（控制科学与工程专业论文）智能小区安防监控管理系统的设计与实现.pdf

抽要 摘要 随着以太网技术的不断发艘与成熟，t c p i p 协议的应用 丁益，“泛。凭借其 在快速性、丌放性和兼容性诸方面的优势，以太网在现场控制及其他相关领域 的应用有着其他通用总线尤与伦比的优势。本沦文所描述的是以住宅小区为膨 用背景以e t h e r n e t 为网络架构的智能小区安防系统。系统物那 ：由用、机、 门口机、管理机和中央监控主机共同构成，四者均通过以太例接口接入n 4 , 区 局域网实现相互问的赢接通信。呻i 央监控系统是山中央主机和峪摔管理软件共 同构成，对各种信息实现全面、实时、有效的接收、传递、采集和监控。 基于以太网技术的安防系统是一套完整的以太网解决方案，系统中的每一 台设备机均通过以太网接r 直接接入到小区局域网，凭借其以太网直接接入的 优势，除了实现了对紧急求助、红外报警、门磁报警、窗磁报警、煤气泄漏、 烟尘报警、门口机报警等与住户密切相关的一些安全防范功能外，还包含全权 工语音通话、公共信息服务等功能在内的扩展业务。对原始的语音信号通过采 样、滤波、a d 转换后进行必要的压缩，将语音数据转变为适合网络传输的音频 流，语音模块对所接收到的音频流通过类似相反的处理过程将对方的语音信息 予以还原。为提商串行e 2 p r o m 访问速度及网络服务响应速度，采用一种i d i p 映射表的分级存储管理的方法以实现了电话号码与i p 地址问的快速映射与转 换，并在此基础上实现了i d i p 映射表分级搜索的网络服务。为便于语音链路的 管理与维护，在每个链路建立之初特地为其实现一个链路维护实例，在该语音 链路的整个生命周期内可通过该实例依据当前通话状态( 卒闲、呼叫、被呼叫 和通话) 对语音链路的具体事务进行处理。 中央监控主机主要负责整个安防系统数据的集中处理，其中涉及到数据库 管理、数据通信等内容。具体功能主要包含以下几个方面内容：系统设置；报 警设置；住户管理；路由器管理；报警监控和力史记录维护。系统设置主要负 责操作员权限管理，指定数据维护方法等；报警设置指定报警处理方法、报警 处理人员、定义房屋结构图；住户管理是智能小区监控软件的重要组成部分之 一，其中包含了小区各种信息和住户的t 要信息，是处理住户报警的基础；路 山器管理提供路山器的定义功能，包括路由器编号、放胃位置、所带主机数量 捕婴 三项信息；历史记录维护提供对住广1 报警记录、住户布防记录车用户工作同志 的查询功能；上述的所有助能，最终都是为了进行对警情的监视与摔制。智能 小区报警监控系统软件能实时地反映住户的报警情况，服务器管理员可以使用 已定义的处理方法和指定的处理人员柬处理住户的报警。在具体处理时，可以 参考小区地图、住户房屋结构和家庭成员信息。 关键词：e t h e m e t ，安防系统，门口机，v o i p 垒堡! ! 垦垒! ! 一一 a l o n gw i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to ft h ee t h e m e t ，t c p i pp r o t o c o l s a r e m o l ea n dm o r ea p p l i e d b yt h es u p e r i o r i t yo fh i 曲s p e e d ，f a v o r a b l eo p e n n e s sa n d g o o df l e x i b i l i t y e t h e m e th a sg a i n e dt h ea d v a n t a g eo v e r o t h e rf i e l db u s e si nt h el o c a l f i e l d w i t ht h es m a r lc o m m u n i t ya st h ea p p l i e db a c k g r o u n d ，t h i sp a p e rd e s c r i b e d s e c u r i t y & d e f e n c es y s t e mb a s e do ne t h e m e t t h es y s t e m c o n s i s t so fu s e rn o d e ， d o o r w a yn o d e ，a d m i n i s t r a t o rn o d ea n dc e n t r a ls u p e r v i s i n gs e r v e r a n da l l t h ef o u r t y p e so f d e v i c e sa r ec o n n e c t e dw i t he t h e m e tn e t w o r kd i r e c t l y i na d d i t i o n , t h es y s t e m a l s op r o v i d e sc a l ls e r v i c e si nt h ec o m m u n i t ys c o p e t h ec e n t r a ls u p e r v i s o rs e r v e