基于网络构架的安全防范系统的设计与应用

1 引言
工厂为了扩大生产规模、提高技术水平，实施易地技术改造项目。新厂区总占地面积1000多亩，包括生产区、办公区和生活区二十多个建筑物。如何对建设中和将来运行中的新厂区开展有效的安全防护工作，是一个急需解决的问题.通过对新厂址的实地考察，本文利用霍尼韦尔相关产品设计了此安防解决方案。

2 系统功能要求
该安防系统应当对全厂周界和重要厂房实时报警防护，经过系统设防，对非法入侵者进行报警和监控录像；对重要车间和办公场所进行出入控制，对所有出入者进行身份验证和信息记录、监控录像。因此需要将该系统划分为数字视频监控系统、门禁管理系统和防盗报警系统三个子系统，并通过数字网络将三个子系统结合成一个完整的系统，实现对厂区和重要生产办公场所的保护。

3 系统总体结构设计
工厂安全防范系统由数字视频监控系统、门禁管理系统和防盗报警系统共3个子系统组成，系统总体层次结构如图1所示。在厂区各个重要防范地点相应的设置一定数量的摄像机、门禁和报警器，通过专用线缆连接到各自的现场控制器，由现场控制器控制前端设备进行安防检测和控制；现场控制器通过厂区局域网与监控中心相连，将检测信号上传到监控中心的控制电脑主机和服务器，进行信息的显示、存储和相应的管理操作。各个子系统相对独立，能够完成自己的功能；同时，各个子系统之间又具有联动功能，互相配合，互相控制，共同完成安全防范的功能。在联合工房安防消防控制室设置监控中心，实现视频监控图像的集中显示储存和门禁管理信息、报警信息的统一存储和管理，并且能够通过互联网实现远程监控。

图 1 系统总体层次结构

3.1 各部分的功能设计
（1）监控层。监控层由监控中心电视墙、视频浏览端和门禁报警客户端组成。监控中心电视墙由8台42寸等离子监视器组成，对厂区摄像机图像进行显示。每台监视器可实现单画面显示和四画面分割，总共可以同时显示32台摄像机的实时图像。经过授权，远程用户可以通过ie浏览器进行图像的实时监控和录像回放，并且实现对前端云台和镜头的控制。门禁报警客户端是门禁和报警的管理平台。
（2）服务层。服务层由视频服务器、门禁报警服务器和web服务器组成。视频服务器主要负责视频信息流的转发、云台和摄像机等控制命令的发送、视频图像的存储和服务，支持分布式管理。门禁报警服务器主要负责对门禁和报警系统的配置，存储系统图像移动侦测报警、防盗报警和门禁使用信息的历史数据和实时数据，为系统查询分析提供基础数据。web服务器主要负责为远程浏览端提供数据访问接口、视频访问接口以及控制访问服务等。
（3）控制层。控制层由视频编码器、门禁控制器和报警控制器组成。视频编码器主要是对采集的图象按mpeg-4格式进行压缩和传送，并通过云台解码器控制摄像机云台、镜头变焦。门禁控制器连接门锁、读卡器和出门按钮等现场设备，采集读卡器和出门按钮的信息，根据设定的程序判断访问者的权限，控制门锁的开闭。报警控制器连接现场的双鉴探测器和埋地泄漏电缆，采集各个防区的报警信号，进行存储和判断。
（4）实施层。实施层由现场的设备构成，包括各种摄像机、门锁、读卡器、出门按钮、双鉴探测器和埋地泄漏电缆等，完成现场视频信号、报警信号和门状态信号的采集，并根据控制指令对摄像机、门锁进行控制。
3.2 数字视频监控系统
数字视频监控是通过把安装在厂区各个位置的摄像头摄取的模拟图像信号转换成数字图像信号，再通过计算机网络传输，使网络内的计算机都可以成为监控终端，不受地域环境的限制，参见图2。 设计专用的监控网络，通过适当的vlan划分，实现监控网络的安全和高速。另外，信号传输采用了标准的tcp/ip网络协议。系统主要由三部分组成，参见表1。

