家用安防系统设计报告.docx
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家用安防系统设计报告
北京工业大学耿丹学院
毕业实训报告
实训题目家用安防系统设计
专业电子信息工程
班级
学 号
学生姓名
实训成绩
指导教师
2010年10月10日
目录：
第一章设计目的和意义
在我们的日常生活中，安全是至关重要的，离开了安全，那么生活就会毫无幸福、快乐的可言，它关系到每个人的生活及财产是否得以保障，没有人希望自己辛辛苦苦得来的成果、所拥有的一切在突然间变得一无所有。
所以说安全是美好生活的前提条件，安全标志着生活的质量。
我们所说的安防，就是安全防范，是指防盗、防入侵、防火、防煤气泄漏等。
传统住宅的自我保护方式就是安装防盗门、防盗窗栏杆等，把住宅搞得像鸟笼一样，一旦发生火灾，反而变成了逃生的障碍；要不就搞得像兵营一样，保安日夜到处巡视，也不知道谁是盗贼，谁是保安。
这些，都是处于被动的防卫，而降低犯罪有效率最有效的方法就是预防，防患于未然。
现在，随着生活水平的逐步提高以及人们对家庭安全意识的加强，一套可靠的家庭安防系统已经成为人们生活的必需品。
随着社会形态的成长，人口流动提速，安防监控形势日益严峻。
在现今社会形态，许多人遍及缺少安全感。
家就成了咱们最后的港湾。
然而，因为犯法份子已经将魔手伸向了每个死角，家也需要咱们来主动防备保护。
于是，越来越多的家庭选择了安装家庭安防体系来保障家的安全。
家庭安防系统（HomeSecuritySystem）是指通过各种报警探测器、报警主机、摄像机、读卡器、门禁控制器、接警中心及其它安防设备为住宅提供入侵报警系统服务的一个综合性的系统。
包含了三大子系统：
闭路监控电视子系统、门禁子系统和入侵报警子系统。
另外需要说明的是一个好的家庭安防系统是需要一个综合型的接警中心。
如果发生盗贼闯入、抢劫、烟雾、燃气泄漏、玻璃破碎等紧急事故，传感器就会立即获知并由报警系统即刻触发声光警报以有效阻吓企图行窃的盗贼，而现场保安系统的密码键盘立即显示相应报警区域，使您的家人保持警戒；系统还会迅速向报警中心传送报警信息；报警中心接到警情后立即自动进行分辨处理，迅速识别判定警报类型、地点、用户，电子地图显示报警位置并瞬间检索打印用户报警信息，中心据此派出机动力量采取相应解救措施；系统具备24小时防破坏功能并自我监视，一旦有任何被破坏的迹象也会即刻报警。
总之，无论白天黑夜，您离家在外还是在家休息，电子保安时时刻刻保护您的安全。
这正是您能为您的家人、家庭、财产所做的最有效的安全防盗保护措施。
通过在住宅内门窗及室内其他部位安装各种探测器进行昼夜控制，当监测到警情时，通过住宅内的报警主机传送至智能管理中心的报警接收计算机、接收将准确显示警情发生的住户名称、地址和警报类型、提示保安人员迅速确认警情，及时赶赴现场，以确保住户和人身安全。
同时，住户也可通过固定式紧急呼叫报警系统，在住宅内发生抢劫案件和病人突发疾病时，向智能化管理中心呼叫报警，中心可根据情况迅速处理。
第二章设计方案
对家用监控系统的分析与设计，无论你在何时何地均可以使用手机或者PC对家里的情况了如指掌。
当前采集监控系统使用最广的是有线或短距离无线方式，如RS232、RS485、红外线，显然满足现在的要求。
因此，需要有一种新的高效数据监控系统来解决远程数据监测问题。
近年来无线传输技术有了很大的进步，其中GPRS技术受到了广泛关注它具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势，特别适合于家用远程监控系统这样的频发小数据量的实时传输系统。
2.1门禁系统
门禁系统一般在大型的住宅小区中都有建设，尤其是全封闭管理的小区。
但是很少为每户住宅建设门禁系统的，主要原因是成本高，而且一旦门禁不能开门则比较麻烦，还需要使用钥匙开门就失去门禁本身的意义了。
不过大家还是可以根据实际需要建设该系统。
读卡器选用卡片式的读卡器也可以选用指纹读卡器，如果家中有老人或者是小孩则建议不要选用指纹读卡器。
2.2监控系统
对家庭安防来说，监控系统如今已然开始深入人心，尤其是随着电脑的普及，家庭监控似乎开始成为一种必需品。
不过，购买监控系统就好比购买手机，各家都需要根据自己的需求来选题不同的监控系统。
我们在确定产品配套之前，应该确定自己的防范要求，了解相关的产品知识，根据实际情况确定产品配套方案。
