智能安防系统的设计和实现

智能安防系统的设计和实现

操敏杰

 身份证号：330124199011012319

摘要：科学技术的发展，我国的智能安防系统有了很大进展，安防监控系统在维护社会治安、保障人民生命财产安全等方面发挥着越来越重要的作用。传统的安防监控系统主要依赖人工监控，存在诸多局限性，如信息传递速度慢、准确性低等。为了克服这些问题，智能安防监控系统应运而生，通过多源数据融合技术，提高监控效率和准确性。

关键词：智能安防系统；设计架构；视频监控

引言

在智能安防系统的设计中，需要运用多种类型的先进技术，例如无线网络技术、信息技术等。就我国的小区而言，站在安防的角度进行考虑，需要通过智能安防系统确定报警事件的类型，减少虚假报警情况的发生。同时，智能安防系统能够对警报的详细位置、状况、事态连续变化等进行确认，实时智能监控整个小区，为我国社会的和谐安定提供可靠的保障。

1智能安防报警系统的总体设计安排

随着人口老龄化趋势的变化以及单身独居人口数目的增加，住宅安全成为越来越值得关注的问题。人们都希望能够拥有一个安全且舒适的居家环境。对于家中老人，倘若是独居老人或者是儿女在外上班时，遇见了突发状况会有应对的风险性。对于独居女性，遇见突发情况时同样会存在应对的风险。传统的安防报警系统大都采用有线连接，这就导致了安装的线路不仅复杂，而且系统不够智能化，并不能及时和高效地帮助用户处理和解决突发事件。同时，传统的安防报警产品中，其各个子系统是单独存在的，使得整体系统的集成度不高。

2智能安防监控系统定义与功能

智能安防监控系统是一种利用计算机、通信、图像处理、物联网、人工智能等技术，对各种安全风险进行实时监控、预警、分析和处置的综合性系统。与传统安防监控系统相比，智能安防监控系统具有更高的自动化程度、更强的数据处理能力和更丰富的功能。其主要功能包括：实时视频监控、异常行为检测、入侵报警、数据融合与分析、预警与决策支持等。

3智能安防系统在小区设计中的应用策略

3.1小区家庭内部的防盗报警系统

小区家庭内部的防盗报警系统，需要在设计过程中加入以下内容：监控中心管理核心主机、居家警报器、声光电传感器、数据传输光纤电缆等。一般情况下，传感器设备分为红外探测与震动探测，具备专用报警按钮设置，小区业主可以根据不同应用场景，在房屋内外的重点或薄弱区域，配置相应的传感器设备。例如，为了防止不法分子进入住宅，小区居民在客厅和阳台放置传感器，如果有不法分子试图进入，传感器会第一时间发出警报。对于小区家庭的防盗报警系统而言，住宅大门周边就是重要的设置地点，小区居民在离开住宅的时候，可以对安全防护系统的状态进行设计，通常为提高安全等级，等到小区居民返回家中以后，解除之前设置的安全防护系统等级。小区家庭的防盗报警系统，需要与小区内部的智能安防总系统进行主机联网，在出现异常之后显示具体的地点以及性质，帮助规划出警方案，最大限度地避免犯罪行为产生，同时避免小区居民遭受经济层面的损失。

3.2感知层

以交通监控系统、天气监测系统、火灾监控系统作为最基础的感知层，利用传感技术实时获取各种动态信息，形成用于网络传输的技术信息。感知层可以更好地适应不同场所的不同安防需要。感知层采集到的所有数据信息通过无线网络上传到物联网云平台，接收到的数据信息通过物联网云平台进行筛选和分析，将信息转发或转存到数据库服务器保存，并按照相应的规则逻辑进行后续操作。

3.3按键密码锁的程序设计

为了保证系统的安全使用，设置了安防密码锁系统。在此模块中，采用定时器，通过使用每5ms中断扫描一次的精确时间扫描方法对按键扫描。这不仅可以对按键的动作完成实时响应，还不会妨碍到主程序正常运行。

3.4系统部署与测试

在实现各个模块之后，将智能安防监控系统部署在实际环境中，如企业、社区、学校等场所。在部署过程中，需要考虑设备选型、安装位置、网络连接等因素，以保证系统的稳定运行和高效性能。部署完成后，进行系统测试和性能评估，包括功能测试、性能测试、压力测试等。通过测试结果，可以发现系统存在的问题和不足之处，进而进行优化和改进。

3.5小区门禁系统

门禁系统通常运用先进的读卡技术，借助由信息系统建设而成的、识别小区居民身份的装置，控制人们进出小区的权限。在小区所有的出入口设置门禁，小区居民在出入小区的死后，需要持有该小区独有的IC卡。智能安防系统之中的控制系统，会接受出入口门禁设备反馈的信息，在传递信息的时候，计算机系统发挥出关键性作用，系统内部的管理软件会对所有采集与控制系统进行设计，同时发送相应的控制信号。小区居民将IC卡放置于门禁读卡器上，读卡器自动进行感应，然后将IC卡的信息发送给门禁控制器。在确定IC卡符合要求之后，控制器会打开小区的大门，体现出智能安防系统的安全管理功能。不仅如此，小区门禁系统之中还包括以下两种功能：（1）对IC卡进行授权，监控管理中心的计算机发卡系统，能够授权登记小区内部所有的IC卡，对IC卡持有者的进入时间、可以通行的出入口等进行设计，同时实时修改权限；（2）实时报警，如果在小区出入口出现非法刷卡情况，门禁系统将更改IC卡的时间权限，更改时间通常为3min，如果超过3min，就会发出报警信号。此外，目前应用比较广泛的人脸识别、指纹识别、声音识别等生物识别技术也得到了广泛应用。人脸识别即通过对比来访者面部实施采集数据和事先存贮在监控核心主机的业主提供的照片，通过人脸识别系统比对，实现智能核准；指纹识别即通过对比来访者指纹信息和事先存贮在监控核心主机的业主的指纹信息，通过指纹识别系统比对，实现智能核准；声音识别即通过对比来访者声音信息和事先存贮在监控核心主机的业主的声音样本信息，通过声音识别系统比对，实现智能核准。

