智能建筑安全技术防范系统信息原理及信息模型

宋 蒙, 赵 慧

(长安大学 电子与控制工程学院, 陕西 西安 710064)



智能建筑安全技术防范系统信息原理及信息模型

宋 蒙, 赵 慧

(长安大学 电子与控制工程学院, 陕西 西安 710064)

把信息理论应用于智能建筑安全技术防范系统,基于信息原理的基本理论,以信息流为主线,分析了智能建筑安全技术防范系统,建立了信息原理模型,直观展示了安全技术防范系统的信息流过程及各个环节之间的逻辑关系,达到对复杂系统的规律化认识。

智能建筑; 安全技术防范系统; 入侵报警系统; 视频监控系统

宋 蒙(1993—),女,研究方向为建筑智能化。

0 引 言

信息科学的方法论基本要点是在研究高级复杂事物时,首先从信息而不是物质或能量的观点出发,通过分析该事物所包含的信息过程来揭示其复杂工作机制,通过建立适当的信息模型和合理的技术手段来模拟或实现高级事物的复杂行为。

本文以安全技术防范系统为对象,以信息流为主线,基于信息理论的基本原理,构建了信息模型,直观展示了系统中信息流的过程及各个环节的逻辑关系。

1 信息理论方法

信息理论方法包括以下三个:① 信息系统分析方法,通过分析该事物所包含的信息过程来揭示复杂工作机制的奥秘,建立信息模型;② 信息系统综合方法，构建满足功能要求的信息模型,明确模型中各环节应满足的要求和各环节间的逻辑关系,应用现有技术建立模型;③ 信息系统进化方法,利用信息原理对系统进行进一步组织和优化。

本文基于系统分析、系统综合、系统优化方法,基于信息原理对安全技术防范系统中入侵报警系统、视频监控系统、出入口控制系统等进行系统分析;从集成的角度,分析安全技术防范系统,明确各环节应满足的要求及逻辑关系,建立模型;从集成系统的角度,分析系统相应的整体功能及与环境之间的相互作用,通过调整系统的内部结构和关系,达到性能优化的目的。

典型信息全过程如图1所示。主体通过获取信息和传递信息,把本体论信息转变为第一类认识论信息,通过处理和认知信息来深入认识系统的运动状态和方式,形成知识,然后在此基础上再生第二类认识论意义的信息(策略信息),即指明把系统由初始状态转变为目的状态的控制策略,执行策略信息,产生控制行为,完成主体对对象施行的变革,这是典型的信息过程模型。分析系统信息,调整系统内部的结构(关系),达到系统整体性能优化的目的。系统优化首先获得系统内部结构与外部环境的信息,根据这些信息确定系统的功能目标;然后通过功能检测机构测定系统的实际功能,并与目标功能相比较;据此产生相应的结构调节信息,通过调节机构调节系统的内部结构,实现整个系统的优化。

图1 典型信息全过程

安全技术防范系统经历了以下主要的发展阶段:① 第一阶段，从单一的电子防盗装置到电子防盗报警系统,逐步形成报警联网系统；② 第二阶段，从防盗报警系统、视频监控系统发展为防盗报警、视频监控、出入口控制联动管理的综合式安防系统；③ 第三阶段，防盗报警、视频监控、出入口控制、访客查询、保安巡更、停车场(库)管理、系统综合监控与管理的集成式安防系统,并向更大的集成系统发展。整个系统在向多功能、大容量、智能化发展,集安全防范、自动化控制等为一体的综合管理系统。安全技术防范系统主要包括入侵报警系统、视频监控系统和出入口控制系统。

2 安全技术防范系统信息模型

安全技术防范系统信息过程如图2所示,包括危险源识别、风险响应与处理、应急保障三部分。危险源识别对应信息获取,由探测器探测事件;风险响应与处理对应信息处理,接收获取的信息并对其判断和处理;应急保障对应信息执行,即对信息处理的结果产生行为,如发出警示信号、控制设备动作等。

图2 安全技术防范系统信息过程

安全技术防范系统信息获取方式主要有自动和手动两种,即通过探测器和手动报警按钮获取,并将非电量转换为电量,以便传输。

2.1 入侵报警系统信息模型

入侵报警系统由前端设备、传输设备、处理/控制/管理设备和显示/记录设备部分组成。前端设备包括探测器和紧急报警装置,传输设备包括线缆、地址编码器、信号发射和接收装置等,控制设备包括控制器或中央控制台,控制器/中央控制台包含控制主板、电源、声光指示、编程、记录装置以及信号通信接口等。

入侵报警系统信息模型如下:

(1) 信息获取。信息获取方式主要有入侵探测器和报警按钮等,如主动红外探测器(由红外线发生装置和接收装置组成)。当发生非法入侵时红外光束被遮断,报警器产生报警信号,而被动红外探测器不向空间发射红外线,而是将探测到的人体发出的红外线辐射转换为电信号,控制电路产生报警信号。信息传输由各个系统的传输设备完成,传输设备包括双绞线、电缆、无线信号发射和接收装置等。

(2) 信息处理。由主机控制器完成,入侵报警系统的报警控制主机接收到报警信号,控制主机经识别、判断后按照程序设定执行本地处理(如发出声光报警信号、发出控制信号控制多种外围设备),并可与监控系统、出入口控制系统联动。报警中央控制主机可以对入侵报警系统的工作状态进行设置。入侵报警系统一般有5种工作状态。

