建筑设备自动化系统课程设计剖析.docx
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建筑设备自动化系统课程设计剖析
课程设计任务书
课题名称建筑设备自动化系统
学院（部）电子与控制工程学院
12月26日至1月6日共2周
指导教师（签
2017年1月5日
一、设计要求
1.设计内容
1）图书实验楼公共区域；2）实验室；3）办公室4）阅览室
2.技术要求
1）采用全数字式电视监控系统（前端采用网络摄像机或摄像机加VideoStreamer）
2）公共区域无死角，实验室考虑安全要求
3）主控室在五楼网络中心
3.给定条件
1）某图书实验楼图纸与建筑概况
4.发挥部分
设计入侵报警系统并与视频监控系统联动
二、设计系统简介
DVR硬盘录像机（digitalvideorecorder），相对于传统的模拟视频录像机，采用硬盘录像，故常被称为硬盘录像机。
它是一套进行图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音具有长时间录像、录音、远程监视和控制的功能，DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五功能集于一身，用一台设备就能具有模拟监控系统一大堆设备的功能，而且在价格上也越来越占有优势。
DVR采用的是数字录用技术，在图像处理、图像储存、检索、备份，以与网络传递、远程控制等方面也远远优于模拟监控设备。
DVR代表了电视监控系统的发展方向，是目前市面上电视监控系统的首选产品。
目前市面上主流的压缩技术有MPEG-2、MPEG-4、H.264等，而MPEG-4、H.264是国内最常见的压缩方式。
从压缩卡上分有软压缩和硬压缩两种。
软压受CPU影响太大，做不到全时显示图像和录像，故逐渐被硬压缩取代。
从摄像机输入录像上分为1路、2路、4路、6路、9路、12路、16路、32路，甚至更多路数。
总的来说，按系统结构可分为两大类：
基于PC架构的PC式DVR和脱离PC架构的嵌入式DVR。
这里，我们采用嵌入式硬盘录像机。
硬盘录像机的主要功能包括：
监视功能、录像功能、回放功能、报警功能、控制功能、网络功能、密码授权功能和工作时间表功能等。
三、设计思想
本设计以行业标准作为设计依据，同时做到最精最简，结合图书实验楼的具体情况，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。
根据所给图书实验楼的总体建筑平面图，决定前端设计采用高清晰云台彩色网络摄像机，视频传输采用抗干扰同轴电缆，控制信号传输采用带屏蔽专用控制电缆，保证视频信号和控制信号的准确传输，中央控制系统采用数字视频录像机（DVR），可以实现循环录像，并方便检索回放。
本设计除却精简的目的之外，同时还包含有方便、安全性、兼容性、操作性等多重因素。
四、设计依据
本方案设计根据甲方常规要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。
主要包括：
②GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》。
⑤GBJ232-92《电气装置安装工程施工与验收规范》。
⑥GB4943-95《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》。
⑧GB50395-2007《视频安防监控系统工程设计规范》。
五、子系统设计
视频电视监控系统应该说是跨学科跨行业的系统工程，以功能要求的不同可分为以下几个方面：
1）前端摄像系统。
2）视频传输系统。
3）视频控制系统。
4）视频显示和记录系统。
摄像部分是电视监控系统的前沿部分，起着监视扫描作用，对整个系统至关重要。
它把监视的内容变为图像信号，传送控制中心的监视器上，摄像部分的好坏与它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。
传输部分是传输系统图像信号的途径和通道。
控制部分掌控整个系统中枢，是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。
显示部分一般是由几台或多台监视器组成，它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。
结构图如下：
控制部分
传输部分
显示部分
摄像部分
图1
1）摄像部分
摄像部分安装在图书实验楼的各个角落或屋顶，一般安装在监视现场,它一般包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台等。
它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号，以便监控。
摄像机
