某弱电系统的规划与设计毕业论文

I毕业设计(论文) 某弱电系统的规划与设计学院上海XX学院专业网络工程班级201X级X班学生姓名小XX学号12345677890指导教师X教授202X年3月-PAGEI-摘要xx是一所中小学素质教育的学校，基地内部开展了多种教育活动，将智体相结合，提高学生的动手能力，发展学生的独立意识。为给师生提供安全的环境，对该教育基地进行了全面的规划设计。该设计就学校的卫星电视系统、监控系统及周界防范系统进行了研究，总结出在研究中发现的一些不足之处，结合现场的实际情况分析设计进行提出解决方案。关键词：卫星电视系统；监控系统；周界防范系统-PAGEII-xxofweakcurrentsystemplanninganddesignAbstractxxisaschoolofelementaryandmiddleschoolseducationforall-arounddevelopment,baseinsidehascarriedoutavarietyofeducationactivities,combiningthewisdombody,toimprovestudents'practicalability,developingstudents'independentconsciousness.Toprovideasafeenvironmentforstudentsandstudents,theeducationbasefortheoverallplanninganddesign.ThedesignschoolofsatelliteTVsystem,monitoringsystemandtheperimeterpreventionsystemarestudied,summarizesintheresearchfoundthatanumberofshortcomings,Combinedwiththeactualsituationoftheanalysisanddesigntoproposesolutions.Keywords:satelliteTVsystem；Monitoringsystem；Perimeterpreventionsystem-PAGE18-目录摘要 IIAbstract II引言 11概述 21.1项目概况 21.2项目概述 21.3设计依据 21.4设计思想 21.4.1设计目标 21.4.2设计原则 32监控系统 42.1概述 42.2需求分析 42.2.1建设需求分析 42.2.2系统功能需求分析 42.2.3前端设置 42.2.4传输线路设计 52.2.5控制中心部分 52.2.6点位布置设计 52.3监控系统原理图 62.4主要设备 62.4.1半球型摄像机 62.4.2球型摄像机 72.4.3枪型摄像机 72.4.3硬盘录像机 92.5监控系统设备清单 103周界防范系统 113.1概述 113.2需求分析 113.3系统组成 113.4系统的功能 113.5技术的要求 113.5.1信号传输 113.5.2与监控系统联动 113.6周界防范原理图 123.7主要设备介绍 133.7.1红外对射探测器 133.7.2报警主机 143.8研究中发现的不足及解决方案 143.8.1漏报现象及解决方案 143.8.2误报现象及解决方案 143.9周界防范系统设备清单 164卫星电视系统 174.1概述 174.2需求分析 174.3系统功能 174.4系统设计 174.4.1前端设计 174.4.2传输设计 174.4.3点位布置设计 184.5卫星信号的影响 184.5.1影响卫星信号的三种解决方案 184.5.2影响卫星信号的因素及解决方案 184.6线路损耗相关的计算 194.6.1天线直径的选择 194.6.2射频载波传输损耗 194.7卫星电视系统原理图 204.8设备选型 214.8.1卫星电视接收天线 214.8.2高频头 214.8.3功分器 214.8.4卫星接收机 214.8.5调制器 224.8.6混合器 224.8.7双向干线放大器 224.8.8四分配器 224.9卫星电视系统设备清单` 235安装调试 245.1安装技术要求` 245.2设备安装 245.2.1监控系统的安装 245.2.2周界防范系统的安装 245.2.3卫星电视系统的安装 245.3设备调试 255.3.1监控系统的调试 255.3.2周界防范系统调试 255.3.2卫星电视系统的调试 256总结 26参考文献 27附录A某某弱电系统设计图 28结论 29致谢 30–PAGE1–引言该教育基地是一所中小学素质教育的学校，基地内部开展多种教育活动。