有条件时最好画出简单的产品配套和安装平面图，列出每个产品的安装位置、安装方式、使用配件等，以避免在安装时缺东少西、影响安装的情况。
第一步：
主机的选择
方案一：
PC+采集卡
采用PC+采集卡的优点：
可以充分利用厂原有的家用电脑（配置符合板卡要求），每种监控卡对PC系统需求都不同，最好请采用INTELP4的CPU与芯片组，同时此PC也可以做一般用途使用。
缺点是视频文件所需硬盘空间大。
如需长时间应用还需使用专业的数字硬盘录像机。
方案二：
DVR做主机
数字硬盘录像机（DigitalVideoRecorder）是一种数字化、智能化、网络化的监控记录设备。
以计算机为平台实现监控系统的全部图像处理与控制功能，除了完成多路监视、录像、多画面处理、视频切换、遥控等模拟监控系统能实现的功能外，具有硬盘存储、快速检索打印、网络传输与控制、密码保护等功能。
数字硬盘录像机：
硬盘录像机与传统的模拟录像机相比，硬盘录像机具有较大优越性，表现在：
录像时间长，最大录像时间取决于连接的存储设备的容量，一般可达几百小时;支持的视音频通道数多，可同时进行几路、十几路、甚至几十路同时录像;记录图像质量不会随时间的推移而变差;功能更为丰富，不像传统的模拟录像机那么单一。
不同的应用领域对硬盘录像机有不同的功能要求。
例如用于监控行业的硬盘录像机应当具备以下功能：
压缩功能，录像功能，放像功能，备份功能，网络功能，云台、镜头控制功能，报警输入输出。
不同厂商设计、生产的硬盘录像机并不一定具备上面所列的所有功能.
第二步：
决定需要几个摄像机
根据各个监控点的具体情况，确定每个监控摄像机的画面质量要求，并决定家庭监控系统摄像机的数量。
第三步：
夜视功能
监控用摄像机种类繁多，看上去眼花缭乱，确定监控现场的照度（亮度）情况和是否需要夜间监控，如果某一个监控点的环境亮度比较低或需要晚上监控，您就需要把这个监控点的摄像机确定为红外摄像机。
第四步：
是布线还是采用无线
除了昂贵的价格以外，无线网络确实省去摄像机拉线的麻烦与不美观，但需要注意距离与障碍的问题。
原则上水泥建材会缩短无线的传送距离，金属材料则会完全遮蔽无线讯号，发射器（在摄像机端）与接收器（在主机端）要远离其他的电器以避免干扰。
需要注意的是：
必须精确的测量出每个摄像机到主机之间的距离。
2.3防盗报警系统
家庭安防系统中，防盗系统所占比例也不可小觑，家庭防盗报警系统通常由:
探测器（又称报警器）一氧化碳气体报警器、传输通道和报警控制器三部分构成。
报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为或者烟雾的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。
采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。
防盗报警系统与电视监控系统实现报警联动控制功能。
防盗报警系统与BA系统实现灯光联动控制功能。
在住宅内适当的位置配置一些传感器：
包括双鉴移动探测器、玻璃破碎探测器、声音探测器、门磁开关等，可以设定当这些传感器处在某种状态时，执行一系列的动作，例如，当家中有非法闯入时，通过智能电话控制器进行远程报警、通过灯光控制单元将灯光打开等。
和传统安防产品相比，具有下面的特点：
1.安防系统和整个家庭网络紧密整合，可以通过安防系统中的报警触发家庭网络中的任何一个设备的动作或状态；
2.报警信息可以根据需要，拨打用户手机，进行语音提示；
3.可以通过智能家居系统的一些面板、遥控器进行布防、撤防，例如，在门口旁边的按键面板定义了“离家”场景，此场景包含一条“布防”的动作，这样，用户在出门时，只需要按一下离家按钮，就在关掉照明系统的同时也启动了安防系统。
通过管理软件可直观显示系统状态，一有报警即刻有电子地图和声音提示。
系统大容量，并采用总线制方式，操作简便，可扩展性较强。
每个小区用一个DS7400XI主机，通过RS232/TCPIP转换器实现与局域网的连接。
整个系统由监控端、手机用户端、网路端三部分组成。
监控端包括云台USB摄像头数据的采集、处理、存储、显示、控制以及与GPRS模块的通讯；无线传输采用GPRS和Internet进行远程通信；远程监控端采用发短信、彩信和网络端Web服务两种途径实现对家里情况的监控。
