CN104581011A - 一种高层建筑保安监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的高层建筑保安监控系统，包括摄像部分装置、传输部分装置、控制部分装置以及显示和记录装置；该发明其具有以下优势：该系统由于采用统一的监控与管理的界面环境，大厦内各职能部门的计算机终端都可以通过中央数据库得到大厦内所有的数据信息，实施全局事件和事务处理，使得智能大厦内的信息与资源可共享，便于从全局的角度管理和决策，提高服务质量；该系统一方面可以提高管理和服务的效率，以及节省人丁成本；同时可以进一步降低大厦的运行和维护费用，提高大厦的竞争力。

Description

一种高层建筑保安监控系统

技术领域

本发明涉及建筑物的保安监控领域，具体而言是一种高层建筑保安监控系统。

背景技术

1984年美国建成世界上第一座智能建筑，此后世界各国纷纷效仿，智能建筑迅速在世界各地展开。据统计，美国的智能建筑已经超过万座，日本新建的大楼中也有约60%是智能建筑。此外，法国、瑞典、英国等欧洲国家和香港、新加坡、马来西亚等地的智能建筑也方兴未艾。而且，这些智能建筑的智能化水平都较高，通常可以达到比较高的集成度。

国际智能建筑的发展大概经历了四个阶段，第一阶段是1985年～1990年的单一功能专用系统阶段，这一阶段只能选择一种或几种最重要的设备在中央监控室内显示与操作，而大多数设备仍需在现场操作和记录；第二阶段是1990年～1995年的多功能系统综合阶段，在这一阶段中，由于微电脑技术的发展，所有的设备状态都可以显示于中央控制室内，大大提高了效率，但大部分的系统运算及处理功能，需要集中到中央控制室内由计算机主机进行处理；第三阶段是1995年～2000年系统集成阶段，这一阶段中，原来由中央监控主机完成的功能，可以由一些低价格、高处理能力的现场控制器所取代，因此，中央监控主机的功能也扩大到集中监视、集中管理、分散式控制。第四阶段是目前正在进行的一体化集成管理系统阶段，其体系结构分为中央监控管理级、部门监控（分层）管理级和现场信息采集与控制级三层，通过系统一体化的公共高速通讯网络，同时在整个大厦内采用统一的计算机操作平台，运行和操作在同一个界面环境下，以实现集中监视、控制和管理的功能。

经过多年来不断的探索和发展，国外在智能建筑领域已经取得了相当大的成绩，智能化程度较高。其产品在系统实时性、可靠性、安全性等方面都达到了很高的水准，同时，在监控界面的显示、报表/趋势图的生成、实时数据的管理、与现场控制器的实时数据传递以及远程监控、智能化控制（专家控制）等方面都取得了突破性的进展并且发展日趋成熟，已经形成了包括美国霍尼韦尔、瑞士能得等公司在内的一系列智能楼宇监控系统产品，并已经应用于世界上很多国家的智能建筑中，且运行状况良好。

近年来我国智能建筑行业得到了迅速发展，呈现出巨大的市场潜力，社会效益和经济效益不断提高，对于改造和提升传统建筑产业和改善人民生活水平起了积极作用。经过多年对智能建筑的设计、评审、施工管理及验收评测，智能建筑在我国已经过了从无序到有序的发展过程，从知道不多到全面认识的过程，如今已进入发展阶段。

我国智能建筑从整体上看分初级阶段和发展阶段，1990年～1995年为初始阶段是从单一功能专用系统开始，并有多功能系统综合出现；1995年～2000年进入了系统集成阶段，主要是以楼宇管理系统为中心的集成，并已见成效，发展较快；2000年到目前为止是一体化集成管理系统，现正在进行中，发展较慢。

1996年以来，我国的智能建筑进入发展阶段^[3]，在全国范围内得到了推广应用，其对象由宾馆、商务楼向银行、证券、办公、图书馆、博物馆、展览馆以及住宅小区智能化等方向发展。在此期间,一些最新的国际先进技术和理念业已进入我国。