r c o n s i s t s o fs e r v e r c o m p u t e r a n ds o f t w a r eo fs u p e r v i s i n ga n d m a n a g i n g t h a t r e c e i v e s t r a n s f e r s c o l l e c t sa n ds u p e r v i s e si n f o r m a t i o na l l a r o u n d ，r e a l t i m ea n d e f f e c t i v e l y t h es e c u r i t y & d e f e n c es y s t e mb a s e do ne t h e m e tp r o v i d e sa na b s o l u t ee t h e m e t s o l u t i o nt ot h es e c u r i t ya n dd e f e n s es y s t e mo fs m a r tc o m m u n i t y e a c hd e v i c ei nt h e d e f e n c es y s t e mm a k e sad i r e c ta c c e s s i o nt oe t h e r n e t b e s i d e st h eb a s i cs e c u r i t y d e f e n c ef u n c t i o n sp r o v i d e d ，m o l le x t e n d e ds e r v i c e ss u c ha sl o c a lc a l la n dp u b i c m e s s a g eb r o a d c a s t i n ga r es u p p o r t e db yt h ea d v a n t a g eo ft h e d i r e c ta c c e s s i o nt o e t h e r n e t a f t e ras e q u e n c eo fb e f o r e h a n dp r o c e s s i n gi n c l u d i n gs a m p l i n g ，f i l t e r i n g ， a n a l o gt od i g i t a lc o n v e r s i o na n dc o m p r e s s i o n ，t h eo r i g i n a lv o i c es i g n a li st r a n s f e r r e d t oc o m p r e s s e dd i g i t a la u d i os t r e a mp r o p i t i o u st ot r a n s m i s s i o nt h r o u g ht h en e t w o r k t h e r ei sar e v e r s eh a n d l i n gp r o c e s sc o r r e s p o n d i n gt ot h ep r o c e d u r ea b o v et or e s t o r e t h eo r i g i n a lv o i c e i no r d e rt os a v et h et i m es p e n to nt h es e r i e se 2 p r o m a c c e s s i n g a n da c c e l e r a t et h en e t w o r ks e r v i c er e s p o n s e ，ab i t m a p p i n gs t o r a g em e c h a n i s mi s a d o p t e dt oa c c e l e r a t et h es w i t c h i n gs p e e db e t w e e nt e l e p h o n en u m b e r a n di pa d d r e s s w i t ht h es u p p o r to ft h em e c h a n i s m ，as e a r c h i n ga n ds w i t c h i n gs e r v i c eb e c o m e sm o r e a v a i l a b l e t h ea u d i ol i n ki sm a i n t a i n e db yt h ea u d i oi n s t a n c ei n i t i a t e da tt h eb e g i n n i n g o f s e t t i n gu pt h el i n ka n da l lt h ec o m m u n i c a t i o n a f f a i r si nt h el i f e c y c l eo ft h ec u r r e n t c a l li sh a n d l e da p p r o p r i a