系统结构图如图1所示。
（1）监控端：
以ARM微处理器为核心的控制器对USB摄像头控制、图像信息获取和处理，按照设计的要求，一方面借助GPRS和Internet网络将现场信息传远程网路端监控中心，另一方面将现场信息存储在本地；同时向手机用户发送彩信传递现场的图像信息，或者报警信息，以及通过触摸屏对授权用户的登记。
（2）手机用户：
接受监控端的消息，并根据需要来控制摄像头的移动，来查看更大范围的现场情况。
并根据室内的情况来决定是否要报警。
（3）网络端：
在有条件上网的地方接受监控端传来的视频数据，根据需要来决定是否进行存储。
同时也可以根据http协议通过网络向USB云台摄像头发送控制信号。
方案一：
防盗报警系统的组成：
前端探测器，信号传输，控制器，联网通信部分。
系统中的前端探测器共分六类：
三鉴探测器和微波探测器，玻璃破碎探测器，红外探测器，烟感探测器，温度探测器和紧急按钮。
前端探测器
1、玻璃破碎声发射探测器可以探测到玻璃破碎时的声音（频率在10kHz～15kHz之间）。
次声探测器可以探测到凿墙、锯钢筋时的声音（频率在1000kHz～3500kHz之间）。
通常安装在室内墙上或天花板上。
2、温度报警器，火灾报警装置。
当火灾发生时，由于室内温度升高，当温度升高到一定是时，触发报警。
3、主动红外入侵探测器、激光入侵探测器发射机发射一束红外光或激光，经反射或直接射到接收机上，如果中间任意一处被遮断，形成断路，则报警。
（由于红外光和激光都是不可见光源，故具有良好的隐蔽性）类似产品有地埋电缆电场探测器，用于非直线型边界防护，其不受地表面形状限制，不易发现，抗干扰性强。
在阳台、窗、通道、门等位置可设置红外移动探测器，探测非法人员的入侵行为。
4、紧急按钮，任何情况，按下紧急按钮，或在卧室床头位置可设置一个紧急按钮，当遇到紧急情况时，可用来向控制中心报警。
，
5、烟雾探头，火灾报警装置，发生火灾，产生烟雾，当烟雾达到一定的浓度时，则触发报警。
6、控制键盘，可控制整个安防系统的信息输入装置。
可开机、关机；可布防，撤防及其他功能的设定。
注意：
必须安装在探测器能够保护的安全区域内。
7、门磁，门磁（门禁）开关入侵探测器，大门或窗户可设有门磁探测器，在布防的状态下，设有门磁探测器的门或窗被打开，探测器就会被触发。
一个安装在固定不动的门框、或窗框上，另一个安装在活动的门扇、或窗页上。
当门窗关闭的时候，它们是通路的，如果门窗打开，形成断路，则报警。
代替产品有幕帘式红外探头。
通常安装在门、窗、柜台或保险柜。
优点：
不限制室内人员的活动，适合夜间或只有老人、小孩。
8、燃气泄漏探测器，煤气泄漏报警装置。
该装置随时探测室内空气中煤气等燃气含量，如果超过一定的浓度，则触发报警。
方案二：
可以选择智能探测器或者微波探测器替代上面的普通红外探测器；在厨房增加有害气体探测器，在客厅增加联动灯光控制设备（有人靠近窗户时，报警的同时客厅的灯光会自动打开）；大门加装数码防盗锁；玻璃上加装震动探测器等，进一步增强防范能力。
有一点需要注意的是，安全防范类的产品，在注重新技术新产品的同时，更应该注重稳定、成熟的常规可靠产品。
在治安环境比较好或经济条件约束等情况下，我们仅对大门、阳台、厨房、书房进行设防：
其中，大门、厨房、书房采用无线门磁探测器，客厅和卧室采用红外探测器进行布防。
人身安全：
方案一、紧急按钮
功能特点：
锁匙复位，报警输出：
常闭/常开，外形尺寸：
86x86mm
可以安装在受监护病人床边。
当病人有需要时，就可以按下此键，通知家人或是相应的部门，如112。
从而及时的保障了病人的生命健康。
该装置也可以装在大门边上，如有强盗或是小偷，家人可以通过按下此键进行求救。
从而最及时，最大限度的对人身安全，财产的保护。
方案二、无线遥控器
无线遥控器的参数：
工作电压12V,待机电流2微安,发射电流小于15毫安,遥控距离50米
家人（包括病患）可以携带无线遥控器，在家里活动时，如遇到特殊情况可以按下相应的按键进行求求。
框图：
第三章调试过程
3.1硬件实现
（1）嵌入式微处理器：
嵌入式微处理器是硬件部分的核心，采用基于ARM920T内核的芯片S3C2410A，其接口模块丰富，源丰富。
在数字视频传输开发方面：
数字视频信号分为前端和后端数字视频信号，前端数字视频是ARM嵌人式处理器产生的原始数字视频信号；后端数字视频是发送给D／A的数字视频信号。
