【毕业学位论文】（Word原稿）基于ASP.NET的高校安防系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 高校安防 系统的设计与实现 姓 名：刘放 学 号： 0821170128 所在院系 ：软件学院 职业类别 ： 工程硕士 专业领域 ：软件工程 指导教 师： 杜庆峰 教授 副指导教师： 郭方方 二 一三年二 月 A in 2013 0821170128 of 基于 A S P . N E T 的 高校安防系统的设计与实现 刘 放 同济大学 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版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目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；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论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 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，进行研究工作所取得的成果。除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、已公开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工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。 学位论文作者签名： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 在高等院校不断扩招的背景下，学校规模不断增大，学生人数也逐渐增多，如何利用科技手段保障高校校园的安全，提高校园安全防控能力，实现 “人防 ”到 “技防 ”的转变，是各高校都面临的问题。本文结合 某 大学的安全保卫工作现状，探索信息技术在校园安保中的应用，以期开发一个高校安防系统，达到营造安全和谐校园环境的目的。 首先，本文分析了安防系统的研究现状，介绍了信息采集与传输、 发等相关技术，并结合用户需求，重 点对电源控制、移动巡查、安防预警等功能子系统进行了分析；其次，详细探讨了安防系统的网络逻辑结构、应用层设计、数据库设计的过程，给出了系统的概要设计方案；再次，基于概要设计，对电源控制、移动巡查、安防预警等子系统进行了详细设计和编码实现，给出了功能实现的关键代码和部分实现效果图；最后，讨论了系统的功能测试和性能测试的过程。按上述方案开发的安防系统，取得了以下成果：实现了一个远程电源控制系统，该系统允许用户通过移动终端或电脑终端，远程控制公共场所的用电设备，从而提升了校园内部的用电安全；实现了一个移动巡查子系统 ，通过移动终端上报问题，提高了校园巡查效率和问题处理效率；开发了一个安防预警系统，通过信息采集、传输、判断，实现了校园潜在隐患的及时预警。 该高校安防系统基于当前流行的信息采集技术、 术开发而成，软件系统开发采用了 术，开发平台是 008，数据库平台选用了 005，系统框架为多层体系架构，具有良好的可扩展性和可移植性。目前，该安防系统已在 某 大学正式上线运行，从实际运行情况来看，该系统的开发达到了预期的效果。 关键词： 安防系统，电源控制， 移动巡查，安防预警， 术 I of in of of is to of to of it is of a of in in to a to of a of of is in of is on of of in is in of is on of in of is to a to or so as to in a it of of a of on of 008, 005, is by it in At II in a of 济大学 硕士学位论 文 目录 录 第 1 章 绪论 . 1 究背景与选题依据 . 1 题研究背景 . 1 题依据 . 2 内外研究现状及分析 . 4 要研究内容 . 5 文章节安排 . 6 第 2 章 相关技术介绍 . 7 息采集技术介绍 . 7 外线探测技术 . 7 频监控技术 . 8 息传输技术介绍 . 10 线传输技术 . 