智能化小区安防系统规划和设备选择研究——以张家口瑞麟轩小区安防系统为例

赵 睿，刘 涛，冯 伟，申军学，王旭芳

（张家口市人民检查院技术处，河北 张家口075000）

1 引 言

瑞麟轩小区位于河北省张家口市高新区朝阳西大街，此小区坐落于一个交通和生活方便、人口特别密集、繁杂的地区，周边商场、办公大楼密集。由于人口结构的繁杂和不确定性，一些意外状况发生的几率比较高。所以为了保证小区居民的安居乐业，保护其财产安全，也为了进一步提高瑞麟轩小区建筑的现代化、智能化程度，为其设计一个安防监控系统。

2 系统设计思路

首先，对张家口瑞麟轩小区进行实地勘查，了解用户需求和周边环境，进行系统的整体设计和构造，随后根据系统图和系统的要求选择设备的型号，完成系统图的设计。最后根据该区的建筑分布和周围环境，布置监控点和确定摄像机的型号和数量，还有红外探测器的型号。根据系统实现的功能选择数字硬盘录像机和监控主机，并确定其型号。最后，根据系统间传输的信号模式和传输的距离等因素确定传输线缆。

3 系统设计概况

根据该小区建筑布局、防护目标以及小区的周边环境条件，建立多层监控防卫体系。最外层用红外对射探测器对小区周边围墙进行防护，以防外部人员躲避监控系统的监视而入侵小区。第二层用监控摄像机对小区内重要场所和公共场所进行监视，让小区管理人员随时掌握小区内部安全动态信息。最后一层是小区管理人员不定时的直接对外部人员的巡访，以最直接的方式保证小区的安全［1］。

该设计必须采用目前技术先进、安全可靠、兼容性好的设备来搭建系统。该系统能在需要的地方进行24小时实时视频监控，并在需要时可以实施对监控信息的查询、检索及汇总。同时，该系统还具有远程管理和访问的功能。

小区设有一个安防监控中心，监控中心放置主要设备和备用电源，系统由监控中心统筹管理。监控管理的权限可以按等级不同设定，这样既方便了小区的管理，又提高了监控系统的安全性。

监控系统监视区域主要包括所有楼房楼梯口、小区的出入口、各个车库、小区内主要道路等。在监视区域内，要合理安置摄像头，避免监视死角的出现。

4 前端部分

前端部分主要由摄像机、红外对射探测器、报警转置、云台、防护罩等组成，摄像头和音频探测器的布置主要在各道路的转角口和小区公共活动区域，能监视和监听到小区车库、楼梯口和小区内主要的道路。红外探射头的布置在小区围墙上，如果有人翻越围墙入侵小区就可以及时报警，从而防止了非法入侵行为。报警转置安置在监控中心，云台、防护罩主要用于摄像机灵活转动和保护，根据需要安装。

4．1 显示控制和记录部分

显示控制、记录部分由硬盘录像机构成。本系统设计的核心设备就是硬盘录像机，其核心功能是将模拟音视频数字化、编码压缩与存储。模拟音视频通过相应的音视频A／D转换器转换为数字音视频信号并输入到编码芯片中，编码芯片根据系统配置，将此音视频信号压缩为各种标准格式的音视频数据。然后，硬盘录像机其CPU再通过总线将编码后的音视频数据存入本地硬盘中。当需要本地回放时，再通过读取硬盘中的音视频数据并发到解码芯片中，解码芯片解码并输出到相应的D／A转换器中，完成录像资料的回放。当需要远程回放时，则通过读取硬盘中的音视频数据并发到网络接口，这样就实现了远程访问。硬盘录像机中还集成了一些其他的接口，外接显示器，再配合系统软件和一些应用软件，则可以实现监控系统中的单画面监视、多画面监视和控制云台变焦摄像机时图像的显示、多画面切换和回放显示、电子地图、图像抓拍［2］。