数据的质量和速度是一对矛盾，有速度就会对数据质量造成损失，要想既保证原始数字视频信号的速度又保证质量，采用高主频的ARM嵌人式处理器和容量更大的存储器是最有效的方法。
系统时钟决定了ARM芯片的处理速度，S3C2410时钟频率可配置，通过CPU内部PLL频最高可达203MHz。
（2）USB云台摄像头视频图像采集处理模块本系统选用市场上应用最广泛的中芯微公司生产的ZC301芯片的摄像头，云台控制器配有标准RS232接口，与视频服务器的串口相连，由手机用户或者网络端对云台进行控制。
网路端或授权用户可以通过网络发送命令给监控端，通过监控端上的RS232串口，送控制指令给云台控制器，控制云台中各个电源开关开合，从而实现对云台上、下、左、右等动作的控制以及摄像头的变焦、变倍、拉伸等的控制。
（3）GPRS无线数据传输模块：
视频图像采集处理模块采集到的数据通过RS232传送到处理器，然后由GPRS模块通过GPRS网络和Internet网络将数据传送到远端接在互联网上的网路端控制中心。
我们选用MC55只要外接SIM卡，通过串行协议与ARM处理器通信，将视频图像采集模块得到的JPEG数据以资料包的形式，先通过PPP和运营商的Internet接人服务器连接，然后把资料包发送到Internet上。
3.2系统调试
3.3安防调试
视频监控,红外周界一类的防火防盗类的设备,安防产品一般分为：
安防设备/器材类产品、计算机信息安全类产品和安防工程等三大类。
安防设备/器材产品一般包括：
入侵探测器、防盗报警、视频监控、通信对讲和警用防护器材等。
这类产品的设计开发、生产过程与硬件制造业的生产过程相同，组织建立、实施质量管理体系的基本要求和方法与硬件制造业一致。
对于生产列入国家强制性产品认证范围的各类入侵探测器、消防产品必须通过3C认证，并按规定要求加施3C标识。
未获得3C认证证书及未加施3C标识的产品不得出厂和销售。
安防工程一般由硬件（服务器、计算机、交换机、路由器、探测器、监视器和控制执行设备/器材等）、软件（通用或专用安防网络管理软件、应用软件等）和由电缆线组成的网络综合布线系统构成。
近年来，由于系统集成技术的引入，安防系统、消防系统、通信系统、智能化物业管理系统已经逐步融为一体，一般通称建筑智能化系统工程。
在安防工程项目后，一般需要完成以下工作：
系统需求分析、施工现场勘察、系统方案设计、网络管理/应用软件研发（必要时）、系统施工组织设计、设备/器材采购、网络综合布线施工、系统设备/器材安装调试、软件安装调试、系统运行测试、客户培训、系统验收交付及交付后的系统维护等。
第四章故障分析
4.1误报警分析
报警系统设计、施工不当引起的误报警系统设计不当引起的误报警设备选择是系统设计的关键，而报警器材种类繁多，又各有自己的特点、适用范围和局限性，选用不当就会引起误报警。
例如，靠近震源（飞机场、铁路旁）选用震动探测器就很容易引起系统的误报警；在蝙蝠经常出没的地方选用超声波探测器亦使系统误报警，这是因为蝙蝠发出超声波的缘故；电铃声、金属撞击声等高频声均可引起单技术玻璃破碎探测器的误报警，因此，要减少由于器材选择不当引起的误报警，系统设计人员要十分熟悉各种报警器材的原理、特点、适用范围和局限性。
同时还必须掌握现场环境情况、气候情况、电磁场强度以及照度变化等，以便因地制宜选择报警器材。
除设备器材选择之外，系统设计不当还表现在设备器材安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。
例如：
将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护（有遮阳罩的最好也作防护），势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生误报警。
施工不当引起的误报警这部分问题主要表现在以下方面：
（1）没有严格按设计要求施工。
（2）设备安装不牢固或倾角不合适。
（3）焊点有虚焊、毛刺现象，或是屏蔽措施不得当。
（4）设备的灵敏度调整不佳。
（5）施工用检测设备不符合计量要求。
解决上述问题的办法是加强施工过程的监督与管理，尽快实行安防工程监理制，这很有利于提高工程质量，减少由于施工环节造成的误报警。
环境噪扰引起的误报警
