弱电智能化安防系统技术与应用探讨

摘要：本文对弱电智能化安防系统的特点进行了介绍，围绕弱电智能化安防系统的构成技术原理进行了分析。其中包括弱电智能化综合系统构成、安全防范子系统、信息管理子系统、信息网络子系统等。并通过智能化小区管理系统安防部分建构为例，选择智能化小区综合管理系统综合布线设计、计算机网络拓扑结构、安防紧急广播系统构成、电子公告牌系统功能、小区智能物业管理系统、周界防范系统等术对弱电智能化安防系统进行了梳理。

关键词：弱电；智能化系统；安防系统；物业管理系统；周界防范系统

一、引言

在工业、工程领域，弱电一般是指的是36V以下的电压线路，包括符合条件的直流电路、音视频电路、电话线路、交流电路等。人们日常生活中不可或缺的电话、电脑、电视信号输入线路及音响设备输出端线路等均属于弱电设备。从功能区分层面来看，电压的高低并不是区分强弱电的指标，提供动力能源用于电气设备正常运转的是强电，而用于信号传输的则是弱电。现代建筑、厂区、民用住宅小区等正在基于弱电构建智能化安全防护系统，为了充分发挥相应技术的作用，需要深入分析。

二、弱电智能化安防系统的特点

弱电智能化安防系统是弱电智能化综合管理系统的一部分，其主要特点是为监控管理区域提供高度安全性，并为区域内的居民或工作人员创造人性化的安全环境。此外，它采用宽带数字通信方式，提供更便捷的综合信息服务，使生产生活和物业管理更加智能化和信息化。

三、弱电智能化安防系统技术综合分析

（一）弱电智能化安防系统构成技术原理

1.弱电智能化综合系统构成

弱电智能化综合管理系统一般由多个子系统构成。具体来说，综合布线系统是其中之一。现代智能化安防系统的建设离不开两个核心要素：电能和通信网络。如果没有充足、稳定、优质的电能供应，智能安防设备便会成为摆设。此外，“智能”一词的解释是通过实时传输控制信息指令，由计算机对各具体设备进行操控，再根据预先设置好的程序控制算法，确保所有设备在特定时刻执行特定的功能。因此，如果通信网络功能失效，智能化功能就无法实现。综合布线系统的目的是科学、合理地布置电线和光缆，避免受到干扰，保持长时间稳定运行。另一个子系统是计算机网络系统。前文提到，在实现智能化功能的过程中，控制计算机负责向其他设备传输指令。为了实现这一目标，其他设备必须具备与计算机相互通讯的能力。某些设备本身并没有很强的智能，所以需要在这些设备中添加PLC可编程逻辑控制器或其他元器件。这些元器件能够自动接收计算机传达的指令，控制设备执行相应的操作。此外，弱电智能化综合系统还包括卫星、有线电视系统、广播系统、电子公告系统等，每个子系统都有特定的功能，最终各司其职，共同构成弱电智能化安防系统。

2.安全防范子系统

普通级安全防范子系统应该具有如下功能：①对安全防护区域的出入口进行自动智能化管理，当发现有人或物通过非正常方式进出区域（如翻墙、破坏门禁系统等）时立刻发出预警信息。②基于闭路电视系统，对区域内各处进行监控。③具有对讲功能和防盗门控功能。④区域内的人员可以随时接入系统并在遇到各类情况时报警。⑤系统应具有自动巡视和信息更新管理功能。

这种功能的实现原理是，在监控区域内多处设置具有不同功能的传感器，可以检测区域内的温度、烟雾浓度、电压电流等。每次监测的信息都会上传至计算机总控端，然后由计算机自动与预先编制好的判定程序进行比对。若发现监控信息无异常，则正常更新日志；若发现异常，则立刻启动预警系统并记录。

3.信息管理子系统

该系统的主要功能是：①實时监控安全防范子系统的运行情况。②远程抄收并管理有关信息。③监控并统计车辆出入情况，收集车辆在区域内的停车时间、位置等信息。④监控与管理供电设备、公共照明、建筑内电梯、供水系统相关设备的运行状态。⑤连通紧急广播以及背景音乐系统，必要时控制这些系统发布重要信息给区域内的人员。

4.信息网络子系统

基础信息网络子系统并不是一个真正意义上的功能系统，而是带有辅助性质的系统。它的主要作用是科学、合理地完成布线作业，为弱电智能化安防系统实现相关功能提供支持。此外，还需要为每个子监控区域设置至少两对电话线和两个有线电视插座，以构建有线电视网络。通过基础信息网络子系统，可以实现监控区域的电话和有线电视信号传输，为弱电智能化安防系统提供必要的基础设施支持。

