325平米别墅安防系统的初步设计.docx

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325平米别墅安防系统的初步设计

本科毕业设计（论文）

题目：

325平米别墅安防系统的初步设计

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学生姓名：

指导教师：

职称：

二O一一年5月15日

摘要

随着技术的高速发展和生活水平的提高，人们对住宅的功能和安全性提出了更高的要求。

而利用先进的3C等相关技术控制家电设备、灯光系统、安防系统本地/远程交互的智能家居方案也脱颖而出。

智能家居的理念也在上个世纪80年代的欧美兴起，并与90年代末期引入中国。

近年来，国内的房地产行业的火速发展，让国人开始了解智能家居的概念，并将其切实的引入到日常的生活当中。

而安防系统也是智能家居的重要的组成部分。

本论文是关于智能家居中安全防盗报警系统的设计。

安防系统分为探测（ThreatDetection）、监视（ThreatMonitoring）、反馈（ThreatResponse）三部分。

每一个前端探测器负责某一个防区，当发生非法入侵、煤气泄漏、火灾等情况时就会触发探测器，第一时间反馈到监视服务器，并由服务器做出相应的判断决定是否触发反馈机制通知用户手机、触发报警器或者向公安机关报警。

本设计以一套325平米三层独栋别墅为例，设计一套安防报警系统。

在外出或者夜间睡眠布防后，如果有非法入侵，安防系统会自动报警，以犀利的报警声吓退非法入侵者，并第一时间反映到户主的手机上，户主能通过手机使用VPN加密远程连接监视服务器主机，远程监视整个住宅，并自动拨号至小区物业或者公安部门进行报警。

除此之外，用户也可以通过本系统可以随时随地观察家中情况，随时监控家中老人小孩甚至宠物的情况，从而第一时间防止意外危险发生。

关键词：

安防系统远程监视视频监控以太网

Abstract

Withrapidenhancingofdevelopedtechniqueandlivingstandards,peoplerequiredmorestableresidentialfunctionsandahighersecurityHouses.3Candtheadvancedtechnologiesrelatedtocontrolappliances,lightingsystems,securitysystemsoflocal/remoteinteractiveSmartHomeprogramalsostandout.TheconceptofsmarthomeistherisebyEuropeandAmericain80slastcentury,andintroducedintoChinaattheendof90s.Inrecentyears,peoplebegintounderstandtheconceptofsmarthomeanditspracticalintroductiontoeverydaylife.TheintelligentsecuritysystemisanimportantpartofSmarthome.ThisdissertationisabouttheSmarthomephysicalsecuritysolution.Securitysystemisdividedintothreeparts:

ThreatDetection,ThreatMonitoring,andThreatResponse.Eachdetectorisresponsibleforaparticularzone,whenthecaseofanillegalintrusion,gasleaks,firesandothersituationswilltriggerthedetector,thefirsttimefeedbacktothemonitorserverthattheservertomaketheappropriatefeedbackmechanismtodeterminewhetherthetriggernotificationuser’smobilephone,triggeralarmtothepublicsecuritydepartment.Thedesigndependonathreefloorsvillasof325squaremeterstodesignasecurityalarmsystem.Deployedintheoutorsleepatnight,iftheretheillegalinvasion,securityalarmsystemtodeterillegalsharpsoundofanintruderalarm,andthefirsttimereflectedinthecellphones.CellphoneaccessthroughencryptedremoteconnectionsusingVPNmonitorserverhosting,remotemonitoringthroughoutthehouse,andautomaticallydialtotheresidentialpropertyorpublicsecuritydepartments.Inaddition,userscanalsoobserversinthiscasethesystemfromanywhereatanytimetomonitorchildrenathome,elderlypeopleandevenpets,thuspreventingthefirstoccurrenceofanaccidentrisk.

