报警电子地图，同时启动硬盘录像主机进行记录。
系统架构
A．对于建筑内部或一定范围内的建筑群，可以采用总线制报警方式，实现建筑内部的集中报警管理需要，支持向当地110报警联网功能。
防盗报警系统建立一套以有线报警为主，并结合TCP/IP网络传输协议、多媒体控制技术、远程控制等多种技术，多层次全方位的安全防盗报警系统。
同时，为了更加完善防盗报警系统的功能
升级会员 