（二）弱电智能化安防系统综合性能提高技术原理

若要提高上述基础弱电智能化安防系统的性能，可采用“两步走”的策略。

第一步，应建立连通区域内每一处具体安防监控区域的宽带数据接入网络。网络的具体类型可以是单一的，也可以由多种形式组合而成。具体来说：光缆同轴网，即HFC、FTTx，其中的x分为三类级别，分别为B—楼栋，F—具体楼层、H—具体门户）、高速数字用户环路Xdsl等。通过上述宽带数据接入网络，能够支持50%以上的门户，每一户的通信传输速率至少能够达到每秒300Kbps（指下行速率）。

第二步，在第一步的基础上，将宽带光纤作为主干网络，从而实现无障碍信息传输，彰显智能化特性^[1]。

四、弱电智能化安防系统技术的应用——智能化小区管理系统（安防部分）建构

（一）智能化小区综合管理系统综合布线设计

弱电智能化安防系统技术在很多大型厂房区域、民用住宅小区中得到了广泛应用。作为区域综合管理系统的一部分，安防系统若要发挥功能，其布线必须与总系统的布线相契合。通常情况下，弱电智能化安防系统综合布线需要设计6个子系统，分别如下：①工作区子系统。该系统通常以水平系统的形式存在。具体来说，用户信息插座作为基础，一直延伸至数据终端设备，相互之间需要搭载线缆以及适配器。这一子系统需要使用经由软线材料制成的UTP跳线或FTP跳线，总长度需要根据实际情况决定，但一般有5米长度已经足够。笔者推荐使用的跳线为双绞线，其特点是由多股细铜丝制成芯线，信号传输质量稳定、迅速，很少出现问题。②水平子系统。该系统属于建筑内局部子系统，具体是指从管控区域内某栋建筑的楼层配线间开始，一直延伸至工作区用户信息的插座处。该子系统在水平方向的最大距离为90米（295ft），工作区域的插接线、连接设备的插接线、交叉连接线的总长度必须控制在10米以下。③管理子系统。目标建筑内的每一个楼层的每一个配线室均应设置该子系统。从原理层面来看，这一子系统属于水平系统，用于电缆端接地。不仅如此，主干系统的电缆段接地同样需要经由该子系统完成。④垂直干线子系统。该系统主要由连接主设备间到各个楼层配线室之间的线缆构成，主要功能是将设置在各个楼层的配线架与主配线架相连。常规而言，该子系统的结构为典型的分层星型拓扑结构。⑤设备间子系统。该系统的本质是“设备集中区”，用于连接系统公共设备，是区域内数据、语音主干线缆终接场所。⑥建筑群子系统。一个监控区域内一般会包含多栋建筑，如果每一栋建筑的安防监控信息在同一时间均向计算机总控端传递，则有可能引起“失序”。基于此，应将至少两栋建筑对应的安防数据、音视频信息传输电缆设置成建筑群子系统。比如设备间子系统配线设备、室外线缆等。架空线缆、直埋电缆、地下管道穿电缆等均有可能作为路由^[2]。

（二）计算机网络拓扑结构

弱电智能化安防系统的计算机网络系统拓扑结构如下：在一栋建筑中，每个楼层均需设置一个接入交换机与核心交换机相连。基于此，核心交换机连接到路由器，进而实现对互联网的访问。弱电智能化安防系统的计算机网络系统的主要设备如下：第一是交换机，该设备主要用于实现数据的交换。需要特别注意的是，三层交换机本身还应具备部分路由器功能，能够自动监测VLAN性能等。第二是路由器，如果需要进一步的网络连接端口，仅仅依靠交换机是不够的，还需要配备路由器。在配置路由器的过程中，技术人员应该重点关注以下事项：首先，审查路由器协议是否能够满足相应的支持要求；其次，确保网络安全功能得到充分保障，是否具备紧急切断网络以避免数据被进一步盗取的机制；最后，确保端口类型和数量是否适配，出口带宽是否足够充足等。

（三）安防紧急广播系统构成

弱电智能化安防系统中的紧急广播系统功能主要集中在三个方面：①安防宣傳业务性广播。例如，定期通过防控区域内的广播系统，向内部人员播放当前实施的安全防护政策、安全防范管理条例、进出防护区域的注意事项等内容。这种业务性广播通常会与配套的文字材料一同向区域内的人员进行宣传。例如，在社区微信群中，宣传内容以文字、宣传图片等形式共享，供人们在闲暇时间自行查阅。而当人员离开建筑，在区域内户外活动时，会清晰听到宣传广播。②服务性广播。在防护区域内的某些时候，会为人们提供一些服务。例如，现代住宅小区会定期举行老年人日常免费体检服务，广播内容包括但不限于，请有自理能力、出行能力的老年居民自行或结伴并有家人陪同的情况下前往社区活动中心、社区物业管理中心，由社区卫生防疫站的工作人员为其测量血压、血脂、血糖、心率等指标，帮助其调整健康生活方案等。此外，如果老年人已经丧失外出能力，则可通过电话、微信告知社区工作人员，在特定时间安排专人上门服务等。③灾难事故疏导、紧急广播功能。在防范区域内如发生各类灾难事故时，广播系统会迅速中断当前播放内容，转为紧急播报，力求在第一时间让区域内人民群众了解紧急情况，并按照指引迅速疏散至安全区域^[3]。