4．2 传输系统

视频信号的传输主要采用75Ω的同轴电缆，当同轴电缆的连接时应遵循以下原则：当传输信号是彩色电视基带信号，在5．5 MHz点的不平坦度大于3 dB时，应该加电缆均衡器；当超过了6 dB时，应加电缆均衡放大器。当传输信号是黑白电视的基带信号，其基带信号在5 MHz点的平整度大于3 d B时，连接时，应该加电缆均衡器，当超过了6 dB时，应该增加电缆均衡放大器。同时，所选用电缆的保护层应适合电缆的敷设方式和现场环境，当室外线路铺设时，宜采用外导体内径为9 mm的同轴电缆，采用聚乙烯外套。

控制信号的传输主要采用双绞线，双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线，屏蔽双绞线价格稍贵，但是传输距离远，抗干扰性好。本设计统一采用屏蔽双绞线，把控制信号传到解码器，传输距离最远可达1 500 m。

其他信号传输线的选择，通信总线用RVVP2×1．5 mm2，摄像机电源线RVS2×0．5 mm2，云台电源RVS5×0．5 mm2，镜头 RVS （4－6）×0．5 mm2，报警信号输入RVS2×0．5 mm2，解码器电源 RVS2×0．5 mm2。

4．3 监控部分

监控部分由监控主机构成，监控主机是一台PC主机，其安装了服务器系统和防病毒系统软件，它相当于把内网和外网隔断开来，增加了系统的安全性，防止了病毒的入侵和非法的访问［3］。当远程浏览管理视频录像时，还能起到一个设置和验证访问权限的作用。同时，通过监控主机通过交换机能浏览本地视频。

4．4 摄像部分

摄像部分主要包括摄像机、镜头、云台、解码器、支架、防护罩等。在系统设计时，需要考虑摄像机的参数，选择摄像机的参数主要有CCD尺寸、清晰度、分辨率、最低照度、信噪比、摄像机图像输出制式等。①CCD尺寸。CCD按尺寸分类，主要有1／4、1／3、1／2尺寸这几种，在大小像素相等的条件下，CCD面积不同，也就直接决定了感光点大小的不同。感光点的体积越大，则能容纳电荷的极限值就越高，负责光电转换能力就越强。所以CCD的感光点的大小，直接决定了对光线的敏感度，其感光点越大，描述出来的图像层次就越丰富。②清晰度。清晰度是指人门在宏观上看到图像清晰的程度，是由系统和设备的综合因素造成的。评估一台摄像机机清晰度，首先得看它的水平分辨率 （其单位为电视线），即成像后最高可以分辨的黑白 “线对”的数目，其数值越大则成像就越清晰［4］。图像清晰度还与CCD和镜头有关，也与摄像机电路通道的频带宽度直接相关 （一般80线／MHz）。③分辨率。分辨率是指在视频摄录、传输和显示过程中所使用的图像质量指标。分辨率的单位是 “像素点数”，分辨率代表着水平行乘以垂直行的像素数目。目前主要使用D1、CIF、QCIF、HALF等几种标准。对于图像不同的制式，分辨率的大小也是不一样的。面对多种分辨率标准，该如何去选择，通常情况下，对图像质量的要求一般时，CIF格式就能满足要求。要是对图像质量要求特别高的情况时，则需要选择D1标准。总之，分辨率越高，显现的图像质量也越好，当然对设备的要求也更高。④最低照度。照度是光照强度单位，单位为勒克斯 （Lx），其表示意义为单位面积上的光通量。最低照度，既在一个暗房内，摄像机对着被摄物，接着把暗房内通光量慢慢地减小，直到在显示器上看不清被摄物，即此时暗房里面照度就是摄像机的最低照度。通俗地讲，最低照度就是摄像机在多黑的条件下还能摄下能看的见的影像。一般摄像机分如下几个等级：一般普通摄像机照度为1～3 Lx，月光型摄像机照度为0．1 Lx，星光型摄像机照度为0．01 Lx以下，红外型摄像机在无光条件下也可工作。综上，照度的数值越小，则表示摄像机的灵敏度就越高，就能在光照条件越暗的环境下工作。⑤信噪比。信噪比 （S／N），即信号电压与噪声电压的比值。信噪比反应了摄像机抗外部噪声能力，摄像机的信噪比越高，摄像机抗干扰能力就越强，外部噪声对所摄下图像的干扰就越小，图像显现得就越逼真。⑥摄像机图像输出制式。摄像机彩色图像输出有PAL制式和NTSC制式两种。