本论文主要就实践基地的监控系统、周界防范系统、卫星电视系统进行研究、规划与设计。为保障该基地的安全，设计中完善地进行监控点布置，采用高像素的摄像机对基地完成无死角的监控。对于教育基地设置了周界防范系统，采用红外对射探测器，监测他人非法侵入。有时会产生误报警及漏报警的现象，分析实际情况，提出解决方案。为了能给在校学生一个良好的信息获得及学习平台。设计了卫星电视系统，卫星电视信号在传输过程中会出现信号衰减的问题，本文进行了研究并对此做出解决方案。1概述1.1项目概况该教育基地设在五龙背地区，建筑面积和约9万平方米。基地设有宿舍、食堂、教学楼和操场，其中教学楼为四层、食堂二层、宿舍四层，教学楼内设有多种综合型实践课程教室。1.2项目概述根据该实践基地的要求设计了以下三个子系统，包括：(1)监控系统(2)周界防范系统(3)卫星电视系统1.3设计依据本论文设计中主要参考了以下的相关标准：9GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》DBJ01-615-2003《建筑智能化系统设计技术规程》GB/50394-2007《入侵报警系统工程设计规范》GB/50348-2004《安全防范工程技术规范》GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》CB/10408.1-89《入侵探测器通用技术条件》YD/5017《卫星通信设备安装工程验收规范》GYJ/41-89《卫星广播电视地球站设计规范》GB/50200-94《有线电视系统工程技术规范》1.4设计思想1.4.1设计目标该教育基地周边是无人地区，根据该教育基地的需求进行分析，本次研究的重点是对教学楼、食堂、宿舍走廊、操场等地区做好无死角的监控。对周界地区进行良好的防范，防止他人进入和避免一切危险发生。同时对该教育基地安装卫星电视系统，让其接收课程。1.4.2设计原则(1)安全性能准确的保证学生安全问题。(2)先进性设计中使用先进、成熟的产品进行设计。(3)易用性设计应该简单、易操作。(4)可行性选择经济实用、该教育基地和教育部门都可以承受的产品，进行本次设计。(5)可靠性 产品必须在耐用的同时，也要满足该教育基地所需要的标准。(6)可扩展性设计中需要分析技术在今后的发展状况，要留有一定的可发展空间。2监控系统2.1概述随着社会的逐渐进步，一个智能化的社会早已来到我们的身边，其中监控系统扮演极其重要的角色。2.2需求分析2.2.1建设需求分析本次监控系统的构建如下：(1)监控中心设在教学楼二层办公室。(2)在该教育基地的教学楼内的教室前方角落处及食堂等地方，共安装42台半球型摄像机，走廊、宿舍走廊地区，共安装40台枪型摄像机，操场地区用12台球型摄像机监控。(3)监控系统共使用94台摄像机，用硬盘录像机完成监控画面存储。(4)液晶监视器做显示系统。(5)监视器的安装：挂墙式2.2.2系统功能需求分析该基地的监控系统，主要是教学楼内二层办公室的人员进行值班管理。(1)在监控中心（教学楼二层办公室）显示监控图像。(2)将矩阵切换控制器连至监视器，完成监控。(3)视频存储：30天。2.2.3前端设置教育基地监控的地区有：教室、食堂、宿舍、操场。教学楼、宿舍及食堂地区的设计，需要选择隐秘性、经济性、美观性和易安装操作的设备，选择半球型摄像机。操场地区由于人数过多和光照影响，需要满足全方位无死角监控，选择球型摄像机，完成监控。