基于網絡構架的安全防范系統的設計與應用

1 引言
工廠為了擴大生產規模、提高技術水平，實施易地技術改造項目。新廠區總占地面積1000多畝，包括生產區、辦公區和生活區二十多個建筑物。如何對建設中和將來運行中的新廠區開展有效的安全防護工作，是一個急需解決的問題.通過對新廠址的實地考察，本文利用霍尼韋爾相關產品設計了此安防解決方案。

2 系統功能要求
該安防系統應當對全廠周界和重要廠房實時報警防護，經過系統設防，對非法入侵者進行報警和監控錄像；對重要車間和辦公場所進行出入控制，對所有出入者進行身份驗證和信息記錄、監控錄像。因此需要將該系統劃分為數字視頻監控系統、門禁管理系統和防盜報警系統三個子系統，并通過數字網絡將三個子系統結合成一個完整的系統，實現對廠區和重要生產辦公場所的保護。

3 系統總體結構設計
工廠安全防范系統由數字視頻監控系統、門禁管理系統和防盜報警系統共3個子系統組成，系統總體層次結構如圖1所示。在廠區各個重要防范地點相應的設置一定數量的攝像機、門禁和報警器，通過專用線纜連接到各自的現場控制器，由現場控制器控制前端設備進行安防檢測和控制；現場控制器通過廠區局域網與監控中心相連，將檢測信號上傳到監控中心的控制電腦主機和服務器，進行信息的顯示、存儲和相應的管理操作。各個子系統相對獨立，能夠完成自己的功能；同時，各個子系統之間又具有聯動功能，互相配合，互相控制，共同完成安全防范的功能。在聯合工房安防消防控制室設置監控中心，實現視頻監控圖像的集中顯示儲存和門禁管理信息、報警信息的統一存儲和管理，并且能夠通過互聯網實現遠程監控。

圖 1 系統總體層次結構

3.1 各部分的功能設計
（1）監控層。監控層由監控中心電視墻、視頻瀏覽端和門禁報警客戶端組成。監控中心電視墻由8臺42寸等離子監視器組成，對廠區攝像機圖像進行顯示。每臺監視器可實現單畫面顯示和四畫面分割，總共可以同時顯示32臺攝像機的實時圖像。經過授權，遠程用戶可以通過ie瀏覽器進行圖像的實時監控和錄像回放，并且實現對前端云臺和鏡頭的控制。門禁報警客戶端是門禁和報警的管理平臺。
（2）服務層。服務層由視頻服務器、門禁報警服務器和web服務器組成。視頻服務器主要負責視頻信息流的轉發、云臺和攝像機等控制命令的發送、視頻圖像的存儲和服務，支持分布式管理。門禁報警服務器主要負責對門禁和報警系統的配置，存儲系統圖像移動偵測報警、防盜報警和門禁使用信息的歷史數據和實時數據，為系統查詢分析提供基礎數據。web服務器主要負責為遠程瀏覽端提供數據訪問接口、視頻訪問接口以及控制訪問服務等。
（3）控制層。控制層由視頻編碼器、門禁控制器和報警控制器組成。視頻編碼器主要是對采集的圖象按mpeg-4格式進行壓縮和傳送，并通過云臺解碼器控制攝像機云臺、鏡頭變焦。門禁控制器連接門鎖、讀卡器和出門按鈕等現場設備，采集讀卡器和出門按鈕的信息，根據設定的程序判斷訪問者的權限，控制門鎖的開閉。報警控制器連接現場的雙鑒探測器和埋地泄漏電纜，采集各個防區的報警信號，進行存儲和判斷。
（4）實施層。實施層由現場的設備構成，包括各種攝像機、門鎖、讀卡器、出門按鈕、雙鑒探測器和埋地泄漏電纜等，完成現場視頻信號、報警信號和門狀態信號的采集，并根據控制指令對攝像機、門鎖進行控制。
3.2 數字視頻監控系統
數字視頻監控是通過把安裝在廠區各個位置的攝像頭攝取的模擬圖像信號轉換成數字圖像信號，再通過計算機網絡傳輸，使網絡內的計算機都可以成為監控終端，不受地域環境的限制，參見圖2。 設計專用的監控網絡，通過適當的vlan劃分，實現監控網絡的安全和高速。另外，信號傳輸采用了標準的tcp/ip網絡協議。系統主要由三部分組成，參見表1。

