自主式安防照明控制系統(tǒng)的研究

吳睿，楊坦，高蘇蒂，楊釗，張劼，王來宏

1.安徽新華學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230088；2.安徽新華學(xué)院電子通信工程學(xué)院，安徽 合肥 230088

自主式安防照明控制系統(tǒng)的研究

吳睿1，楊坦1，高蘇蒂1，楊釗2，張劼1，王來宏1

1.安徽新華學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230088；2.安徽新華學(xué)院電子通信工程學(xué)院，安徽 合肥 230088

為解決智能建筑中安防系統(tǒng)的局限性和盲點(diǎn)問題，通過多種探測聯(lián)動(dòng)手段，利用軟硬件結(jié)合形成一套新型安全防范系統(tǒng)，即自主式安防照明控制系統(tǒng).當(dāng)外界入侵檢測范圍時(shí)，立即觸發(fā)到紅外信號(hào)，并聯(lián)動(dòng)安防監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，完成對(duì)檢測區(qū)域的視頻監(jiān)視及錄像.此外，DDC控制系統(tǒng)通過光照度探測器控制觸發(fā)區(qū)域的照明開啟，對(duì)錄像的環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)償并威懾非法入侵者.實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控、周界防范和智能照明的聯(lián)動(dòng)，增加了現(xiàn)場的多方位監(jiān)控點(diǎn).最終通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本系統(tǒng)可行性高、覆蓋范圍廣，值得今后在安防系統(tǒng)中推廣.

自主照明；三聯(lián)動(dòng)；集中控制；防區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)控

1984年1 月在美國康涅狄格州哈福德市對(duì)一棟舊金融大廈進(jìn)行改建，竣工后大樓改名為City Place［1］.由于City Place在宣傳材料中第一次出現(xiàn)“智能建筑”（Intelligent Building，IB）一詞，City Place就被稱為世界上第一棟智能建筑［2］.我國建設(shè)部正式頒布了智能建筑國家標(biāo)準(zhǔn)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50314—2006），對(duì)智能建筑作出如下定義：以建筑為平臺(tái)，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境［3］.

智能建筑概念的產(chǎn)生到現(xiàn)在已經(jīng)三十多年了，中國的智能建筑從20世紀(jì)90年代末期到現(xiàn)在也經(jīng)歷了飛躍的發(fā)展［4］.如今，建筑智能化不再是一個(gè)單一的專業(yè)方向，更多的和物聯(lián)網(wǎng)虛擬儀器等方向結(jié)合［5］.建筑智能化既要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，也要偏重于建筑電氣的設(shè)計(jì)與控制；不僅要針對(duì)硬件上的選型和施工，還要實(shí)現(xiàn)軟件的應(yīng)用［6］.

1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的控制平臺(tái)主要集中在對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（video surveillance system，VSS）、周邊防范系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)的綜合控制進(jìn)行了優(yōu)化和更新.通過系統(tǒng)綜合布線，完成以下軟硬件的工作：高速球機(jī)和一體化攝像機(jī)與硬盤錄像機(jī)（digital video recorder，DVR）和矩陣切換器連接視頻線、通信線和電源線；連接紅外對(duì)射檢測信號(hào)設(shè)備的發(fā)射端與接收端的觸發(fā)線路，并將接收端與大容量DVR通過BUS總線進(jìn)行通信連接；連接照明系統(tǒng)中光照度傳感器與DVR的通信線路；連接報(bào)警器與DVR的通信.此外，在組態(tài)王軟件上進(jìn)行編程與操作，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的控制及系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障的識(shí)別和排除.

1.1 系統(tǒng)主體功能

控制系統(tǒng)主要完成的是安防系統(tǒng)的一體化與集中化，主體功能如下：

1）監(jiān)控平臺(tái)對(duì)自助式安防照明控制系統(tǒng)實(shí)施后臺(tái)監(jiān)控，調(diào)節(jié)觸發(fā)區(qū)域照明設(shè)備的照度和亮度.組態(tài)王軟件平臺(tái)設(shè)置照明控制方案，并在平臺(tái)上顯示燈具的布置，調(diào)節(jié)顯示照明設(shè)備照度的調(diào)節(jié)和ON/OFF狀態(tài).

2）紅外探測信號(hào)被阻隔觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)功能［7-8］；

3）聲光報(bào)警器開啟功能［9］；

4）攝像設(shè)備自動(dòng)轉(zhuǎn)向探測觸發(fā)區(qū)域進(jìn)行畫面采集；

5）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)控制開關(guān)，也可以通過現(xiàn)場開關(guān)設(shè)備進(jìn)行.

6）觸發(fā)區(qū)域的場景照度和亮度的大小調(diào)整、時(shí)間定為、開關(guān)順序的選擇均可以自行設(shè)置.

