智能小区安防系统毕业设计说明

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，住宅出入权限的控制以及建筑物实时的图像监控已经成为信息产业的热点技术。

安全防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、配套的安全技术防体系。

安全防系统中的安全性、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系统技术关键所在。

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：智能建筑安全防系统BACnet通讯协议c#语言
Abstract
With the continuous improvement of living standards, people living environment requirements are also greatly improved, information services and security requirements is particularly prominent. How to use computer and communication technologies in the Intelligent Community smart home management system, the households are fire, burglary and other real-time alarm monitoring, access control and permissions within a residential building real-time image monitoring of the information industry has become a hot technology.
Security systems, intelligent building system as an important part of building automation systems. In the intelligent building, security systems, integrated use of electronic information technology, modern communications technology and computer network technology, which form an advanced, reliable, economical and supporting security technology security technology to prevent system. Security system, security, flexibility, and information, intelligence, modernization is the
key to the system. Where video surveillance systems, burglar alarm systems, access control system is the key to security systems technology.
In order to meet the needs of society In this paper, the study analyzes the current basis of international popular field bus technology and BACnet data communication protocol, designed a device is simple, low cost, easy to maintain economic family intelligent building management systems, energy effectively implement security, disaster prevention, alarm and remote monitoring. The use of single-chip real-time acquisition and collection of data to the PC via the serial port, PC machine for data computing, storage, and printing.
Keywords: intelligent buildings; security system; BACnet communication protocol; c # language
目录
第一章引言 (1)
1．1 课题背景 (1)
1．2 研究目标 (2)
1．3 国外发展情况比较 (2)
1.3.1国外的发展动态及其趋势 (2)
1.3.2国的发展动态及其趋势 (3)
1．4 本文所做的工作 (3)
第二章智能建筑安全防系统概述 (4)
2．1 基本概念和定义 (5)
2．1．1 智能化建筑概述 (5)
2．1．2 智能化建筑的关键技术 (6)
2．1．3 安全防系统概述 (6)
2．2智能建筑安全防系统相关技术与协议 (6)
2．2. 1 BACnet数据通信协议 (6)
2．2. 2 智能建筑中现场总线技术 (8)
2．2. 3 控制网络与信息网络的集成 (9)
第三章智能建筑安全防系统设计 (11)
3．1 安全防系统的体系结构 (11)
3．1．1 安全防系统的构成 (11)
3．1．2 安全防系统按功能分类 (13)
3．2 安全防系统设计 (13)
3．2. 1 安全防系统架构设计 (14)
3．2. 2 防盗报警系统 (14)
3．2. 3 门禁系统 (16)
3．2. 4 监控系统 (17)
第四章安全防系统系统实现 (19)
4.1系统开发环境 (20)
4.1.1开发软件运用——Visual Studio2010 (20)
4.1.2开发语言运用——c# (20)
4.1.2软件运行网络环境——以太网 (21)
4.2防盗报警系统 (22)
4.2.1系统实现情况 (22)
4.2.2 系统使用说明 (23)
4.3门禁系统 (26)
4.3.1系统实现情况 (26)
4.3.2 系统使用说明 (28)
4.4监控系统 (30)
4.4.1系统实现情况 (31)
4.4.2系统使用说明 (32)
第五章总结与展望 (36)
5.1总结 (36)
5.2展望 (37)
参考文献 (39)
智能小区安防系统设计
第一章引言
1．1 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的管理机构，地市级公安机关也大都设立了安全技术防的管理机构。

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: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”。

安全防技术工程、安全防风险评估师、安全防技术列入《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、安全防最有效的技术措施，是将人防、安全的、满意的住宅空间。

1．2 研究目标
本课题的目标是研究智能建筑中安全防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系统基础上设计如何能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。

同时也为安全防系统的进一步发展及规做些探讨。

1．3 国外发展情况比较
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的生命力。

BACnet标准是由ASHRAE(美暖、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: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国的发展动态及其趋势
在国，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。

BACnet在国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，因此引起了国各方面的注意，且已开始进行相关的研究。

1．4 本文所做的工作
主要研究容如下：1.讨论安全防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，再结合本次设计的目标功能，最后对安全防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.详细研究了安全防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.讨论了安全防系统的实施、检测与调试有关的问题；4.总结及技术展望。