10 线传输技术 . 11 发技术介绍 . 11 术 . 11 介 . 12 述 . 12 章小结 . 12 第 3 章 系统的需求分析 . 13 统的总体需求分析 . 13 统功能需求分析 . 15 据流分析 . 15 能需求分析 . 16 例分析 . 17 统性能需求分析 . 21 统的数据分析 . 21 章小结 . 23 第 4 章 系统的设计 . 24 体方案设计 . 24 络逻辑结构设计 . 25 件的构成及设计 . 26 同济大学 硕士学位论文 目录 V 要功能模块设计 . 28 统数据库设计 . 29 统应用层协议设计 . 32 章小结 . 36 第 5 章 系统的实现 . 37 源控制子系统的实现 . 37 电设备管理的实现 . 37 源控制器管理的实现 . 38 建控制关联的实现 . 39 制关联变更的实现 . 40 程电源控制的实现 . 42 动巡查子系统的实现 . 45 题上报的实现 . 45 题受理的实现 . 47 防预警子系统的 实现 . 49 常预警的实现 . 49 键问题解决的实现 . 51 章小结 . 53 第 6 章 系统的测试 . 54 统测试环境搭建 . 54 能测试环境 . 54 能测试环境 . 54 统功能测试 . 55 试用例 . 55 面测试效果 . 56 统性能测试 . 60 章小结 . 63 第 7 章 总结与 展望 . 64 文总结 . 64 足与下一步工作 . 64 致谢 . 65 参考文献 . 66 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成 果 . 68 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 究背景与选题依据 题研究背景 中国进入二十一世纪以来，对教育的重视程度越来越高，教育体制也在不断地发生变革，高校招生规模不断扩大， 使得高校在近几年内得到迅猛扩展，无论是高校的数量还是高校的规模，相比以前来说，都有了很大的改变。高校的这些变化使得高校的相关构成要素也相应发生了改变，主要体现在高校校园的人员构成与建筑组成方面，比如高校规模的增大使得校园里的建筑物增多，而相应地需要增加建筑物的安防人员，随着社会的发展，人们将越来越多地进入高校进行学习和深造，这使得高校的构成部分越来越复杂，传统的高校校园管理方法已经不再适应新时代的发展要求，在这种形势下，需要借助科学化的管理方法，促进高校朝着信息化的方向发展 1。如今的高校具有如下的特点： （ 1）建筑组成多样化：随着社会对人才的高要求， 高校将要承担更多的职能，要注重人才的全方面培养，因此，高校相关的教学设施和设备也在不断更新，建筑物越来越多，比如图书馆、学生教学实验室、学生宿舍等，还包括学校食堂、教师住宅等，高校的人数增多使得高校的建筑物越来越多，其建筑物的组成形式也多种多样，这使得高校的建筑组成具有其独特的特征，很多高校还在不同的地点建设了新的校区，这使得其又具备了跨区域的特点，这些都是新时代高校具有的特征 2。 （ 2）人员构成日趋复杂：高校规模的不断扩大，一方面使得高校的学生越来越多 ，另外一方面，高校的教职工也相应越来越多，如此一来，高校的人员构成就显得愈加复杂，占主体部分的是学生和教师，而另外还有一部分人群，即是为了保持校园相关设施功能的服务人员，还包括教师的亲属、前来看望学生的家长等 3。这些人群包括固定人口和流动人口，而这些流动人口的身份信息有时又无法确认，因此，这使得高校的人口构成也日趋复杂。 （ 3）多元服务功能日益增强：高校是培养学生的重要基地，为了方便广大的学子，高校也有越来越多的小商家进驻，比如，日用品超市、移动营业厅、网络服务等 4。而随着人们需求的增大，高校服务性 机构还将越来越多，这使得高校在管理过程中遇到的问题也越来越多 5。 同济大学 硕士学位论文 基于 高校安防系统的设计与实现 2 由于高校这些变化，使得高校在日常安全管理方面面临着很大的挑战，作为培养人才的重要场所，在社会日益发展的今天，受人民的关注度越来越高。学生在高校这个环境中是否能够安心地进行学习，锻炼自己全方面的能力，成为国家的栋梁之材，这将关乎到该校未来的发展，也关乎到学生们的未来 6。特别是我国进入二十一世纪以后，信息化发展的步伐日益加快，学生的压力也越来越大，如何在竞争日益激烈的社会获得生存的地位，成为工作中的佼佼者，是每个学生的心愿 7。