t e l ya c c o r d i n ga st h ec a l ls t a t e ( i d l e ，c a l l i n g b e i n gc a l l e do r a b s t r a c t t a l k i n g ) b ym e a n s o f m a i n t a i n i n g t h ea u d i oi n s t a n c e t h ec e n t r a ls u p e r v i s i n gs e v e ri sm a i n l yi nc h a r g eo ft h ew h o l es y s t e m sd a t a p r o c e s s i n gi n c l u d i n g d a t a m a n a g i n g ，d a t a c o m m u n i c a t i o na n ds oo n t h ed e t a i l e d f u n c t i o n sa r em a d eo ft h ef o l l o w i n ga s p e c t s ：s y s t e ms e t t i n gt h a tm a i n l ym a n a g e st h e p r i o r i t yo f a d m i n i s t r a t o ra n ds p e c i f i e st h em e t h o do fd a t am a i n t e n a n c e ；a l a r ms e t t i n g t h a ts p e c i f i e st h em e t h o do fa l a r mp r o c e s s i n g t h ep e r s o nw h od ot h ej o b ，a n dh o u s e s t r u c t u r e p i c t u r e ；r e s i d e n tm a n a g i n g i so n eo f t h em o s ti m p o r t a n t p a r t o ft h i s s o f t w a r ei n c l u d i n gv a r i o u sc o m m u n i t yi n f o r m a t i o na n dr e s i d e n t d e t a i l e dm a t e r i a l s t h a ta r et h eb a s eo f p r o c e s s i n gf a m i l ya l a r m ；r o u t e rm a n a g i n gt h a tp r o v i d e st h e d e f i n i t i o no fr o u t e r s i n c l u d i n g s e r i a l n u m b e r , t h ep o s i t i o na n dt h eh o s tc o m p u t e r n u m b e r ；h i s t o r yr e c o r d sk e e p i n gt h a to f f e r si n q u i r i n gf u n c t i o na b o u tr e s i d e n ta l a r m r e c o r d s ，f a m i l yd e f e n s e s e t t i n g s i t u a t i o nr e c o r d sa n d w o r k e r s j o bl o g a l l t h e s e f u n c t i o n sm e n t i o n e da b o v ei s f i n a l l yi no r d e rt om o n i t o ra n dc o n t r o la l a r ms i t u a t i o n s m o o t h l y t h i ss m a r tc o m m u n i t ys u p e r v i s i n ga n dm a n a g i n gs o f t w a r ei m p l e m e n t st h e r e a lt i m er e f l e c t i o no fr e s i d e n ta l a r me v e n t s a d m i n i s t r a t o rc a nc h o o s et h ea p p r o p r i a t e m e t h o da n dp e r s o nt ow o r ko nt h ea l a r m ，a n dd u r i n gt h ep r o c e s s ，w o r k e rc a nr e f e r m a p ，h o u s es t r u c t u r ea n df a m i l ym e m b e r s i n f o r m a t i o n k e yw o r d s ：e t h e