2.2.4传输线路设计电源线选择RVV2*1.0mm，视频线SYV-75-5，为了确保每个摄像机都不受影响，将摄像机都设一个12V1A电源供电[1]。2.2.5控制中心部分该教育基地的监控中心位于教学楼的二层办公室，中心控制设备包括：矩阵切换控制器、监视器和监控录像存储。2.2.6点位布置设计该监控系统在宿舍楼、食堂、教学楼内及操场地区，一共安装了94个摄像头，监控系统的点位布局如表2.1表述。表2.1监控系统的点位布局表地点摄像头教学楼58宿舍楼 16食堂楼 8操场 12合计942.3监控系统原理图监控结构图如图2.1所示。图2.1监控结构图监控结构图中各部分作用如下：视频分配器：把信号平均分为多路视频信号。矩阵切换控制：将视频图像切换成为输出模式。控制键盘：完成监控视频切换。硬盘录像机：完成监控的画面录像存储。监视器：值班人员对摄像机拍的画面进行监视。2.4主要设备2.4.1半球型摄像机根据该教育基地的需求，对教学楼、宿舍楼、食堂地区进行监控，为达到一定的监控目的，在设备选型中，针对像素、最低照度、红外照射距离等选择设备。通过下表对比后，选择了这款性价比较大华DH-IPC-HDW4236C-AR半球型摄像机。半球型摄像机参数对照表如表2.2表述。表2.2半球型摄像机参数对照表名称海康威视联想大华型号DS-2CC51D3S-VPIRLA-C133R-l1DH-IPC-HDW4236C-A有效像素200万130万200万最低照度0.01Lux@(F1.2,AGCON)，0.01Lux/F1.6彩色、0.01Lux@F1.2彩色0LuxwithIR0Lux0.01Lux@F1.2黑白红外照射距离10-20米10-15米50米切换方式 ICR红外滤片式IR-CUT双滤光片切换IR-CUT自动切换价格3904894202.4.2球型摄像机根据该教育基地的需求，对操场地区进行监控，为达到一定的监控目的，在设备选型中，主要针对有效像素、最低照度、红外照射距离等进行选择设备。下面的表格对比后，选择下款索尼摄像机。球型摄像机设备参数对照表如表2.3表述。表2.3球型摄像机设备参数对照表名称海康威视索尼网视无忧型号DS-2AF1-714HDR-CX405NCM626W有效像素130万229万130万最低照度0.2Lux/F1.6（彩色)、3Lux（1/25秒快门速度)0Lux（红外灯开启）0.02Lux/F1.6（黑白)红外照射距离80米120米20米接口类型控制接口：RS-485USB2.010Base-T/100Base-TXMiniHDMI接口价格6,0002,3003,0002.4.3枪型摄像机根据设计需求，对教室走廊、宿舍走廊地区进行监控，设备选型主要针对有效像素、最低照度、红外照射距离等进行选择设备。下面的表格对比后，我们选择大华DH-CA-F460CP枪型摄像机。枪型摄像机设备参数对照表如表2.4表述。表2.4枪型摄像机设备参数对照表名称海康威视海康威视大华型号DS-2CD2032FD-IDS-2CC172P-IR3DH-CA-F460CP有效像素300万PAL:752(H)×582(V)PAL:752(H)×582(V)最低照度0.07Lux@(F1.2,AGC0.1Lux@（F1.2,AGCON）、0.02Lux/F1.2ON）、Lux@(F1.4,AGCon)0.2Lux@（F1.8,AGCON）红外照射距离20-30米30-40米20-30米接口类型1个RJ4510M/100M1Vp-pCompositeOutput控制接口：RS-485自适应以太网口（75Ω/BNC）价格580650500