由于环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的，从原理上讲是不可避免的，而事实又是不需要的，属于误报警。
例如：
热气流引起被动红外入侵探测器的误报警；高频声响引起单技术玻璃破碎探测器的误报警；超声源引起超声波探测器的误报警等。
减少此类误报警较为有效的措施就是采用双鉴探测器（两种不同原理的探测器同时探测到“目标”，报警器才发出报警信号）。
现行的产品有：
微波－被动红外双鉴器、声控－振动玻璃破碎双鉴器、超声波－被动红外双鉴器等。
但是有些环境噪扰双鉴探测器却无能为力，例如：
老鼠在防范区出没；宠物在居室内走动等。
为此，科技人员又将微处理技术引进报警系统，使其具备一定的鉴别和思考能力，能在一定程度上判断是入侵者还是环境噪扰引起的报警。
4.2主机系统故障分析
DS7400Xi的系统有故障时Power灯会闪亮。
检查：
PIN+#87或PIN+#89此时，键盘将显示系统具体的故障内容。
1、键盘故障
键盘显示内容及含义
原因
处理方法
PleaseRe-enter.输入某一命令后听到三声鸣音表示重新输入
1.键盘地址不对应2.DS7430或DS7433安装错误.
1.根据编程内容重新设定键盘主板上的跳线
2.检查DS7430或DS7433的安装
键盘连续鸣音且显示NotProgrammed,SeeInstallGuide
1.键盘地址设置不对
2.键盘编程不对3.11-15键盘接线不对
1.重新设置键盘主板的跳线.
2.检查3131-3138的编程内容
3.检查11-15键盘的接线
键盘输入无效显示Systemfault.
键盘接线错误键盘被设定在错误的分区或不存在的分区CPU故障
检查键盘连线强制进入编程重新编程检查EPROM或更换主板
DS7447键盘显示不受控制,但按键有效
将LCD设为LED
进入编程模式并将键盘重新被设置为LCD键盘
输入#89后无效
1.未进入单一分区模式
2.无权使用有权查阅事件的密码
1.进入单一分区模式
2.使用具有测试权限的个人密码
键盘某些功能不能用
未进入单一分区模式
对某一分区进行操作必须进入单一分区式
2、系统故障
如果出现Power灯闪亮，并显示controTroubleEnter#87时，表示主机有故障。
检查：
PIN+#87或PIN+#89，此时，键盘将显示系统具体的故障内容。
故障现象及显示内容
故障原因
处理方法
Multiplextrouble/总线故障
防区的总线有故障
总线开路或DS7430故障
AuxPowerFault
辅助输出电源故障
检查辅助电源输出接线
KeypadFault
1.键盘损坏或接线有误
2.编程错误
1.检查键盘
2.检查3131-3138的编程
GroundFault
系统接地故障
1断开主板上所有接线直到电源LED指示灯停止闪烁时为止
2把万用表用DC的负极接地正极接辅助电源的负极此时电压应为-4.5伏至-7.5伏若超出此范围则不正常应依次断开每个接线端子的接线.直到电压恢复到-4.5伏至-7.5伏的范围这样便可找出故障
BatteryFault
未接备用电池或有故障
检查或更换电池若电池不足充电2小时后按“SyetemReset清除故障显示
ZoneTrouble
1.防区编有“开路故障（TroubleOnOpen）”
2扩充防区有故障
检查防区接线.编程的扩充防区与实际扩充模块不符扩充模块有故障把开路故障设为开路报警
ACPowerFailure
交流电未接
检查交流供电状况
不能对系统布防
NotreadyEnter#87
1．系统有故障.
2．如果交流电源断开,则须强制布防
1查找故障原因.
2按PIN+On+Bypass进行强制布防
RAMfault
主机编程时突然断电
进入编程再退出即可
ROMfaultEPROMfault
按PIN+Reset断电再通电恢复主机的出厂设置更换主机板
3、防区故障
故障现象及显示内容
故障原因
处理方法
NotReady,ZoneTroublexxx
xxx为防区编号
DS7457有故障DS7432有故障或拨码有误DS7432防拆开关未盖总线有故障.
1检查总线
2检查扩充模块
3检查防区扩充模块的地址码设置
4探测器电源断电
FireTrouble，
但不显示任何防区.
接地故障.
参见接地故障分析
第五章心得体会
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