自主式安防照明控制系統(tǒng)的研究

吳睿，楊坦，高蘇蒂，楊釗，張劼，王來宏

1.安徽新華學院土木與環(huán)境工程學院，安徽 合肥 230088；2.安徽新華學院電子通信工程學院，安徽 合肥 230088

自主式安防照明控制系統(tǒng)的研究

吳睿1，楊坦1，高蘇蒂1，楊釗2，張劼1，王來宏1

1.安徽新華學院土木與環(huán)境工程學院，安徽 合肥 230088；2.安徽新華學院電子通信工程學院，安徽 合肥 230088

為解決智能建筑中安防系統(tǒng)的局限性和盲點問題，通過多種探測聯(lián)動手段，利用軟硬件結合形成一套新型安全防范系統(tǒng)，即自主式安防照明控制系統(tǒng).當外界入侵檢測范圍時，立即觸發(fā)到紅外信號，并聯(lián)動安防監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)報警，完成對檢測區(qū)域的視頻監(jiān)視及錄像.此外，DDC控制系統(tǒng)通過光照度探測器控制觸發(fā)區(qū)域的照明開啟，對錄像的環(huán)境進行補償并威懾非法入侵者.實現(xiàn)了視頻監(jiān)控、周界防范和智能照明的聯(lián)動，增加了現(xiàn)場的多方位監(jiān)控點.最終通過實驗驗證，本系統(tǒng)可行性高、覆蓋范圍廣，值得今后在安防系統(tǒng)中推廣.

自主照明；三聯(lián)動；集中控制；防區(qū)動態(tài)監(jiān)控

1984年1 月在美國康涅狄格州哈福德市對一棟舊金融大廈進行改建，竣工后大樓改名為City Place［1］.由于City Place在宣傳材料中第一次出現(xiàn)“智能建筑”（Intelligent Building，IB）一詞，City Place就被稱為世界上第一棟智能建筑［2］.我國建設部正式頒布了智能建筑國家標準《智能建筑設計標準》（GB/T50314—2006），對智能建筑作出如下定義：以建筑為平臺，兼?zhèn)湫畔⒃O施系統(tǒng)、信息化應用系統(tǒng)、建筑設備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結構、系統(tǒng)、服務、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境［3］.

智能建筑概念的產(chǎn)生到現(xiàn)在已經(jīng)三十多年了，中國的智能建筑從20世紀90年代末期到現(xiàn)在也經(jīng)歷了飛躍的發(fā)展［4］.如今，建筑智能化不再是一個單一的專業(yè)方向，更多的和物聯(lián)網(wǎng)虛擬儀器等方向結合［5］.建筑智能化既要結合建筑結構的特點，也要偏重于建筑電氣的設計與控制；不僅要針對硬件上的選型和施工，還要實現(xiàn)軟件的應用［6］.

1 控制系統(tǒng)總體設計

設計的控制平臺主要集中在對視頻監(jiān)控系統(tǒng)（video surveillance system，VSS）、周邊防范系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)的綜合控制進行了優(yōu)化和更新.通過系統(tǒng)綜合布線，完成以下軟硬件的工作：高速球機和一體化攝像機與硬盤錄像機（digital video recorder，DVR）和矩陣切換器連接視頻線、通信線和電源線；連接紅外對射檢測信號設備的發(fā)射端與接收端的觸發(fā)線路，并將接收端與大容量DVR通過BUS總線進行通信連接；連接照明系統(tǒng)中光照度傳感器與DVR的通信線路；連接報警器與DVR的通信.此外，在組態(tài)王軟件上進行編程與操作，實現(xiàn)照明系統(tǒng)的控制及系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障的識別和排除.

1.1 系統(tǒng)主體功能

控制系統(tǒng)主要完成的是安防系統(tǒng)的一體化與集中化，主體功能如下：

1）監(jiān)控平臺對自助式安防照明控制系統(tǒng)實施后臺監(jiān)控，調節(jié)觸發(fā)區(qū)域照明設備的照度和亮度.組態(tài)王軟件平臺設置照明控制方案，并在平臺上顯示燈具的布置，調節(jié)顯示照明設備照度的調節(jié)和ON/OFF狀態(tài).