摄像机分为彩色和黑白两种，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比较适合用于光线不足的地方，如果使用的目的只是监视景物的位置和移动，则可采用黑白摄像机；如果要分辨被摄像物体的细节，比如分辨衣服或景物的颜色，则选用彩色的效果会较好。
镜头
常用镜头种类包括以下几种：
手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种。
定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。
这里由于图书馆的安全要求级别，我们采用定焦镜头。
云台
云台是安装、固定摄像机的支撑设备。
水平云台适用于监视范围不大的情况，在水平云台上安装好摄像机后可调整摄像机俯仰的角度，达到最好的监视角度后可遥控水平旋转。
全方位云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以大大增加摄像机的监视范围。
云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。
在控制信号的作用下，云台摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。
一般来说，水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°。
恒速云台的水平旋转速度一般在3°～10°/s，垂直速度为4°/s左右。
变速云台的水平旋转速度一般在0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。
在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达200°/s以上，垂直旋转速度在30°/s以上。
防护罩
防护罩用来保护摄像头不受损坏，同时起隐蔽作用。
防护罩分室内和室外两种。
室内的防护罩主要是防尘，有的也有作隐蔽作用，使监视场合和对象不易察觉受监视；室外防护罩的功能主要有防晒、防雨、防尘和防冻等作用。
一般的室外防护罩都配有温度继电器，在温度高时自动打开风扇冷却，温度低时自动加热；下雨时可以人工控制雨刷器刷雨；有的室外防护罩的玻璃还可以加热，当防护罩上有结霜时，可以加热除霜。
本设计主要使用室内防护罩。
前端摄像机点位分布情况如下：
一楼：
云台型彩色网络摄像机5台。
球型摄像机10台
二楼：
云台型彩色网络摄像机10台。
球型摄像机9台
三楼：
云台型彩色网络摄像机20台。
球型摄像机16台
四楼：
云台型彩色网络摄像机28台。
五楼：
云台型彩色网络摄像机10台。
球型摄像机10台
六楼：
云台型彩色网络摄像机8台。
球型摄像机10台
七楼：
云台型彩色网络摄像机6台。
球型摄像机7台
2）摄像控制部分
由于控制台需要操作的内容时间都很多，因此控制台的操作一般都采用计算机系统，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。
现在推出的数字视频监控报警系统采用计算机多媒体技术，以CCD摄像机作为监控探头，摄像机将获取的视频信号传输到主机，主机里的高速图像处理器进行数字化处理，将视频信号形成的图像与背景图像进行分析比较，若发现有差异就报警，因为这是一种全屏幕报警，因而不易漏报。
同时主机自动采集报警图像并存入计算机，事后用户可根据时间、地点随时查阅报警现场的图像，以了解报警原因。
系统将电视监控系统与报警合二为一，实现了监视、报警与图像记录的同步进行，而且这种系统中没有录像机，没有视频分配器，一切报警记录都在计算机的硬盘内，所有操作都根据屏幕上的软件提示动作，对使用者来说是一种全新概念的安全防护系统。
控制系统的切换方式主要有2种：
单步切换方式和顺序切换方式。
3）摄像传输部分（包括视频信号和控制信号的传输）
视频信号的传输可用同轴电缆、光纤或双绞线，用双绞线传输时需可视频转换适配器。
控制信号的传输方式包括：
直接控制：
控制中心直接把控制量，如云台和变焦距镜头的电源电流等，直接送入被控设备。
特点是简单、直观、容易实现。
在现场设备比较少，主机为手动控制时适用。
但在被控的云台、镜头数量很多时，控制线缆数量多，线路复杂，所以在大系统中不采用。
多线编码的间接控制：
控制中心把控制的命令编成二进制或其它方式的并行码，由多线传送到现场的控制设备，再由它转换成控制量来对现场摄像设备进行控制。
这种方式比上一种方式用线少，在近距离控制时也常采用。
通讯编码的间接控制：
随着微处理器和各种集成电路芯片的普与，目前规模较大的电视监控系统大都采用通信编码，常用的是串行编码。
它的优点是：
用单根线路可以传送多路控制信号，从而大大节约了线路费用，通讯距离在不加中间处理情况下达可达1km公里以上，加处理可传10Km以上。
这样就克服了前面两种方式的缺陷。
本系统采用此种控制。