构建一个完善的智能大厦，能带给我们很多好处，在一个智能化的商业大厦里办公，集成系统可以在一个中央监控室内实施对大厦内的保安、消防(对独立设置的火灾报警系统实行二次监控)、各类机电设备、照明、电梯等进行监视与控制；一方面可以提高管理和服务的效率，以及节省人丁成本；另一方面由于采用统一的监控与管理的界面环境，大厦内各职能部门的计算机终端都可以通过中央数据库得到大厦内所有的数据信息，实施全局事件和事务处理，使物业管理更趋现代化，同时可以进一步降低大厦的运行和维护费用，提高大厦的竞争力。

随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术的迅速发展，智能化楼宇在世界发达国家应运而生，并得到迅速发展^[5]。今后智能建筑的比重还将大幅增加；我国智能建筑的起步较晚，“七五”国家重点科技公关项目“智能化办公大楼可行性研究”，标志着我国智能建筑领域研究发展拉开了序幕。随后，我国智能建筑的研究、开发与实践开始深入，市场也逐渐形成。监控系统是智能建筑的一个重要组成部分，通过对各个子系统进行监测、控制、信息记录，实现分散节能控制和集中科学管理。

智能建筑的发展是科学技术和经济水平的综合体现，它已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一，在我国步入信息社会和国内外正在加速建设信息高速公路的今天，智能建筑将成为城市中的“信息岛”，它是信息社会最重要的基础。同时，随着信息时代的来临和信息产业的兴起，企业对智能建筑的需求和普通老百姓对智能建筑的认知都在悄悄地发生变化。智能建筑热潮正席卷着中国大地，建筑的智能化成为未来建筑业发展的必然趋势。随着我国住宅产业化的不断发展、推进，智能建筑市场已成为一个新兴的潜力巨大的体现IT业与建筑业紧密结合的高新技术市场，在我国智能化建筑有着巨大的发展前景，同时为众多相关厂商与企业提供了难得的发展机遇。

另外，大型体育场馆、运动员村的建设对智能建筑的要求也越来越迫切。信息技术以及网络技术的发展使得集成多种功能的智能建筑系统应运而生，而智能楼宇保安监控系统的设计则是关键的关键。

我们已进入一个数字化时代，而“网络化“是智能楼宇监控系统的发展趋势，将控制系统、防盗报警系统、闭路监视系统等子系统集成在一个网络平台上，是智能楼宇保安监控工程方案的必然选择。最终有利于与智能楼宇里其他子系统融合成一体，使得智能大厦内的信息与资源可共享，便于从全局的角度管理和决策，提高服务质量。

智能保安系统应把出入口控制系统、防盗系统、电视监控系统有机的结合在一起、并挂在计算机网络上，使保安系统所有的信息都汇总到控制中心的计算机上。它通过对系统设备传来的信息进行分析、过滤，做出正确的判断，输出相应的处理措施。

随着计算机网络的广泛应用，智能大厦内的保安系统应不在以一个单一的系统存在，其信息应该可以传送到单位的保安部门或公安部门，许多楼宇应该可以组成一个广泛的保安系统。传送的信息应该不仅局限数据文件，还应该包括图象信息。传送的距离不仅是某个城市或国家，而是在世界范围内。多媒体技术让计算机能够显示并处理，实时的视频图象和声音，多台计算机之间要达到实时图象和声音共享，取决于高速信息网络的建立和图象压缩技术的发展。

发明内容

针对现有技术的缺陷，开发一种高层建筑保安监控系统，通过把先进的计算机技术、图像处理技术、通信技术、自动化控制技术等进行有机结合，实现将控制系统、防盗报警系统、闭路监视系统等子系统集成在一个网络平台上，最终有利于与智能楼宇里其他子系统融合成一体，使得智能大厦内的信息与资源可共享，便于从全局的角度管理和决策，提高服务质量。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：本系统包括摄像部分装置、传输部分装置、控制部分装置以及显示和记录装置。