2）紅外探測信號被阻隔觸發(fā)信號啟動功能［7-8］；

3）聲光報警器開啟功能［9］；

4）攝像設備自動轉向探測觸發(fā)區(qū)域進行畫面采集；

5）系統(tǒng)可實現(xiàn)軟件平臺控制開關，也可以通過現(xiàn)場開關設備進行.

6）觸發(fā)區(qū)域的場景照度和亮度的大小調整、時間定為、開關順序的選擇均可以自行設置.

1.2 系統(tǒng)主體設計

自主式安防照明控制系統(tǒng)結合監(jiān)考、防盜報警及照明補償于一體，因此該系統(tǒng)對信息的傳輸和分配要求較高，需將紅外對射、攝像監(jiān)控及特殊照明的信號統(tǒng)一，使得系統(tǒng)滿足高精度的安防要求.

在該系統(tǒng)中，通過矩陣切換器和硬盤錄像機來調動高速球機進行攝像，驅動其進行工作的信號由紅外對射探測器來產(chǎn)生，并且配備聲光報警器進行報警，同時針對外界光照是否合適的問題，開啟對局部入侵位置的補償照明.一旦外界非法入侵觸動紅外探測，及時進行報警并啟用攝像頭進行偵查.

首先，將紅外對射接收端的NC端口信號通過通訊線連接至硬盤錄像機的IN端口，在與硬盤錄像機連接的矩陣切換器的軟件界面調試云臺轉向預置點，并給出觸發(fā)信號1為紅外對射信號，即紅外對射為常開形式，一旦信號中斷，將通過NC端口傳入硬盤錄像機，聯(lián)動云臺轉向預置點，實現(xiàn)對入侵區(qū)域的視頻監(jiān)控，同時開啟錄像功能，對入侵區(qū)域的動態(tài)物體進行錄像；再者，將智能照明的觸發(fā)信號端口通過通信線連入硬盤錄像機的ALARM報警端口，即一旦監(jiān)控設備進行攝錄時，即給出信號至光照度傳感器，判斷外界環(huán)境光照度的情況，若外界光照度低于設定的閾值，開啟8盞雙管熒光燈進行照度補償，若外界光照度高于設定的閾值，則8盞雙管熒光燈不開啟.

系統(tǒng)結構圖如圖1所示.

圖1 自主式安防照明控制系統(tǒng)結構圖Fig.1Structure diagram of autonomous security lighting control system

2 系統(tǒng)控制設計

自主式安防照明控制系統(tǒng)需求分析如下：

1）與視頻監(jiān)控聯(lián)動

若出現(xiàn)未經(jīng)許可闖入檢測區(qū)域者，觸發(fā)紅外對射信號，紅外對射立即將報警信號通過模擬/數(shù)字轉換器后傳至安保中心平臺.同時由PC通過聯(lián)動大容量數(shù)字視頻錄像機，使檢測者監(jiān)控檢測區(qū)域圖像，以便及時地采取正確的處理措施.若因其他原因造成誤報警，檢測者可通過監(jiān)控主畫面顯示的現(xiàn)場畫面排查誤報警情況.

2）與燈光聯(lián)動

若出現(xiàn)未經(jīng)許可闖入檢測區(qū)域者，觸發(fā)紅外對射信號，紅外對射經(jīng)5 s延遲后將報警信號通過模擬/數(shù)字信號轉換傳至該區(qū)域的照明設備，使得闖入檢測區(qū)域者入侵者受光照驚嚇后終止非法入侵行為；同時通過照明補償后，VSS可以記錄闖入檢測區(qū)域者的行為，留下視頻和音頻證據(jù)，發(fā)揮出系統(tǒng)的安防功能.

系統(tǒng)流程圖和啟動流程圖如圖2和圖3所示.

圖2 系統(tǒng)流程圖Fig.2System flowchart

圖3 啟動流程圖Fig.3Start flowchart

3 仿真系統(tǒng)設計

系統(tǒng)主要有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外對射系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)組成，仿真硬件平臺包括照明及其監(jiān)控系統(tǒng)實訓單元和照明及其監(jiān)控系統(tǒng)控制中心［10］；

軟件界面設計主要通過組態(tài)王6.55進行編程并連接DDC控制臺［11］；

系統(tǒng)的通訊協(xié)議主要是通過支持Modbus協(xié)議RS485總線通訊［12］.

