建筑智能化系統(tǒng)安防工程管理應用探究

王曉晨

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

智能化技術的出現(xiàn)和應用發(fā)展，為提升建筑安防工程的服務質(zhì)量和功能效果提供了技術方面的保障和支持。將智能化技術原理應用到建筑安防工程管理應用當中，主要能夠以智能化系統(tǒng)的方式實現(xiàn)對各項具體建筑管理內(nèi)容的有效控制。基于此，對建筑智能化系統(tǒng)安防工程的管理應用進行分析，對提升建筑安防工程的建設質(zhì)量和效果具有積極的意義。

1 建筑智能化系統(tǒng)安防設計思路

1.1 滿足業(yè)務建設需求

基于確保建筑安防工程質(zhì)量效果的目的，考慮在安防工程建設中融入智能化系統(tǒng)，應用大云物移智信息化手段來完善針對建筑樓宇安防的管理體系，進而有效提升后勤服務保障的能力?？紤]當前樓宇存在較多獨立運行的系統(tǒng)，導致系統(tǒng)管理入口繁雜，數(shù)據(jù)沉淀累計規(guī)模較大，缺少統(tǒng)一的管理平臺。針對這一方面的問題，考慮建立基于物聯(lián)網(wǎng)的樓宇管理應用，以智慧化管控的方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，創(chuàng)新智能聯(lián)動應用，在提升后勤服務效果，為客戶提供高質(zhì)量后勤服務保障的同時，也能夠達到建筑能耗管理與節(jié)能減排的目標[1]。

基于這一目的，對建筑智能化系統(tǒng)安防的設計，重點圍繞樓宇信息監(jiān)控分析模塊、樓宇安全管理、樓宇能耗管理、樓宇出入管理、配電室動環(huán)、綠色能源管理六個方面來進行樓宇智能監(jiān)管體系的規(guī)劃。以樓宇信息監(jiān)控分析模塊為例，對該模塊功能的開發(fā)設計，應圍繞大樓總覽、樓宇安全、樓宇能耗、變配電、綠色能源等展示相關的信息[2]。同時也應能夠針對樓宇其他相關問題拓展機器學習分析模型，優(yōu)化工位使用策略，優(yōu)化能耗管控策略，針對以往可能會消耗較多能源的設備和區(qū)域，體現(xiàn)建筑智能化樓宇的節(jié)能優(yōu)勢和特點。

1.2 樓宇網(wǎng)絡建設

依據(jù)以上業(yè)務建設需求來構建能夠支持建筑智能化安防系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡，應以保障交換機等設備的穩(wěn)定高效運行為主要目的，將各個區(qū)域的相關設備搭建在同一個網(wǎng)絡局域內(nèi)，作為建筑樓宇的安防專網(wǎng)進行使用。整個安防專網(wǎng)以二層網(wǎng)絡架構為主，保障單項傳輸數(shù)據(jù)流收集與管理的便利性。

在樓宇網(wǎng)絡中，鏈路帶寬的利用率最高為80%，其中約20%作為包頭數(shù)據(jù)的開銷。以保障數(shù)據(jù)傳輸高效安全為主要目的，要求網(wǎng)絡接入層的設備以百兆帶寬為主，網(wǎng)絡核心交換機的容量，應在所有數(shù)據(jù)流量總和的4 倍左右，以此來應對海量數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)交換需求[3]?；诖耍瑢怯罹W(wǎng)絡的建設，考慮應用樹型拓撲結構，選擇應用高質(zhì)量的網(wǎng)絡產(chǎn)品，將網(wǎng)絡交換機與核心交換機通過光纖光纜的方式連接起來，用以保障網(wǎng)絡設備穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

2 建筑智能化安防系統(tǒng)設計應用分析

2.1 安防系統(tǒng)設計方案

在明確建筑智能化安防系統(tǒng)的設計要求后，結合建筑樓宇的實際情況，對建筑智能化安防系統(tǒng)進行設計，強調(diào)發(fā)揮網(wǎng)絡技術的作用，以同一網(wǎng)域為前提來搭設具體的子系統(tǒng)，這樣能夠構建一個支持高效率數(shù)據(jù)傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)，提升各個子系統(tǒng)的連接質(zhì)量和效果。