1.2 系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)

自主式安防照明控制系統(tǒng)結(jié)合監(jiān)考、防盜報(bào)警及照明補(bǔ)償于一體，因此該系統(tǒng)對(duì)信息的傳輸和分配要求較高，需將紅外對(duì)射、攝像監(jiān)控及特殊照明的信號(hào)統(tǒng)一，使得系統(tǒng)滿足高精度的安防要求.

在該系統(tǒng)中，通過矩陣切換器和硬盤錄像機(jī)來調(diào)動(dòng)高速球機(jī)進(jìn)行攝像，驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行工作的信號(hào)由紅外對(duì)射探測器來產(chǎn)生，并且配備聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)針對(duì)外界光照是否合適的問題，開啟對(duì)局部入侵位置的補(bǔ)償照明.一旦外界非法入侵觸動(dòng)紅外探測，及時(shí)進(jìn)行報(bào)警并啟用攝像頭進(jìn)行偵查.

首先，將紅外對(duì)射接收端的NC端口信號(hào)通過通訊線連接至硬盤錄像機(jī)的IN端口，在與硬盤錄像機(jī)連接的矩陣切換器的軟件界面調(diào)試云臺(tái)轉(zhuǎn)向預(yù)置點(diǎn)，并給出觸發(fā)信號(hào)1為紅外對(duì)射信號(hào)，即紅外對(duì)射為常開形式，一旦信號(hào)中斷，將通過NC端口傳入硬盤錄像機(jī)，聯(lián)動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)向預(yù)置點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵區(qū)域的視頻監(jiān)控，同時(shí)開啟錄像功能，對(duì)入侵區(qū)域的動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行錄像；再者，將智能照明的觸發(fā)信號(hào)端口通過通信線連入硬盤錄像機(jī)的ALARM報(bào)警端口，即一旦監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行攝錄時(shí)，即給出信號(hào)至光照度傳感器，判斷外界環(huán)境光照度的情況，若外界光照度低于設(shè)定的閾值，開啟8盞雙管熒光燈進(jìn)行照度補(bǔ)償，若外界光照度高于設(shè)定的閾值，則8盞雙管熒光燈不開啟.

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.

圖1 自主式安防照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1Structure diagram of autonomous security lighting control system

2 系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)

自主式安防照明控制系統(tǒng)需求分析如下：

1）與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)

若出現(xiàn)未經(jīng)許可闖入檢測區(qū)域者，觸發(fā)紅外對(duì)射信號(hào)，紅外對(duì)射立即將報(bào)警信號(hào)通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器后傳至安保中心平臺(tái).同時(shí)由PC通過聯(lián)動(dòng)大容量數(shù)字視頻錄像機(jī)，使檢測者監(jiān)控檢測區(qū)域圖像，以便及時(shí)地采取正確的處理措施.若因其他原因造成誤報(bào)警，檢測者可通過監(jiān)控主畫面顯示的現(xiàn)場畫面排查誤報(bào)警情況.

2）與燈光聯(lián)動(dòng)

若出現(xiàn)未經(jīng)許可闖入檢測區(qū)域者，觸發(fā)紅外對(duì)射信號(hào)，紅外對(duì)射經(jīng)5 s延遲后將報(bào)警信號(hào)通過模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換傳至該區(qū)域的照明設(shè)備，使得闖入檢測區(qū)域者入侵者受光照驚嚇后終止非法入侵行為；同時(shí)通過照明補(bǔ)償后，VSS可以記錄闖入檢測區(qū)域者的行為，留下視頻和音頻證據(jù)，發(fā)揮出系統(tǒng)的安防功能.

系統(tǒng)流程圖和啟動(dòng)流程圖如圖2和圖3所示.

圖2 系統(tǒng)流程圖Fig.2System flowchart

圖3 啟動(dòng)流程圖Fig.3Start flowchart

3 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外對(duì)射系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)組成，仿真硬件平臺(tái)包括照明及其監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)單元和照明及其監(jiān)控系統(tǒng)控制中心［10］；

軟件界面設(shè)計(jì)主要通過組態(tài)王6.55進(jìn)行編程并連接DDC控制臺(tái)［11］；

系統(tǒng)的通訊協(xié)議主要是通過支持Modbus協(xié)議RS485總線通訊［12］.

