智能楼宇中安全防范技术的现状及发展

    一、众所周知，智能楼宇技术包括通信网络技术、计算机技术、自动控制技术、消防与安全防范技术、声频与视频应用技术、综合布线和系统集成技术。

    它是现代建筑技术、通信技术、计算机技术、控制技术等相互结合、互相渗透的产物，集中体现了当今信息社会的信息特征。确切的说它是楼宇自动化系统(BAS:Building Automation System)、通信自动化系统(CAS:Communication Automation System)和办公自动化系统(OAS:Office Automation System)三者的有机结合,其中建筑环境是智能大厦支持平台。也就是通常所说的3A系统，但从国际和国内实际情况来看，消防自动化系统(FAS:FireAutomation System)和安全防范自动化系统SAS(Safety Automation System)都是由专门机构负责的，有着比其它系统更加严格的管理和验收程序，因此FAS和SAS也被列入智能楼宇子系统，由3A变成5A。其实无论3A，5A或xA，多少个A其实并不十分重要，无非是一个系统划分归类的问题，重要的是，智能楼宇里面的功能是否得以完美地实现。

    智能楼宇的根本目的应该是：使复杂问题简单化，使楼宇功能多样化，使物业运作安全可靠化，使生活环境舒适化以及系统高度的智能化和节能化。因此，实现安全防范是智能楼宇中非常重要的一部分，安全防范自动化程度的先进性也严重影响着智能楼宇的整体水平。

    二、智能楼宇对安全防范系统的要求

    由于智能楼宇的大型化、自动化、高层次化，使得其安全防范系统显得更加必不可少。

    对安全防范系统的主要要求是：

    1)防范：防患于未然是该系统的主要要求，无论对人还是对财务，防范都是必须放在首位的。

    2)报警：当发现安全受到威胁或破坏时，系统应能够及时报警。

    3)监视：系统应能够对楼宇中需要监视的地方进行24小时的不间断监视，并保存一定时间段的监视记录。

    4)记录：当发生报警或其它紧急情况时，系统应能够迅速的把报警区域的环境、声音、图像等数据及时记录下来，以备查验。

    5)系统本身应具有防破坏功能：当系统内一些关键设备或线路遭到破坏时，系统应能够主动报警。

    6)自检功能：系统应能够进行不定期的自检，并能够具有消除误报、漏报功能。

    三、智能楼宇中的安全防范系统安全防范系统

    在智能楼宇中一般涉及出入口管理、停车场管理、巡更管理、周界管理、楼宇对讲、CCTV和住户内部安全管理等几个子系统，涉及电学、声学、光学、通信学、数字信号处理、自动控制等多个学科和领域，是比较复杂的综合性技术，本文就这些技术在安全防范系统中目前应用的现状及其发展趋势进行论述，不对每个子系统再作专门的介绍。

    3.1安全防范系统的基本构成*信号检测：主要是完成各种报警信号的信号检测或呼叫;*信号应答：主要是完成各种检测器的正常复位或信息的应答;*信息前处理：主要是完成对各种检测信号的前期信息处理，使之能够通过合理的方式传送到控制中心;或将控制中心的信息转换成应答信号送出;*控制中心：是整个系统的心脏，负责调度和协调各个任务，并具备联网、自检功能;*报警处理：将报警信息通过所设置的手段发送出去;*信息后处理：对各种有用信息进行处理，以备查验或留取记录。 

    安全防范技术的现状

    信号检测技术在智能楼宇中的信号检测技术目前应用的主要是信号探测技术，也就是通常所说的传感器类技术,是用来探测入侵者移动或者其它动作的电子及机械部件，它通常将压力、震动、声音、光等转换成相应的电信号，在经过放大、滤波、整形等处理，使其成为易于传输的数字或模拟信号。目前常用的传感器主要有开关报警器、震动报警器、超声波、次声波报警器、红外报警器、微波报警器、激光报警器、烟感报警器和温度报警器等。这些报警器采用的是比较成熟和普通的技术，它们的集成度一般比较低，采取的工作方式一般有主动和被动两种方式，主动报警器在工作时，报警器一直向需要报警的区域连续的发出信号，经反射或直射或其它方式在报警器上形成稳定的信号，当报警控制区域内有异常情况时，报警器上的信号发生变化,根据信号变化的情况产生报警信号。被动方式报警时,它依靠被测物体自身存在的能量变化进行检测,报警器工作时不需要向探测现场发送任何信号,当异常情况出现时，一直稳定的信号出现变化，报警器根据信号变化的情况产生报警信号。在信号回应处理部分，它根据控制管理中心发来的信号对现场实行自动保护，更多采用的是自动机械控制技术。

