弱電智能化安防系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用探討

摘要：本文對弱電智能化安防系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，圍繞弱電智能化安防系統(tǒng)的構(gòu)成技術(shù)原理進(jìn)行了分析。其中包括弱電智能化綜合系統(tǒng)構(gòu)成、安全防范子系統(tǒng)、信息管理子系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等。并通過智能化小區(qū)管理系統(tǒng)安防部分建構(gòu)為例，選擇智能化小區(qū)綜合管理系統(tǒng)綜合布線設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、安防緊急廣播系統(tǒng)構(gòu)成、電子公告牌系統(tǒng)功能、小區(qū)智能物業(yè)管理系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)等術(shù)對弱電智能化安防系統(tǒng)進(jìn)行了梳理。

關(guān)鍵詞：弱電；智能化系統(tǒng)；安防系統(tǒng)；物業(yè)管理系統(tǒng)；周界防范系統(tǒng)

一、引言

在工業(yè)、工程領(lǐng)域，弱電一般是指的是36V以下的電壓線路，包括符合條件的直流電路、音視頻電路、電話線路、交流電路等。人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡碾娫?、電腦、電視信號輸入線路及音響設(shè)備輸出端線路等均屬于弱電設(shè)備。從功能區(qū)分層面來看，電壓的高低并不是區(qū)分強(qiáng)弱電的指標(biāo)，提供動力能源用于電氣設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的是強(qiáng)電，而用于信號傳輸?shù)膭t是弱電?，F(xiàn)代建筑、廠區(qū)、民用住宅小區(qū)等正在基于弱電構(gòu)建智能化安全防護(hù)系統(tǒng)，為了充分發(fā)揮相應(yīng)技術(shù)的作用，需要深入分析。

二、弱電智能化安防系統(tǒng)的特點(diǎn)

弱電智能化安防系統(tǒng)是弱電智能化綜合管理系統(tǒng)的一部分，其主要特點(diǎn)是為監(jiān)控管理區(qū)域提供高度安全性，并為區(qū)域內(nèi)的居民或工作人員創(chuàng)造人性化的安全環(huán)境。此外，它采用寬帶數(shù)字通信方式，提供更便捷的綜合信息服務(wù)，使生產(chǎn)生活和物業(yè)管理更加智能化和信息化。

三、弱電智能化安防系統(tǒng)技術(shù)綜合分析

（一）弱電智能化安防系統(tǒng)構(gòu)成技術(shù)原理

1.弱電智能化綜合系統(tǒng)構(gòu)成

弱電智能化綜合管理系統(tǒng)一般由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。具體來說，綜合布線系統(tǒng)是其中之一?，F(xiàn)代智能化安防系統(tǒng)的建設(shè)離不開兩個(gè)核心要素：電能和通信網(wǎng)絡(luò)。如果沒有充足、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)，智能安防設(shè)備便會成為擺設(shè)。此外，“智能”一詞的解釋是通過實(shí)時(shí)傳輸控制信息指令，由計(jì)算機(jī)對各具體設(shè)備進(jìn)行操控，再根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的程序控制算法，確保所有設(shè)備在特定時(shí)刻執(zhí)行特定的功能。因此，如果通信網(wǎng)絡(luò)功能失效，智能化功能就無法實(shí)現(xiàn)。綜合布線系統(tǒng)的目的是科學(xué)、合理地布置電線和光纜，避免受到干擾，保持長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。另一個(gè)子系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。前文提到，在實(shí)現(xiàn)智能化功能的過程中，控制計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)向其他設(shè)備傳輸指令。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，其他設(shè)備必須具備與計(jì)算機(jī)相互通訊的能力。某些設(shè)備本身并沒有很強(qiáng)的智能，所以需要在這些設(shè)備中添加PLC可編程邏輯控制器或其他元器件。這些元器件能夠自動接收計(jì)算機(jī)傳達(dá)的指令，控制設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的操作。此外，弱電智能化綜合系統(tǒng)還包括衛(wèi)星、有線電視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、電子公告系統(tǒng)等，每個(gè)子系統(tǒng)都有特定的功能，最終各司其職，共同構(gòu)成弱電智能化安防系統(tǒng)。