① 布防是操作人员执行布防指令后,系统探测器开始工作,并进入正常警戒状态。

② 撤防是操作人员执行撤防指令后,系统探测器不能进入到正常警戒状态或从警戒状态退出,探测器无效。

③ 旁路状态是操作人员执行旁路指令后,防区探测器会从整个探测器的群体中被旁路掉(失效),而不能进入工作状态,故只将一个探测器单独旁路,也可以将多个探测器同时旁路。

④ 24 h监控状态是指某些防区的探测器处于常布防的全天候工作状态,不受布防与撤防操作的影响。

⑤ 系统自检与测试是在系统撤防时,操作系统进行自检和测试信息执行,即执行策略信息,产生控制行为。

(3) 信息执行。入侵报警系统的控制系统输出控制信号,发出声光报警,自动拨号报警,开启相关摄像机和录像机,关闭相关出入口,同时还将报警信息输出至上一级指挥中心或有关部门。

2.2 视频监控系统信息模型

视频监控系统的前端设备主要包括摄像机以及与之配套的设备,如各类摄像机、镜头、云台、防护罩、解码驱动器、红外灯以及雨刷等附件,其任务是进行摄像,并将其转换为电信号。

视频监控系统信息模型如下:

(1) 信息获取传输设备所传输的信息,既包括摄像前端向控制主机传输的视频图像,也包括从控制主机传输给摄像前端的控制信号。传输设备一般包括线缆、调制与解调设备、线路驱动设备等。

(2) 信息处理。处理与控制设备是整个视频监控系统的核心,信息处理由主机控制器完成。视频监控系统控制设备的功能包括前端设备控制、键盘指令的接收和处理、报警设备管理、继电器输出设备管理、打印、视频切换等。

(3) 信息执行。视频监控系统的控制中心可发出信号,控制摄像机镜头的焦距、光圈,控制云台的移动,开启摄像机和录像机,并与入侵报警系统和出入口控制系统联动。

2.3 出入口控制系统信息模型

出入口控制系统的功能是管理建筑内外的出入通道,控制人员的出入,在建筑内及其相关区域限制未授权人员的出入和活动,对出入人员及其出入时间进行记录等。出入口控制系统可以有效地解决传统安防系统中人员疏忽、钥匙遗失等造成的潜在安全风险。

出入口控制系统的信息模型如下:

(1) 信息获取。由前端识读部分完成,通过识读现场装置获取操作及钥匙信息,并对目标进行识别,将信息传递给管理与控制部分进行处理。实现身份识别的方式主要有证/卡类身份识别、密码类识别、生物识别类身份识别以及复合类身份识别,如接触式IC卡通过读卡机与卡片的接触点相接触,使电路接通而进行信息读取。非接触式感应卡是利用电子回路及感应线圈,当卡片进入读卡机共振范围内时产生共振,感应电流使卡片上的芯片开始工作,线圈向读卡机发送信息。读卡机将接收到的信号变成电信号,传输给控制器进行操作,识读装置有相应的声光提示。

出入口控制系统传输设备包括双绞线、电缆、通信线缆等。目前大多数控制器都支持多种联网的通信方式,如RS-232、RS-485、TCP/IP等,在不同的情况下应用不同的联网方式,在要求的范围内进行系统联网。在某些特殊要求场合下,基于系统整体安全性的考虑,还要求通信必须能够以加密的方式传输。传输设备传输的信息包括前端向控制主机传输的报警信号、视频图像和识读信息,以及控制主机传输给前端的控制信号。

(2) 信息处理。出入口控制系统的控制器对来自识读部分的信息做出判断和响应,存储目标的钥匙信息(如卡号、密码、指纹等)、操作权限、事件信息等,提供查询与联动等功能,并将相应的事件信息传递给中央计算机。另外,控制器还可以直接与消防报警器、防盗报警器联网,当有火警或盗窃事件发生时,可以立即采取相应的联动措施。

(3) 信息执行。主要有闭锁部件、阻挡部件和出入准许装置,以及三者的组合部件或装置,包括各种电子锁具、三棍匝、挡车器等控制设备。这些设备应具有动作灵敏、执行可靠、良好的防潮防腐性能,并具有足够的机械强度和防破坏能力。出入准许指示装置可采用声光、文字、图形、物体移动等多种指示,且准许和拒绝两种状态易于区分。控制中心在发生突发事件时可以控制通道的开启或关闭,并与火灾自动报警系统、视频监控系统和入侵报警系统联动。

3 结 语

本文将信息理论作为一种方法论应用到智能建筑安全技术防范系统的研究中,忽略复杂的外部机制,从信息流的角度研究了安全技术防范系统的实现过程。以信息原理为基础的安全技术防范系统的信息模型清晰地展示了各子系统从信息获取到信息施效的整个工作过程,并直观地展示了该过程。

[1] 钟义信.信息科学与技术导论[M].2版.北京:北京邮电大学出版社,2010.

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[5] 刘顺波.智能建筑公共安全系统[M].北京:人民交通出版社,2010.

Information Principle and Information Model of Security Protection System in Intelligent Building

SONG Meng,ZHAO Hui

(School of Electronic & Control Engineering, Chang’an University, Xi’an 710064, China)

This paper applied the information theory to security protection system of intelligent building.Based on the basic principle of information theory,the information flow being as the main line,the security protection system of intelligent building was analyzed.The information theory model was set up,which intuitively shows the information flow process and logical relationships between each link of security protection system,in order to obtain the regularization of the complex system.

intelligent building; security protection system; intrusion alarm system; video monitoring system

TU 855

B

1674-8417(2016)10-0044-04

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.10.013

2016-10-08

赵 慧(1992—),女,研究方向为建筑智能化。