Keywords:

Remotemonitoring/Videosurveillance/Securitysystem/Ethernet

第一章概述

智能家居的概念进入中国已经有将近10年的时间，10年间已经由一个先进概念转变成实际生活中的一个提高生活品质的重要的方面。

越来越多的人开始接受智能家居的概念并将它们引入自己的生活当中。

智能家居起源于美国，英文为Smarthome，其指的是在一个家居的通讯网络的基础之上，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络的操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和检测。

其次，他们都要通过一定的媒介，构成与外界的通讯通道，实现与家庭网络以外的世界沟通信息，满足远程控制，远程监测和交换信息的需求。

其最终的目的是要满足人民对安全、方便、舒适和需求。

上世纪80年代，微软的创始人比尔.盖茨耗资5.3亿，依托微软强大的软件硬件实力，将原本属于梦想的智能家居的理念变为现实。

在此之后，智能家居系统在美国、德国、新加坡、日本等国已经有了广泛的应用，融入到了寻常百姓的家中。

同样在1998年，微软提出“维纳斯”计划，提出“为了让更多中国人，特别是让那些不同电脑的普通百姓享受网上生活的旗号”的旗号将智能家电引入中国，那次的智能家电产业热潮一时在国内的信息产业界产生轩然大波，然后由于当时国情和普通的百姓的经济收入能力有限的原因草草收场。

然而通过近10年中国经济的高速发展、互联网的接入升级、3C数码产品的高速发展、无线网络及3G技术的高速民用普及，智能家居开始真正进入国人的日常生活并开始普及。

同时人民也对智能家居的安全、经济、舒适、方便以及外联互联网的安全性能提出了越来越高的要求。

少数高档小区已经配套了比较先进的且完善的智能家庭网络，作为一个特色来宣传，智能家居已经成为了众多开发商和住宅住户高度关注的方面之一。

安防系统是智能家居的重要的组成部分。

本论文是关于智能家居中安全防盗报警系统的设计。

安防系统分为探测（ThreatDetection）、监视（ThreatMonitoring）、反馈（ThreatResponse）三部分。

每一个前端探测器负责某一个防区，当发生非法入侵、煤气泄漏、火灾等情况时就会触发探测器，第一时间反馈到监视服务器，并由服务器做出相应的判断决定是否触发反馈机制通知用户手机、触发报警器或者向公安机关报警。

在外出或者夜间睡眠布防后，如果有非法入侵，安防系统会自动报警，以犀利的报警声吓退非法入侵者，并第一时间反映到户主的手机上，户主能通过手机使用VPN加密远程连接监视服务器主机，远程监视整个住宅，并自动拨号至小区物业或者公安部门进行报警。

除此之外，用户也可以通过本系统可以随时随地观察家中情况，随时监控家中老人小孩甚至宠物的情况，从而第一时间防止意外危险发生。

1.1安防系统的介绍

安防系统是通过其中央可控智能安防平台，自动控制针对不同区域的安防需要的各类型检测设备（如网络摄像机、电子门禁、烟雾探测器等），针对不同性质的各种数据进行准确的探测、监视、反馈。

检测信号不间断的传送至安防平台主机，而安防平台在发生任何非法的入侵都会在第一时间进行数据的分析判断，并最快速度做出适当响应。

这对安防平台服务器主机的性能和软件解决方案提出了很高的要求。

一个高档的主机，其性能要求达到将视频你监控系统、入侵防盗系统、门禁系统（出入口控制）、车库管理系统等在同一的管理下形成一个整体，相互配合，互相联动，最后能在做出反应，进行报警或通知到用户手机，同时用户也可以通过手机或其他设备远程连接家中服务器，查看家中情况。

（图1.1家用安防系统结构）

1.2安防系统的分类

安防系统设备多种多样，同样的设备可能能分为很多类型，但大体上可分为三种类型：

主动监控报警设备、被动监控报警设备、人工报警设备。

主动监测报警设备：

包括网络摄像机、红外探测器、感应电缆和电子围栏（同时具有报警和阻挡功能）、震动探测器﹑玻璃破碎探测器﹑门磁开关等。

被动监控报警设备：

针对烟雾﹑超温﹑燃气泄漏﹑以及CO等的超标的报警设备。

人工报警设备：

如报警按钮﹑脚挑开关等，其报警信号也接入报警系统。

在发生危险情况时用户可以主动的进行报警。

1.3安防系统的功能

从产品层面讲，包括防盗（劫）报警子系统、电视监视报警子系统、出人口控制报警子系统、保安人员巡更报警子系统、访客报警子系统、与报警中心联网的报警信号传输系统等子系统。