r n e t ，s e c u r i t y & d e f e n c es y s t e m ，d o o r w a yn o d e v o i p v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子舨，壳：采冗j 影印、缩( 1 j 、 扫描、数字化或其它于段保存论文；学校有权提供 录检索以及提 供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国 家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在f i 以赢利为目 的的前提下，学校可以适当复制沦文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名： 年月目 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月 日年月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独 立进行研究工 乍所取得的成果，撰写成硕j 学位论文“智能小区安 防监控管理系统的设计与实现”。除论文中已经注明引用的内容外， 本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公丌发表或者没 有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究r 作做出贡献的 其他个人和集体。均已在文中以明确方式标明。 本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 签名： 年月日 第一章绍论 第一章绪论 随着我国人民生活水平的不断提高，人们对安全、舒适、便利、信息传递 快捷的居住环境提出了更高的要求。智能化住宅小区正在我国蓬勃兴起。住宅 小区智能化是利用4 c ( 即计算机、通讯与网络，自控、i c 卡) 技术，通过有效的 传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理j 安防、住宅智能化系统集成， 为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值 服务与管理，提供安全舒适的家居环境。 1 1 引言 住宅产业是每个国家重要的经济部门，与世界城市发展和住宅产业相比， 中国面临着更太更快的发展。随着科学技术的发展，人们对居住环境的安全性、 舒适性、方便性提出了更高的要求，民用住宅的智能化提高到现实的水平；面 向2 1 世纪的新型社区建设强调管理和决策的信息化、智能化| 1 1 。国内还没有面 向民用建筑和住宅小区的完整的智能化系统，一些个别应用的子系统( 比如安 保系统) 基本上是国外类似产品的集成，很难构成完整的智能化系统，也无法 实现产业化。房地产是推动国民经济发展的重要产业，与“安居工程”紧密联 系的民居和住宅小区建设是房地产的最大潜力所在，探索研究适合中国国情的 民用建筑与新型住宅小区智能化系统体系结构、技术应用、产品功能和标准， 设计能够产业化、低成本、高可靠性的智能化系统有很重要意义。 1 2 索庭自动化系统诞生及其国外发展状况 美国、欧洲大量存在的是分散的h o u s e ，住宅智能化的核心是家庭居住单 元，称为家庭自动化。家庭自动化系统( h o m e a u t o m a t i o ns y s t e m ，简称 h a s ) 是七十年代后期开始出现的，是工业自动化技术应用于家庭以改善人们 的生活质量而提出的，随着家用电子电器设备的开益普及，人们逐渐意识到对 这些设备的控制操作受到极大限制，如：操作方便性，遥捧器种类太多等。同 第章绍论 时，家庭的保安同益受到人们更犬的关注：煤气泄露危及人们的安全、火灾不 能及时发现和报警造成鼋大损失、盗贼入室不能有效防范等。按照1 e e e 消费电 子协会的描述，家庭自动化的目标是将家庭中各种与信息相关的通信设备、家 用电器和家庭安保装置通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集 中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些设施与住宅环境的协 调与统一。发展最早、应用最广、影响最大的是x 一1 0 系列家庭自动化系统。进 入八十+ 年代中后期，美国又有三种家庭自动化系统参与竞争，它们是e c h e l o n c o r p s 的l o n w o r k s 系统，美国用户电子协会制定总线协议的e i a sc e b u s 系统 以及家庭建筑协会推出的s m a r th o u s e 系统。随着参加竞争的家庭自动化系统的 产品越来越多，人们逐渐意识到，各系统之问兼容性差，且容易出现相互干扰 的问题，都希望建立一种国际通用标准。但目前仍无幽际统一标准。美国推荐 采用c e b u s ，同本自行建立了家庭自动化标准总线协议即高级家庭总线系统 s - h b s ( s u p e rh o m eb u ss y s t e m ) ，主要以电缆作为通讯介质。