1、I摘要随着生活水平的不断提高，人们对居住环境的要求也大大提高，对信息服务和安全防范的要求尤为突出.如何利用计算机和通信技术在智能化小区家庭智能管理系统中，对住户家庭火灾、入室盗窃等警情的实时监控，住宅内出入权限的控制以及建筑物内实时的图像监控已经成为信息产业的热点技术。安全防范系统作为建筑智能化系统中楼宇自动化系统的重要组成部分.。在智能建筑中，安全防范系统综合运用了电子信息技术，现代通信技术和计算机网络技术等，构成一个先进、可靠、经济、配套的安全技术防范体系。安全防范系统中的安全性、灵活性以及信息化、智能化、现代化是系统关键所在。其中的视频监控系统、防盗报警系统、门禁系统正是安全防范系统技术
2、关键所在。 为了适应社会的需要为此，本文在研究分析了当前国际流行的现场总线技术以及 BACnet 数据通讯协议的基础上，设计了一种设备简单，成本低廉，便于维护经济型智能建筑家庭管理系统，能有效地实现防盗、防灾、自动报警和远程监控等功能。利用单片机进行实时采集，并将采集的数据通过串行口传给 PC 机，PC机完成数据的运算、存储、和打印。关键词：智能建筑 安全防范系统 BACnet 通讯协议 c#语言II目录第一章 引言 .111 课题背景 .112 研究目标 .113 国内外发展情况比较 .21.3.1 国外的发展动态及其趋势 .21.3.2 国内的发展动态及其趋势 .214 本文所做的工作 .
3、3第二章 智能建筑安全防范系统概述 .421 基本概念和定义 .4211 智能化建筑概述 .4212 智能化建筑的关键技术 .4213 安全防范系统概述 .522 智能建筑安全防范系统相关技术与协议 .522. 1 BACnet 数据通信协议 .522. 2 智能建筑中现场总线技术 .722. 3 控制网络与信息网络的集成 .7第三章 智能建筑安全防范系统设计 .931 安全防范系统的体系结构 .9311 安全防范系统的构成 .9312 安全防范系统按功能分类 .1032 安全防范系统设计 .1032. 1 安全防范系统架构设计 .1132. 2 防盗报警系统 .1132. 3 门禁系统 .1
4、232. 4 监控系统 .14第四章 安全防范系统系统实现 .164.1 系统开发环境 .164.1.1 开发软件运用 Visual Studio2010 .16III4.1.2 开发语言运用 c# .164.1.2 软件运行网络环境 以太网 .174.2 防盗报警系统 .184.2.1 系统实现情况 .184.2.2 系统使用说明 .194.3 门禁系统 .224.3.1 系统实现情况 .224.3.2 系统使用说明 .244.4 监控系统 .264.4.1 系统实现情况 .274.4.2 系统使用说明 .28第五章 总结与展望 .315.1 总结 .315.2 展望 .31参考文献 .33
5、1智能小区安防系统设计第一章 引言 11 课题背景 1998 年政府机构改革中，国务院明确了公安部行驶安全技术防范的管理职能，公安部确定了科技局三处的管理职能。全国省一级公安机关都先后设立了安全技术防范的管理机构，地市级公安机关也大都设立了安全技术防范的管理机构。1998 年起年产值近 10 亿元的大型企业集团上市公司不断涌现。迄今，己有专营或兼营的从业单位万余家，产品类型发展到 10 余大类，100 多个品种，从业人员数十万人。最近几年统计数字显示:国内安防产品行业平均以 20%-30%的年增长率迅速成长。2005 年政府大力推行“科技强警” 、 “平安城市” 、“3111 工程” 。安全防
6、范技术工程、安全防范风险评估师、安全防范技术列入国家职业大典 。 1随着经济的发展，居民对生活品质有了更高的要求，尤其是对于居住空间的要求有了从量到质的飞跃。人们越来越重视自己的个人安全和财产安全。据调查显示:越是高等的住宅小区，住户或潜在住户越是关心人身安全和财产安全问题。但是，城市流动人口的急剧增加，给小区治安增加了新的难题;而失火，煤气泄漏等事故又是时有发生。要避免这类事件的发生或者将事故的损失降到最低，传统的人防保安方式己经难以适应住户的要求，我们必须通过现代化的技术手段来对小区进行安全防护。所以，如果能利用现代科技提供一个给人以安全感的住宅小区，而且成本又不高，那肯定会受到的住户的欢
7、迎。安防系统工程是实现智能化小区集中管理、技放、物防有效结合，为住户创造一个理想的、安全防范最有效的技术措施，是将人防、安全的、满意的住宅空间。12 研究目标 本课题的目标是研究智能建筑中安全防范系统设计的策略及满足网络通讯技术的软件开发，使软件的功能在原有相对独立的安全防范系统基础上设计如何能2让该系统实现控制网络化并，并将安防子系统进行联动实现统一控制。同时也为安全防范系统的进一步发展及规范做些探讨。13 国内外发展情况比较1.3.1国外的发展动态及其趋势小区安防系统的研究与发展在国外相当迅速，特别是基于 BACNet(一种为楼宇自控网络设计的数据交换协议)标准的安防系统已经表现出相当强大