这些子系统可以单独设置、独立运行，也可以由中央控制室进行集中监控，还可以与其它综合系统进行集成和集中监控。

防盗（劫）报警子系统一般分为周界防护、建筑物内区域／空间防护和对实物目标的防护。

系统的前端设备为各种类型的报警探测器（传感器）；系统的终端是显示／控制／通信设备，可采用独立的报警控制器，也可以采用报警中心控制台。

不管采用何种方式，都要求实现对设防区域的非法入侵进行实时、可靠和正确无误的报警和复核。

漏报警是绝对不允许的，误报警应降低到可以接受的限度。

为预防抢劫（或人员受到威胁），系统应设置紧急报警装置和留有与报警中心联网的接口。

网络摄像头（闭路电视CCTV）监控报警系统一般用于对建筑物内的重要部位进行实时监视、录像和报警时的图像复核。

系统的前端设备是各种类型的摄像机（或视频报警器）及其附属设备；系统的终端设备是显示／记录／控制设备，一般采用独立的视频监控中心控制台或监控报警中心控制台。

安全防范用的闭路电视监控系统一般应与防盗报警系统、出人口控制系统等联动，由中央控制室进行集中管理和监控。

独立运行的闭路电视监控系统，画面显示能任意编程、自动或手动切换，画面上应有摄像机的编号、地址、时间、日期等信息显示，并能将现场画面自动切换到指定的监视器上显示，对重要监视部位应能进行长时间录像。

这种系统应设置紧急报警装置和留有与接警中心联网的通信接口。

门禁控制报警子系统，是指采用现代电子与信息技术，在建筑物内外的出人口对人（或物）的进、出，实施放行、拒绝、记录和报警等操作的一种电子自动化系统。

它一般由出人口目标识别子系统、出人口信息管理子系统、出人口控制执行机构三部分组成。

系统的前端设备为各种出入口目标的识别装置和门锁启闭装置（执行机构）；传输方式一般采用专线或网络传输；系统的终端为显示／控制／通信设备，可采用独立的门禁控制器，也可以通过计算机网络对各门禁控制器实施集中监控。

出人口控制系统一般要与防盗（劫）报警系统、闭路电视监控系统和消防系统联动，才能有效地实现安全防范。

出人口目标识别子系统可分为对人的识别和对物的识别。

以对人的识别为例，可分为生物特征识别系统和编码识别系统两类。

1.4本论文的设计内容

本论文设计的智能家居安防系统是套325平米三层独栋别墅。

别墅一层有客厅、餐厅、厨房、卫生间、卧室与车库，二楼有三个卧室，三楼为主卧套房，包含卧室、卫生间、衣帽间、大露台和书房。

1楼与2楼拥有6.6米挑高客厅，别墅拥有一个独立院落。

在外出或者夜间睡眠布防后，如果有非法入侵，安防系统会自动报警，以犀利的报警声吓退非法入侵者，反映到户主的手机上，户主能通过手机使用VPN加密远程连接监视服务器主机，远程监视整个住宅，并自动拨号至小区物业或者公安部门进行报警。

除此之外，用户也可以通过本系统可以随时随地观察家中情况，随时监控家中老人小孩甚至宠物的情况，从而第一时间防止意外危险发生。

第二章别墅安防系统的选型

别墅安防系统的选型关系到整个安全防盗的效果，选型是安防设计设计的基础，考虑到别墅的户型及可能的户主的要求，根据安防设计的需求，本公寓安防系统设计方案布局如下：

1.本方案为别墅选用安防控制服务器一台，用于管理与响应全部别墅的安防设备，通过软件进行多个安防设备的连动，同时提供API平台与互联网接入，支持VPN加密，方便住户进行本地或远程的管理与访问。