在欧洲有e u r e k a 集成家庭系统h i s ( i n t e g r a t e dh o m es y s t e m ) ，是一种家用电子电器设备的交互通 讯网络。 1 3 国内住宅小区智能化发展现状 与美国、欧洲不一样，我国城市居民的生活环境大都有小区的概念，一个 小区内往往有成百上千户居民，居住智能化是连同家庭单元在内的小区智能化。 虽说国外一些国家特别是些发达国家对智能化住宅的研究和实践比较 多，但对智能化住宅小区的研究不是特别多，我国反而在这方面有更多的实践 和经验。这主要是因为我国的传统小区管理方式比较适合于小区智能化的越行。 而国外特别是美国，每户人家基本上都是单独的建筑，整个社会的信息化建设 程度已经比较高，不通过小区就可以很方便地实现许多智能化住宅小区的功能， 这样对智能化住宅小区的要求也就没有那么强烈。小区除了安全保卫工作等采 用一些先进的技术外，在各种费用核算和缴纳、信息发布、资源共享等诸多方 面都由社会上的各种机构管理，而不需借助于小区智能化来实现。因而国外有 许多智能住宅资料介绍，但有关智能小区的相当少。不过在韩国、新加坡等一 屿国家还是有大量实例接近智能化小区的建设。 国内第一个建成由电脑风格覆盖的住宅小区是江苏无锡蠡湖泰德新城l 劲，它 第一章绪论 存实现了住宅园林化的同时还实现了住宅智能化。泰德新城着眼_ | 二2 l 世纪社区 功能和居民工作、生活方式和性质的改革，提出并实施了社多媒体公益网， 可以使小区内各机构之间资讯互通，资源其享，并可连接国内外大型网络，建 筑物之f ；邑j 由高速网络线路相连，并辐射至每个房间，可将图文电视、有线电视、 卫星通讯、金融电子、公用数据交换等多种信息服务向社会提供。 但是早期的智能小区无论是层次还是科技含量都不是很高。这种情况近年 来有所改善。以深圳市的梅林一村住宅小区为例”】，这个小区总建筑面积约8 0 万平方米，住宅建筑面积约6 7 几半方米，其中各类户型住宅j 6 8 8 8 套，由6 5 栋多层住宅、2 5 栋中高层住宅和6 栋高层住宅组成。采用“以智能住宅为基本 单位、智能物业管理中心为中心节点，有线电线宽带( h f c ) 网为数据传媒介质” 的智能小区系统模式。具有安全自动化( s a ) 、通信自动化( c a ) 和管理自动 化( m a ) 等适合住户需要的功能。另外还有建设部、邮电部试点j f 发的上海邮 电二村智能住宅小区及在成都由西南交大科技发展有限公司开发的交大智能小 区，它们代表了几种不同技术方式，可以说是现今中国实现小 墨智能化完整解 决方案典型模式1 3 】。 9 0 年代中期以后我国各地智能小区建设的发展开始形成旺势。与智能大厦 相比，智能住宅小区的系统构成更注重于满足住户在安全性、舒适的环境、便 利的社区服务和社区管理，具有增值应用效应的网络通信等方面的实现和个性 化需求。 我国的住宅小区智能化还由于国家政策的鼓励而会加速发展。在新的国家 发展战略中，房地产业是新的国民经济增长点。在建设部提出的我国住宅建设 的目标中，在保证量的提供的基础上要有步骤地提高质的档次。同时我国各地 政府建设主管部门和房地产开发商也非常重视智能住宅小区的丌发，投入了大 量工程和市场实践。 可以预见，随着我国综合国力的增强，人民生活水平的逐步提高，计算机 使用的普及，智能技术应用于住宅及小区的做法将被逐步推广应用，并将最终 成为一个新型小区是否完善的重要标志。 第一章绪论 1 4 本课置的任务和实现方案 前面谈到国外家庭智能化系统发展现状的时候提及到采用c e b u s 、 l o n w o r k s 、s m a r t h o u s e 三种总线技术的自动化系统，在国内在智能建筑领域采 用得比较多的是l o n w o r k s 总线技术，但无论是以上哪一种技术都存在不同程度 上的技术缺陷：基于电力线载波的通信速率很低，无法扩展到音频、视频类的 应用。c e b u s 也是基于电力线的家庭自动化标准，因此也存在着通信速率这一 瓶颈。l o n w o r k s 总线在我国虽说有着比较广泛的应用，但作为一种l 一业现场总 线标准，仅仅是由e c h e l o n 一家公一j 所提出，虽说得到了多家公司的支持，但要 生产支持该协议的产品必须得到e c h e l o n 公司的授权，因此该总线标准的半丌放 性不利于该技术的推广、妨碍了生产j 家之间的竞争，直接影响了这项技术的 应用前景。除了以上所谈及的缺陷外，这螳技术晟为关键的问题是它们与外部 世界的：匣连互通存在障碍，即时可以互通也必须经过专用的接入设备，技术的 开放性不强、不利于厂商之间的竞争和技术的推广。 本课题旨在打破现有的智能小区传统格局，提供一套完善可行的系统解决 方案、以实现智能小区与外界信息世界的无缝结合。针对于以上情况，本论文 提出了智能小区系统基于以太网技术的解决方案。相对于其他技术而言，以太 网采用标准的t c p i p 协议，在开放性和通用性方面比起前面的方案来具有明显 的优越性。另外在智能小区系统中采用以太网技术，可使设备监控和管理的实 时信息通过内部网络传输采集到中心信息库。通过实时网关和动态w e b 页面， 实现对子系统运行状态的监视及运行信息的采集，并与小区物业管理系统、增 值信息服务等系统互连。