进一步的，所述摄像部分装置包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台；对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。

进一步的，所述控制部分装置采用了计算机系统，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。

进一步的，所述传输部分装置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；控制信号的传输采用通讯编码的间接控制。

进一步的，所述显示和记录装置包括有监视器、硬盘录像机和一些视频处理设备。

进一步的，所述云台包括：楼层监视云台和房间监视云台，其中，楼层监视云台360度自由旋转，上下俯仰，房间监视云台180度旋转，45度俯仰。

进一步的，所述系统还包括监控中心机房，位于大厦一楼。

进一步的，所述系统还包括软件系统模块，该系统软件包括电机控制模块、云台摄像机通信模块、视频字符叠加模块、实时时钟模块和数据存储模块。

各部分的装置原理分别叙述如下：

1.摄像部分；摄像部分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。

（1）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；

（2）镜头；常用的镜头种类包括：手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种；手动光圈镜头---所需监视的环境照度变化不大，如室内；自动光圈镜头---所需监视的环境照度变化大，如室外；广角镜头---监视的角度较宽，距离较近；标准镜头---监视的角度和距离适中；常用的变焦镜头分为10倍、6倍和2倍变焦镜头。

（3）防护罩；防护罩也称防尘罩，它的作用是用来保护摄像机及镜头不受诸如有害气体、天气、灰尘及人为有意破坏等环境条件的影响；防护罩的分类有室内型、室外型、空调型、防爆型、防尘型及高度安全型、装饰型、隐蔽型等；室内型防护罩的要求比较简单，其主要功能是保护摄像机，能防尘，能通风有防盗、防破坏功能。有时也考虑隐蔽作用，不易察觉。带有装饰性的隐蔽防护外罩也经常被利用。例如带有半球形玻璃防护罩的CCD摄像机，外形类似一般照明灯具，安装在室内天花板或墙上；室外防护罩比室内防护罩要求高，其主要功能有防尘、防晒、防雨、防冻、防结露和防雪能通风。室外防护罩一般配有温度继电器，在温度高时自动打开风扇冷却，低时自动加热。下雨时可以控制雨刷器刷雨。

（4）云台；云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为水平和全方位云台两种。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。

（5）解码器；解码器完成对摄像机镜头，全方位云台的总线控制。

2.控制部分；在智能大厦中，闭路电视系统中的信息量与信息处理的工作量都很大，因此其控制台的操作一般都采用了计算机系统，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摄像机作为报警探头，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。

3.传输部分；传输系统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及，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。

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；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。

（1）图像监视器；监视器是保安监控系统的终端显示设备，监视器的选择:保安监控系统至少要有两台监视器，一台做切换固定监视用，另一台做时序切换或多画面监视用。监视器宜采用14in～Zlin屏幕的监视器；黑白监视器的水平清晰度应大于600线，彩色监视器的水平清晰度应大于400线；数字记录电视监控系统都选择电脑显示器作为监视器。

（2）录像机；录像机是保安监视系统中的记录和重放装置；录像机必须要有遥控功能，从而能够方便地对录像机进行远距离操作，或在闭路电视系统中用控制信号自动操作录像机；闭路电视监视系统中专用录像机是间歇式视频录像机，它有多种时间间隔录像模式，在一盘1/2英寸VHS/E180的盒带上，最长可以录制长达960H的录像。录像机内设有字符信号发生器，可在图像信号上打出月/日/年/星期/时/分/秒/录像模式，还能在图像上显示出摄像机与报警器的编号与报警方式。使用自动录像周期设定功能，可以对一星期内每一天的录像模式进行编程。当收到报警信号后，录像机便自动进入连续录像状态，在无报警情况下，恢复正常间歇录像模式。此外，录像机还有一个锁定保护键，使非正常指令与操作无效，防止非专业人员与破坏性操作侵犯闭路电视监视系统。