2.4.3硬盘录像机监控系统中硬盘录像机需要完成对画面的录像功能，也能完成视频的输出，本次设计选型，按硬盘接口数量、视频输出路数等进行选择。通过下表对比后，选择下表中的海康威视硬盘录像机。硬盘录像机参数对照表如表2.5表述。表2.5硬盘录像机参数对照表名称海康威视大华大华型号DS-7816HGH-F1/NDS-7932N-E3DH-NVR7064视频输出路数16路16路64路硬盘接口数量1个SATA2个SATA16个SATA视频输入16路16路64路接口类型1个RJ4510M/100M/1个RJ45、RS485接口，RS232串口1个，/1000M自适应以太网，USB3.02个USB2.04个，USB2.02个RS-485接口1个价格1,0001,6492,790(2)硬盘容量的计算选择的海康威视硬盘录像机，视频码流：32Kbps—4Mbps，硬盘容量的计算如下：以视频图像码流为4Mbps为例：4Mbps=1024*4=4096kbps视频图像码流经单位换算：4096Kbps/8=512KB/秒1台摄像机一小时硬盘容量为：512KB/秒*3600秒=1843200KB/小时再经过单位换算：276800KB/小时/1024=1800MB/小时由于一天有24个小时，因此一天的硬盘存储容量为：1800MB/小时*24小时=43200MB/天再经过单位换算：43200MB/天/1024=42.19GB/天设计中硬盘录像机存储30天，所以存储容量为：42.19GB/天*30天=1265.7GB1T硬盘存储容量约为：1000000000000/1024/1024/1024≈931.32GB1台硬盘录像机30天，存储容量为：1265.7GB/931.32GB≈1.36T本次设计中共有监控器94台，因此94台摄像机一个月存储的容量为：1265.7GB*94=118975.8GB因此设计中总存储容量约为：118975.8GB/931.32GB≈127.75T2.5监控系统设备清单监控系统设备清单如表2.7表述。表2.7监控系统设备清单设备名称 单位数量 单价 总计半球型摄像机台4242017,640枪型摄像机台4050020,000球型摄像机 台 12 2,300 18,000硬盘录像机 台6 1,000 9,894液晶监视器 台 6 2,000 12,000矩阵切换控制器 台 112,00012,000键盘 台 1 1,240 1,240开关电源个94504,700防护罩个94302,820机柜个11,3801,380变压器个122002,400水晶头 个 200 1 200视频线 米 1000 1.8 1,800电源线米10001.81,800合计88,2003周界防范系统3.1概述该实践基地周界是一个无人地区，设计中在实践基地的栅栏处安装红外对射探测器，监测他人非法的侵入，当有人靠近时，就会及时的向值班人员或110报警中心进行报警，保证该教育基地安全。3.2需求分析为了保证未来的可扩展性，该系统使用总线结构，在该丹东市示范性综合性实践基地栅栏处安装红外对射探测器，设计中分析漏报、误报的现象，提出相应的解决方案，并根据该教育基地的需求，周界防范系统、监控系统发生报警联动。3.3系统组成该实践基地的周界防范系统主要由报警主机和红外对射探测器构成。根据对该教育基地的周界的分析，该基地的栅栏总周长约为1300米，安装18对红外对射探测器，将其都安装在对射支架上，其中监控系统将收到的信息，通过线缆传送给报警盒，并通过联动模块传给报警主机，完成联动产生报警，设计中用电源模块完成供电。3.4系统的功能(1)对该教育基地的周界进行无盲区安防。(2)所选择的探测器的质量可在恶劣的环境下生存。(3)当周界将要被侵犯时，能及时的向值班人员或110报警中心进行报警[2]。3.5技术的要求3.5.1信号传输系统中总线使用RVV2X2.0信号线，探测器的电源是由RVV2X1供电的[3]。3.5.2与监控系统联动将周边的报警主机与报警盒相连，再接到硬盘录像机，当危险将要发生，摄像机自动响应周边警报，然后转到监控录像，完成报警，达到联动效果。3.6周界防范原理图周界防范原理图如图3.1所示。图3.1周界防范系统原理图周界防范系统原理图中各部分作用如下：红外对射探测器：预防周界，防止非法人员入侵。报警主机：对监控系统、周界防范系统联动做出报警响应。报警联动灯:起惊吓效果。声光报警器:可完成发声、发光报警。3.7主要设备介绍3.7.1红外对射探测器为了确保该教育基地周界的安全，根据该教育基地的需求，对周界做好防范，监测他人非法侵入，由于需要探测的距离较远，在设备选型中，针对光束、探测距离等进行选择设备。