系統(tǒng)的控制功能如下：

1）通過光照度和亮度探測器的信號對雙管熒光燈的照度和亮度進行調節(jié)；

2）當紅外探測器觸發(fā)信號時，開啟雙管熒光燈帶進行照明；當紅外探測器觸發(fā)狀態(tài)在10 s后無觸發(fā)時，雙管熒光燈帶關閉；

3）系統(tǒng)轉換為手動控制，旋至開啟，雙管熒光燈帶亮；旋至關閉，雙管熒光燈帶滅；

4）在組態(tài)王軟件平臺上進行時間預設［13］；

5）監(jiān)控平臺顯示攝像機畫面，能夠通過矩陣鍵盤對云臺攝像機進行控制［14］.

當觸發(fā)紅外對射信號，矩陣能夠迅速將攝像機畫面顯示在監(jiān)控平臺上，數(shù)字視頻錄像機自動錄像，同時照明系統(tǒng)通過光照度傳感器感知外界光線，若光照度低于400 lx（lx為光照度的單位）時，開啟燈進行環(huán)境照度補償［15］.

系統(tǒng)控制結構圖如圖4所示.

圖4 控制結構圖Fig.4Control structure diagram

4 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計主要滿足一下兩個功能：

1）攝像機的預支點、巡航、軌跡等的設置，使攝像機可以按照既定路線進行錄像；

2）Lonwork建立照明的物理點的地址對應，在力控軟件界面實現(xiàn)照度的調節(jié)和選擇.

通過Lonwork軟件實現(xiàn)軟件界面的設計，主要是對燈光補償?shù)牡狞c位的的顯示和響應結果的畫面的呈現(xiàn)，后臺通過DDC現(xiàn)場控制器將相關物理點（DIO）進行分配.其效果圖如圖5和圖6所示.

圖6 監(jiān)視器畫面Fig.6Monitor screen

5 分析與驗證

自主式安防照明控制系統(tǒng)針對當前安防系統(tǒng)在準確性、響應時間及處理方法上均進行改進和更新，并且實現(xiàn)三大硬件的聯(lián)動.此外，通過實驗證明系統(tǒng)的可行性，實驗結果如表1所示.

表1 實驗驗證結果Tab.1Experimental verification results

自主式安防照明系統(tǒng)的實物現(xiàn)場如圖7～9所示.

圖7 監(jiān)控攝像頭Fig.7Surveillance camera

圖8 整體連線圖Fig.8Integrated wiring diagram

圖9 智能照明設備Fig.9Intelligent lighting equipment

6 結語

總之，自主式安防照明系統(tǒng)是在當前安防系統(tǒng)的基礎上進行了很大的改進，可以推廣作為民用建筑安防系統(tǒng)的標準規(guī)范.本系統(tǒng)的設計完全滿足現(xiàn)代小區(qū)的安防要求，并且在準確性、響應時間及處理方法上得到很大的提高，特別是針對大型小區(qū)的安防系統(tǒng)的缺陷，如防入侵措施的不到位、報警不及時和監(jiān)控結果的顯示不明顯等方面有很大的擴充和提高.因此，自主式安防照明控制系統(tǒng)具有較強的實用性和推廣性.

參考文獻：

［1］鄧遂，鄧瀚林，梁慶偉，等.周界監(jiān)測中的閾值優(yōu)化和多模態(tài)節(jié)點協(xié)同檢測算法［J］.西安交通大學學報，2013，47（2）：75-80.

DENG S，DENG H L，LIANG Q W，et al.A new optimization method for thresholds and collaborative targets detection in perimeter monitoring［J］.Journal of Xi'an Jiaotong University，2013，47（2）：75-80.

［2］黃劍雄.智能應急照明和疏散指示系統(tǒng)設計探討［J］.建筑電氣，2016（10）：35-40.

HUANG J X.Discussion about the design of intelligent emergency lighting and evacuate indicating system［J］. Building Electricity，2016（10）：35-40.

［3］苗國耀，程輝.智能家居安防報警系統(tǒng)的設計［J］.科技創(chuàng)新導報，2011（11）：49-49.

［4］李海濤，張志秀.RFID技術在小區(qū)安防系統(tǒng)中的應用綜述［J］.山東輕工業(yè)學院學報（自然科學版），2008，22（1）：43-45.

