楼宇智能化综合安防监控系统设计

徐健

（深圳桑达电子设备有限公司南京研发中心，江苏南京，210000）

0 引言

现代楼房建筑中可能出现的安全隐患有很多，有一些是人故意为之的，也有一些是不经意间出现的，或者是自然因素导致的，各种隐患的威胁性存在差异，若某些威胁性大隐患爆发，是有可能造成严重后果的，为此在楼房安防管理角度上就要做到尽早发现、尽早处理，尽可能在安全隐患尚未成型之前扼制。但要做到这一点，依靠人工是不现实的，因为人工能力有限，无法同一时间对楼房建筑进行全面巡检，也可能在巡检中错漏一些隐蔽的安全隐患，所以必须借助技术手段才能实现目的，这就使得智能化技术与安防监控技术受到了相关领域的关注，楼宇智能化综合安防监控系统应运而出，如何设计该系统是一项值得思考的问题，有必要展开相关研究，此举具有一定现实意义。

1 楼宇智能化综合安防监控系统作用

1.1 及时发现安全隐患

现代楼房建筑中可能出现的安全隐患根据其形成因素大体可分为三类：（1）人故意为之的安全隐患，类如入室盗窃、寻衅滋事等；（2）不经意间出现的安全隐患，类如乱丢烟头导致的火灾、忘关天然气导致的煤气中毒等；（3）自然因素导致的安全隐患，类如高温导致的火灾等。这些安全隐患威胁性可大可小，且如果不能及时处理，往往会造成重大影响，因此在安防管理角度上必须及时发现这些安全隐患，这样才能第一时间进行处理，但不同安全隐患的特征存在差异，单纯依靠人工或常规的监控系统并不能做到及时发现，更不用说做到预防了。这一条件下，楼宇智能化综合安防监控系统就能及时发现各类安全隐患，原因在于该系统中包含的监控手段非常多样，除了常规的视频监控以外，还包括了各种传感器，借助此类传感器能获取更多信息，当某信息出现异常，就能及时判断是否存在安全隐患、安全隐患具体类型，再结合其他信息可判断安全隐患存在的地方，便于人工第一时间处理[1]。

1.2 应急处理

不可否认，很多安全隐患发展速度很快，且技术手段不能妥善处理，因此在隐患处理方面还是比较依赖人工，而技术手段只能做到应急处理。但问题就在于以往楼房建筑安防管理技术并不具备应急处理功能，使得处理工作完全依赖人工，这导致人工工作负担增大，同时受人工能力限制，并不能保障处理效率。这时楼宇智能化综合安防监控系统就具备了应急处理能力，即该系统借助智能技术具备信息识别能力，可以根据多项信息进行综合判断，识别现场是否存在安全隐患、安全隐患具体类型等，一旦确认安全隐患类型，则系统就会发出控制指令，指令将对现场应急处理设备进行控制，促使设备运作完成应急处理。[2]。

2 楼宇智能化综合安防监控系统设计需求

2.1 性能需求

楼宇智能化综合安防监控系统的性能需求主要体现在两个方面：（1）系统响应速度必须尽可能的快，本文对系统响应速度的要求是1s～30s；（2）系统运作正确率必须尽可能的高，即部分不成熟或不完善的系统在运作中虽然具有相关作用表现，但运作正确率很多，经常出现误动、拒动等现象，如某楼房住户只是打开了天然气准备做饭，随后其系统错误判断该住户处存在天然气泄露的煤气中毒隐患，由此直接切断了其天然气供给，并且向管理人员预警，这种现象就是典型的误动，会给住户与管理人员造成诸多不便，因此本系统的运作正确率必须尽可能的高，本文设定的最低正确率标准为95%。

2.2 功能需求

为了保障楼宇智能化综合安防监控系统的有效性，其功能体系必须完备，这是系统的功能需求。本系统完备功能体系中包含三项功能：（1）综合监控功能，本系统监控功能除了要具备视频拍摄能力以外，还要具备识别空气成分、温度等能力，总体上监控功能必须具备识别所有可能发生的安全隐患特征能力；（2）综合信息识别功能，本系统在监控功能作用下会获取得到安全隐患的相关信息，随之系统要识别这些信息，因此必须具备信息识别功能，用于判断安全隐患类型、现状，并结合相关信息综合判断隐患所在位置；（3）联动控制功能，根据综合信息识别功能的判断结果，系统要对相关安全隐患进行应急处理，这使得系统必须具备联动控制功能，能够对现场应急处理设备进行控制，实现应急处理。

