智能建筑安全技術防范系統(tǒng)信息原理及信息模型

宋 蒙, 趙 慧

(長安大學 電子與控制工程學院, 陜西 西安 710064)

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智能建筑安全技術防范系統(tǒng)信息原理及信息模型

宋 蒙, 趙 慧

(長安大學 電子與控制工程學院, 陜西 西安 710064)

把信息理論應用于智能建筑安全技術防范系統(tǒng),基于信息原理的基本理論,以信息流為主線,分析了智能建筑安全技術防范系統(tǒng),建立了信息原理模型,直觀展示了安全技術防范系統(tǒng)的信息流過程及各個環(huán)節(jié)之間的邏輯關系,達到對復雜系統(tǒng)的規(guī)律化認識。

智能建筑; 安全技術防范系統(tǒng); 入侵報警系統(tǒng); 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

宋 蒙(1993—),女,研究方向為建筑智能化。

0 引 言

信息科學的方法論基本要點是在研究高級復雜事物時,首先從信息而不是物質或能量的觀點出發(fā),通過分析該事物所包含的信息過程來揭示其復雜工作機制,通過建立適當?shù)男畔⒛Ｐ秃秃侠淼募夹g手段來模擬或實現(xiàn)高級事物的復雜行為。

本文以安全技術防范系統(tǒng)為對象,以信息流為主線,基于信息理論的基本原理,構建了信息模型,直觀展示了系統(tǒng)中信息流的過程及各個環(huán)節(jié)的邏輯關系。

1 信息理論方法

信息理論方法包括以下三個:① 信息系統(tǒng)分析方法,通過分析該事物所包含的信息過程來揭示復雜工作機制的奧秘,建立信息模型;② 信息系統(tǒng)綜合方法，構建滿足功能要求的信息模型,明確模型中各環(huán)節(jié)應滿足的要求和各環(huán)節(jié)間的邏輯關系,應用現(xiàn)有技術建立模型;③ 信息系統(tǒng)進化方法,利用信息原理對系統(tǒng)進行進一步組織和優(yōu)化。

本文基于系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)優(yōu)化方法,基于信息原理對安全技術防范系統(tǒng)中入侵報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)等進行系統(tǒng)分析;從集成的角度,分析安全技術防范系統(tǒng),明確各環(huán)節(jié)應滿足的要求及邏輯關系,建立模型;從集成系統(tǒng)的角度,分析系統(tǒng)相應的整體功能及與環(huán)境之間的相互作用,通過調整系統(tǒng)的內部結構和關系,達到性能優(yōu)化的目的。

典型信息全過程如圖1所示。主體通過獲取信息和傳遞信息,把本體論信息轉變?yōu)榈谝活愓J識論信息,通過處理和認知信息來深入認識系統(tǒng)的運動狀態(tài)和方式,形成知識,然后在此基礎上再生第二類認識論意義的信息(策略信息),即指明把系統(tǒng)由初始狀態(tài)轉變?yōu)槟康臓顟B(tài)的控制策略,執(zhí)行策略信息,產生控制行為,完成主體對對象施行的變革,這是典型的信息過程模型。分析系統(tǒng)信息,調整系統(tǒng)內部的結構(關系),達到系統(tǒng)整體性能優(yōu)化的目的。系統(tǒng)優(yōu)化首先獲得系統(tǒng)內部結構與外部環(huán)境的信息,根據(jù)這些信息確定系統(tǒng)的功能目標;然后通過功能檢測機構測定系統(tǒng)的實際功能,并與目標功能相比較;據(jù)此產生相應的結構調節(jié)信息,通過調節(jié)機構調節(jié)系統(tǒng)的內部結構,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的優(yōu)化。

圖1 典型信息全過程

安全技術防范系統(tǒng)經歷了以下主要的發(fā)展階段:① 第一階段，從單一的電子防盜裝置到電子防盜報警系統(tǒng),逐步形成報警聯(lián)網系統(tǒng)；② 第二階段，從防盜報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展為防盜報警、視頻監(jiān)控、出入口控制聯(lián)動管理的綜合式安防系統(tǒng)；③ 第三階段，防盜報警、視頻監(jiān)控、出入口控制、訪客查詢、保安巡更、停車場(庫)管理、系統(tǒng)綜合監(jiān)控與管理的集成式安防系統(tǒng),并向更大的集成系統(tǒng)發(fā)展。整個系統(tǒng)在向多功能、大容量、智能化發(fā)展,集安全防范、自動化控制等為一體的綜合管理系統(tǒng)。安全技術防范系統(tǒng)主要包括入侵報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和出入口控制系統(tǒng)。

