家居智能安防系統(tǒng)設(shè)計

刖百智能家居系統(tǒng)是由智能家居安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和家庭自動化系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng)。其中，智能家居安防系統(tǒng)擔負著保護人們生命財產(chǎn)安全的職責因此成為智能家居系統(tǒng)的首選組成部分。智能家居給人們生活帶來便利的同時也產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟效益，但是配套的安全防范技術(shù)一直是制約其安全性和智能化程度的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的智能家居安防系統(tǒng)功能單一，智能化程度低下。本文首先提出一種基于多元生物特征融合技術(shù)的身份識別方法，在系統(tǒng)兼容性和智能化程度上都有大幅提高，同時支持各種特征任意組合形式，極大提高了系統(tǒng)的靈活性和普適性。在分析現(xiàn)有家居安全防范系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，借鑒其成功經(jīng)驗，從提高系統(tǒng)的實用性和全面性入手，給出了針對家居應(yīng)用領(lǐng)域的智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的實施方案。本系統(tǒng)綜合了緊急按鈕報警、紅外探測器報警、圖像人臉檢測報警以及溫度報警四種報警方式。這樣既能實現(xiàn)對人物入侵的有效感知，還能夠隨時監(jiān)控溫度等一些居住舒適度指標。而將人臉檢測報警機制應(yīng)用其中體現(xiàn)了新的復(fù)合型報警方式的系統(tǒng)設(shè)計思想。目錄TOC\o"1-5"\h\z緒論3研究背景和意義3國內(nèi)外現(xiàn)狀分析42傳感器介紹錯誤！未定義書簽。傳感器的概述5傳感器在家居安防系統(tǒng)中的應(yīng)用53家居安防智能監(jiān)控系統(tǒng)方案的設(shè)計6家居安防監(jiān)控系統(tǒng)概況6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)家居安全防范系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成6以海爾公司為代表的安防產(chǎn)品6家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢7智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析7智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計9智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)原理9綜合監(jiān)控管理介紹114系統(tǒng)原理圖錯誤！未定義書簽。5總結(jié)14參考文獻151緒論現(xiàn)在大部分人提起視頻監(jiān)控，一股指的是行業(yè)監(jiān)控，例如：銀行，公安，高速這類部門，極少會提及家居監(jiān)控。現(xiàn)在家居中使用監(jiān)控設(shè)備的很少，不過隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高和家庭財富積累所帶來的需求，人們對自身以及家庭的安全防范意識大大增強了。信息技術(shù)的發(fā)展又為家居監(jiān)控降低了門檻，人們在各個領(lǐng)域享受到技術(shù)發(fā)展所帶來益處的同時，迫切希望能夠利用先進的技術(shù)很好的保護自己及家居的安全。在這樣的背景之下，家居安防監(jiān)控系統(tǒng)必將獲得前所未有的發(fā)展，成為新的經(jīng)濟增長點。研究背景和意義迄今為止，智能家居(SmartHome)還沒有一個統(tǒng)一的定義。為方便本文內(nèi)容展開，首先給出一個描述性定義。智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭同程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。與傳統(tǒng)意義上的家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。安全防范技術(shù)是智能家居系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，在小區(qū)及戶內(nèi)可視對講、家庭監(jiān)控、家庭防盜報警、與家庭有關(guān)的小區(qū)一卡通等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。隨著智能家居逐步走進人們的生活，以及社會和科技的發(fā)展，安全成為人們對智能家居的首要要求，并促使家庭安防系統(tǒng)成為智能家居的重要組成部分。傳統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)中的防盜報警、火災(zāi)報警、燃氣泄露報警等子系統(tǒng)，功能單一，誤報率較高，只能實現(xiàn)就地報警，不能實現(xiàn)實時遠程報警以減少損失和搶救生命，此外也不能記錄犯罪證據(jù)以便迅速捕捉嫌疑犯。