3 楼宇智能化综合安防监控系统设计方案

3.1 总体框架

本系统设计方案的总体框架见图1。

图1 系统总体框架

3.2 设计方案

依照图1，本系统设计方案如下。

（1）监控层设计

监控层设计大体可分为两个步骤：①监控设备选型，即除了常规的视频监控设备以外，还要根据安全隐患的可识别特征来选择其他监控设备，此类设备统称为传感器，根据各隐患可识别特征，本系统所选传感器包括温度传感器、空气成分传感器等；②监控设备安装，即需要将所选择的所有监控设备安装在正确位置，并调整好部分设备的角度，如视频监控设备应当安装在楼层楼道顶部，角度需正对楼道，各传感器主要安装在楼道中部，各层楼道中所有传感器各安装两个（若楼道规模较大或较小，可以调整传感器数量）。

（2）通信层设计

为了将监控设备采集得到的各类隐患信息发送给处理层，在两者之间需要建立通信层。通信层主要采用信号发射技术、信号格式转换技术来实现，即首先因为监控设备本身都具备信号发射能力，所以可以构成信号发射子系统，但除视频监控设备以外，传感器设备发射的信号都是电信号格式，该格式信号不能被处理层计算机读取，因此在传感器与处理层通信渠道中需要设置换能器（即信号格式转换技术），借助换能器可将电信号格式转换为数字信号，确保通信能顺利展开。另外，考虑到通信层会对系统响应速度造成影响，因此要慎选通信协议，本系统主要选择了RS-232协议，该协议通信效率快，且距离较远，适合在规模大的楼房建筑中使用。

（3）储存层设计

为了帮助处理层正确识别隐患信息，需要在处理层之前建设储存层。本系统主要采用SQL数据库来构成储存层，并对数据库进行了分类项设计，即根据各隐患可识别的信息特征，设计了各隐患分类项总目，如火灾、盗窃等，而各分类项总目下包含了以隐患形成因素为名称的子分类项，如火灾→形成因素，这样不同传感器得到的信息就会被正确储存在对应栏目下，类似于温度传感器可采集现场问题，而温度属于火灾的可识别信息特征，因此温度信息会被保存到“火灾”分类项总目中，而视频对火灾形成因素的拍摄图像会被保存在“火灾”分类项总目下的“形成因素”子分类项中，这就赋予了各类信息定义以及关系。

（4）处理层设计

处理层主要采用人工神经网络技术来进行信息处理，并拟定控制指令，该项技术可以生成智能逻辑，运作中会从储存层内调度处相关信息，随后根据信息定义与关系构建神经网络模式，再对模型进行推演，判断当前信息表现是否超标，如果超出标准就说明现场存在对应的安全隐患。同样以火灾为例，建设楼房建筑内的温度均值为20℃至35℃，则以均值为标准来进行判断，若模型现实当前楼房建筑内的温度均值超过35℃，就说明建筑内的温度过高，需要降温，同时根据火灾初始阶段温度，若楼房建筑内温度均值超过了60℃（一般情况下，楼房内的温度是不可能超过60℃的），就说明建筑内大概率存在火灾，结合视频拍摄图像，若图像中有“红光”、“橙光”等现象，就证实楼房内存在火灾，这时处理层就会拟定控制指令。

（5）控制层设计

控制层主要是在现场安装控制设备，设备用于连接执行层设备，同时接收处理层的指令，促使执行层对现场安全进行应急处理，并通知人工，实现人机交互。另外，考虑到楼房建筑规模较大，控制层设计采用单元式设计方法，利用集成技术将执行层的设备集中，形成若干个控制单元，处理层会根据隐患位置对位置附近的控制单元发送指令，起到提高控制准确性的作用。

（6）执行层

执行层主要有现场隐患处理设备组成，类如自动喷淋设备、警报设备，在控制单元作用下会对现场隐患进行处理。

3.3 系统测试

为验证本系统有效性，本文对系统进行了测试，即在专业场地内进行为期1d的测试，过程中模拟各类安全隐患，依照系统设计三大需求分析系统有效性，结果见表2与下文论述。

表2 系统测试结果

功能综合监控功能 有综合信息识别功能 有联动控制功能 有

经过测试可知，本系统所有二级指标测试结果均满足性能、功能需求，同时在运作模式上也同样实现了两种模式的来回切换，过程很顺畅，因此本系统设计有效。

4 结语

经过本文分析可知，楼宇智能化综合安防监控系统对于现代楼房建筑安防工作有益，能提高工作有效性，还可以降低人工负担，说明该系统具有良好应用价值。本文为了落实该系统展开了设计工作，首先提出了设计需求，其次论述了设计方案，最终完成了系统设计，同时对该系统进行了测试。根据测试结果可知，本系统应用有效，可以智能化识别、处理现场安全隐患。