2.安全防范子系統(tǒng)

普通級安全防范子系統(tǒng)應(yīng)該具有如下功能：①對安全防護(hù)區(qū)域的出入口進(jìn)行自動智能化管理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人或物通過非正常方式進(jìn)出區(qū)域（如翻墻、破壞門禁系統(tǒng)等）時(shí)立刻發(fā)出預(yù)警信息。②基于閉路電視系統(tǒng)，對區(qū)域內(nèi)各處進(jìn)行監(jiān)控。③具有對講功能和防盜門控功能。④區(qū)域內(nèi)的人員可以隨時(shí)接入系統(tǒng)并在遇到各類情況時(shí)報(bào)警。⑤系統(tǒng)應(yīng)具有自動巡視和信息更新管理功能。

這種功能的實(shí)現(xiàn)原理是，在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)多處設(shè)置具有不同功能的傳感器，可以檢測區(qū)域內(nèi)的溫度、煙霧濃度、電壓電流等。每次監(jiān)測的信息都會上傳至計(jì)算機(jī)總控端，然后由計(jì)算機(jī)自動與預(yù)先編制好的判定程序進(jìn)行比對。若發(fā)現(xiàn)監(jiān)控信息無異常，則正常更新日志；若發(fā)現(xiàn)異常，則立刻啟動預(yù)警系統(tǒng)并記錄。

3.信息管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要功能是：①實(shí)時(shí)監(jiān)控安全防范子系統(tǒng)的運(yùn)行情況。②遠(yuǎn)程抄收并管理有關(guān)信息。③監(jiān)控并統(tǒng)計(jì)車輛出入情況，收集車輛在區(qū)域內(nèi)的停車時(shí)間、位置等信息。④監(jiān)控與管理供電設(shè)備、公共照明、建筑內(nèi)電梯、供水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。⑤連通緊急廣播以及背景音樂系統(tǒng)，必要時(shí)控制這些系統(tǒng)發(fā)布重要信息給區(qū)域內(nèi)的人員。

4.信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)并不是一個(gè)真正意義上的功能系統(tǒng)，而是帶有輔助性質(zhì)的系統(tǒng)。它的主要作用是科學(xué)、合理地完成布線作業(yè)，為弱電智能化安防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能提供支持。此外，還需要為每個(gè)子監(jiān)控區(qū)域設(shè)置至少兩對電話線和兩個(gè)有線電視插座，以構(gòu)建有線電視網(wǎng)絡(luò)。通過基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域的電話和有線電視信號傳輸，為弱電智能化安防系統(tǒng)提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施支持。

（二）弱電智能化安防系統(tǒng)綜合性能提高技術(shù)原理

若要提高上述基礎(chǔ)弱電智能化安防系統(tǒng)的性能，可采用“兩步走”的策略。

第一步，應(yīng)建立連通區(qū)域內(nèi)每一處具體安防監(jiān)控區(qū)域的寬帶數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的具體類型可以是單一的，也可以由多種形式組合而成。具體來說：光纜同軸網(wǎng)，即HFC、FTTx，其中的x分為三類級別，分別為B—樓棟，F(xiàn)—具體樓層、H—具體門戶）、高速數(shù)字用戶環(huán)路Xdsl等。通過上述寬帶數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)，能夠支持50%以上的門戶，每一戶的通信傳輸速率至少能夠達(dá)到每秒300Kbps（指下行速率）。

第二步，在第一步的基礎(chǔ)上，將寬帶光纖作為主干網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)無障礙信息傳輸，彰顯智能化特性^[1]。

四、弱電智能化安防系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用——智能化小區(qū)管理系統(tǒng)（安防部分）建構(gòu)

（一）智能化小區(qū)綜合管理系統(tǒng)綜合布線設(shè)計(jì)