8、的生命力。BACnet 标准是由 ASHRAE(美国采暖、制冷和空调工程师协会)制定的，经过 10 多年的发展，已经发展为一套成熟的标准。它制定了基本规则，使不同的系统之间进行开放式连接，而不用理会是哪个厂家的设备。目的在于实现设备之间的互操作性。在美国，法国，俄罗斯已经有关于 BACnet 的杂志在发行，统计，BMA 以有16 个国家的 139 个厂家的注册会员，而且这个数字还在不断的增加中。美国艾顿(Alerton )公司是 BACnet 厂家联盟中有代表性的一个，它在业界率先推出了符合BACnet 通讯协议的楼宇自控管理系统 EBT 伍 nvision forBACtalk)，适用于各类
9、大、中、小型建筑的楼宇自控需求，是世界上第一个使用 BACnet 标准通讯协议的楼宇自控系统生产厂商;是全球 BACnet 楼宇自动化系统领域著名的制造商，其系统符合公认的 TCP/IP, BACnet 工业标准结构。它已经形成了符合 BACNET 标准的从上到下的一系列产品线。在美国，已有多个成功的基于 BACNET 标准的楼宇自控案例，如:德州休斯敦市的乔治布什洲际机场楼宇自控系统，华盛顿大学楼宇自控系统。1.3.2国内的发展动态及其趋势在国内，住宅小区智能化的整体解决方案还处于探索发展阶段，相关技术的研究和产品开发与国外相比差距很大，但智能住宅及其小区的建设在我国各地发展较快，住宅小区智
10、能化系统也由刚开始时单一的安防系统向三表远传抄收系统、室内家用电器控制系统、通信与计算机网络系统、物业管理系统、交互式视频点播服务系统等多方面发展。3BACnet 在国内的发展尚处于起步阶段，基于该协议的相关产品的开发基本属于空白。但该协议在几十个国家都得到广泛的开发和应用，因此引起了国内各方面的注意，且已开始进行相关的研究。14 本文所做的工作 主要研究内容如下： 1.讨论安全防范系统的关键技术和设计技术，根据相关技术发展趋势和国家、行业和相关设计标准和规范，再结合本次设计的目标功能，最后对安全防范子系统中的电视监视系统，防盗报警系统，门禁控制系统，进行了较详细的讨论和设计。 2.详细研究了
11、安全防范系统中各子系统的相关的硬件和软件的开发，对于各系统的组成、系统中控制器的功能，各系统通讯控制电路的设计，以及各子系统管理软件的相关开发进行了阐述。 3.讨论了安全防范系统的实施、检测与调试有关的问题； 4.总结及技术展望。4第二章 智能建筑安全防范系统概述智能建筑安全防范系统是以保障安全为目的而建立起来的技术防范系统，它必须对建筑的主要环境，包括内部环境和周边环境进行全面有效地全天候的监视，如对大厦内部的财产、人身、文件资料、设备等的安全起着重要的保障作用 2。是智能建筑中不可缺少的一个子系统，在该系统中融入新的技术可以大大提高智能建筑的智能化水平。21 基本概念和定义211 智能化建
12、筑概述 随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，智能化建筑在世界发达国家应运而生，并得到迅速发展。智能建筑(Intelligence building)是现代建筑技术和各种高新技术相结合的产物。美国华盛顿特区的智能化研究机构将智能化大楼定义成:通过对建筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联的最优化考虑，来提供一个投资合理、但又拥有高效率的舒适、温馨、便利的环境。日本对于智能化大楼有较为具体的要求，其提法为:为提高办公室作业的合理化和生产性，而装备有高性能的通信系统、办公自动化系统、舒适兼具魅力的建筑环境和大楼自动化系统，并予以集成为智能化系统的大楼，即称为
13、智能化大楼。中国专家认为:智能化大楼是综合采用电子信息技术、通信技术、计算机技术，对建筑大楼的设备进行自动监控、对信息资源进行管理和对用户提供综合信息服务的符合未来信息化社会要求的建筑物。智能化大楼已使大楼的主人、财产管理者和占有者等看到了他们在舒适、安全、便利等方面的理想目标。当然，智能化大楼的建设，还要考虑长远的系统灵活性和市场的适应性要求。5212 智能化建筑的关键技术 楼宇布线技术;现代通信技术;计算机网络技术;计算机监控技术;计算机信息管理技术;多媒体计算机技术;系统集成技术是智能化大楼的关键技术。213 安全防范系统概述 安全防范系统是一种多技术、多层次、立体化的以保障安全为目而建
14、立起来的技术防范系统，具有很高的自动化程度，而且具有智能功能。对于安全防范系统应具备的功能及涵盖的范围，迄今为止还没有严格的界定，一般情况下的安全防范系统会以建筑报警指挥中心为中枢，以报警系统、周边防范系统、进出口控制系统、闭路电视监控系统、楼宇可视对讲系统、停车场管理系统和保安巡逻考勤系统等为主构成。形成一个有线和无线结合，固定目标(房间)与移动目标(汽车，人员)结合的多功能、全方位、智能化、系统性的报警指挥中心网络系统。各个系统既能独立工作，又能在电脑控制下连成一个有机体，有效地实现技术防范和人员防范相结合的目标。以实现现代物理和电子技术及时发现侵入破坏行为、产生声光报警阻吓罪犯、记录事发