2 安全技術防范系統(tǒng)信息模型

安全技術防范系統(tǒng)信息過程如圖2所示,包括危險源識別、風險響應與處理、應急保障三部分。危險源識別對應信息獲取,由探測器探測事件;風險響應與處理對應信息處理,接收獲取的信息并對其判斷和處理;應急保障對應信息執(zhí)行,即對信息處理的結果產生行為,如發(fā)出警示信號、控制設備動作等。

圖2 安全技術防范系統(tǒng)信息過程

安全技術防范系統(tǒng)信息獲取方式主要有自動和手動兩種,即通過探測器和手動報警按鈕獲取,并將非電量轉換為電量,以便傳輸。

2.1 入侵報警系統(tǒng)信息模型

入侵報警系統(tǒng)由前端設備、傳輸設備、處理/控制/管理設備和顯示/記錄設備部分組成。前端設備包括探測器和緊急報警裝置,傳輸設備包括線纜、地址編碼器、信號發(fā)射和接收裝置等,控制設備包括控制器或中央控制臺,控制器/中央控制臺包含控制主板、電源、聲光指示、編程、記錄裝置以及信號通信接口等。

入侵報警系統(tǒng)信息模型如下:

(1) 信息獲取。信息獲取方式主要有入侵探測器和報警按鈕等,如主動紅外探測器(由紅外線發(fā)生裝置和接收裝置組成)。當發(fā)生非法入侵時紅外光束被遮斷,報警器產生報警信號,而被動紅外探測器不向空間發(fā)射紅外線,而是將探測到的人體發(fā)出的紅外線輻射轉換為電信號,控制電路產生報警信號。信息傳輸由各個系統(tǒng)的傳輸設備完成,傳輸設備包括雙絞線、電纜、無線信號發(fā)射和接收裝置等。

(2) 信息處理。由主機控制器完成,入侵報警系統(tǒng)的報警控制主機接收到報警信號,控制主機經識別、判斷后按照程序設定執(zhí)行本地處理(如發(fā)出聲光報警信號、發(fā)出控制信號控制多種外圍設備),并可與監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)聯(lián)動。報警中央控制主機可以對入侵報警系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行設置。入侵報警系統(tǒng)一般有5種工作狀態(tài)。

① 布防是操作人員執(zhí)行布防指令后,系統(tǒng)探測器開始工作,并進入正常警戒狀態(tài)。

② 撤防是操作人員執(zhí)行撤防指令后,系統(tǒng)探測器不能進入到正常警戒狀態(tài)或從警戒狀態(tài)退出,探測器無效。

③ 旁路狀態(tài)是操作人員執(zhí)行旁路指令后,防區(qū)探測器會從整個探測器的群體中被旁路掉(失效),而不能進入工作狀態(tài),故只將一個探測器單獨旁路,也可以將多個探測器同時旁路。

④ 24 h監(jiān)控狀態(tài)是指某些防區(qū)的探測器處于常布防的全天候工作狀態(tài),不受布防與撤防操作的影響。

⑤ 系統(tǒng)自檢與測試是在系統(tǒng)撤防時,操作系統(tǒng)進行自檢和測試信息執(zhí)行,即執(zhí)行策略信息,產生控制行為。

(3) 信息執(zhí)行。入侵報警系統(tǒng)的控制系統(tǒng)輸出控制信號,發(fā)出聲光報警,自動撥號報警,開啟相關攝像機和錄像機,關閉相關出入口,同時還將報警信息輸出至上一級指揮中心或有關部門。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息模型

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設備主要包括攝像機以及與之配套的設備,如各類攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、解碼驅動器、紅外燈以及雨刷等附件,其任務是進行攝像,并將其轉換為電信號。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息模型如下:

(1) 信息獲取傳輸設備所傳輸?shù)男畔?既包括攝像前端向控制主機傳輸?shù)囊曨l圖像,也包括從控制主機傳輸給攝像前端的控制信號。傳輸設備一般包括線纜、調制與解調設備、線路驅動設備等。

(2) 信息處理。處理與控制設備是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心,信息處理由主機控制器完成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)控制設備的功能包括前端設備控制、鍵盤指令的接收和處理、報警設備管理、繼電器輸出設備管理、打印、視頻切換等。

(3) 信息執(zhí)行。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心可發(fā)出信號,控制攝像機鏡頭的焦距、光圈,控制云臺的移動,開啟攝像機和錄像機,并與入侵報警系統(tǒng)和出入口控制系統(tǒng)聯(lián)動。