結合建筑樓宇的實際情況，從安全、智能、管理、辦公四大方面來進行安防系統(tǒng)的設計優(yōu)化，主要強調(diào)樓宇管理具備運行態(tài)勢感知、物業(yè)服務保障、事件協(xié)同處置以及決策分析輔助四方面的功能。其中，運行態(tài)勢感知功能強調(diào)針對建筑樓宇中涉及的各類安防設備運行狀態(tài)，以BIM 三維模型的方式，借助感應器收集相關設備的運行參數(shù)和變化情況，進而在相應的系統(tǒng)軟件中集中展示樓宇時空多維運行態(tài)勢，實現(xiàn)對樓宇運行狀態(tài)以及相關參數(shù)變化的實時監(jiān)測；物業(yè)服務保障功能強調(diào)基于數(shù)字孿生技術映射樓宇內(nèi)部精細的空間布局、設施設備和重要資產(chǎn)的分布，保障建筑樓宇內(nèi)部各項設施設備的正常運轉(zhuǎn)；事件協(xié)同處置功能要求能夠滿足應急時間檢測和感知告警的要求，依靠業(yè)務子系統(tǒng)提供的服務統(tǒng)—集成調(diào)度，實現(xiàn)事件協(xié)同的處置流程；決策分析輔助功能主要針對建筑樓宇管理中存在的能源利用浪費、空間布局不合理等問題，發(fā)揮算法模型以及數(shù)據(jù)建模技術的作用，借助數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對樓宇問題的重視，進而給出有效的建議，提升建筑樓宇的后勤保障質(zhì)量[4]。

基于此，提出安防系統(tǒng)硬件組成架構，如圖1 所示。

圖1 建筑智能化安防系統(tǒng)硬件組成架構

結合系統(tǒng)架構，在保障各個子系統(tǒng)獨立搭建思路的前提下，可以讓子系統(tǒng)以分別網(wǎng)絡化的方式滿足執(zhí)行層對子系統(tǒng)提出的管理、控制、監(jiān)管等方面的功能需求，從通信這一物理層面，為各個子系統(tǒng)的連接提供便利。

2.2 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

對視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的設計，強調(diào)在應用分布式系統(tǒng)的前提下，能夠為建筑樓宇提供安全監(jiān)視、設備監(jiān)控、生產(chǎn)運行等方面的有效技術手段。對該子系統(tǒng)的設計，應能夠體現(xiàn)可擴展和開放性的特點，便于后續(xù)與其他系統(tǒng)集成。在綜合考慮系統(tǒng)性價比的前提下，設計的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)硬件架構如圖2 所示。

圖2 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)硬件架構

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)主要由前端模擬攝像機設備、硬盤錄像機、視頻切換矩陣、顯示屏、操作臺、應用軟件以及其他傳輸和輔助類的設備為主。在前端設備部分，主要發(fā)揮模擬技術的作用，將攝像機以集中式的接入方式安裝于裝有空調(diào)且潔凈度較高的設備間內(nèi)，便于日常的管理維護和故障排查。選擇的前端設備型號，考慮在應用全模擬監(jiān)控架構的基礎上，針對夜晚、地下車庫等不同的應用場景，選擇紅外攝像機和低照度攝像機來達到實時監(jiān)控的目的。

在信號傳輸方面，前端攝像機圖像信號以視頻同軸電纜滿足傳輸需求，在超出距離的情況，則借助光端機來進行中繼傳輸，用以確保圖像質(zhì)量符合檢測和分析的要求。

在圖像顯示與控制方面，本文主要選擇拼接屏，在結合現(xiàn)場實際情況的基礎上，對圖像顯示屏進行靈活搭配。這種顯示屏具有高亮度、高對比度、快速相應以及超寬視角的應用優(yōu)勢。對于圖像的控制，則要求視頻信號在經(jīng)由硬盤錄像機環(huán)通輸出至視頻矩陣后，由操作控制鍵盤來對視頻矩陣進行間接控制。這一過程主要依靠大屏拼接控制器來發(fā)揮作用，應用專用的高速圖像處理芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)更豐富的功能[5]。

在錄像存儲方面，基于視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身擁有的案后備查功能，考慮從前端攝像機傳送來的視頻信號不容易被管理人員發(fā)現(xiàn)，因而以模擬硬盤錄像機、圖像采集和傳輸使用模擬技術，在錄像機內(nèi)部視頻錄像方面應用數(shù)字編碼技術，在規(guī)定基于不同區(qū)域要求的儲存格式和時間后，實現(xiàn)對于錄像數(shù)據(jù)的保存。

2.3 報警子系統(tǒng)

對建筑智能化安防系統(tǒng)中的報警子系統(tǒng)進行設計時，主要強調(diào)分別管理的方法，對小區(qū)范圍內(nèi)每個單體建筑樓宇中設計一套報警系統(tǒng)，讓報警子系統(tǒng)能夠與其他子系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，尤其是與視頻監(jiān)控和門禁等子系統(tǒng)的有效連接。

報警子系統(tǒng)硬件架構如圖3 所示。該系統(tǒng)主要由前端設備、傳輸設備以及中心控制設備三部分組成。前端設備主要包括周界入侵探測器、出入口部位入侵探測器、室內(nèi)用入侵探測器3 種類型。

圖3 報警子系統(tǒng)硬件架構

為體現(xiàn)報警子系統(tǒng)的智能化特點，在信號傳輸方面，該系統(tǒng)主要以工業(yè)總線結構為框架進行設計，基于報警輸入模塊信號的要求，讓實際的終端探測器能夠以掛接的方式接入系統(tǒng)。依據(jù)報警子系統(tǒng)的不同模塊，選擇應用更符合實際情況的護套線。例如，在主機信號總線部分采用RVV4*1.0 型護套線，在報警輸入模塊至探測器信號線部分應用RVV4*0.75 型護套線。