2.院落门口与别墅一楼两个入口安放门禁系统，门禁系统要求简单、美观、响应快速，并能直接与服务器连接，记录访问。

3.室内与露台安装网络摄像头，摄像头要求小巧简单、画面清晰，支持高帧数视频捕捉，内置红外线补光，可在夜晚使用。

4.一楼厨房安装烟雾报警装置，防止发生火灾

5.室内安防与监控依靠摄像头为主，摄像头与服务器主机连接需要10M/S带宽局域网接入。

本设计考虑到别墅住户的消费水平和对安防系统的潜在要求，在安防系统的选型上必须要以准确性作为最高标准，不允许漏报，尽量减少错报的发生。

同时要求安防服务器主机能全年无休止工作，服务器要配备UPS备用电源，能使其在短暂停电的状态下继续工作，保证安防系统的稳定性。

同时要选择与服务器主机相互配套的软件，通过软件系统自动分析摄像头反馈的图像，并调动附近摄像头联动，保障住宅安全。

通过软件系统管理门禁系统，记录出入情况等。

防盗报警设备要求安装方便，最好通过网线供电，减少额外供电的情况，降低施工难度和标准。

设计时多数设备使用有线传输节约来提高安全性，但因考虑施工等因素，部分设备使用隐藏信道的加密无线网络传输，减少施工难度和成本。

第三章防盗报警服务器选型

报警服务器是整套报警系统的核心，用于管理整栋别墅的安防系统。

通过自动探测发生在布防检测区域内的入侵行为，对入侵行为进行跟踪与分析，产生报警信号并采取对策。

通过与服务器相配套的软件的管理，一旦发生突发事件，就能第一时间在服务器上显示准确的出事地点，便于采取进一步响应。

防盗报警主机将门禁系统、闭路监控摄像头、对讲系统、电子巡逻系统等一起构成家用安防系统。

（图3.1报警服务器的组成）

报警服务器分为网络层、媒介层、整合层、开放API层四部分组成。

网络层（IPNetwork）：

服务器最底层，属于硬件层，负责整个安防网络的网络连接。

网络层安装硬件防火墙，维护整个网络的安全。

同时通过硬件监控整个网络的工作状态，在工作状态发生异常的情况下向其他层发出反馈。

负责整个系统的升级，通过网络层保证整个网络上的全部安防设备的即插即用和网络地址的自动分配。

拥有整个系统的最高权限，防止的各种情况的软件入侵。

媒介层（Medianet）:

媒介层是连接服务器网络层和各个安防设备的纽带，其主要工作是管理安防设备（如摄像头、门禁系统等），并将它们统一交由整合层和API层管理。

媒介层负责安防设备的信号追踪，防止信号被恶意切断。

对安防设备的信号进行自动配置，并运行监控智能，保证每一个安防设备的正常工作，并对其所管辖范围进行自动的监控。

整合层（Integration）:

整合层顾名思义是将全部的安防设备反馈回的监控信号进行整合与管理，其主要功能是接收信号反馈。

对数据反馈的结果进行分配，可将数据发送到API层，进行软件层面的分析。

也可将数据通过PMBU发送到用户手机或者任意一台设定好的远程PC机，还可以通过VTG-IP电话接入控制，自动拨通报警电话，进行语音报警。

开放API（OpenAPI）:

提供软件开源平台，通过软件分析数据层反馈的信息。

开源平台可自由安装其他品牌安防设备的管理软件，提高整个服务器的兼容性，可为后期服务器安防设备的升级提供可能。

服务器是整套安防报警系统的核心。

选择一个最适合本套别墅的服务主机至关重要。

由于本套别墅共有三层且拥有错层和院落等，相对户型结构比较复杂，很显然使用市面上常见的简单的单片机级别的报警主机（常见为8孔）很难满足将红外报警器覆盖整栋别墅的全部关键区域，需要多台报警主机独立工作，这就为整套报警主机的工作埋下了不稳定的隐患，且加大了施工设计成本的同时，不能达到一个最好的效果。

市面上常见的报警主机往往容易错报漏报，使用红外线技术经常容易受到影响，产生误报导致报警。

特别是对于三层的别墅来说，无论是室内或者院落的任何一个报警器发出错误信号，都会导致报警，大户型的别墅误报的几率大大增加，同时如果家中饲养宠物，在设防的情况下也会导致报警。

这些都是安全上的严重漏洞，轻者影响住户的休息，打扰正常的工作学习；严重的可是倒置财产损失，这对于一套成熟的安防系统来说是觉得不允许的。

随着时代的发展，一些新颖的安防的解决方案开始被人们所接受。

在过去曾经一些只属于政府和企业使用的一些技术开始慢慢走向家庭，渐渐民用化，被更多的人接纳和使用。

动态视频分析技术就是一种渐渐被更多的家庭用户选择的安防技术。

在过去20年动态视频分析技术主要服务于各国政府机构、银行、学校、医院、企业等领域，并且有一套非常成熟的技术解决方案，服务于全球亿万企业。

但是由于过去数字技术的局限性，和整套系统的高昂的成本使之被置于家用之外。

然而数字技术的不停的发展和更新换代使之的造价大大降价。

价格的门槛消失了，在欧美等国家，这种成熟稳定的技术也顺利的进入了家庭，开始应用到一些新建的住宅之中。

由于本套别墅有别于国内传统的公寓的安防设计，与欧美的中高档别墅有一定的相似之处，所以在这里综合考虑住户的经济条件和对于可靠性的需要，在这里选择动态视频分享技术方案来解决本套别墅的安防系统设计。