除了以上方法外，还有一种控制信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。
这种方式不需另铺设控制电缆。
它的实现方法有两种：
一种是频率分割，即把控制信号调制在与视频信号不同的频繁范围内，然后同视频信号一起传送，到现场后再把它们分解开；另一种方法是利用视频信号场消隐期间传送控制信号（同轴视控）。
这种方法在短距离传送时明显比其它方法要好，但设备的价格相对也比较昂贵。
4）显示与记录
显示与记录设备安装在控制室内,主要有监视器、硬盘录像机和一些视频处理设备。
现在有一种电视监控系统把云台、变焦镜头和摄像机封装在一起组成一体化摄像机。
它们配有高级的伺服系统，云台具有很高的旋转速度，还可以预置监视点和巡视路径。
平时按设定的路线进行自动巡视，一旦发生报警，就能很快地对准报警点，进行定点的监视和录像。
一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。
六、设备选型
1）海康威视DS-2DF7296-A
产品类型：
网络摄像机
分辨率：
2048×1536
镜头参数：
4.5-135mm
最低照度：
0.02Lu
2）云台型彩色网络摄像机
DS-68B系列
1/3″SONYCCD
6颗Φ25+6颗Φ8红外灯
镜头可选：
12毫米、25毫米
自动白平衡
自动增益
12VDC
3）摄像机防护罩（YHT300）
YHT300隔爆全天候摄像机防护罩
产品特点：
采用不锈钢材料制造。
可安装带定焦或变焦镜头的摄像机。
具备遮阳罩和雨刮器组件。
视窗采用坚固的钢化凹凸玻璃。
护罩后部有3个出线孔。
防护等级IP67。
室内、室外安装，全天候使用。
可选择24VAC或者220VAC或者12VDC供电。
4）网络视频解码器（243Q）
4路视频服务器
在所有分辨率下均可实现全帧率MPEG-4/MotionJPEG视频流
内置视频移动侦测和报警前/后图像缓存功能
支持PTZ和球型摄像机
集成双向音频支持
所有分辨率下均可实现全帧率MPEG-4/MotionJPEG视频流。
5）网络存储设备（10TB磁盘阵列）
将摄像头传来的信息存储。
可以分步给各个楼层再分配。
并且可以在每台视频服务器挂载10TB的Raid存储，不再需要超大容量的磁盘阵列。
基于本系统的设计要求，10TB已满足要求，足够使用。
6）视频服务器
DVMR200要求
条目
Databaseserver
Cameraserver
Client
CPU
P4或Xeon3.2G以上
P4或Xeon3.2G以上如果需要视频分析建议用双CPU
P4或Xeon2.4G以上
内存
>1GB,建议2GB
>1GB
512MB
硬盘
2个独立的硬盘空间（或RAID）,40GB给操作系统,SQL等,40GB给DVM软件
40GB给操作系统,独立的硬盘或RAID给视频录象
10GB给操作系统
驱动器
CD-ROM
CD-ROM
N/A
显示分辨率
1024*768,65k逐行
1024*768,65k逐行
1024*768,24位彩色
显卡要求
N/A
N/A
>32M显存
屏幕打印机
N/A
N/A
EBI工作站建议配置打印机
多显卡
N/A
N/A
根据操作系统支持多显卡
7）DVR系统：
DVR数据库服务器1台。
DVR视频服务器7台（一台视频服务器可以管理数十台摄像机）。
其中可另增加一台视频服务器作为备份使用。
存储设备（12T磁盘阵列）。
电视墙（21寸彩色LCD显示器）。
网络部分：
核心交换机，普通交换机。
现场设备包括：
视频采集编码器（每台摄像机占用一个通道的视频采集编码器，压缩格式为MPEG－4）。
摄像机
视频同轴电缆，控制电缆。
七、结束语
这次课程设计让我对智能建筑设计这门课程有了更深刻的了解，对智能建筑有了更形象化的认识，同时让我懂得了课本上学来的知识在实际应用中远远不够。
我们虽然学习了这门课程，但真正做起课设才发现有很多不懂，实际动手需要查资料，看标准，选型号等等，这需要认真、耐心等资质。
虽然这次课程设计比较难，但是从这次设计中所得到的提升确实巨大的。
因为智能建筑一门内容比较新的课，而且我们的学时又非常少，仅仅靠着课堂上学过的知识很难很好的掌握这门课。
书本上的抽象的知识很难让我们有一个具体的认识，而通过实验弥补了这一部分的欠缺。
同时因为设计中需要选型让我们对市面上现有的设备有了一定的了解。
八、设备清单
序号
设备名称
设备型号
数量（台）
生产厂家
1
云台型彩色网络摄像机
DS-68B系列
100
SONY
2
球形摄像机
DS-2DF7296
56
海康威视
2
摄像机防护罩
YHT300
5
SONY
3
网络视频编解码器
243Q
15
霍尼韦尔
4
网络存储设备
10TB磁盘阵列
1
霍尼韦尔
5
视频服务器
DVMR200
7
霍尼韦尔
6
数据库服务器
DVM
1
霍尼韦尔
7
UPS
城堡3C3EX系列
1
山特
8
电视墙
21寸彩色显示器
1
霍尼韦尔
升级会员 