综合信息和数据在同一个网络平台窗口上显示、查询 和监控。同时对系统w e b 页面及最终用户界面进行美学设计，创造出最佳的人 机界面工作环境。此外，采用标准的t c p i p 通信协议，所有集成信息在小区高 速局域网l a n 上发布，可实现实时信息的高度共享。 本课题旨在从技术的角度解决现有的智能小区系统中所存在的“系统互连 互通障碍”问题，主要任务是利用现有以太网技术提供一种通用的智能小区安 防系统解决方案，以便为将来包括公共设旌管理、多媒体信息服务在内的系统 功能扩展奠定良好的基础。安防系统是智能小区系统中最基本、最核心、同时 也是对可靠性要求最高的子系统，凶此我们使用安防系统作为以太网的应用背 景具有普遍意义。 镐一章绪论 完全意义j ：的“以太网安防系统”是将以太网直接深入到户，即系统中所 有的设备机( 对用户机、门口机和管理机的统称) 都是通过以太阿接口接入到 小区局域网。以太网的直接接入意味着每台设备机拥有更大的带宽资源和更高 的通信效率，进而使得诸如语音、视频等对网络带宽要求较高的流媒体实时传 输成为可能，也就是说“以太网安防系统”可以提供全双工对讲之类的系统扩 展服务。正是各个设备机网络模块的升级和语音功能的扩展使得整套系统除了 在功能上更加完善外系统的成本也有了较大的提高。褴个系统的结构主要出用 户机、门口机、管理机和中央监控服务器四部分构成，系统不但具有用户安防 的功能还具备门栋门禁及呼叫通话功能，另外管珲机的引入是为了增加整个系 统的冗余度，中央监控主机与管理机能够相互备份，使得任何1 方发生故障的 情况下系统仍能正常工作。 本文的主要工作可以概括为： ( 1 ) 设计基于以太网安防系统的系统构架及确定各设备终端的功能。系统 具备包括紧急求助、红外报警、门磁报警、窗磁报警、煤气泄漏、烟尘报警在 内的与住户生命财产安全密切相关的基本安全防范功能，并提供了友好的人机 交互界面、以支持用户对终端机的个性化设置和管理员对安防系统维护的整体 维护。安防系统在物理上由用户机、门口机、管理机和中央监控主机及连接各 设备机的小区以太网共同组建而成，系统内的各设备机通过以太网接入模块直 接接入以太网，每台设备机具有更大的带宽和更高的通信速率，支持内容更为 丰富的小区监控系统扩展功能服务。功能上除了拥有安防报警功能外，还提供 全双工语音通话、小区公共信息广播、三表抄送等扩展功能服务。 ( 2 ) 根据门口终端机的功能和网络要求设计门口机的硬件电路、并编写固 件程序。门口机主要负责相应门栋的门禁，客人来访时可以通过门口机呼叫用 户机以验证身份。另外楼栋内的用户也可以通过键盘输入的方式进行密码开锁， 甚至可以通过门口机对用户机进行撤防操作。作为网络服务中转枢纽门口机还 负责对其所辖用户机网络配置的维护。键盘显示终端的实现为用j 、的个性化系 统设置及系统初装调试和后续的系统维护提供支持。本文重点对包括滚动菜单、 指示输入位置的闪变光标在内的入机交互界面作了详细阐述。 ( 3 ) 设计并实现全双工语音通话功能。用，、机、门口机和管理机都具有语 音功能，原始的语音信号属于模拟信号。要想借助于数字信道进行传输，之河 必须将其数字化即进行模数转换( a d c ) ；数字化的语音信号虽可直接进行网 第章绪论 络传输，但其在时问上具柯连续性、处 里难度较大，同时直接传输也会加大网 络负载因此有必要对这种语音数字信号在通过传输之前进行了必要的压缩处 理，以减小处理难度、缓解网络负载。经过压缩后的语音数字信号便可直接送 给以太网接入模块予以打包传输。对接收到的语音数据包则进行的是一个相反 的处理过程拆包、解码、数模转换和语音还原。为便于语音链路的管理与 维护，在每个链路建立之初特地为其实现一个链路维护实例，在该语音链路的 整个生命周期内可通过该实例依据当前通话状态( 空闲、呼叫、被呼i j u 和通话) 对语音链路的具体事务进行妥善处理。 ( 4 ) 中央主机监控管理软件的设计与实现。中央监控管理t 机通过巡检和 抄表将小区报警系统和抄表系统相结合；自动查询小区内所有终端机的报警状 态，及时对各种报警信号作出响应；向监控中心工作人员提供报警业主家庭有 关地址、电话等详细信息，在小区电子地图e 显示报警用户准确位置以便安防 人员准确及时处理：并且对重要的数据进行备份，数据加密：同时实现三表( 水 表，电表，煤气表) 远程抄收，自动计费，i 表费用拖欠分析，报表统计打印。 中央监控主机作为整个系统的控制中枢主要负责处理从终端机发送上来的 各种系统数据和报警信息、同时还提供数据的管理、备份及打印等功能。 ( 5 ) 设计并实现基于w e b 的小区网上信息查询系统。主要为浏览器端的客 户提供远程登录，查询系统的报警信息、状态信息、住户信息以及报警的处理 情况等。通过登录到w e b 服务器，利用a s p 技术实现对w e b 服务器上数据库的 远程访问，从而实现信息的查询。 第一节系统结构，盘j j j 能描述 第二章系统结构及功能描述 在本系统中，实现了基本的安防功能，如紧急求助、红外报警、门磁报警、 窗磁报警、煤气泄漏、烟尘报警、门口机报警等与住户生命财产安全密切相关 的一些安全防范功能。同时还- i “胜了包括i 表抄送、，“播数据服务和语言服务 的功能( 即管理机、f j 口机及用户机之间能够实现自山通话) 。 