為解決這些傳統(tǒng)安防系統(tǒng)的缺點和不足，以及滿足人們對智能家居的需要，為此，本文提出了一套基于多特征融合身份識別的智能家居安全監(jiān)測解決方案。據(jù)大連市2008年的資料統(tǒng)計顯示，全年發(fā)生百余起因煤氣泄漏引發(fā)的火災(zāi)和數(shù)千起入室犯罪案件，這些數(shù)字表明對居家環(huán)境的安全監(jiān)控迫在眉睫。有鑒于此，開發(fā)一套功能齊全的智能家居安防系統(tǒng)無論是從社會意義還是從經(jīng)濟價值角度分析，都有廣泛的發(fā)展前景；從治安角度考慮，如果智能家居安防系統(tǒng)能夠得到廣泛應(yīng)用，必能會對犯罪分子形成強有力的震懾作用，減少入室盜竊、機動車盜竊等家居相關(guān)案件的發(fā)生，為構(gòu)建社會主義和諧社會貢獻一份力量。國內(nèi)外現(xiàn)狀分析984年，在美國出現(xiàn)世界上第一幢智能建筑以來，美國、歐洲、澳大利亞、加拿大和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家和地區(qū)先后提出了各種各樣的智能家居解決方案。智能家居在美國、德國、新加坡、同本等國家和地區(qū)都得到了廣泛的應(yīng)用。美國政府與以舊M,錮能家居安防系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)2008年，中國蒯聯(lián)標準正式成為全球3c協(xié)同領(lǐng)域的第一個國際標準13J,閃聯(lián)已經(jīng)完成數(shù)字家庭標準的全面布局，該標準覆蓋了11r相關(guān)產(chǎn)業(yè)、通信、家電及智能家居領(lǐng)域141。為中國的智能家居發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。與此同時，國內(nèi)也誕生了優(yōu)秀的智能家居產(chǎn)品，比如海爾的u-home5j,該產(chǎn)品包含家電、燈光窗簾控制，兼有多媒體娛樂，更在可視對講、安防報警、環(huán)境檢測、遠程監(jiān)護和故障反饋等安防支持方面做出了比較突出的成績。2傳感器的介紹傳感器的概述國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：”能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。傳感器在家居安防系統(tǒng)中的應(yīng)用安防系統(tǒng)有那些傳感器包括：紅外報警探測器、被動紅外報警探測器、主動式紅外探測器。為了防盜，我們采用傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)。其中一個探測器為例，主動紅外對射探測器，是利用遮斷方式的探測器，當有人橫跨過監(jiān)控區(qū)域時，遮斷不可見的紅外光束而引發(fā)報警。3家居安防智能監(jiān)控系統(tǒng)方案的設(shè)計與道路等大型公共活動區(qū)域以及銀行、醫(yī)院等場所相比，家居有它獨特的空間區(qū)域和不同的私密性要求。適用于上述場所的安全防范方案在家居領(lǐng)域并不能很好的發(fā)揮它的作用，所以有必要探索出一個適用于家居環(huán)境，符合人們生活和使用習(xí)慣的，同時結(jié)合當今先進科技發(fā)展的智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)。家居安防監(jiān)控系統(tǒng)概況系統(tǒng)結(jié)構(gòu)家居安全防范系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成家居防盜報警控制主機+各種配件的方案傳感器+管理中心+網(wǎng)絡(luò)器件此方案的配件很齊全，系統(tǒng)開始運作后，各種配件如紅外探測器、緊急求助按鈕、門磁探頭等等發(fā)出的數(shù)據(jù)會傳送給防盜報警主機。當有人入侵時，報警主機接收到報警信號，將報警信息通過電話網(wǎng)絡(luò)傳送到主人的固定電話或移動電話上，也可以直接打到110報警電話或小區(qū)的電腦報警中心同時發(fā)出警號聲嚇阻偷竊者，能通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，錄像，歷史回放，抓拍等功能，通過電腦的監(jiān)控軟件能實現(xiàn)很好的視頻監(jiān)控和遠程監(jiān)控，圖像清晰。以海爾公司為代表的安防產(chǎn)品在智能家居快速發(fā)展的今天，出了一大批成熟的廠商和性能各異的產(chǎn)品，海爾公司也開創(chuàng)了自己的智慧家居系統(tǒng)。這個高度集成的智慧家居系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)家電、緊急呼叫、門禁、燈光控制模塊、火警探測器、紅外探測器、電子門鎖以及觸摸屏操作終端連接起來，并且整合了安防系統(tǒng)、煤氣閥控制、燈光控制、窗簾控制、場景聯(lián)動控制甚至空調(diào)控制、信息家電控制、可視對講以及遠程通訊系統(tǒng)，并利用家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和以太網(wǎng)作為傳輸平臺，通過和小區(qū)的服務(wù)系統(tǒng)、小區(qū)各個子系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動控制，實現(xiàn)了真正意義的數(shù)字家居。