（3）视频切换器；在保安监控系统中，摄像机数量与监视器数量的比例在2:1到5:1之间，为了用少量的监视器看多个摄像机，就需要用视频切换器按一定的时序把摄像机的视频信号分配给特定的监视器，即视频矩阵。切换的方式可以按设定的时间间隔对一组摄像机信号逐个循环切换到某一台监视器的输入端上，也可以在接到某点报警信号后，长时间监视该区域的情况，即只显示一台摄像机信号。切换的控制一般要求和云台、镜头的控制同步，即切换到哪一路图像、就控制哪一路的设备。

（4）多画面分割器；这种设备能够把多路视频信号合成为一路输出，进入一台监视器，这样就可在屏幕上同时显示多个画面。分割方式常有4画面、9画面及16画面。使用多画面分割器可在一台监视器上同时观看多路摄像机信号，而且它还可以用一台录像机同时录制多路视频信号。

（5）视频分配放大器；在保安监控系统中，视频信号配接的标准阻抗是750。，视频信号输出的标准电平是IVp一p(峰值)正极性，其中图像信号是0.7vp一p，同步信号是0.3vP一p，有时电梯中的监控摄像为克服电梯变频系统频率接近视频信号而产生的干扰，可将视频信号调制成射频传送后再解调成视频信号；电视监控系统中心控制室(机房)的视频信号都来自各摄像机，并由750同轴电缆送人机房；当一路视频信号只送到一个监视器时，可直接把750同轴电缆送来的视频信号接到监视器的视频输入端，监视器输入阻抗开关拨到750即可；视频分配放大器可将接收到的每一路视频输入信号复制成同一振幅的多个输出信号。

由以上本发明的技术方案可知，本发明与传统的监测系统相比，其具有以下优势和有益的效果：

1.该系统能够使建筑保安人员通过设计的监视平台，在监控室内就能实现对整个建筑各个楼层的各个角落的监控；

2.能够利用监视器对画面进行任意的切换，保证了建筑内发生的任何事情能够第一时间显示在监视平台上，确保了大楼的安全；

3.同时该系统还能够将摄像机所录的录像画面保存到硬盘上，以便日后对录像的调用查看，确保了智能建筑的安全达到万无一失。

4.该系统由于采用统一的监控与管理的界面环境，大厦内各职能部门的计算机终端都可以通过中央数据库得到大厦内所有的数据信息，实施全局事件和事务处理，使得智能大厦内的信息与资源可共享，便于从全局的角度管理和决策，提高服务质量。

5.该系统一方面可以提高管理和服务的效率，以及节省人丁成本；同时可以进一步降低大厦的运行和维护费用，提高大厦的竞争力。

附图说明

图1是本发明的高层建筑保安监控系统的实施例的闭路监控系统结构原理示意图；

图2是本发明的高层建筑保安监控系统的系统总体方案结构框图；

图3是本发明的高层建筑保安监控系统的软件系统模块关系图；

图4是本发明的高层建筑保安监控系统的系统总体操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明；

如图1示，高层建筑保安监控系统的实施例1的闭路监控系统结构包括以下部分：

1.前端图像采集部分；智能大厦闭路电视监控系统共设计64台摄像机，其中的60套设计安装在智能大厦的各个房间内，该设计能对大厦各个房间实行实时监控，确保每一个房间的安全，不出现任何以外，同时在智能大厦的重要通道，如楼层入口，电梯等重要通道安装4台摄像机。使这些重要部位能得到实时监控确保大厦的安全。

2.图像和控制信号传输部分；智能大厦闭路电视监控系统视频信号采用屏蔽视频电缆，根据摄像机安装位置建议选择采用RG59/128编（或SYV-75-5/128编）等同轴电缆，以保证监控信息的准确传输。控制线设计采用RVVP2*28/0.15圆形双绞屏蔽电缆。