弱電智能化安防系統(tǒng)技術(shù)在很多大型廠房區(qū)域、民用住宅小區(qū)中得到了廣泛應(yīng)用。作為區(qū)域綜合管理系統(tǒng)的一部分，安防系統(tǒng)若要發(fā)揮功能，其布線必須與總系統(tǒng)的布線相契合。通常情況下，弱電智能化安防系統(tǒng)綜合布線需要設(shè)計(jì)6個(gè)子系統(tǒng)，分別如下：①工作區(qū)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常以水平系統(tǒng)的形式存在。具體來說，用戶信息插座作為基礎(chǔ)，一直延伸至數(shù)據(jù)終端設(shè)備，相互之間需要搭載線纜以及適配器。這一子系統(tǒng)需要使用經(jīng)由軟線材料制成的UTP跳線或FTP跳線，總長度需要根據(jù)實(shí)際情況決定，但一般有5米長度已經(jīng)足夠。筆者推薦使用的跳線為雙絞線，其特點(diǎn)是由多股細(xì)銅絲制成芯線，信號傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、迅速，很少出現(xiàn)問題。②水平子系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于建筑內(nèi)局部子系統(tǒng)，具體是指從管控區(qū)域內(nèi)某棟建筑的樓層配線間開始，一直延伸至工作區(qū)用戶信息的插座處。該子系統(tǒng)在水平方向的最大距離為90米（295ft），工作區(qū)域的插接線、連接設(shè)備的插接線、交叉連接線的總長度必須控制在10米以下。③管理子系統(tǒng)。目標(biāo)建筑內(nèi)的每一個(gè)樓層的每一個(gè)配線室均應(yīng)設(shè)置該子系統(tǒng)。從原理層面來看，這一子系統(tǒng)屬于水平系統(tǒng)，用于電纜端接地。不僅如此，主干系統(tǒng)的電纜段接地同樣需要經(jīng)由該子系統(tǒng)完成。④垂直干線子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由連接主設(shè)備間到各個(gè)樓層配線室之間的線纜構(gòu)成，主要功能是將設(shè)置在各個(gè)樓層的配線架與主配線架相連。常規(guī)而言，該子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為典型的分層星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。⑤設(shè)備間子系統(tǒng)。該系統(tǒng)的本質(zhì)是“設(shè)備集中區(qū)”，用于連接系統(tǒng)公共設(shè)備，是區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)、語音主干線纜終接場所。⑥建筑群子系統(tǒng)。一個(gè)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)一般會包含多棟建筑，如果每一棟建筑的安防監(jiān)控信息在同一時(shí)間均向計(jì)算機(jī)總控端傳遞，則有可能引起“失序”?；诖?，應(yīng)將至少兩棟建筑對應(yīng)的安防數(shù)據(jù)、音視頻信息傳輸電纜設(shè)置成建筑群子系統(tǒng)。比如設(shè)備間子系統(tǒng)配線設(shè)備、室外線纜等。架空線纜、直埋電纜、地下管道穿電纜等均有可能作為路由^[2]。

（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

弱電智能化安防系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：在一棟建筑中，每個(gè)樓層均需設(shè)置一個(gè)接入交換機(jī)與核心交換機(jī)相連?；诖?，核心交換機(jī)連接到路由器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對互聯(lián)網(wǎng)的訪問。弱電智能化安防系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要設(shè)備如下：第一是交換機(jī)，該設(shè)備主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。需要特別注意的是，三層交換機(jī)本身還應(yīng)具備部分路由器功能，能夠自動監(jiān)測VLAN性能等。第二是路由器，如果需要進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)連接端口，僅僅依靠交換機(jī)是不夠的，還需要配備路由器。在配置路由器的過程中，技術(shù)人員應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注以下事項(xiàng)：首先，審查路由器協(xié)議是否能夠滿足相應(yīng)的支持要求；其次，確保網(wǎng)絡(luò)安全功能得到充分保障，是否具備緊急切斷網(wǎng)絡(luò)以避免數(shù)據(jù)被進(jìn)一步盜取的機(jī)制；最后，確保端口類型和數(shù)量是否適配，出口帶寬是否足夠充足等。