系統(tǒng)的控制功能如下：

1）通過光照度和亮度探測器的信號(hào)對(duì)雙管熒光燈的照度和亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)；

2）當(dāng)紅外探測器觸發(fā)信號(hào)時(shí)，開啟雙管熒光燈帶進(jìn)行照明；當(dāng)紅外探測器觸發(fā)狀態(tài)在10 s后無觸發(fā)時(shí)，雙管熒光燈帶關(guān)閉；

3）系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)控制，旋至開啟，雙管熒光燈帶亮；旋至關(guān)閉，雙管熒光燈帶滅；

4）在組態(tài)王軟件平臺(tái)上進(jìn)行時(shí)間預(yù)設(shè)［13］；

5）監(jiān)控平臺(tái)顯示攝像機(jī)畫面，能夠通過矩陣鍵盤對(duì)云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行控制［14］.

當(dāng)觸發(fā)紅外對(duì)射信號(hào)，矩陣能夠迅速將攝像機(jī)畫面顯示在監(jiān)控平臺(tái)上，數(shù)字視頻錄像機(jī)自動(dòng)錄像，同時(shí)照明系統(tǒng)通過光照度傳感器感知外界光線，若光照度低于400 lx（lx為光照度的單位）時(shí)，開啟燈進(jìn)行環(huán)境照度補(bǔ)償［15］.

系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖如圖4所示.

圖4 控制結(jié)構(gòu)圖Fig.4Control structure diagram

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要滿足一下兩個(gè)功能：

1）攝像機(jī)的預(yù)支點(diǎn)、巡航、軌跡等的設(shè)置，使攝像機(jī)可以按照既定路線進(jìn)行錄像；

2）Lonwork建立照明的物理點(diǎn)的地址對(duì)應(yīng)，在力控軟件界面實(shí)現(xiàn)照度的調(diào)節(jié)和選擇.

通過Lonwork軟件實(shí)現(xiàn)軟件界面的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)燈光補(bǔ)償?shù)牡狞c(diǎn)位的的顯示和響應(yīng)結(jié)果的畫面的呈現(xiàn)，后臺(tái)通過DDC現(xiàn)場控制器將相關(guān)物理點(diǎn)（DIO）進(jìn)行分配.其效果圖如圖5和圖6所示.

圖6 監(jiān)視器畫面Fig.6Monitor screen

5 分析與驗(yàn)證

自主式安防照明控制系統(tǒng)針對(duì)當(dāng)前安防系統(tǒng)在準(zhǔn)確性、響應(yīng)時(shí)間及處理方法上均進(jìn)行改進(jìn)和更新，并且實(shí)現(xiàn)三大硬件的聯(lián)動(dòng).此外，通過實(shí)驗(yàn)證明系統(tǒng)的可行性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示.

表1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果Tab.1Experimental verification results

自主式安防照明系統(tǒng)的實(shí)物現(xiàn)場如圖7～9所示.

圖7 監(jiān)控?cái)z像頭Fig.7Surveillance camera

圖8 整體連線圖Fig.8Integrated wiring diagram

圖9 智能照明設(shè)備Fig.9Intelligent lighting equipment

6 結(jié)語

總之，自主式安防照明系統(tǒng)是在當(dāng)前安防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)，可以推廣作為民用建筑安防系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范.本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全滿足現(xiàn)代小區(qū)的安防要求，并且在準(zhǔn)確性、響應(yīng)時(shí)間及處理方法上得到很大的提高，特別是針對(duì)大型小區(qū)的安防系統(tǒng)的缺陷，如防入侵措施的不到位、報(bào)警不及時(shí)和監(jiān)控結(jié)果的顯示不明顯等方面有很大的擴(kuò)充和提高.因此，自主式安防照明控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性和推廣性.

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本文編輯：陳小平

Autonomous Security Lighting Control System

WU Rui1，YANG Tan1，GAO Sudi1，YANG Zhao2，ZHANG Jie1，WANG Laihong1
1.College of Civil and Environment Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei 230088，China；2.College of Electronic Communication Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei 230088，China

To solve the limitation and blind spot problem of the security system of intelligent building，we used the combination of hardware and software by a variety of means of detecting linkage to form a new autonomous security lighting control system.While the detection area was invaded，immediately the infrared signal triggered with the implementation of alarm by the linkage of security system，and the video monitoring and video recording of the detection area were completed.In addition，the lighting for the video recording was controlled by the light illuminance detector of the direct digital control system to deterrent the illegal alien.We realized the linkage of video surveillance，perimeter guard and intelligent lighting to increase the multi-faceted monitoring points on site.Finally，it is validated that the system has the characteristics of good feasibility，wide cover range，and is worth popularizing in the security system.

autonomous lighting；linkage effect；centralized control；area dynamic monitoring

TU855

A

10.3969/j.issn.1674?2869.2017.03.016

1674-2869（2017）03-0302-05

2017-02-20

安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2017A616）；國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201512216045）；國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201512216046）；校企合作實(shí)踐教育基地項(xiàng)目（2015xqjdx01）

吳睿，碩士，講師.E-mail：wuuriu@163.com

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