它的家居安防產(chǎn)品就體現(xiàn)在緊急呼叫、門禁、紅外探測器和電子門鎖這些模塊上。家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢經(jīng)過若干年的發(fā)展，雖然家居防盜報警控制主機+各種配件的方案以其價格低廉、操作簡單等優(yōu)點仍然占有很大的市場，但是它存在著顯而易見的缺點。那就是無法記錄事發(fā)時狀況，無法為后期的偵查提供強有力的證據(jù)。而隨著人們財富的增加，越來越多的人們傾向于使用加入視頻監(jiān)控的家居安全防范系統(tǒng)。本課題的工作就是順應(yīng)市場的需要，針對家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍需改進的部分，開發(fā)具有探索意義的智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)。當前安防監(jiān)控技術(shù)在家居應(yīng)用中面臨著如下幾個問題：個人及家居隱私的保護，如何處理好個人及家居隱私不為外人知道，尤其是防止通過網(wǎng)絡(luò)渠道被竊取，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)在家居應(yīng)用中需要面對的首要問題。要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)能很好的保障客戶的隱私，嚴禁在未經(jīng)客戶許可的情況下將圖像傳播。同時禁止外部通信設(shè)備在客戶不知情的情況下進行視頻監(jiān)控，要求客戶的監(jiān)控設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)很好的隔離。家居視頻監(jiān)控設(shè)備的控制、互聯(lián)及擴展性能、方便及易用性、安全可靠及可維護、使用及購置費用。智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析開發(fā)一個成功的家居安防監(jiān)控系統(tǒng)并非易事，需要有一條科學(xué)、合理、實用的工程化的開發(fā)方法。原因在于家居安防監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般的系統(tǒng)，它是一種由各種硬件環(huán)境和軟件構(gòu)成的復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)；而且它的開發(fā)過程不僅涉及到工程技術(shù)人員和用戶，而且還綜合運用管理科學(xué)、信息科學(xué)、計算機與通信技術(shù)。因此開發(fā)家居安防監(jiān)控系統(tǒng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。需要從系統(tǒng)的角度出發(fā)，采用工程化的手段，組織協(xié)調(diào)分析、設(shè)計與實施過程。家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)過程，即系統(tǒng)分析、設(shè)計、實施的過程，并不是一個簡單的直線過程，而是一個在開發(fā)人員和用戶參與下的充滿回溯和不斷迭代的過程。需要綜合運用多種系統(tǒng)分析和設(shè)計技術(shù)，以便改善系統(tǒng)的開發(fā)過程，提高系統(tǒng)開發(fā)效率，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期。本課題著眼于未來家居安防系統(tǒng)的快速發(fā)展，借鑒以往各種家居監(jiān)控方案的成功經(jīng)驗，跟隨科學(xué)技術(shù)的飛速進步，順應(yīng)新的經(jīng)濟發(fā)展需要，通過自己的總結(jié)和調(diào)研，形成了一套有針對性的完善的需求分析方案。家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的需求主要體現(xiàn)在五個方面。首先，系統(tǒng)具有最基本的安防系統(tǒng)的功能。這些功能主要是及時的感知異常和有效的進行報警。感知異常這方面，本文在系統(tǒng)設(shè)計時，將四種報警方式一同納入偵測異常的范圍，提出了新的復(fù)合型的報警方式。其次，系統(tǒng)具有可擴展性。各個家居的需求不盡相同，在外部主要體現(xiàn)在對配件的需求不同。所以系統(tǒng)需要保留不同類型的擴展口（數(shù)字信號和模擬信號），使用戶無需改變原有的硬件設(shè)備和系統(tǒng)組成，方便的增加所需要的配件。另外，具備家居網(wǎng)關(guān)相似功能的組件。家居網(wǎng)關(guān)主要是為了將家居內(nèi)部的電子設(shè)備與外界網(wǎng)絡(luò)進行隔離，保護用戶的個人隱私。