考虑到本套别墅的相对面积较大监视且房型比较复杂，比如需要安装很多的安防设备，而市面上常见品牌的安防服务主机通常只有8孔的设计，且需要配套安装红外线安防设备，如果一个三层楼的别墅都安装红外设备，可能需要安装30个以上的红外线对射设备，及不美观也不经济，而且由于红外线先天的技术不足，存在很高的误报可能，在乘以这么高的设备数量，这个误报的几率是非常大的，是觉得不能满足设计要求的，住户必然会被经常的误报所烦恼，从而降低了危机意识，必然增加了安全隐患。

所以综合考虑，最终使用比较先进的视频监控安防系统

3.1防盗报警主机的选型

本设计的防盗报警服务器主机选用Cisco（思科）的CIVS-MSP-1RU型报警服务器。

思科物理安全服务器提供基于闭路监控网络的高适应性的视频监控、网络摄像技术、电子门禁系统与危机响应设备。

其理念专注于提高用户生活质量、提供更安全的居住环境以适应环境、社会、经济的发展。

思科作为全球最先进的安全设备供应商之一，拥有丰富的经验和全套安全解决方案，适应不同用户的需要。

同时思科也拥有全球最先进的网络与计算机安全技术，被各国的政府或企业列为首选。

基于思科安全服务器的视频监控设备（CiscoPhysicalSecurityMultiservicesPlatformforVideoSurveillance）能使其与其他任何品牌的安防设备进行无缝化整合，能将所有的报警信号，闭路电视图像反馈到服务器，并结合与之相配套的思科安防软件在服务器进行分析后作出响应。

CIVS-MSP-1RU是思科服务器的入门型号，应用于中小型公司、学校宿舍、小型诊所、独栋别墅等，拥有很多成熟的解决方案。

同时搭配服务器配套的视频监控管理、分析软件提升整套安防系统的性能。

（图3.2CIVS-MSP-1RU服务器外型）

3.2CIVS-MSP-1RU防盗报警服务器的技术参数

1）尺寸：

43mm×437mm×503mm

2）工作电压：

110V/60Hz或220V/50Hz

3）最大功率：

226W平均功率139W

4）工作环境：

温度–40°to70°C；湿度5%to95%

5）处理器：

InterXeonE5410Processor2.1GB4核低电压处理器

6）内存：

2GBDDR2SDRAM

7）硬盘容量：

1×1TBHDD（874GB用户硬盘）

8）最大硬盘支持4×1TBHDD

9）网络支持Ethernet,FastEthernet,GigabitEthernet

10）扩展接口：

2xHi-SpeedUSB-4pinUSBTypeA

2xnetwork-Ethernet

10xBase-T/100Base-TX/1000Base-T-RJ-45

1xserial-RS-232

防盗报警服务器是防盗报警系统的核心，它直接影响到整个报警系统是否能够正常工作。

思科安全服务器的视频监控服务器CIVS-MSP-1RU（CiscoPhysicalSecurityMultiservicesPlatformforVideoSurveillance）全部集成在一个仅43mm超薄的机箱内,外型美观,易于放置于不明显的角落,使用全球最先进的因特尔XeonE54104核低电压处理器,可在节能的状态下全年无休止的运行。

服务器提供各种扩展槽及通用接口，方便以后升级使用。

3.3CIVS-MSP-1RU防盗报警服务器的功能和特点

1）内建Cisco流媒体管理服务软件允许管理和录制实时监控画面

2）提供10xBase-TX/FX接口，可供第三方安防设备扩展

3）内置硬件双通道流媒体显示卡，保证在多摄像头通知工作的条件下监控视频在720p画质下帧数稳定在30帧/秒。

4）10M/100M网卡互联网接入，配合内置VTG-IP电话接入，可提供网络远程监控和自动电话报警等服务。

5）内建提供VPN网关，保证整个家用安防网络在加密的状态下运行

6）最高300W输出功率，给为网络摄像头，门禁系统等报警器供电。

7）使用思科流媒体管理软件和思科网关解码器，可通过软件自动分析和管理安防信号。

8）主机提供4个RAID接口，最高支持4.4TB硬盘，系统可将全部监控录像存档备份。

9）网关具有双向反馈机制，当任何一个安防设备离线时，服务器将发出准确报警信号告知用户。

10）主机提供具备应急电源和限流保护功能。

11）主机面板上有多组LED灯，用户可以直观的了解全部的安防设备工作状态。

12）可自动侦查发现新