    信号传输技术信号传输技术主要是指前端现场设备与控制管理中心、控制管理中心内部及控制管理中心相关职能部门之间的信号传输技术，主要有现场总线控制技术、网络通信技术和综合布线技术。

    现场总线控制技术现场总线控制技术是在智能楼宇系统中应用在前端现场设备与控制管理中心之间的信号传输即通信技术，是目前应用最广泛的技术。根据标准IEC61158中的定义，现场总线是指安装在制造或控制区域内的现场装置与控制中心的自动控制设备之间数字化、多点通信的串行数据总线，此技术最早应用在1984年，具有开放性、互操作性、分布式控制性、易维护性及很强的环境适应性等特点，因此，更加能够节省硬件投资、节约安装费用、提高系统的准确性和可靠性并使系统易于扩展。(1)485总线在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的基础上,EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。

    RS-485标准采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，具有抑制共模干扰的能力，具体规格要求：

    1.接收器的输入电阻RIN≥12kΩ2.驱动器能输出±7V的共模电压3.输入端的电容≤50Pf4.在节点数为32个，配置了120Ω的终端电阻的情况下，驱动器至少还能输出电压1.5V(终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关)5.接收器的输入灵敏度为200mV(即(V+)-(V-)≥0.2V，表示信号“0”;(V+)-(V-)≤-0.2V，表示信号“1”)6.通信距离最远可达1.2Km，节点数可增加;7.支持半双工或全双工模式，具有高噪声抑制、宽共模范围、冲突保护等特性。

    从目前解决MCU之间中长距离通信的诸多方案分析来看,RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点，在消防、水文、水利自动报测、楼宇控制等工程中被广泛使用。(2)CAN总线CAN总线亦即ControlAreaNetworkBus，最早由德国BOSCH公司提出，主要用于汽车内部测量与测量控制中心之间的数据通信。

    它有以下特点：*总线采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个并采用CRC校验及其它检纠错方式，提高了数据的抗干扰性;*不分主从关系网络上任何一个节点都可在任意时刻向网络上其它节点发送信息，通信方式灵活，可以方便地构成多机备份系统;*采用非破坏性总线仲裁技术当多个节点同时向总线发送信息时,优先级低的节点主动退出发送，优先级高的则可不受影响地继续传输，从而大大节省了总线冲突仲裁时间;*通信介质为双绞线、同轴电缆或光纤，直接通信距离最远可达10km/5kbps，通信速率最高可达1Mbps/40m;

    总线上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前一般可达110个;*总线上的某个节点出现严重错误时，自动关闭输出，保证总线上其它节点的操作不受影响;正是这些特点，可以使CAN总线实现100%的带宽利用率，它已广泛应用于众多领域，尤其在智能楼宇系统中，得到了很好的应用。(3)其它技术除了上述介绍的目前最常用的技术外，许多现场总线控制技术也在智能楼宇系统中得到不同程度的应用，当然还有一些自定义技术，在此就不一一赘述。