2 1 安防系统结构 本安防系统由用户机、门口机、管理机及中央监控服务器四部分组成如图 2 1 所示。 圈2 一l 系缔结壮i 圈 籀錾乐统 - + 勾及功能描述 2 2 家庭用户终端机功能描述 家庭终端机采集各传感探头( 门磁、窗磁、红外、煤气泄漏、烟感等) 的 报警信息、出现警情时向管理机和服务器发出报警数据、同时通过卢光报警装 置向用户发出报警信号并通过l c d 显示相应的警情。与此同时控制器主机还支 持探头类型( 常开常闭) 设置、白天晚上时间设置、探头布防等一系列相关的 安仝设置和系统设置。家庭终端机的各项功能具体如下： 1 报警： a 火灾、盗贼入室、燃气泄漏自动报警： 火灾：烟尘传感器； 燃气泄漏：煤气传感器，装置于煤气管道入口处： r 门磁传感器：1 个，装在防盗门入【 盗贼入室窗磁传感器：设定在主要窗1 3 ，2 个 l 红外传感器：l 对 外壳防撬： b 紧急求助； c 防通信故障( 断线) ： d 支持从门口机发出的开锁带撤防命令； e 安全隐患“弱报警”：“弱报警”指居室内当前状态存在安全隐患，这种 报警只是通过声光的形式传达给用户，而不传递给小区服务巾心( 参考 功能) ； 出门时，按下“出门”键，如果系统检测到窗或凉台门没关，用户 控制终端立即发出声光报警信号，i ，c d 给出提示。 f 报警联动功能：切断相应管道及拨打预置电话( 参考功能) ； 当烟尘传感器或煤气传感器发出报警信号时，用户终端应该能通过 其执行器自动切断煤气管道入口阀门： 当出现警情时，用户终端拨打预置电话。 2 通话：支持小区内全双工语音通话。 a 接受门口机的呼叫，身份确认后具备远控开锁功能； b 呼叫管理机、并可接收管理机呼叫； c 用户机问相互呼叫与通话( 参考功能) ： 第一章系统结构及功能描述 d 自动挂机功能：用，通话时问为9 0 秒，主人不在，3 0 秒钟后自动挂断： e 对各种标准提示音的支持：振铃提示，占线忙音等； f 音量可控( 键盘调节) 。 3 编程：分为用户设置和管理员设置，分别用于用户对系统的配置和管理员 对系统的维护，由不同优先等级的密码分级管理。 a 用户设置： 系统设置： 用户密码设置； 闩历时钟设置； 闹钟设嚣； _ 背光灯延迟设最； 一键盘提示音设置。 安全设置： 白天时问设置； 夜晚时间设置； 入户延迟设置； _ 外出延迟设置： 探头布防：系统布防撤防。 系统记录：供报警记录查询( 共3 0 条) 。 b 管理员设置： 安全设置： 一探头类型设置：常开常闭。 手动抄表： 水表数据； 电表数据： 燃气表数据； 热表数据。 网络配置： 一用户号码设置； 用户机i p 地址： 用户机子网掩码； 第。：章系统结构披功能描述 门口机j p 地址； 管理机i p 地址： _ 中央服务器l p 地址。 系统设置： 管理员密码设置； 用户密码清除； _ 恢复出厂设置： 4 显示： a r 历、时钟的显示： b 来电显示： c 支持公共服务信息广播的显示： d 直观的中文显示： e 报警事件的自动存储和查询； 支持报警及系统设、撤防操作的自动记录： 支持记录查询( 3 0 条) 循环翻页。 5 远程控制( 参考功能) ： 根据用户远程指令作出相应的设防、撤防、开关电器等操作。 2 3 门口机功能描述 门口机主要负责相应门栋的门禁，客人来访时可以通过门口机呼叫用户机 以验证身份。另外楼栋内的用户也可以通过键盘输入的方式进行密码丌锁，甚 至可以通过门口机对用户机进行撤防操作。作为网络服务中转枢纽门口机还负 责对其所辖用户机网络配置的维护。门口计的具体功能如下： 1 通话：支持小区内全双工语音通话。 a 。呼口u 用户机，并支持身份确认后远控开锁功能： b 呼叫管理机： c 音量可控( 键盘调节) 。 2 开锁： a 楼栋用户输入门口机通用密码直接开锁： b 楼栎用户输入用户号及对应撤防密码直接开锁带撤防。 第章系统结构及功能描述 3 报警：外壳防撬报警。 4 编程：用于管理员维护。 a 网络配置 门口机i p 地址； 门口机子网掩码： 管理机i p 地址： 中央服务器i p 地址。 b 用户机设胃 用户机浏览； 添加用户机； 删除用户机： 编辑用户机。 c 系统设置 密码设置： 恢复出厂设置； 5 网络故障检查：检查与家庭终端机的网络连接情况。 6 显示：直观的中文显示； 2 4 管理机功能描述 作为安防系统核心处理单元，管理机与中央监控主机共同担负整个安防系 统的管理与维护，中央监控主机主要提供数据各份、网络维护、数据库服务等 功能，管理机主要提高简单的网络维护、报警查询与语音通话服务，两者功能 互为补充，相互间提供必要的的报警数据备份。管理机的各项功能具体概括如 下： 1 通话：支持小区内全双工语音通话。 a 呼叫用户机、并可接收用户机呼叫： b 接收门口机的呼叫： c ，音量可控( 键盘调节) 。 2 支持对门口机远控： a 支持门口机访客身份验证并可远控开锁： 第二章系统结构及功能描述 b 白天和夜间两种工作模式的设置( 参考功能) ： 白天模式：在该模式下允许门口机直呼用户机； 夜问模式：在该模式下，该门口机对用户机的呼叫均转向管理机。 管理员摘机通话确认来访者的身份后，可按“转呼”键，系统接通 门口机与被呼用户机间的呼叫，或是可以直接按“开锁”键开锁。 