樓宇智能化綜合安防監控系統設計

徐健

（深圳桑達電子設備有限公司南京研發中心，江蘇南京，210000）

0 引言

現代樓房建筑中可能出現的安全隱患有很多，有一些是人故意為之的，也有一些是不經意間出現的，或者是自然因素導致的，各種隱患的威脅性存在差異，若某些威脅性大隱患爆發，是有可能造成嚴重后果的，為此在樓房安防管理角度上就要做到盡早發現、盡早處理，盡可能在安全隱患尚未成型之前扼制。但要做到這一點，依靠人工是不現實的，因為人工能力有限，無法同一時間對樓房建筑進行全面巡檢，也可能在巡檢中錯漏一些隱蔽的安全隱患，所以必須借助技術手段才能實現目的，這就使得智能化技術與安防監控技術受到了相關領域的關注，樓宇智能化綜合安防監控系統應運而出，如何設計該系統是一項值得思考的問題，有必要展開相關研究，此舉具有一定現實意義。

1 樓宇智能化綜合安防監控系統作用

1.1 及時發現安全隱患

現代樓房建筑中可能出現的安全隱患根據其形成因素大體可分為三類：（1）人故意為之的安全隱患，類如入室盜竊、尋釁滋事等；（2）不經意間出現的安全隱患，類如亂丟煙頭導致的火災、忘關天然氣導致的煤氣中毒等；（3）自然因素導致的安全隱患，類如高溫導致的火災等。這些安全隱患威脅性可大可小，且如果不能及時處理，往往會造成重大影響，因此在安防管理角度上必須及時發現這些安全隱患，這樣才能第一時間進行處理，但不同安全隱患的特征存在差異，單純依靠人工或常規的監控系統并不能做到及時發現，更不用說做到預防了。這一條件下，樓宇智能化綜合安防監控系統就能及時發現各類安全隱患，原因在于該系統中包含的監控手段非常多樣，除了常規的視頻監控以外，還包括了各種傳感器，借助此類傳感器能獲取更多信息，當某信息出現異常，就能及時判斷是否存在安全隱患、安全隱患具體類型，再結合其他信息可判斷安全隱患存在的地方，便于人工第一時間處理[1]。

1.2 應急處理

不可否認，很多安全隱患發展速度很快，且技術手段不能妥善處理，因此在隱患處理方面還是比較依賴人工，而技術手段只能做到應急處理。但問題就在于以往樓房建筑安防管理技術并不具備應急處理功能，使得處理工作完全依賴人工，這導致人工工作負擔增大，同時受人工能力限制，并不能保障處理效率。這時樓宇智能化綜合安防監控系統就具備了應急處理能力，即該系統借助智能技術具備信息識別能力，可以根據多項信息進行綜合判斷，識別現場是否存在安全隱患、安全隱患具體類型等，一旦確認安全隱患類型，則系統就會發出控制指令，指令將對現場應急處理設備進行控制，促使設備運作完成應急處理。[2]。

2 樓宇智能化綜合安防監控系統設計需求

2.1 性能需求

樓宇智能化綜合安防監控系統的性能需求主要體現在兩個方面：（1）系統響應速度必須盡可能的快，本文對系統響應速度的要求是1s～30s；（2）系統運作正確率必須盡可能的高，即部分不成熟或不完善的系統在運作中雖然具有相關作用表現，但運作正確率很多，經常出現誤動、拒動等現象，如某樓房住戶只是打開了天然氣準備做飯，隨后其系統錯誤判斷該住戶處存在天然氣泄露的煤氣中毒隱患，由此直接切斷了其天然氣供給，并且向管理人員預警，這種現象就是典型的誤動，會給住戶與管理人員造成諸多不便，因此本系統的運作正確率必須盡可能的高，本文設定的最低正確率標準為95%。

2.2 功能需求

為了保障樓宇智能化綜合安防監控系統的有效性，其功能體系必須完備，這是系統的功能需求。本系統完備功能體系中包含三項功能：（1）綜合監控功能，本系統監控功能除了要具備視頻拍攝能力以外，還要具備識別空氣成分、溫度等能力，總體上監控功能必須具備識別所有可能發生的安全隱患特征能力；（2）綜合信息識別功能，本系統在監控功能作用下會獲取得到安全隱患的相關信息，隨之系統要識別這些信息，因此必須具備信息識別功能，用于判斷安全隱患類型、現狀，并結合相關信息綜合判斷隱患所在位置；（3）聯動控制功能，根據綜合信息識別功能的判斷結果，系統要對相關安全隱患進行應急處理，這使得系統必須具備聯動控制功能，能夠對現場應急處理設備進行控制，實現應急處理。