    3.2.2.2计算机网络通信技术计算机网络通信技术目前是应用在智能楼宇系统中控制管理中心设备之间的通信联系。目前使用最广泛的是TCP/IP技术、LAN局域网技术、虚拟局域网技术、广域网技术及虚拟专用网技术，这些都是目前最成熟、应用最普遍的技术，在智能楼宇系统中也得到了充分的应用。另外，控制管理中心处理报警信号时，可以通过电话网络或Internet向相关职能部门或个人发出报警信号，这一点，目前来说做的还不够。3.2.2.3楼宇对讲技术楼宇对讲技术也是安全防范技术中一种专门的技术，它可以分为可视与非可视对讲技术。它的相关产品是最能体现人性化的，此系统主要是在生活小区中，实现房客与住户之间的可视或非可视对讲，有效防止非法人员进入住宅楼或住户家内。它所应用的技术可以说基本上覆盖了目前在自动化领域中的大部分常用技术，具体来说主要有音视频技术、网络通信技术、DSP数字处理技术、总线技术、微处理器技术、图像处理及存储技术、触摸屏控制技术、文字视频叠加技术、无线接收技术、TFT-LCD显示技术等，深圳视得安股份有限公司在此领域中技术一直领先，并在不断努力，继续引领这一领域中新技术的不断发展。

    四、安全防范技术的发展

    安全防范技术也是在随着科学技术的发展不断的向前发展，就像通信自动化技术的发展一样，数字化、网络化、智能化、集成化、规范化将是安全防范技术的发展方向。

    4.1数字化

    21世纪是数字化的世纪，是以信息技术为核心的通信自动化技术发展的必然，随着时代的发展，我们的生存环境将变得越来越数字化。目前在安全防范技术中仍有许多技术沿用的是模拟技术，特别是音视频传输技术，在系统布线时，采用的是专门的音视频线路，不对音视频进行任何压缩与处理，造成带宽资源的严重浪费，虽然现在由许多厂家都宣传自己利用了先进的音视频技术，但还没有完全应用于实际中，将来的发展必将对音视频进行压缩，以便进行分析、传输、存贮。在信号检测处理单元部分，将更多地利用无线技术，减少布线，特别是一些新的技术将会应用在这个领域中，例如：多媒体技术、流媒体技术、软交换技术、蓝牙(bluetooth)技术、Wi-Fi(WirelessFidelity)无线高保真技术、ZigBee技术等。

    4.2网络化
 
    目前在每个安全防范系统中，都单独建有自己的专用网络，由于现在的安全防范技术中个别技术没有得到很好的应用，安全防范系统的网络化没有真正的实现。安全防范系统实现网络化后，人们可以利用Internet随时随地的了解自己的安全状况，当有警情发生时，可以随时知道并第一时间自动的通知到相关部门进行及时处理，减少损失。

    并向着IP的智能安防系统发展。基于IP的智能安防系统与传统的安防系统最主要的区别在于，IP智能安防系统构建在网络技术基础之上,从图像的采集、图像的传输、图像的存储，到图像的处理和识别，全部采用数字化技术和网络化技术。IP智能安防系统可以实现随时随地对对象进行监控和管理。比如，用户可以通过网络摄像机或无线终端随时随地监控大厦，也可以通过电话随时进行视频监控，因此可以随时随地看到监控的内容。同时，它可以提供更高级的服务，比如特征识别系统可以进行车辆管理，面部识别系统可以对进入大厦的人员进行识别。

    4.3智能化

    随着各种相关技术的不断发展，人们对安防系统提出了更高的要求，安防系统将进入注重智能化阶段。在安防系统智能化后，可以实现自动数据处理，信息共享，系统联动，自动诊断，并利用网络化的优势进行远程控制、维护。先进的语音识别技术、图像模糊处理技术将是安防系统智能化的具体表现。

    4.4集成化

    如前所述，目前安防系统在智能楼宇系统中是一项专门的系统，它是5A中的1A，即SAS(SafetyAutomationSystem),5A集成系统，使弱电电缆用量大量增加，而且种类繁多，难于管理，极不符合智能楼宇的整体发展，随着各种相关技术的不断发展，5A集成在一起，是将来发展的必然趋势。4.5规范化目前，在安防系统中，各国都有自己的规范文件，但是对使用的技术却没有像电信一样有着全世界统一的技术规范，因此可能会造成相互信息的通信、共享、管理造成一定的混乱。五、结束语面对21世纪信息时代的大潮汹涌而来,安防系统自动化将面临着强烈的挑战。这就要求我们要适应信息时代的要求,充分利用各种新技术,不断完善安防系统自动化，造就一个和谐、安全的新世纪。