（三）安防緊急廣播系統(tǒng)構(gòu)成

弱電智能化安防系統(tǒng)中的緊急廣播系統(tǒng)功能主要集中在三個(gè)方面：①安防宣傳業(yè)務(wù)性廣播。例如，定期通過防控區(qū)域內(nèi)的廣播系統(tǒng)，向內(nèi)部人員播放當(dāng)前實(shí)施的安全防護(hù)政策、安全防范管理?xiàng)l例、進(jìn)出防護(hù)區(qū)域的注意事項(xiàng)等內(nèi)容。這種業(yè)務(wù)性廣播通常會與配套的文字材料一同向區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行宣傳。例如，在社區(qū)微信群中，宣傳內(nèi)容以文字、宣傳圖片等形式共享，供人們在閑暇時(shí)間自行查閱。而當(dāng)人員離開建筑，在區(qū)域內(nèi)戶外活動時(shí)，會清晰聽到宣傳廣播。②服務(wù)性廣播。在防護(hù)區(qū)域內(nèi)的某些時(shí)候，會為人們提供一些服務(wù)。例如，現(xiàn)代住宅小區(qū)會定期舉行老年人日常免費(fèi)體檢服務(wù)，廣播內(nèi)容包括但不限于，請有自理能力、出行能力的老年居民自行或結(jié)伴并有家人陪同的情況下前往社區(qū)活動中心、社區(qū)物業(yè)管理中心，由社區(qū)衛(wèi)生防疫站的工作人員為其測量血壓、血脂、血糖、心率等指標(biāo)，幫助其調(diào)整健康生活方案等。此外，如果老年人已經(jīng)喪失外出能力，則可通過電話、微信告知社區(qū)工作人員，在特定時(shí)間安排專人上門服務(wù)等。③災(zāi)難事故疏導(dǎo)、緊急廣播功能。在防范區(qū)域內(nèi)如發(fā)生各類災(zāi)難事故時(shí)，廣播系統(tǒng)會迅速中斷當(dāng)前播放內(nèi)容，轉(zhuǎn)為緊急播報(bào)，力求在第一時(shí)間讓區(qū)域內(nèi)人民群眾了解緊急情況，并按照指引迅速疏散至安全區(qū)域^[3]。

弱電智能化安防系統(tǒng)下的緊急廣播系統(tǒng)主要構(gòu)成如下：①音源，用于提供廣播聲音信號，如CD機(jī)、卡座、調(diào)諧器、播放器、話筒等。②聲音放大設(shè)備，主要用于對音頻信號功率放大，核心設(shè)備為前置放大器、功率放大器等。③其他附屬設(shè)備，主要用于對區(qū)域內(nèi)的公共廣播系統(tǒng)進(jìn)行控制，如電源時(shí)序器、分區(qū)矩陣、音量調(diào)節(jié)設(shè)備等。

（四）電子公告牌系統(tǒng)功能

電子公告牌系統(tǒng)同樣屬于安防系統(tǒng)的一部分，主要原理是：由信息發(fā)布管理機(jī)（一般與控制計(jì)算機(jī)相連）編輯需要在電子公告牌上發(fā)布的信息，如格式、字體、行間距等，演示無誤后可正式播放。該子系統(tǒng)的具體功能是：①根據(jù)區(qū)域內(nèi)安全防范工作的需要，編輯并播放安全作業(yè)宣傳標(biāo)語和相關(guān)政策規(guī)定，供在電子公告牌前來往的人員隨時(shí)查閱、知悉。②電子公告牌中顯示的內(nèi)容應(yīng)該具有較強(qiáng)的兼容性。具體來說，能夠顯示的內(nèi)容不受字體、語言、字樣的限制。標(biāo)準(zhǔn)的電子公告牌可以任意切換語言形式，支持漢字、英文字母以及其他語言形式如日文、韓文、俄文、法文、西班牙文、阿拉伯?dāng)?shù)字、羅馬數(shù)字等。③網(wǎng)絡(luò)接口功能同樣應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)10/100Mbps交換，并可共享以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。達(dá)到上述要求意味著電子公告牌系統(tǒng)已經(jīng)具備了簡潔、實(shí)用、可靠、便利等特點(diǎn)。此外，該子系統(tǒng)還應(yīng)內(nèi)置專用數(shù)據(jù)處理微系統(tǒng)，將顯示數(shù)據(jù)作為具有一定特殊性的處理對象，轉(zhuǎn)換成特定的格式，定向傳輸?shù)讲煌娘@示模塊之中^[4]。