在中心管理方面，將防盜報警系統(tǒng)的控制中心設置在安保管理中心，依靠報警管理主機來實現(xiàn)對于異常情況的快速處理。這一過程中應用的報警系統(tǒng)主機主要選擇具備遠距離傳輸功能的串口模塊，實現(xiàn)報警聯(lián)動的管理與控制。

2.4 門禁管理子系統(tǒng)

對建筑樓宇智能化安防系統(tǒng)中門禁管理子系統(tǒng)的設計，考慮建筑樓宇的建設要求差異，共規(guī)劃提出了3種監(jiān)控實現(xiàn)方式。

（1）可以通過安裝門磁感應器的方式，在通行門開關時基于感應器獲得的參數(shù)向系統(tǒng)管理中心發(fā)出相應的狀態(tài)信號，這一過程也能夠自動將系統(tǒng)開關門的時間、狀態(tài)以及位置坐標記錄儲存下來。在搭配時間響應程序后，可以通過設定某一時間區(qū)間內(nèi)被監(jiān)視的門開關狀態(tài)，對在非設定時間區(qū)間內(nèi)門的開關狀態(tài)變化情況進行報警。

（2）還可以通過安裝電動門鎖的方式，同樣基于時間響應程序設定某一時間區(qū)間，在超出規(guī)定時間區(qū)間后，門處于閉鎖的狀態(tài)。也可以應用事件響應程序，在發(fā)生火災等危機情況下，聯(lián)動響應開啟樓層的通道門和防火門。

（3）第三種方式則是安裝感應讀卡機，依靠系統(tǒng)權限來發(fā)揮管控功能和作用，基于系統(tǒng)預先設置的程序，自動決定是否允許相關人員通過。對有人非法強行通過的行為，可以借助報警功能來向監(jiān)管人員發(fā)出警示和提醒。

以第三種監(jiān)控實現(xiàn)方式為例，在實際的安防工程設計建設中，可以選擇單向刷卡、雙向刷卡等多種不同的門禁管制方式，要求使用者授予其不同的進出權限，以此來達到多級控制的目的。這一過程中，也可以對建筑樓宇內(nèi)不同區(qū)域或特定的門和通道加強進出管制。為保障建筑樓宇的安全，還應讓門禁控制子系統(tǒng)與消防實現(xiàn)聯(lián)動，以硬件聯(lián)動模式，在發(fā)生緊急狀態(tài)時，消防系統(tǒng)可以直接借助門禁管理子系統(tǒng)中的消防模塊來控制門禁的打開和關閉狀態(tài)，達到配合消防人員滅火行動的要求。

2.5 停車管理子系統(tǒng)

對于停車管理子系統(tǒng)的設計，則主要應用感應IC卡讀感技術，以對車輛出入進行管理為主要目的，對進出大樓車輛進行維護、登記以及權限設置，也能夠根據(jù)車輛道閘系統(tǒng)，按時間、車輛統(tǒng)計查詢車輛出入信息。

具體而言，在出入口管理部分，主要考慮內(nèi)部車輛和外部臨時車輛兩種車輛類型進入停車場的情況。對內(nèi)部車輛的進出進行管理，要求內(nèi)部車輛在管理中心等級并錄入相關信后，憑借獲得的遠距離感應卡通行停車場。這一過程中，當車輛靠近停車場出入口，被設在車道下的檢測線圈檢測到，就可以啟動遠距離的讀卡器工作，由讀卡器對卡片信息進行判斷。當卡片為有效卡片時，系統(tǒng)就會提示歡迎的信息，代表車輛可以正常通行。

在收費管理部分，主要由管理崗亭、收費管理電腦、IC 卡臺式讀寫器、票據(jù)打印機、收費顯示屏、操作臺等構成。支持收費管理的電腦除了與出入口卡箱實現(xiàn)通信外，還可以向收費顯示屏發(fā)出相應的控制信號，支持同一號碼入口下入口車輛圖像與出廠車輛圖像的對比功能，便于系統(tǒng)儲存和維護。在這一過程中，系統(tǒng)也可將各類數(shù)據(jù)匯總起來，供給業(yè)主管理部門進行參考。

3 結語

綜上所述，將智能化系統(tǒng)應用到建筑安防工程的施工建設中，能夠在滿足建筑安防基本要求的同時，提升建筑整體的服務質(zhì)量和水平。結合當前建筑安防工程建設的情況，對安防工程的設計，應能夠從滿足建筑基本安防功能的角度，以綜合性的智能化系統(tǒng)來實現(xiàn)對基礎建設內(nèi)容的管理控制，圍繞視頻監(jiān)控、報警、門禁管理以及停車管理來構建功能更健全，響應效率更高的智能化建筑安防系統(tǒng)。