通过下面的表格相比较后，选择了这款四光束艾礼富红外对射探测器。红外对射探测器参数对照表如表3.1表述。表3.1红外对射探测器参数对照表名称艾礼富霍尼韦尔圣威尔型号ABH-250LHIBS-2080SBQ-250L光束四光束四光束四光束探测距离50-250米80米250米探测角度对射上下四光束对射价格2357401,9623.7.2报警主机(1)介绍设计中根据需求分析，选择的设备应该可以支持联动、有较长的通讯距离的一款报警主机。(2)技术参数报警主机技术参数如下表3.2表述。表3.2报警主机技术参数名称艾礼安型号通讯距离AL-23162400米防区扩展模块127个键盘1个主键盘、7个从键盘联网特点RS232接口，RS485总线防拆装置自带防拆开关联动输出4096路输出，联动支持3.8研究中发现的不足及解决方案研究红外对射探测器时，会发现许多的不足之处，研究中会出现一些漏报警、误报警状况，具体分析如下：3.8.1漏报现象及解决方案(1)当有人靠近或越过栅栏时，可能会出现漏报。解决方案：交叉安装探测器，在栅栏外对射范围15厘米至20厘米，教育基地范围的栅栏顶部处也在这个范围之内。3.8.2误报现象及解决方案(1)当小动物出现在栅栏周围时，如果遮光时间设置较短，也可能会引起误报警。解决方案：调整遮光时间。(2)恶劣的天气，由于光轴不重合发生误报。解决方案：调整光轴。(3)总线太长。解决方案：减少距离，适当进行增加总线个数。(4)探头电压低。解决方案：使用粗的传输线，并在允许条件下增加电压。(5)周围环境比如被树木遮挡等的影响。解决方案：观察周界，能够及时发现周界是否有任何遮挡，如果有则及时处理。(6)接收端输出电压低，继电器不稳定。解决方案：将对齐方式重新调整，提高信号电压[4-7]。3.9周界防范系统设备清单周界防范系统设备清单如表3.3表述。表3.3周界防范系统设备清单设备名称 单位 数量 单价 总计四光束红外对射探测器 对 18 1,00018,000报警主机 台 1 2,5002,500电源模块 个 10 100 1,000通讯模块 个 1 800 800报警联动灯 个 10 200 2,000声光报警器 台 10 1,300 13,000报警盒 个 1 1,000 1,000联动模块 块 2 120 240对射支架 对 10 30 300信号线 米 1,300 3 39,00电源线 米 1,300 1.8 2,340合计44,0804卫星电视系统4.1概述学校的教育中配有卫星电视系统去接收相关的教学课程，给在校学生一个良好的信息获得及学习平台。4.2需求分析该基地主要针对教室、办公室、机房等地方安装卫星电视系统。针对该实践基地的需求进行分析，教学楼和宿舍内一共设置了电视接收终端共71个，以此来满足该丹东市发综合实践基地各种人员对不同电视节目的需求。4.3系统功能系统传输过程中，具有以下功能：(1)可接收更多的频道，以满足学校基地内的需求。(2)该卫星电视系统不仅能接收电视台信号，还能播放他们想播放的自办节目和电影等。4.4系统设计4.4.1前端设计系统使用750MHZ带宽，前端主要是电视信号的传输，通过前端的设计处理，改善信号质量，得到良好的收视效果。前端系统设计，采用树形拓扑结构，便查找故障。由于外部环境差，主干线采用的主要为:粗线、低损耗和高质量的物理高发泡同轴电缆SYWV-75-9。放大器到分配器：传输的损耗、经济性和其它多方面考虑，选择SYWV-75-7物理高发泡四屏蔽同轴电缆。不受环境影响的用户支线，选择高性能的四屏蔽同轴电缆SYWV-75-5。4.4.2传输设计卫星电视系统中由混合器将多种信号变成一种信号，并引到弱电井中，电缆从预埋管中放大、分布到每个终端。传输过程中，信号衰减，为改善这种情况，选择干线放大器串接在线路，确保接收到的信号水平的用户大致相同，补偿信号衰减。4.4.3点位布置设计在宿舍楼和教学楼内，共设71个电视终端，30厘米地面高处，安装埋入式插座，终端盒装在教室墙壁上。教学楼宿舍楼内卫星电视的点位布置表如表4.1表述。