第二章智能建筑安全防系统概述
智能建筑安全防系统是以保障安全为目的而建立起来的技术防系统，它必须对
建筑的主要环境，包括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。

2．1 基本概念和定义
2．1．1 智能化建筑概述
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。

2．1．2 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。

2．1．3 安全防系统概述
安全防系统是一种多技术、多层次、立体化的以保障安全为目而建立起来的技术防系统，具有很高的自动化程度，而且具有智能功能。

对于安全防系统应具备的功能及涵盖的围，迄今为止还没有严格的界定，一般情况下的安全防系统会以建筑报警指挥中心为中枢，以报警系统、周边防系统、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，有效地实现技术防和人员防相结合的目标。

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措施。

2．2智能建筑安全防系统相关技术与协议
2．2. 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，成为欧共体标准草案。

协议包括下列容:
①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。

②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2-1图所示:
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容。

BACnet应用层一共定义了35个标准的服务，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，并将报文从一个BACnet 网络传递到另一个(可能是异构的)BACnet网络[6]o 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。

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。

2．2. 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。

2．2. 3 控制网络与信息网络的集成
随着计算机技术、网络技术、控制技术和通讯技术的发展，智能建筑的系统集成正在网络化、信息化迈进。

早期的单一子系统的功能完成或几个子系统的简单设备联动已经不能满足智能大厦智能化功能和服务拓展的需要。

智能大厦的系统集成应该利用控制网络与信息网络进行集成的互联技术、分布式对象管理技术以及数据库访问技术成为在控制网络与信息网络有机结合的基础之上的综合信息化网络。

（1）控制网络和信息网络的互联技术
控制网络和信息网络是智能大厦中即相互独立又相互联系的网络。

实现它们之间的互联，是将设备自动化监视与控制系统和办公自动化、物业管理、酒店管理等运营管理系统进行集成并与Internet相连的基础。

例如，BACnet/IP网络是由一个或多个具有IP域名的子网组成的、具有一个单独的BACnet网络号的集合网络。

在BACnet楼宇自动化协议的基础上发展的BACnet/IP协议，利用了使用TCP/IP协议通讯的设备组建BACnet网络的技术，所以可以实现控制网络与信息网络的无缝集成。

BACnet/IP规的容有七个部分，分别是:
①提出并详细描述由一个或者多个IP子网组成的BACnet网络的概念;
②详细描述了使用BACnet非确认服务进行在BACnet/IP l冈络和非
BACnet/IP网络之间的本地、远程、和全局广播的管理;
③定义了一个新设备，称为BACnet广播管理设备(BBMD)，用来进行广播
管理;
④通过定义一个新的协议层，称为BACnet虚拟链路层(BVLL)，实现
BACnet/IP通信；
⑤提供了“外来”设备接入BACnet/IP网络的方法;
⑥规定了在BACnet/IP网络和非BACnet/IP网络之间的路由;
⑦规定了多个BACnet/IP网络之间的路由。

（2）控制网络与信息网络集成中的分布式对象管理技术
初能大厦的集成系统所处理的信息来源于控制网络和信息网络中的不同子系统，由于各个子系统具有分布、异构的特点，因此智能大厦集成系统是一个复杂的分布信息处理系统，互联平台部必须具有分布对象管理、异种数据源访问、信息分析和处理、统一视图的生成等功能，要有效地实现它们必须依赖于分布式的计算环境，如Microsoft的分布式组件对象模型(DCOM)技术和国际对象管理组织(OMG )发布的公共对象请求代理结构(CORBA)。

二者都是目前比较成熟的分布式管理技术规，
都支持本地对远程的透明调用，都具有语言无关性，都支持动态和静态调用方式，都支持多线程服务。

第三章智能建筑安全防系统设计
3．1 安全防系统的体系结构
3．1．1 安全防系统的构成
安全防系统是以保障安全为目的而建立起来的技术防系统。

对于安全防系统应具备的功能及涵盖的围，迄今为止还没有严格的界定，一般说来它包括以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措施。

一个完整的安全防系统应由以下几个功能构成:
（①）图像监控功能
①视像监控:采用各类摄像机、切换控制主机、多屏幕显示、模拟或数字记录
装置、照明装置，对部与外界进行有效的监控，监控部位包括要害部门、重要设施和公共活动场所。