圖2 數字視頻監控系統構架

（1）監控前端。包括模擬攝像機、云臺、解碼器和視頻編碼器等設備，實現圖像的拍攝和現場模數轉換，得到基于mpeg-4壓縮標準的數字圖像文件。可以依據用戶及環境的不同需求，另外加配護罩、雨刷、避雷器等。
（2）網絡通信平臺。由交換機、防火墻、通信線路等設備組成，實現數字圖像文件通過廠區局域網的數字傳輸，并可以通過internet實現授權客戶的遠程監控。
（3）總控中心管理平臺。總控中心管理平臺由監控主機、電視墻、監控管理軟件、視頻服務器和數據庫服務器等組成。監控管理軟件ebi（enterprise buildings integrator）安裝在視頻服務器上，提供了完整的監控中心管理、錄像管理、報警管理、用戶認證和權限管理、服務器集群管理等功能。數據庫服務器用于管理數字化監控系統的數據庫、配置整個數字化監控系統、管理系統所有用戶，是數字化監控系統的管理核心服務器。
3.3 門禁系統組成和功能
門禁系統由控制器、讀卡器、電控鎖、出門按鈕、識別卡、管理主機和管理軟件等組成。其中控制器、讀卡器、電控鎖、開門開關、識別卡構成基本的門禁控制單元設備，如圖3所示。門禁控制器選用honeywell公司的star ii控制器，此控制器采用intel i386 -32bit微處理芯片，支持50000張識別卡，設有rs485通訊口、rs232通訊口和選配的10baset以太網接口，可以滿足與就地讀卡器、服務器的通訊需要。配置16個輸入點和4個輸出點可以分別接入門磁、出門按鈕和電磁鎖等外部設備，控制鎖的閉合或開啟。門禁控制器與讀卡器之間采用rs485方式進行通訊，抗干擾能力強，對溫度、濕度的要求比較低，對電磁波、雷電有較強的抗干擾能力，通訊距離可達1200米。

圖3 門禁系統構架

讀卡器使用的是honeywell公司的digireader系列讀卡器，是門禁系統信號輸入的關鍵設備，用于讀取卡片中的數據. 實現快速準確的身份識別。ic卡的主要功能就是作為一種數據載體，相當與鑰匙的角色，是門禁系統中用戶的身份證。電控鎖是門禁系統中鎖門的執行部件。應根據門的材料、出門要求等需求選取不同的鎖具。
3.4 防盜報警系統的設計
報警器的原理和選型。報警器是防盜報警系統的前端探測設備，用于判斷是否有異常情況發生。根據不同探測器的優缺點，選擇dt7235t雙鑒探測器作為廠房室內報警探測器，選擇trx-100ⅱ型埋地感應電纜作為廠區周界報警探測器。

圖4 雙鑒報警探測器

（1）dt7235t雙鑒探測器。探測范圍: 11m x11m，如圖4所示 ；靈敏度: 探測視區內2-4步 ；微波頻率: 24.125ghz；防拆開關:50ma，24vdc；報警繼電器: 勵磁a型（常閉），500ma/30vdc；白光干擾: 6,500lux；抗輻射干擾:30v/m，10mhz ～ 1000mhz

圖5 埋地感應電纜功能示意圖

（2）trx-100ⅱ型埋地感應電纜（如圖5所示）：泄漏電纜安置間距：1-3米（建議1.5米左右）；泄漏電纜安置深度：3-20厘米（根據介質情況）；報警方式：觸點；最大警戒范圍長度：100米。

圖6 系統軟件數據流示意圖

（3）報警主機。選擇vista-120系列總線制大型報警主機。該主機可分為8個子系統單獨監控，相當于每一臺主機都可以作為8臺單獨的主機使用；150個用戶密碼，7個級別，支持多用戶控制；時間表控制，可分不同的時間對不同的用戶進行權限設置或實現某些自動功能（如布撤防、繼電器開關等）；繼電器功能：支持96個繼電器；豐富的數據接口，支持電話線、串口、網絡接口傳輸數據。

4 系統軟件的總體實現
本系統由視頻監控、門禁控制和防盜報警三個子系統組成，分為本地監控系統和客戶端系統。使用c/s體系結構，應用處理由客戶端完成，而數據訪問和事務處理由服務器完成。參見圖6。視頻監控系統需要對全廠共151個攝像機進行實時監控和管理，加之視頻流流量大，因此視頻監控系統處理和存儲的數據量很大，采用單獨的一套視頻監控軟件，honeywell dvm（digital video manager）,實現對數字視頻數據的集中存儲和統一管理。視頻服務器作為server端，監控中心的監控主機和網上其他授權用戶為browser端。門禁和報警系統統一由門禁報警服務器軟件控制。視頻監控、門禁控制和報警監控三個子系統組成一個安防監控的整體，三個系統獨立運行，同時又互相聯動。

5 結束語
本文對系統進行了整體設計描述，包括數字視頻監控系統、門禁管理系統和防盜報警系統共三個子系統。三個子系統各自獨立，又相互聯動，組成廠區安全防范的一個整體系統。對現場設備進行了深化設計與選型，通過相應網絡通訊模塊的轉換，將現場模擬信號轉化為數字信號接入到廠區局域網中。達到了新廠區對實時防護和管理的要求，對于保證廠區財產安全和生產的正常進行具有重要的意義。