弱电智能化安防系统下的紧急广播系统主要构成如下：①音源，用于提供广播声音信号，如CD机、卡座、调谐器、播放器、话筒等。②声音放大设备，主要用于对音频信号功率放大，核心设备为前置放大器、功率放大器等。③其他附属设备，主要用于对区域内的公共广播系统进行控制，如电源时序器、分区矩阵、音量调节设备等。

（四）电子公告牌系统功能

电子公告牌系统同样属于安防系统的一部分，主要原理是：由信息发布管理机（一般与控制计算机相连）编辑需要在电子公告牌上发布的信息，如格式、字体、行间距等，演示无误后可正式播放。该子系统的具体功能是：①根据区域内安全防范工作的需要，编辑并播放安全作业宣传标语和相关政策规定，供在电子公告牌前来往的人员随时查阅、知悉。②电子公告牌中显示的内容应该具有较强的兼容性。具体来说，能够显示的内容不受字体、语言、字样的限制。标准的电子公告牌可以任意切换语言形式，支持汉字、英文字母以及其他语言形式如日文、韩文、俄文、法文、西班牙文、阿拉伯数字、罗马数字等。③网络接口功能同样应标准化，实现10/100Mbps交换，并可共享以太网网络接口标准协议。达到上述要求意味着电子公告牌系统已经具备了简洁、实用、可靠、便利等特点。此外，该子系统还应内置专用数据处理微系统，将显示数据作为具有一定特殊性的处理对象，转换成特定的格式，定向传输到不同的显示模块之中^[4]。

（五）小区智能物业管理系统

现代民居小区的智能物业管理系统一般会与安防系统紧密配合，既能够确保防范区域内居民的安全，又能够为业主提供各类人性化服务。该系统的硬件部分同样由计算机或计算机局域网组成，基于JSP、Servlet、Javascript等技术开发。数据库为SQL Server、Oracle，应用服务器支持Tomcat。这些技术和工具被广泛应用于开发智能物业管理系统，可以提供较强的功能支持和稳定性。这样的系统能够实时监控小区内的安全状况，包括门禁控制、视频监控、报警系统等，并提供业主服务，如物业费缴纳、维修请求、公共设施预约等。通过互联网或手机App等方式，业主可以方便地进行操作和查询，提高了管理效率和居民生活质量。

（六）周界防范系统

周界防范系统的原理如上文所述，由各类传感器、红外探测器作为监控终端，实时监测目标监控区域的某一类信息并实时上传至计算机总控端，根据具体情况进行后续处理，目的是尽量将防护区内危险发生率降至最低。上文提到的“在发现有人或物通过非法方式进出时立刻发出预警信息并锁定位置”的功能实现方法为：沿着防范区域边缘（周界）设置主动红外探测器，使小区保安人员能够在事件发生后的第一时间快速锁定位置。通过这种方式，保安人员的工作强度和难度都可以有效减轻。此外，该系统还可以与视频监控系统联合使用，以进一步提高防范安全性。周界防范系统的检测方法包括主动红外式检测、泄漏电缆式检测、磁场感应式检测、光纤传感式检测、电缆传感式检测、压力传感式检测、高压电网式检测等多种类型^[5]。无论采用哪种检测方法，都应设置主动红外对射探测器、报警主机等设备。

五、结束语

综上所述，弱电可以理解为“信号电”，基于此思路构建智能化安防系统的核心是，在具有不同功能的传感器及其他监控元器件的基础上，建立完善的信息检测、实时监控和信号传输系统。技术人员在系统中提前设置好比对数据信息（也可由系统随时录入新信息并自动转化为比对信息），系统在正常运行期间发挥监测功能，最终达到一定程度的安全防护功能。总体而言，弱电智能化安防系统是现代智慧城市建设的一部分，对保障城市居民安全具有重要意义，应不断开发、升级有关技术，持续改善相关功能，尽量降低安全事故发生率。

作者单位：赵鹏 常州市武进广播电视信息网络有限责任公司

参  考  文  献

[1]王良韬.弱电工程综合布线和安防系统施工及工艺分析[A].天津市电子学会、天津市仪器仪表学会.第三十五届中国（天津）2021IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C].天津市电子学会、天津市仪器仪表学会：天津市电子学会，2021：102-104.

[2]陈维银.建筑智能化系统安防工程技术应用研究[J].中国建筑装饰装修，2021（03）：46-47.

[3]赵庆磊.关于对建筑弱电工程中安防系统的应用与施工分析[J].科技资讯，2018，16（36）：65+67.

[4]杨长寿.关于对建筑弱电工程中安防系统的应用与施工分析[J].居舍，2018（32）：183.

[5]郝婷.研究建筑弱电工程中视频安防监控系统的应用与施工办法[J]. 数码世界，2018（03）：180.

赵鹏（1981.05-），男，汉族，江苏常州，本科，助理工程师，研究方向：智能化通信。