作为高校 来说，如何为这些学子提供一个良好的环境，提供一个舒适的学习场所，使其能够全身心地投入到学习中去，这是高校面临的急待解决的问题。由于高校环境及组成结构在日益变化，这使得高校在安防方面面临的问题也日益严峻，因为这不仅关系到学生的身心健康及发展，同时也影响者众多的家庭和社会的稳定 8。 由于以上这些原因，如今的高校已经不是一个独立的个体，而是和社会分不开的，高校的安全防控能力普遍受到各界人士的关注，同样也是很多学者着重研究的对象 9。 在信息技术高速发展的今天，高校也要借助现代化的力量，采用高科技，将先进的科 学技术应用于校园管理工作中，使得高校和世界的发展接轨，通过科技的应用实时地监控高校园区的安全，确保高校学生及相关人员的安全，为学生学习提供一个良好的校园环境 10。这是高校发展的要求，也是时代发展的必然趋势。 题依据 自古以来，中国就是地源辽阔、人口众多的国家，目前我国大概有 14 亿的人口，然而在这样一个人口众多的大国，人均占有的高等教育资源却相对匮乏。随着近几年来中国的发展，教育体制也发生了一些大的变革，各高校人数较原来有了大幅上升，各学校都在进行扩招，包括一些公办学校和民办学校，扩招政策的 开放，使得高校的人数骤增，导致原先的高校教室和相关的宿舍楼已经不能够满足日益增长的学生需求，各校都在相继进行扩建，这样一来，就使得高校需要管理的事项越来越多，而且人数的增加，使得学生的来源趋于多地区化，同时建筑物的修建使得高校多了另外一个群体 建筑工人，高校的人员管理更加复杂，这也是目前各高校的人员实际情况 11。由于人员的复杂性导致高校治安问题日益严峻，各类刑事案件也多有发生，如何针对高校的这一特征，采用现代化的方法对其进行管理，就成为了目前高校面临的现实性问题 12。 如今的高校，相关的设备愈加开 放，致使高校的人员成份越来越复杂，在这样的背景形势下，如果不及时采取必要的措施对这些人员进行管理，将会危害高校的安全 13。特别是在最近几年里，高校经常发生盗窃和抢劫的案件，这值得高第 1 章 绪论 3 校管理部门深思。 高校建筑物的多样性也为校园的管理带来了一定的难度，由于不同的建筑物拥有不同的特别，比如学校的教室、实验室等，这些地方通常都是学生聚集的主要场所，是供学生学习的地方；而宿舍、食堂，是为了方便学习的住宿和饮食，这些地方人员密度相对来说较大，这和普通的一些民用住宅是不一样的；高校还有另一类住宅区，即教师的住宅区，这 些地方和普通的住房是差不多的 14。由于高校的建筑物多样性，因而在进行校园管理过程中，难度更大，同时也为高校的安全隐藏了诸多隐患。比如学生的实验室基地，特别是一些化学实验室，存放了很多危险易燃易爆物业，因此，这些地方要着重注意安全性，另外对于学校里一些重要性的文献资料、教师住宅拥有的一些贵重物品，这些就成为了高校中的财产易盗部分，是盗贼密切关注的一些场所 15。 综合高校诸多的现实情况，总结高校的安全问题来源主要如下： （ 1）人员安全问题。高校的人员安全问题是最主要的问题，高校中涉及到的人员主要有学生、 教师、教职工等，最基本的也是最首要的问题就是确保这些人员的安全问题，让大家在里面居住感觉到安全有保障。而基本上对于人员的威胁来源于以下两种情况，一种是刑事案件，比如一些故意伤害人身安全的案件；第二种是高校出现的一些灾害，比如火灾、自燃现象等，对于不同的伤害案件，要根据其不同的特点进行预防及控制，尽量减小伤害的涉及面，将其控制到最小状态 16。 （ 2）财产安全问题。财产安全主要体现在高校的一些价格昂贵的仪器设备及教职工的家庭财产方面。特别是最近几年以来，高校的规模不断扩大，信息技术的广泛运用，使得高校花费了 更多的资金用于高校的基础设施建设上，因而高校的高额的实验仪器越来越多，同时教职工生活水平的提高，家庭中的一些电器设备也越来越多，这成为了窃贼窃取的主要对象 17。 通过以上的这些高校现实情况介绍，我们可以得知，高校目前面临的最大问题就是如何确保这些人员的安全以及高校财产的安全，信息化手段的广泛运用也要求高校在管理时要充分利用可以利用的资源，主要解决以下两个问题：第一，在危险还没有发生前，如何预防这些案件及灾害的发生；第二，发生相关的案件和灾害之后，如何将其影响面降到最低，针对发生的问题如何建立高校的反应机制，以预防下次类似情况的发生 18。