3 樓宇智能化綜合安防監控系統設計方案

3.1 總體框架

本系統設計方案的總體框架見圖1。

圖1 系統總體框架

3.2 設計方案

依照圖1，本系統設計方案如下。

（1）監控層設計

監控層設計大體可分為兩個步驟：①監控設備選型，即除了常規的視頻監控設備以外，還要根據安全隱患的可識別特征來選擇其他監控設備，此類設備統稱為傳感器，根據各隱患可識別特征，本系統所選傳感器包括溫度傳感器、空氣成分傳感器等；②監控設備安裝，即需要將所選擇的所有監控設備安裝在正確位置，并調整好部分設備的角度，如視頻監控設備應當安裝在樓層樓道頂部，角度需正對樓道，各傳感器主要安裝在樓道中部，各層樓道中所有傳感器各安裝兩個（若樓道規模較大或較小，可以調整傳感器數量）。

（2）通信層設計

為了將監控設備采集得到的各類隱患信息發送給處理層，在兩者之間需要建立通信層。通信層主要采用信號發射技術、信號格式轉換技術來實現，即首先因為監控設備本身都具備信號發射能力，所以可以構成信號發射子系統，但除視頻監控設備以外，傳感器設備發射的信號都是電信號格式，該格式信號不能被處理層計算機讀取，因此在傳感器與處理層通信渠道中需要設置換能器（即信號格式轉換技術），借助換能器可將電信號格式轉換為數字信號，確保通信能順利展開。另外，考慮到通信層會對系統響應速度造成影響，因此要慎選通信協議，本系統主要選擇了RS-232協議，該協議通信效率快，且距離較遠，適合在規模大的樓房建筑中使用。

（3）儲存層設計

為了幫助處理層正確識別隱患信息，需要在處理層之前建設儲存層。本系統主要采用SQL數據庫來構成儲存層，并對數據庫進行了分類項設計，即根據各隱患可識別的信息特征，設計了各隱患分類項總目，如火災、盜竊等，而各分類項總目下包含了以隱患形成因素為名稱的子分類項，如火災→形成因素，這樣不同傳感器得到的信息就會被正確儲存在對應欄目下，類似于溫度傳感器可采集現場問題，而溫度屬于火災的可識別信息特征，因此溫度信息會被保存到“火災”分類項總目中，而視頻對火災形成因素的拍攝圖像會被保存在“火災”分類項總目下的“形成因素”子分類項中，這就賦予了各類信息定義以及關系。

（4）處理層設計

處理層主要采用人工神經網絡技術來進行信息處理，并擬定控制指令，該項技術可以生成智能邏輯，運作中會從儲存層內調度處相關信息，隨后根據信息定義與關系構建神經網絡模式，再對模型進行推演，判斷當前信息表現是否超標，如果超出標準就說明現場存在對應的安全隱患。同樣以火災為例，建設樓房建筑內的溫度均值為20℃至35℃，則以均值為標準來進行判斷，若模型現實當前樓房建筑內的溫度均值超過35℃，就說明建筑內的溫度過高，需要降溫，同時根據火災初始階段溫度，若樓房建筑內溫度均值超過了60℃（一般情況下，樓房內的溫度是不可能超過60℃的），就說明建筑內大概率存在火災，結合視頻拍攝圖像，若圖像中有“紅光”、“橙光”等現象，就證實樓房內存在火災，這時處理層就會擬定控制指令。

（5）控制層設計

控制層主要是在現場安裝控制設備，設備用于連接執行層設備，同時接收處理層的指令，促使執行層對現場安全進行應急處理，并通知人工，實現人機交互。另外，考慮到樓房建筑規模較大，控制層設計采用單元式設計方法，利用集成技術將執行層的設備集中，形成若干個控制單元，處理層會根據隱患位置對位置附近的控制單元發送指令，起到提高控制準確性的作用。

（6）執行層

執行層主要有現場隱患處理設備組成，類如自動噴淋設備、警報設備，在控制單元作用下會對現場隱患進行處理。

3.3 系統測試

為驗證本系統有效性，本文對系統進行了測試，即在專業場地內進行為期1d的測試，過程中模擬各類安全隱患，依照系統設計三大需求分析系統有效性，結果見表2與下文論述。

表2 系統測試結果

功能綜合監控功能 有綜合信息識別功能 有聯動控制功能 有

經過測試可知，本系統所有二級指標測試結果均滿足性能、功能需求，同時在運作模式上也同樣實現了兩種模式的來回切換，過程很順暢，因此本系統設計有效。

4 結語

經過本文分析可知，樓宇智能化綜合安防監控系統對于現代樓房建筑安防工作有益，能提高工作有效性，還可以降低人工負擔，說明該系統具有良好應用價值。本文為了落實該系統展開了設計工作，首先提出了設計需求，其次論述了設計方案，最終完成了系統設計，同時對該系統進行了測試。根據測試結果可知，本系統應用有效，可以智能化識別、處理現場安全隱患。