4．5 传输部分

一般传输信号的方式主要有两种方式：有线传输和无线传输。有线传输。一般近距离信号传输采用同轴电缆直接传送视频图像信号和控制摄像机、云台等设备的控制信号。图像信号和控制信号通常采用两组不同的线缆传输，也有些特殊场合采用同一同轴电缆同时传送图像信号和控制信号。而距离远的信号传输则双绞线传输和光纤传输，双绞线传输是将75Ω的非平衡模式转换成平衡模式进行传输，其优点为布线容易，成本低廉，抗干扰性强等。有线传输部分主要组成如下：

4．5．1 馈线

传输馈线主要有同轴电缆、平衡式电缆、非屏蔽双绞线、光缆、kvv控制电缆等。

4．5．2 视频电缆补偿器

在长距离视频信号传输过程中，由于视频电缆的结构造成的高频信号的衰减，需要补偿放大，以保证传输通道的总频率特性的平坦。

4．5．3 视频放大器

用于系统的干线上，当传输距离较远时，对视频信号进行放大，以补偿传输过程中的信号衰减。当具有双向传输功能的系统，必须采用双向视频放大器，这种双向放大器可以同时对下行的视频信号和上行的控制信号给与补偿放大。

4．5．4 中继器、集线器

在数字视频系统中，主要用于信号的分配和传输。

5 控制部分

控制部分主要完成在监控中心对现场设备的遥控，主要设备分为集中控制器和微机控制器［5］。①集中控制器。集中控制器一般安装在监控中心室，或者一些分监控点上。通过控制器和一些其他的监控设备联合起来工作，可以对摄像机和其他一些可控的监控设备进行控制。②微机控制器。微机控制器是一种先进的多功能控制器，它采用微处理机技术，其稳定性和可靠性好。微控制器与相应的解码器、视频切换器等设备配合使用，对监控现场设备进行控制，可以很好的组成一级或二级控制，并留有功能扩展接口。

6 显示和处理部分

视频监视器的测试指标如下。水平分辨率，屏幕水平方向显示图像细节的能力。灰度鉴别等级，监视器能够区分图像最黑到最白之间的亮度级数。同步范围，监视器适应输入视频信号同步频率变化，保持图像稳定的能力，是监视器特有技术指标。彩色还原性，反映监视器真实还原图像彩色能力。

7 入侵报警部分

安防监控系统防盗报警部分是利用物理方法和电子技术自动探测可能的入侵行为，从而向监控管理中心人员传达报警信号，使管理人员采取相应的措施制止入侵行为。防盗报警系统一般由三个层次的设备组成，第一层是布置在不同场所的形式各异的报警探测器构成，其主要作用是获得报警信号。第二层是防盗报警控制器，当它接收到现场的报警信号时，一方面对现场报警地点进行操作和控制，另一方面向监控中心发送有关报警信息。第三层是监控报警主机，在收到报警信号后，将以确定和显示报警源的位置，提示应该对该防区采取相应措施。

8 结束语

本设计应根据用户的需要、结合实际情况，以相关的标准、规范和基本原则作为指导思想进行安防系统的设计和具体实施工作。以张家口瑞麟轩住宅小区为例，在该小区中引入全天候、高性能、实用的安防监控系统。监控系统不仅提高了小区的安全性，同时杜绝了财产损失，确保了人员生命安全，为构建安全、和谐的居家小区提供了基本保证，也为实现管理的系统化、规范化和自动化提供一个强有力的后台。

［1］ 梁华．实用建筑弱电工程设计资料集 ［M］（第一版）．北京：中国建筑工业出版，2000，7．

［2］ 王郡．局域网一点通 ［M］（第一版）北京：海洋出版社，2001，8．

［3］ 吴成东．智能建筑综合布线系统设计与实践 ［M］（第一版）北京：清华大学出版社，2003，9．

［4］ 陈明．广域网教程 ［M］（第一版）．清华大学出版社，2004，10．

［5］ 黎连业等．综合布线系统 ［M］（第三版）．北京：电子工业出版社，2005，4．