15、现场图像和声音提供破案凭证、以及提醒值班人员采取适当的物理防范措施。22 智能建筑安全防范系统相关技术与协议22. 1 BACnet 数据通信协议 （1）BACnet 概述智能建筑贵在集成，要集成就需要相关的机电设备和子系统具有开放性和互操作性。也就是说，这些设备和系统的数据通讯必须按同一标准协议。BACnet 是楼宇自动控制系统的数据通讯协议，它由一系列与软件及硬件相关的通讯协议组成，规定了计 1 算机控制器之间所有对话方式。BACnet 协议于 1995 年 6 月获得通过，成为 ASHRAEI3 5 一 90 标准。并于同年 12 月升为美国国家标准。并且得到了欧共体标准委员会的认可，成
16、为欧共体标准草案。6协议包括下列内容:所选通讯介质使用的电子信号特性，如何识别计算机网址，判断计算机何时使用网络及如何使用。误码检验，数据压缩和编码以及各计算机专门的信息格式。BACnet 是一种开放性的计算机网络，它参考 ISO / OSI 标准中的 OSI / RM 标准。但 BACnet 没有从网络的最低层重新定义自己的层次，而是选用己成熟的局域网技术，简化 OSI / RM，形成包容许多局域网的简单而实用的四级体系结构（2）BACnet 协议体系结构BACnet 以 OSI 七层模型为参考，结合建筑自动控制领域的需求，形成一个简化的四层模型 3:应用层、网络层、链路层、物理层，如 2-
17、1 图所示:应用层网络层数据链路层物理层图 2-1 BACnet 的结构分层BACnet 应用层采用面向对象的思想将控制网络中的设备进行抽象，将其分解成有限种类和数量的对象(Obj ect )，使其对外提供一种统一的网络可见接口描述。每个对象又用一些属性(Property)来描述，这些属性表示了设备的硬件、软件及操作的各个方面 4。在不需要了解设备内部情况和配置细节的情况下，通过对对象属性的修改来实现对设备的操作。同时 BACnet 应用层又提供了一系列的服务，在这些服务中定义了访问和操作设备中 BACnet 对象的命令，并定义了这些命令的格式和内容。BACnet 应用层一共定义了 35 个标
18、准的服务，并且将这 35 个服务划分为六个类别 5。这六个类别分别是报警与事件服务(Alarmand Event Services )、文件访问服务(FileAccess Services )、对象访问服务(Obj ectAccess Services )、远程设备管理服务(RemoteDevice Management Service )、虚拟终端服务(Virtual Terminal Services)及网络安全性(Network Security )。BACnet 网络层设计的目标是为了在 BACnet 网络之间实现互联时，能够屏蔽各种异构 BACnet 网络在数据链路技术方面的差异，并
19、将报文从一个 BACnet 网络7传递到另一个(可能是异构的)BACnet 网络 6o BACnet 规定任何两个活动的节点之间在网络中只能有一条路径，所以大大简化了路由的问题。网络层卞要提供网络互连中的地址转化，异构网络互连，数据包分割等服务。物理层定义了传输介质的机械和电气规程，数据链路层屏蔽了物理层各种传输介质的差异。对于数据链路层和物理层，BACnet 协议一共提供了五种选择方案，BACnet 标准规定 LONTALK 与其他四种通讯方式并列为物理层、数据链路层的基本结构。BACnet 采用的五种网络通讯技术为:Ethernet, ARCnet, MS/TP,PTP, LONTALK。
20、选择多种网络技术的原因是对于不同要求的系统采用不同的通讯速度和通讯量的网络，采用不同的网络技术适用于不同的要求。22. 2 智能建筑中现场总线技术 现场总线技术是 80 年代末 90 年代初发展起来的应用于过程自动化和制造自动化领域的现场设备互联网通信技术。一个现场总线控制系统 FCS (Fieldbus ControlSystem)可以被看作由数字通信设备和监控设备组成的分布式系统，FCS以其结构简单、通信传输可靠、节点智能化等优点大有取代传统 DCS 的趋势，这也正是目前流行的 BA 系统逐渐引入现场总线技术的原因。它的出现将使传统的自动化控制系统产生革命性变革，变革现有系统的体系结构、设计方法、安装调试方法和产品结构。有人认为这场变更的深度和广度将超过历史上自动化领域中任何一次的变革。目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，“生产过程“包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