（五）小區(qū)智能物業(yè)管理系統(tǒng)

現(xiàn)代民居小區(qū)的智能物業(yè)管理系統(tǒng)一般會與安防系統(tǒng)緊密配合，既能夠確保防范區(qū)域內(nèi)居民的安全，又能夠?yàn)闃I(yè)主提供各類人性化服務(wù)。該系統(tǒng)的硬件部分同樣由計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)組成，基于JSP、Servlet、Javascript等技術(shù)開發(fā)。數(shù)據(jù)庫為SQL Server、Oracle，應(yīng)用服務(wù)器支持Tomcat。這些技術(shù)和工具被廣泛應(yīng)用于開發(fā)智能物業(yè)管理系統(tǒng)，可以提供較強(qiáng)的功能支持和穩(wěn)定性。這樣的系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控小區(qū)內(nèi)的安全狀況，包括門禁控制、視頻監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)等，并提供業(yè)主服務(wù)，如物業(yè)費(fèi)繳納、維修請求、公共設(shè)施預(yù)約等。通過互聯(lián)網(wǎng)或手機(jī)App等方式，業(yè)主可以方便地進(jìn)行操作和查詢，提高了管理效率和居民生活質(zhì)量。

（六）周界防范系統(tǒng)

周界防范系統(tǒng)的原理如上文所述，由各類傳感器、紅外探測器作為監(jiān)控終端，實(shí)時(shí)監(jiān)測目標(biāo)監(jiān)控區(qū)域的某一類信息并實(shí)時(shí)上傳至計(jì)算機(jī)總控端，根據(jù)具體情況進(jìn)行后續(xù)處理，目的是盡量將防護(hù)區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)發(fā)生率降至最低。上文提到的“在發(fā)現(xiàn)有人或物通過非法方式進(jìn)出時(shí)立刻發(fā)出預(yù)警信息并鎖定位置”的功能實(shí)現(xiàn)方法為：沿著防范區(qū)域邊緣（周界）設(shè)置主動紅外探測器，使小區(qū)保安人員能夠在事件發(fā)生后的第一時(shí)間快速鎖定位置。通過這種方式，保安人員的工作強(qiáng)度和難度都可以有效減輕。此外，該系統(tǒng)還可以與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合使用，以進(jìn)一步提高防范安全性。周界防范系統(tǒng)的檢測方法包括主動紅外式檢測、泄漏電纜式檢測、磁場感應(yīng)式檢測、光纖傳感式檢測、電纜傳感式檢測、壓力傳感式檢測、高壓電網(wǎng)式檢測等多種類型^[5]。無論采用哪種檢測方法，都應(yīng)設(shè)置主動紅外對射探測器、報(bào)警主機(jī)等設(shè)備。

五、結(jié)束語

綜上所述，弱電可以理解為“信號電”，基于此思路構(gòu)建智能化安防系統(tǒng)的核心是，在具有不同功能的傳感器及其他監(jiān)控元器件的基礎(chǔ)上，建立完善的信息檢測、實(shí)時(shí)監(jiān)控和信號傳輸系統(tǒng)。技術(shù)人員在系統(tǒng)中提前設(shè)置好比對數(shù)據(jù)信息（也可由系統(tǒng)隨時(shí)錄入新信息并自動轉(zhuǎn)化為比對信息），系統(tǒng)在正常運(yùn)行期間發(fā)揮監(jiān)測功能，最終達(dá)到一定程度的安全防護(hù)功能。總體而言，弱電智能化安防系統(tǒng)是現(xiàn)代智慧城市建設(shè)的一部分，對保障城市居民安全具有重要意義，應(yīng)不斷開發(fā)、升級有關(guān)技術(shù)，持續(xù)改善相關(guān)功能，盡量降低安全事故發(fā)生率。

作者單位：趙鵬 常州市武進(jìn)廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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趙鵬（1981.05-），男，漢族，江蘇常州，本科，助理工程師，研究方向：智能化通信。