同時，組建家居網(wǎng)絡(luò)，利用成熟的綜合布線系統(tǒng)，將諸多配件的輸出信息集中在一個網(wǎng)絡(luò)點，也就是本文所提到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊上，再將所有報警信號以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的形式傳送給綜合監(jiān)控管理平臺進行處理。這樣做就方便了家居布線，同時利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊可以方便的對系統(tǒng)進行擴展。除此之外，具有監(jiān)控和錄制視頻信息的功能。這樣最直接的優(yōu)勢就是有了影像記錄，為后期的查詢、取證提供了材料。同時用戶要求能夠準確快捷的在諸多錄像文件之中找到自己所需要的，這樣就要求系統(tǒng)可以同時提供錄像時間、報警原因等的信息。最后，后期用戶能夠方便的檢索和查看已有的所有錄像信息與報警信息。還有可以和保安及管理中心及時聯(lián)系。針對這些要求，本文提供了符合用戶需求的綜合監(jiān)控管理平臺。根據(jù)調(diào)研與用戶溝通所得到的上述需求分析文檔，可以得出如圖3-1所示的家居安防監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)組成圖。從圖中可見，以虛線為界家居安防監(jiān)控系統(tǒng)分為遠端配件和家居個人計算機兩部分，遠端配件部分是虛線上方以傳感器、攝像頭等配件和家居網(wǎng)關(guān)組成的外部硬件部分，他們以實線箭頭與個人計算機相連，家居個人計算機上安裝有綜合監(jiān)控管理平臺軟件。智能家居安防監(jiān)控軟件以5個箭頭表示5個功能模塊,分別為報警信息的接收與處理、實時錄像信息截取、報警和錄像信息的存儲和檢索、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和管理中心。此系統(tǒng)構(gòu)成圖很好的表示了基于用戶要求的家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件組成部分，可以滿足用戶具備家居網(wǎng)關(guān)，能夠視頻錄像，可以靈活設(shè)置以及與管理報警中心的系統(tǒng)。智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)原理本課題設(shè)計家居安防監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)上述系統(tǒng)需求分析的結(jié)果，經(jīng)過綜合考慮系統(tǒng)除了在硬件上需要配備紅外探測器、攝像頭、家居個人計算機、緊急按鈕、等系統(tǒng)配件，還需要起數(shù)據(jù)中樞傳輸作用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊。為了具有典型性，本系統(tǒng)設(shè)計采用了擁有廣泛工程案例的一梯兩室型為例。其家居戶型圖如圖3-2所示。

IN制臥室臥室ii.廝「’14.4014.40r臥室臥空19.0819.08C72.!12nru.rifinIN制臥室臥室ii.廝「’14.4014.40r臥室臥空19.0819.08C72.!12nru.rifin汨,「T.W臥室臥室14.52臥室臥室18.1518.1534號院內(nèi)3#樓1-3層戶型圖套內(nèi)面積；10928平,方米一層行院二、三層行儲藏審圖3-1家居戶型圖此圖為一梯兩室，只考慮一戶設(shè)計就行。

其配置清單如表3-1設(shè)備名稱安放位置數(shù)量紅外探測器臥室窗口廚房衛(wèi)生問6防盜探頭窗口廚房衛(wèi)生間門口7緊急按鈕臥室廚房衛(wèi)生間客廳7門磁門口1門前轉(zhuǎn)門口1計算機臥室管理中心2層間分配器管理中心6聯(lián)網(wǎng)器管理中心1管理中心機管理中心1通訊轉(zhuǎn)換器管理中心1AC220Vs電箱室外墻壁1DC18Vt源箱室外墻壁1AC220Vt源線1DC18Vt源線nDC12Vt源線n雙絞線n電磁鎖門上1電插鎖門上1表3-1配置清單綜合監(jiān)控管理介紹該系統(tǒng)使用了紅外探測器、防盜探頭、門磁、緊急按鈕等配件，通過紅外傳感器進行異常偵測報警，門磁對人員的出入實施放行拒絕記錄和報警等操作，防盜探頭可記錄室內(nèi)狀況并提供人臉檢測報警的圖像信息，緊急按鈕通過與大功率喇叭相接用于緊急時的呼救，所有報警信號的接收與處理、錄像文件的截取和管理、報警信息的管理和人臉檢測模塊都將由家庭個人計算機的綜合監(jiān)控管理平臺軟件來完成。為了實現(xiàn)報警信息的接收與處理、實時錄像信息截取、報警和溫度信息的存儲和檢索、人臉檢測判斷和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置五個功能，個人計算機上的監(jiān)控軟件部分由網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、人臉檢測模塊、系統(tǒng)信息處理模塊及視頻流截取與視頻錄像回放模塊五個功能模塊組成。還有可以通過室內(nèi)對門禁系統(tǒng)傳輸給小區(qū)管理中心，提示保安人員迅速確認警情，及時趕赴現(xiàn)場，一確保住戶人身和財產(chǎn)安全，同時住戶也