在高校相关的设施越来越多，人员越来越复杂的今天，校园安全管理工作不仅仅需要人的参与，同时还需要信息化的手段，科技化的工具来参与，比如利用现代化的手段和方法对进入高校中的可疑人员进行辨识，利用现代化的技术手段监控高校存在的一些隐患地方，以及早做出预防，通过多种手段和途径保障高校的人身和财产安全，为广大的学生和教职工提供一同济大学 硕士学位论文 基于 高校安防系统的设计与实现 4 个和谐稳定的校园环境 19。这是高校管理者当前必须要解决的首要问题。 内外研究现状及分析 在维护高校安全方面，目前各高校应用较多的是视频监控系 统，该系统的出现主要是基于电子摄像技术，特别是进入二十一世纪以来，电子摄像技术得到了突飞猛进的发展，各类监控设备被开发出来，并在全国范围内得到了普遍的应用20。然而这类电子监控设备大都是属于闭路的，是一种嵌入式的系统，随着社会的发展，特别是信息技术及网络的高度更新，这类安防监控系统已经出现了一些不适应的地方，比如它无法实现与网络的实时连接，缺乏远程控制功能 21。 在网络普及和日益发展的今天，基于网络的数字监控系统的诞生是很有必要的，该类监控系统是建立在网络的基础之上的，同时结合应用了网络摄像机，它可 以分为两个部分，即前端部分和后端部分，前端采用网络摄像机，后端采用的是 ，摄像机录下来的画面，可以通过 监控到，摄像机将采集到的图像进行数字化处理，然后通过模拟信号的方式进行传输，同时利用 P 协议，数据加密通过网络传送至监控端，与此同时， 端的用户还可以根据自己的需要对正在工作的摄像机进行实时访问，了解实时的动态信息 22。 网络数字化安防系统具有传统安防系统不具备的优势和特点，在传统安防系统的基础上有了更大的改进，克服了传统安防系统的弊端 23。首先，它可以远距离进行图像传输，通过 数字化视频的方法大大增加了信号的传输速率，同时也确保了信号的稳定性；其次，综合布线代替了模拟布线，网络数字化安防系统主要采取的是网络的方式，通过联网实现了网络带宽的重复使用；最后，通过数字化安防系统可以实现大规模的视频监控，同时信息的存储也非常容易，通过集中存储实现了高效的查询功能，同时在总控中心可以实时了解到各地监控区域的情况，便于进行统一管理 24。 在我国，安防监控行业的发展经历的过程大致如下：首先是以传统电子制造业为基础的小规模的产业化；其次是以图像处理技术、计算机技术、网络技术飞速发展的时期 25。随着中国加入世贸组织以来，国外很多产品都流入国内，包括制造业产品和消耗产品，在这段时间内，国内的一些制造商面临着巨大的挑战，安防产业也是如此，由于国外电子产品行业的发展及科技较国内发展快且早，因此，价格上占有很大的优势，而国内同类技术的产品，所花费的成本相对较大，因此，价格上相对较高，并且国内研发的一些监控安防系统内存容量也很局限，这就造成了在全球竞争中处于劣势地位 26。而随着中国进入 21 世纪以来，各项计算机技术得到了迅猛发展，网络技术更新速度也逐步加快，此时，国内安防企第 1 章 绪论 5 业也在考虑如何充分利用现在 的网络条件，开发出新一代的智能安防系统，并致力于研究具有更多功能和性能的安防软件 27。近几年来，国内安防系统相关的产业发展迅速，由于前期国外的部分监控系统进入国内，让国内找到了发展的方向，此时国内也开发出了网络电子监控系统，相比于国外的产品来说，这些监控系统采用的芯片技术和国外的相当，关键是更适合中国国内的实际特点，价格也有了优势，因此，此时的监控系统具有的优势远远超过了国外同类产品 28。然而，社会是在不断发展的，人们的需求也是在不断变化的，伴随着计算机技术和网络技术的发展，未来的监控设备和产品将会 朝着更加网络化与智能化的方向发展，对于监控设备制造商来说，这将是一个巨大的市场，拥有无限广阔的空间 29。 要研究内容 通过对高校目前的安防系统和学校现状进行实地调研，了解了高校安防过程中的一些特点和现实条件，提出了目标系统的方案建设，旨在通过科学化的信息手段，实现高校安防工作的自动化与信息化，确保高校的人员及财产的安全，同时为高校的安保工作人员提供方便，提高安保工作人员的工作效率。 目标系统 旨在实现校园安保工作的信息化，在提高校园安全度的同时，也要求在一定程度上，为校园安保工作人员提供方便、高 效的安防渠道。论文工作的研究内容主要包括： （ 1）深入校园开展调研工作，了解并掌握校园安保工作的业务流程，在此基础上，重点探讨 术、 术、三层架构技术、移动终端技术在校园安防工作中的应用。 （ 2）设计并实现校园移动巡查子系统，使用户通过移动终端，就可以实现巡查问题的及时上报和处理 。 （ 3）设计并实现远程电源控制子系统，通过移动终端或电脑终端，实现对公共场所用电设备的远程控制。 （ 4）设计并实现校园安防预警子系统，结合信息采集、预警算法，实现公共场所火灾异常的提前预警。 论 文 首先对高校安防系统的开发背景进行了介绍， 然后分析了某 大学校园的现实条件及安防重点范围；通过和相关的安保中心管理人员进行详细的交流和沟通，得出了目标用户的详细需求，并对这些需求进行了分析，最终得出目标系统的需求分析报告，完成系统功能划分，包括校园移动巡查子系统、远程电源控制子系统、校园安防预警子系统；最后对目标系统进行了架构设计、数据库设计，从功能和性能两个方面详细叙述了高校安防系统的设计和实现。 同济大学 硕士学位论文 基于 高校安防系统的设计与实现 6 高校通过使用 安防系统 可以最大程度地保障高等学校校园资源的安全性 ，从而说明系统实施 具有显著的现实意义。 系统可以 减轻 高校安保全体工作人员的工作强度和难度 。在 配置安防系统的高校 中， 安保人员的工作重心将从传统的巡逻站岗转移到对安防系统的监控维护上 ， 面对偶然突发的危害校园资产安全的因素 ， 只需要守株待兔式的监视而不是原先大海捞针式的巡 岗，从而也从一定程度上 降低高校安防方面的开支。高校配置安防系统需要购买监控仪器、相关的网络设备、管理软件等等，但是安防系统可以解放大量的人力 ， 降低相应的人力成本，从长期来看， 高校实施 安防系统 在 降低了高校安防 成本的同时， 更有力地保障高校资源的安全。 文章节安排 论文共由七个章节的篇幅构成，各 章的论述内容如下： 第一章 绪论，介绍了课题研究的依据、背景及国内外研究现状 。 第二章 相关技术 介绍 ，从信息采集技术、信息传输、 发技术三个方面，对课题研究涉及到的技术进行了综述 。 第三章 系统的需求分析，通过用例图详细剖析了业务需求和系统需求 。 第四章 安防系统的设计，详细讨论了高校安防系统的总体方案设计、网络逻辑结构设计、数据库设计、应用层协议的设计。 第五章 安防系统的实现，通过程序流程图、关键代码讨论了电源控制、移动巡查、安防预警等功能子系统的实现过程。 第六章 安防系统的测试，从功能测试和性 能测试两个方面探讨了系统的测试方案。 第七章 总结与展望，对论文工作进行了总结，并给出了课题后期的工作安排。 第 2 章 相关技术介绍 7 第 2 章 相关技术 介绍 息采集技术 介绍 信息采集技术是用来采集监测到的各种信号和图像的，该技术主要是用于安防系统的前端，里面所包含的工具主要有传感器以及视频采集相关设备。传感器是将采集到的图像或信息用一种信号的形式保存起来，并输出到相关的接口，传感器与视频采集设备相互合作，共同完成信息采集的工作 30。而传感器包含的内容主要如下：传感器、信号调整电路、微处理器、输出接口和数字量输出等。它具有如下的一些功能： （ 1）逻辑判断功能以及信息处理功能。 （ 2）具有自诊断、自校准功能。 （ 3）多参数组态功能，可以实现多传感器、多参数复合测量。 （ 4）具有存储功能，使检测数据可以随时存取。 （ 5）具有数据通讯接口，能与计算机直接交换信息。 外线探测技术 红外线探测器是利用红外探测技术对物体进行探测，由于具有温度的物体均会辐射出红外线，相比之下，温度与辐射的能量之间通常呈现正比的关系。目前市场上有很多监控设备都采用了红外线探测的技术，可以快速探测到经过其红外波内的物体，并且准确度高 31。 （ 1）工作原理：红外线探测器的工作原理是通过在探测器中内置一种晶片，该晶片实际上就是一种热释型的晶体，通常我们称之为 “铁电体 ”。热晶体单位面积上的电荷 (极化强度 )与温度有关。运行过程中，一旦红外线照射到极化后的热晶体表面时，该热晶体的温度就会相应地升高，此时电荷将会相应减少。并且此刻该热晶体会通过与负载电阻的连接，实现信号的输出功能。而信号输出功能则是由热晶体的温度来决定的，当温度变化快的时候信号强，温度变化慢的时候则信号弱，由此也可以判断出红外线的强弱程度。 （ 2）工作方式：红外线探测器的工作方式是首 先设计一个该红外线能够探测到的信号区域和范围，当具有表面温度的物体经过该范围时，热晶体能够探测到物体的温度，并将该信号传送至传感器，传感器接收到信号后再将其转换为一种模拟信号，以便执行器件做出反应。在通常情况下设计红外线探测器时，会通同济大学 硕士学位论文 基于 高校安防系统的设计与实现 8 过增加具有聚光系统的透镜的方式来扩大探测范围。 （ 3）应用范围：随着红外探测技术的发展与成熟，目前该技术已经广泛应用于各大领域，比如安防领域、测量领域、气