2.3 出入口控制系統(tǒng)信息模型

出入口控制系統(tǒng)的功能是管理建筑內外的出入通道,控制人員的出入,在建筑內及其相關區(qū)域限制未授權人員的出入和活動,對出入人員及其出入時間進行記錄等。出入口控制系統(tǒng)可以有效地解決傳統(tǒng)安防系統(tǒng)中人員疏忽、鑰匙遺失等造成的潛在安全風險。

出入口控制系統(tǒng)的信息模型如下:

(1) 信息獲取。由前端識讀部分完成,通過識讀現(xiàn)場裝置獲取操作及鑰匙信息,并對目標進行識別,將信息傳遞給管理與控制部分進行處理。實現(xiàn)身份識別的方式主要有證/卡類身份識別、密碼類識別、生物識別類身份識別以及復合類身份識別,如接觸式IC卡通過讀卡機與卡片的接觸點相接觸,使電路接通而進行信息讀取。非接觸式感應卡是利用電子回路及感應線圈,當卡片進入讀卡機共振范圍內時產生共振,感應電流使卡片上的芯片開始工作,線圈向讀卡機發(fā)送信息。讀卡機將接收到的信號變成電信號,傳輸給控制器進行操作,識讀裝置有相應的聲光提示。

出入口控制系統(tǒng)傳輸設備包括雙絞線、電纜、通信線纜等。目前大多數(shù)控制器都支持多種聯(lián)網的通信方式,如RS-232、RS-485、TCP/IP等,在不同的情況下應用不同的聯(lián)網方式,在要求的范圍內進行系統(tǒng)聯(lián)網。在某些特殊要求場合下,基于系統(tǒng)整體安全性的考慮,還要求通信必須能夠以加密的方式傳輸。傳輸設備傳輸?shù)男畔ㄇ岸讼蚩刂浦鳈C傳輸?shù)膱缶盘?、視頻圖像和識讀信息,以及控制主機傳輸給前端的控制信號。

(2) 信息處理。出入口控制系統(tǒng)的控制器對來自識讀部分的信息做出判斷和響應,存儲目標的鑰匙信息(如卡號、密碼、指紋等)、操作權限、事件信息等,提供查詢與聯(lián)動等功能,并將相應的事件信息傳遞給中央計算機。另外,控制器還可以直接與消防報警器、防盜報警器聯(lián)網,當有火警或盜竊事件發(fā)生時,可以立即采取相應的聯(lián)動措施。

(3) 信息執(zhí)行。主要有閉鎖部件、阻擋部件和出入準許裝置,以及三者的組合部件或裝置,包括各種電子鎖具、三棍匝、擋車器等控制設備。這些設備應具有動作靈敏、執(zhí)行可靠、良好的防潮防腐性能,并具有足夠的機械強度和防破壞能力。出入準許指示裝置可采用聲光、文字、圖形、物體移動等多種指示,且準許和拒絕兩種狀態(tài)易于區(qū)分?？刂浦行脑诎l(fā)生突發(fā)事件時可以控制通道的開啟或關閉,并與火災自動報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和入侵報警系統(tǒng)聯(lián)動。

3 結 語

本文將信息理論作為一種方法論應用到智能建筑安全技術防范系統(tǒng)的研究中,忽略復雜的外部機制,從信息流的角度研究了安全技術防范系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。以信息原理為基礎的安全技術防范系統(tǒng)的信息模型清晰地展示了各子系統(tǒng)從信息獲取到信息施效的整個工作過程,并直觀地展示了該過程。

[1] 鐘義信.信息科學與技術導論[M].2版.北京:北京郵電大學出版社,2010.

[2] 王娜,沈國民.智能建筑概論[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[3] 李玉英,丁振國.智能建筑系統(tǒng)集成[M].上海:上海財經大學出版社,2001.

[4] 沈曄.樓宇自動化技術與工程[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社,2009.

[5] 劉順波.智能建筑公共安全系統(tǒng)[M].北京:人民交通出版社,2010.

Information Principle and Information Model of Security Protection System in Intelligent Building

SONG Meng,ZHAO Hui

(School of Electronic & Control Engineering, Chang’an University, Xi’an 710064, China)

This paper applied the information theory to security protection system of intelligent building.Based on the basic principle of information theory,the information flow being as the main line,the security protection system of intelligent building was analyzed.The information theory model was set up,which intuitively shows the information flow process and logical relationships between each link of security protection system,in order to obtain the regularization of the complex system.

intelligent building; security protection system; intrusion alarm system; video monitoring system

TU 855

B

1674-8417(2016)10-0044-04

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.10.013

2016-10-08

趙 慧(1992—),女,研究方向為建筑智能化。