图2 数字视频监控系统构架

（1）监控前端。包括模拟摄像机、云台、解码器和视频编码器等设备，实现图像的拍摄和现场模数转换，得到基于mpeg-4压缩标准的数字图像文件。可以依据用户及环境的不同需求，另外加配护罩、雨刷、避雷器等。
（2）网络通信平台。由交换机、防火墙、通信线路等设备组成，实现数字图像文件通过厂区局域网的数字传输，并可以通过internet实现授权客户的远程监控。
（3）总控中心管理平台。总控中心管理平台由监控主机、电视墙、监控管理软件、视频服务器和数据库服务器等组成。监控管理软件ebi（enterprise buildings integrator）安装在视频服务器上，提供了完整的监控中心管理、录像管理、报警管理、用户认证和权限管理、服务器集群管理等功能。数据库服务器用于管理数字化监控系统的数据库、配置整个数字化监控系统、管理系统所有用户，是数字化监控系统的管理核心服务器。
3.3 门禁系统组成和功能
门禁系统由控制器、读卡器、电控锁、出门按钮、识别卡、管理主机和管理软件等组成。其中控制器、读卡器、电控锁、开门开关、识别卡构成基本的门禁控制单元设备，如图3所示。门禁控制器选用honeywell公司的star ii控制器，此控制器采用intel i386 -32bit微处理芯片，支持50000张识别卡，设有rs485通讯口、rs232通讯口和选配的10baset以太网接口，可以满足与就地读卡器、服务器的通讯需要。配置16个输入点和4个输出点可以分别接入门磁、出门按钮和电磁锁等外部设备，控制锁的闭合或开启。门禁控制器与读卡器之间采用rs485方式进行通讯，抗干扰能力强，对温度、湿度的要求比较低，对电磁波、雷电有较强的抗干扰能力，通讯距离可达1200米。

图3 门禁系统构架

读卡器使用的是honeywell公司的digireader系列读卡器，是门禁系统信号输入的关键设备，用于读取卡片中的数据. 实现快速准确的身份识别。ic卡的主要功能就是作为一种数据载体，相当与钥匙的角色，是门禁系统中用户的身份证。电控锁是门禁系统中锁门的执行部件。应根据门的材料、出门要求等需求选取不同的锁具。
3.4 防盗报警系统的设计
报警器的原理和选型。报警器是防盗报警系统的前端探测设备，用于判断是否有异常情况发生。根据不同探测器的优缺点，选择dt7235t双鉴探测器作为厂房室内报警探测器，选择trx-100ⅱ型埋地感应电缆作为厂区周界报警探测器。

图4 双鉴报警探测器

（1）dt7235t双鉴探测器。探测范围: 11m x11m，如图4所示 ；灵敏度: 探测视区内2-4步 ；微波频率: 24.125ghz；防拆开关:50ma，24vdc；报警继电器: 励磁a型（常闭），500ma/30vdc；白光干扰: 6,500lux；抗辐射干扰:30v/m，10mhz ～ 1000mhz

图5 埋地感应电缆功能示意图

（2）trx-100ⅱ型埋地感应电缆（如图5所示）：泄漏电缆安置间距：1-3米（建议1.5米左右）；泄漏电缆安置深度：3-20厘米（根据介质情况）；报警方式：触点；最大警戒范围长度：100米。

图6 系统软件数据流示意图

（3）报警主机。选择vista-120系列总线制大型报警主机。该主机可分为8个子系统单独监控，相当于每一台主机都可以作为8台单独的主机使用；150个用户密码，7个级别，支持多用户控制；时间表控制，可分不同的时间对不同的用户进行权限设置或实现某些自动功能（如布撤防、继电器开关等）；继电器功能：支持96个继电器；丰富的数据接口，支持电话线、串口、网络接口传输数据。

4 系统软件的总体实现
本系统由视频监控、门禁控制和防盗报警三个子系统组成，分为本地监控系统和客户端系统。使用c/s体系结构，应用处理由客户端完成，而数据访问和事务处理由服务器完成。参见图6。视频监控系统需要对全厂共151个摄像机进行实时监控和管理，加之视频流流量大，因此视频监控系统处理和存储的数据量很大，采用单独的一套视频监控软件，honeywell dvm（digital video manager）,实现对数字视频数据的集中存储和统一管理。视频服务器作为server端，监控中心的监控主机和网上其他授权用户为browser端。门禁和报警系统统一由门禁报警服务器软件控制。视频监控、门禁控制和报警监控三个子系统组成一个安防监控的整体，三个系统独立运行，同时又互相联动。

5 结束语
本文对系统进行了整体设计描述，包括数字视频监控系统、门禁管理系统和防盗报警系统共三个子系统。三个子系统各自独立，又相互联动，组成厂区安全防范的一个整体系统。对现场设备进行了深化设计与选型，通过相应网络通讯模块的转换，将现场模拟信号转化为数字信号接入到厂区局域网中。达到了新厂区对实时防护和管理的要求，对于保证厂区财产安全和生产的正常进行具有重要的意义。