②影像验证:在出现报警时，显示器上显示出报警现场的实况，以便直观地确
认报警，并做出有效的报警处理。

③图像识别系统:在读卡机读卡或以人体生物特征作凭证识别时，可调出所存
储的员工相片加以确认，并通过图像扫描比对鉴定来访者。

（2）探测报警功能
①部防卫探测:所配置的传感器包括双鉴移动探测器、被动红外探测器、玻璃
破碎探测器、声音探测器、光纤回路、门接触点及门锁状态指示等。

②周界防卫探测:精选拾音电缆、光纤、惯性传感器、地下电缆、电容型感应
器、微波和主动红_外探测器等探测技术，对围墙、高墙及无人区域进行保安探测。

③危急情况监控:工作人员可通过按动紧急报警按钮或在读卡机输入特定的序
列密码发出警报。

通过部通信系统和闭路电视系统的连动控制，将会自动地在发牛报瞥时产牛声响或打出，寻示和记录报警图像。

（3）控制功能
对于图像系统的控制，最主要的是图像切换显示控制和操作控制，控制系统结构有:中央控制设备对摄像前端一一对应的直接控制、中央控制设备通过解码器完成的集中控制、新型分布式控制。

（4）自动化辅助功能
为部人员提供安全可靠而且稳定的部通讯，多用于安保人员的信息沟通与情况确认
3．1．2 安全防系统按功能分类
智能建筑的安全防系统从外向大体可以分为:周界报警系统(红外对射、震动或玻璃破碎报警)、出入口控制系统也称门禁控制系统(大门、停车场、关键入口等)、闭路电视监控系统(监视与图像复核)、楼入侵探测报警系统(移动探测、红外探测、声音检测等)、贵重物或展品保护系统(有线、无线、触摸、.移动检测)、手动报警和巡更系统等。

有时也采用强光照明系统与报警系统相结合增加防效果。

3．2 安全防系统设计
如图3-1所示，传统原理上讲，安防系统由中央控制计算机、传输网络、探测器和报警器组成[7]。

而在现代安防系统中往往都加入了视频监控系统以保证对警情的确认与防。

图3.1 安全防系统原理组成
当探测器探测到报警事件时，产生报警数据，报警数据从探测器发出，经编码器编码后，以二进制数据形式发送至计算机，计算主机通过程序获取事件编码并进行分析识别，进而根据程序设定启动相应的报警动作，产生动作信号，待警情确认后发送到动作器，进行报警。

同时程序在日志表中记录报警事件的时间、名称和报警动作，以备查用。

如果是自动报警设备，当探测器探测到报警事件时，自动采取报警动作，可以不经过中央控制计算机。

3．2. 1 安全防系统架构设计
本篇论文主要针对安防系统中：报警系统、闭路电视监控系统、门禁系统进行了整体的系统设计。

以BACnet/IP协议为基准，利用现场总线技术，实现三个系统的整合与联动。

改善现有安防系统，在系统末端，多交换机，多服务器的状态。

简化终端控制室的设备数量和安保人员的操作过程。

其具体架构设计如图所示：
3．2. 2 防盗报警系统
防盗报警系统是指当非法侵入防区时，引起报警的装置，它是用来发出出现危险情况信号的。

防盗报警系统就是用探测器对建筑外重要地点和区域进行布防。

它可以及时探测非法入侵，并且在探测到有非法人侵时，及时向有关人员示警。

譬如
门磁开关、玻璃破碎报警器等可有效探测外来的人侵，红外探测器可感知人员在楼的活动等。

一旦发生人侵行为，能及时记录入侵的时间、地点，同时通过报警设备发出报警信号。

防盗报警系统其设备结构一般分为：前端探测器与报警控制器。

前端探测器包括有：门磁开关、玻璃破碎探测器、红外探测器、和红外/微波双鉴器、紧急呼救按钮。

当前端控制器过多时可用非屏蔽六类双绞线连接到交换机，在通过交换机连接报警主机。

最后由报警主机与报警控制器进行连接。

报警控制器是一台主机（如电脑的主机一样），用来控制包括有线/无线信号的处理，系统本身故障的检测，电源部分，信号输入，信号输出，置拨号器等这几个方面，一个防盗报警系统中报警控制器是必不可少的。