表4.1卫星电视的点位布置表教学楼卫星电视宿舍楼卫星电视一层10一层8二层10二层10三层9三层10四层4四层10总计714.5卫星信号的影响4.5.1影响卫星信号的三种解决方案(1)隔离(2)滤波(3)提高信号的功率4.5.2影响卫星信号的因素及解决方案(1)高频头质量问题，会干扰信号。解决方案：高频头质量问题，导致较差隔离度，因此使用两座天线，单极化单输出的高频头来完成接收。(2)天空中的飞机，会将多种信号串联到卫星通信频段，造成信号干扰。解决方案：该滤波器用于解决高性能高质量的窄频带的C波段滤波器，并将该滤波器安装在LAN或者LNB的前端。(3)遮挡接收天线，也会干扰信号。解决方案：接收天线安置在不被其它物体遮蔽地区。4.6线路损耗相关的计算根据设计中天线的直径选择公式和相关的射频载波传输损耗的公式进行分析衰减状况，了解传输距离和信号强弱关系、天线直径大小和信号损耗间的关系。4.6.1天线直径的选择（4.1）在这个公式中D表示着天线的直径，表示工作的波长，N则表示天线的效率，LF表示馈电系统的损耗，G表示天线的增益，因此从这个公式中，可以看出这样的一条信息，即在其它条件固定不变时，系统损耗小，则天线增益大，这意味着天线增益与系统损耗成反比。当LF趋近于1时则公式变为：（4.2）D越大，G越大，损耗变小，因此在设计中应该适当的选择相对的稍微大些的天线直径减少损耗。4.6.2射频载波传输损耗由于在传输中会遇到物体遮挡或由于传输距离的原因，都会导致传输损耗衰减，传输损耗公式如下：Lp=（4.3）如果用分贝表示时则公式为：Lp=10lg（4.4） 其中公式中的d（km）表示的为电波传播的距离，（cm）则表示的是电波波长的长度，Lp表示的即为射频载波传输损耗，因此从上式中可以看出距离越大则射频载波传输损耗则越大，则接收的卫星电视的信号及图像则越不清晰，因此为了改善卫星电视经过长距离传输信号衰减情况研究分析，采用双向干线放大器以改善信号质量。4.7卫星电视系统原理图卫星电视系统原理图如图4.1所示。图4.1卫星电视系统原理图卫星电视系统原理图中各部分作用如下：高频头：接收信号、选择频道、信号放大和频率转换。功分器：将输入的信号均分为多路信号。卫星接收机：信号切换为音视频信号。调制器:将视音频信号创造成稳定的高频射频信号。混合器：把多路信号合成一路信号。双向干线放大器：对衰减的信号进行补偿。四分配器：分配信号[8]。4.8设备选型由于美国PBI公司多年来发展卫星电视，该集团拥有着便宜、先进、可扩展、良好质量和接收能力的产品，因此考虑到各种因素，设计中最终选择了该美国PBI公司的设备。4.8.1卫星电视接收天线网状天线抗风性好、易损坏、接收效率低、不易制造。板状天线便宜、接收效率高、易制作、寿命长、不易损坏。玻璃钢表面电镀接收效率较高、寿命长，价格高，不能做超过4米的产品。所以对该教育基地的需求进行分析，采用板状天线设计[9]。4.8.2高频头使用PBISLT-17°～KC波段宽带单极化数字式宽带高频头3.4到4.2GHz宽频率的接收范围：该高频头具有65dB的高增益该高频头具有超低噪声温度为17°K4.8.3功分器使用PBI16路L波段有源功分器0±4db的插入损耗≤10W的承载功率≥20db的隔离度0～45℃的工作温度4.8.4卫星接收机采用美国PBI公司的PBIDTR2000地面数字电视接收机该卫星接收机拥有断电记忆功能该卫星接收机拥有自动搜索的功能该卫星接收机具备易操作且有较多功能该卫星接收机是256彩色屏幕显示该卫星接收机具有支持多种语言系统的功能4.8.5调制器采用的是美国PBIDCH2000DK解调器该解调器具备FEC纠错码内置该解调器可进行升级软件并实现远程监控该该调制器具有误码率低且传输码流率高该调制器具有断电记忆功能4.8.6混合器 采用无源十六路混合器该混合器具有较宽的工作频率该混合器该混合器具有低插损该混合器该混合器具有高隔离该混合器具有较好的扩容性[10]4.8.7双向干线放大器本次设计中双向干线放大器使用的是860MHZ，对衰减的信号补偿。4.8.8四分配器采用的是1分4高清SDI分配器该四分配器可以同时为多个用户无延迟使用该分配器具有自动兼容的输入输出接口该分配器时钟重