LI H T，ZHANG Z X.The application summary of the RFIDtechnologyinsecuritysysteminresidential communities［J］.Journal of Shandong Institute of Light Industry（Natural Science Edition），2008，22（1）：43-45.

［5］朱良.戶外周界傳感技術——周界防入侵系統(tǒng)的眼睛和耳朵［J］.中國安防.2008（3）：39-41.

［6］吳尤駿.淺議機場周界安防傳感器應用現(xiàn)狀［J］.中國安防，2011（4）：95-97.

［7］王維.激光對射系統(tǒng)在機場周界安防系統(tǒng)中的應用研究［J］.智能建筑與城市信息，2010（3）：79-85.

WANG W.The application of laser shot system at the airportperimetersecuritysystem［J］.Intelligent Building&City Information，2010（3）：79-85.

［8］秦培林，楊春森.光纖振動傳感器在安防周界中的應用［J］.裝備制造技術，2005（4）：11-13.

QIN P L，YANG C S.The application of optical fiber vibrant sensor in safeguarding surrounding areas［J］. EquipmentManufacturingTechnology，2005（4）：11-13.

［9］侯加全.智能照明控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢的探討［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2013（增刊1）：263-266.

［10］周躍峰，郭杰榮.安防監(jiān)控系統(tǒng)技術的發(fā)展綜述［J］.湖南文理學院學報（自然科學版），2014（6）：81-85.

ZHOU Y F，GUO J R．Summary of safety surveillance system［J］.Journal of Hunan University of Arts and Science（Natural Science Edition），2014（6）：81-85．

［11］代丹，陳寅生.LED照明技術應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.建筑電氣，2014（12）：14-20.

DAID，CHENYS．Developmentstatusand development trend of LED lighting technology［J］. Bulid-Ing Electricity，2014（12）：14－20.

［12］中華人民共和國建設部.建筑照明設計標準：GB5003422004［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［13］王秀平.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的校園安防系統(tǒng)設計［J］.實驗技術與管理，2011，28（8）：103-106.

WANG X P．Design of campus security system based on Internet of things technology［J］.Experimental Technology and Management，2011，28（8）：103-106.

［14］袁樵.國際照明委員會照明標準——室內(nèi)工作場所照明［J］.照明工程學報，2002（4）：55-60.

［15］周曉偉，蔡建平，鄭增威，等.新型室內(nèi)照明智能控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［J］.計算機應用研究，2009（8）：2977-2981.

ZHOU X W，CAI J P，ZHENG Z W，et al．Research and implementation of novel intelligent indoor light control system［J］.Application Research of Computers，2009（8）：2977-2981.

本文編輯：陳小平

Autonomous Security Lighting Control System

WU Rui1，YANG Tan1，GAO Sudi1，YANG Zhao2，ZHANG Jie1，WANG Laihong1
1.College of Civil and Environment Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei 230088，China；2.College of Electronic Communication Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei 230088，China

To solve the limitation and blind spot problem of the security system of intelligent building，we used the combination of hardware and software by a variety of means of detecting linkage to form a new autonomous security lighting control system.While the detection area was invaded，immediately the infrared signal triggered with the implementation of alarm by the linkage of security system，and the video monitoring and video recording of the detection area were completed.In addition，the lighting for the video recording was controlled by the light illuminance detector of the direct digital control system to deterrent the illegal alien.We realized the linkage of video surveillance，perimeter guard and intelligent lighting to increase the multi-faceted monitoring points on site.Finally，it is validated that the system has the characteristics of good feasibility，wide cover range，and is worth popularizing in the security system.

autonomous lighting；linkage effect；centralized control；area dynamic monitoring

TU855

A

10.3969/j.issn.1674?2869.2017.03.016

1674-2869（2017）03-0302-05

2017-02-20

安徽高校省級自然科學研究重點項目（KJ2017A616）；國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201512216045）；國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201512216046）；校企合作實踐教育基地項目（2015xqjdx01）

吳睿，碩士，講師.E-mail：wuuriu@163.com

吳睿，楊坦，高蘇蒂，等.自主式安防照明控制系統(tǒng)的研究［J］.武漢工程大學學報，2017，39（3）：302-306.

WU R，YANG T，GAO S D，et al.Autonomous security lighting control system［J］.Journal of Wuhan Institute of Technology，2017，39（3）：302-306.