3.图像控制存储部分；监控中心机房位于大厦一楼消防中心，在监控室设计控制矩阵主机，设计采用8台21英寸监视器作为电视墙，1台21英寸的监视器作为主监视器。录像系统设计采用4台16路数码硬盘录像机，同时配置4台17英寸纯平显示器进行实时监视。设计整个硬盘录像系统可以连续保存录像资料15天，硬盘录像系统支持录像与回放半双工和全双工工作。

如图2所示，本发明的实施例之一系统总体方案结构框图；硬件设计以矩阵切换控制器为核心，各个摄像头配备专门的分控单片机，主机通过串口向各分机发送命令，以实现对各模块的控制。

图3是本发明的高层建筑保安监控系统的软件系统模块关系图；首先，在系统上电后完成系统的初始化(初始化模块)，为系统的正常工作做好准备。初始化工作完成后进入软件系统最核心的模块—协议转换模块，通过该模块识别控制键盘预期的操作对象，从而系统可以执行各模块的功能，这些模块包括电机控制模块、云台摄像机通信模块、视频字符叠加模块、实时时钟模块和数据存储模块。

图4是本发明的高层建筑保安监控系统的系统总体操作流程图；通过该图可以看出系统的执行流程，从系统上电初始化到响应用户发出的操作指令完成该指令。系统初始化工作包括读取球机地址、控制键盘协议、串口初始化、各端口初始化、定时器初始化、读取云台摄像机通信协议等。控制键盘协议主要包括PELCO一D、PELCO一P、SAMSIJNG、ALEC、KALATEL等。初始化准备工作完成后等待控制键盘命令，如果有命令则进入中断处理。在控制键盘命令接收完成后，进入软件设计最核心的部分，把从控制键盘接收到的数据转化为自己待处理的信息包。从控制键盘接收到的数据可以是对云台摄像机本身的控制，也可以是云台运动的控制，即水平和垂直步进电机的控制。在云台摄像机本身的控制时，需要将从键盘接收的数据格式转化为由单片机和摄像机之间通讯的数据格式;在对云台运动的控制时，需要识别用户指令，向电机发送运动控制命令。系统处理完指令后再次进入等待状态，等待新的指令到来。

以上说明书文字与附图仅为对本发明的解释和说明，不以任何形式对本发明构成限制和限定，本发明的范围以权利要求书为准，一切不超出本发明宗旨的显而易见的修改、变换和替代方案均在本发明范围内。

Claims (8)

1.一种高层建筑保安监控系统，其特征在于，包括摄像部分装置、传输部分装置、控制部分装置以及显示和记录装置。

2.根据权利要求1所述的高层建筑保安监控系统，其特征在于，所述摄像部分装置包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台；对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。

3.根据权利要求1所述的高层建筑保安监控系统，其特征在于，所述控制部分装置采用了计算机系统，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。

4.根据权利要求1所述的高层建筑保安监控系统，其特征在于，所述传输部分装置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；控制信号的传输采用通讯编码的间接控制。

5.根据权利要求1所述的高层建筑保安监控系统，其特征在于，所述显示和记录装置包括有监视器、硬盘录像机和一些视频处理设备。

6.根据权利要求2所述的高层建筑保安监控系统，其特征在于，所述云台包括：楼层监视云台和房间监视云台，其中，楼层监视云台360度自由旋转，上下俯仰，房间监视云台180度旋转，45度俯仰。

7.根据权利要求1所述的高层建筑保安监控系统，其特征在于，所述系统还包括监控中心机房，位于大厦一楼。

8.根据权利要求1所述的高层建筑保安监控系统，其特征在于，所述系统还包括软件系统模块，该系统软件包括电机控制模块、云台摄像机通信模块、视频字符叠加模块、实时时钟模块和数据存储模块。