如果管理员不允许来访者打扰用户，可以直接挂机。 3 报警：外壳防撬报警。 4 编程：用于系统维护。 a 网络配置 管理机i p 地址： 管理机子网掩码 中央服务器i p 地址。 b 用户机设置 门口机浏览； 添加门口机； 删除门口机： 编辑门口机。 c 。系统设置 密码设置： 恢复出厂设置； 日历时钟设置： 闹钟设置： 背光灯延迟设置； 键盘提示音设置。 5 显示： e l , 来电显示： b 直观的中文显示： 2 5 中央监控主机功麓描述 中央监控主机主要负责整个安防系统数据的集中处理，作为整个系统的核 第章系统结构及j j j 能描述 心且是长时间连续工作，在条件允许的条件下尽量选用性能较好服务器。另外 - 个重要的组成部分是安装在中央监控主机l 的管理监控软件，其功能涉及到 数据管理、数据通信等方方面面的内容。主要包含以下几项： 1 住户管理： a 显示小区、楼群、大楼、住户的信息树状列表，并可埘各项进行属性设 置： b 各项内容均町以进行添加、修改、和删除。 2 路由器管理： a 查看路由器的编号、地址、放置的位置、主机数量以及运行状态等； b 设冕路由器属中毛。 3 住户列表：详细列举出住户位置、房间号、1 p 地址、路山器、住户编码和 状态等信息。 4 报警设置： a 报警处理方法选择； b 报警处理人员选择； c 房屋结构图。 5 查询系统： a 住户报警记录查询( 可以根据不同的住户和时间范围以及不同的报警类 型进行针对性的查询) ； b 住户状态查询( 离家、撤防、在家白天、在家夜晚) ； c 工作日志查询： d 住户公共事业费查询； e 门口机报警查询。 6 用户管理： f t 当自u 用户； b 用户列表； c 权限管理。 7 报警状况实时监控： a 实时监控当前用户所发生的报警并列举出住户详细信息、报警时问、 报警信息、发生状态以及处理过程： b 选择报警处理方法和报警处理人员： 第一章系统结构及功能捕述 c 列举住户家庭成员、联系电话以及房屋结构； d 报警事件的描述和防区端口信息( 端口名称、端口状态、端u 类型) 。 8 报警处理：将当前处理过的报警保存到报警信息历史纪录中。 2 6 本章小节 本章介绍了基于以太网的安防系统的系统构架及相应备设备终端机和中央 监控主机的功能。安防系统在物理卜由用户机、门口机、管理机和中央监控主 机及连接各设备机的小区以太网共同组建而成系统内的各设备机统一通过以 太网接入模块直接接入以太网，每台设备机其有更大的带宽和更高的通信速率， 支持内容更为丰富的小区监控系统扩展功能服务。功能上除了所有的安防报警 功能外，还提供全双工语音通话、小区公共信息，“播、三表抄送等扩展功能服 务。 第三章门口机 本章所介绍的门口机主要负责相应门栋的门禁，客人来访时可以通过门口 机呼叫用户机以验证身份。另外楼栋内的用户也可以通过键盘输入的方式进行 密码开锁，甚至可以通过门口机对用户机进行撤防操作。深夜访客时，门口机 将提交给管理机作预先处理，以确保用户深夜不受陌生干扰。在白天和夜晚时 间交换时，门口机会查询与所辖家庭用户终端机的连接状况。另外，门口机作 为网络服务中转枢纽，它还负责对其所辖用户机网络配置的维护。 图3 - 1 门口机功能结构图 如图3 】所示，门口机由s m 8 9 5 1 a c 2 5 单片机模块、网络处理模块和语音 模块三大部分组成。其中，s m 8 9 5 1 a c 2 5 单片机模块负责界面显示、键盘输入 与基本处理几部分功能。网络处理模块负责警报信号和语音数据等的接收与传 输。语音模块则负责语音的采集、编码与解码、还原，从而实现对讲功能。下 面对各部分将进行详细的分析。 第三章f j | j 机 3 2 程序基本构架 3 2 1 基本程序模块 为方便程序的编写与维护，根据程序的各自功能划分为较小的模块，分不 同的头文件保存。如： 针对液晶显示l c d 的操作函数都存放在l c d h 中，而在主文件m a i n c 中 只要使用以下语句并注意参数的传递即可调用头文件中的函数： # i n c l u d e ”l c d h ” v o i dm a i n ( v o i d ) l c d _ c l e a r p a g e ( 0 ) ； l c dc l e a r p a g e ( 1 ) ； c o l = l c dd i s p _ c h a r h a n s ( 0 ，0 ，w a i t p r i v e l e g e ，6 ，o ) ； l c d l d i s p _ f i g u r e 2 n ( 0 ，c o l ，s h e n l u e ，2 5 ，o ) ；，调用l c d h 中的l c d _ d i s p _ f i g u r e 2 n 函数 根据程序的需要，分为了以下的几个程序模块： ( 1 ) l c d h ：针对液晶显示l c d 的操作函数； ( 2 ) k b1 6 h ：针对键盘的操作函数： ( 3 ) a 砣4 c 1 6 h ：针对存储嚣e 2 p r o m a t 2 4 c 1 6 的操作函数； ( 4 ) c o n f i g h ：程序中使用的宏的定义； ( s ) p r o t o c o ld e f i n e ：通讯中使用的协议的宏定义； ( 6 ) c