3.6火灾监控系统

根据需要设置烟雾传感器、温度监控模块、CO2传感器、图像采集模块的安装地点和安装数量。设备开启后，烟雾传感器、温度监控模块、CO2传感器、图像采集模块对周围情况进行监测，同时对相关数据进行采集。烟雾传感器采集到的烟雾粒子信号通过2.4GHz无线收发模块发送给主控制器，温度监控模块采集的温度数据通过2.4GHz无线收发模块发送给主控制器，CO2传感器采集的CO2浓度数据通过2.4GHz无线收发模块发送给主控制器，图像采集模块采集的现场图像数据通过2.4GHz无线收发模块发送给主控制器，主控制器对接收到的烟雾粒子信号、温度数据、CO2浓度数据、现场图像数据分别进行处理，再通过2.4GHz无线收发模块将转换后的数据上传至火警指挥中心和物联网云平台。

3.7智能安防报警系统的整体结果分析

在整个系统安装好之后，分别将各个子系统的程序录入其中，经过调试和测验，最终可以得出此智能安防报警系统所需要实现的功能：利用各个传感器实现对室内温湿度、烟雾浓度等参数的实时监测并上传，并且在移动端对室内的部分家居设备进行控制，要求以STM32芯片作为控制系统对室内参数进行采样分析，将其用于远程通信，也可以接收远程命令实现有关室内控制。经过测试，本系统能够很好地实现设计要求，不过还是存在着可以继续改进的空间———例如用户只能通过手机APP修改OLED显示屏上的时间，无法做到人工主动改变一些室内设备应对所发生的危险情况（比如连接屋内的防火灾洒水喷头去灭火）；可以尝试将系统和一个摄像头相连接，帮助用户实时得到屋内的图像；将更多的家电设备与该智能系统相连接，使其能够更好地做到便利用户的生活等等。

3.8物联网技术与传感器融合

在智能安防监控系统中，物联网技术可以实现以下功能：（1）数据采集：通过有线或无线网络，实时收集各种传感器（如摄像头、红外探测器等）和数据源（如公安数据库、地理信息系统等）提供的信息。（2）数据传输与通信：利用各种通信协议（如TCP/IP、ZigBee、LoRa等），实现数据的实时传输、共享和远程访问。（3）设备控制与管理：通过物联网平台或应用软件，实现对各种设备（如摄像头、报警器等）的远程控制、配置和维护。

3.9小区视频监控系统

小区内部要想设计并且实现闭路视频监控，需要在小区进出口的路面、地下车库、走廊、防火通道、楼顶天台、停车场、电动自行车存放、电梯等公共区域安装摄像头，实时录像并存储。由于我国信息技术的更新换代速度较快，无线网络技术以及摄像机设备的发展更为完善，以往摄像机存在的缺陷被攻克，摄像机能够实时传递清晰的影像，不会受到空间的局限。一方面，小区内部的物业管理中心，可以通过智能安防系统，自由切换不同的系统图像；另一方面，如果小区内部出现警报信号，所有监控摄像机能够自动追踪可疑人员。

3.10重要专利分析

被引用次数较多可以间接说明该专利已广泛应用并被多人借鉴，这些专利更具影响力并代表着该技术领域的核心创新技术。被引用次数前10位的专利技术中，明显涉及智能家居领域技术的有7项，且被引用次数最多的“基于物联网及安卓系统的智能家居系统及控制方法”公开号CN102882752A，当前申请人是天津锐网科技股份有限公司，也是涉及智能家居的技术方向。智能家居涉及无线智能传感器、智能网关、摄像监控、智能门锁、远程报警等方面，与智能安防在技术上有很多交集。安防系统是智能家居中的重要组成部分，两者是互相关联、互相促进的两个领域。被引用次数前10位的专利技术涉及远程监控报警、语音识别、家用机器人、车辆控制、家电控制等方面，这些均是智能家居和智能安防的共通技术，这些共通技术均可为实现智能化安全防范和智能家居生活提供良好的技术基础。

4主要技术发展趋势

通过对我国近20年智能安防产业相关专利分析可知，发现对电视监控、信息识别、异常报警相关的研究比较集中，涉及的IPC分类号有H04N7电视系统、G06K9识别模式的方法或装置、H04N5电视系统的零部件，以及G08B13夜盗、偷窃或入侵者报警器等，在近20年的专利申请中占比分别为15.24%、14.99%、7.75%和4.16%，是近20年该领域的技术研发热点，其发展趋势如图3所示。可以看出，我国智能安防产业相关技术分支专利申请量从2008年后整体呈明显上升趋势，其中H04N7电视系统相关技术、G06K9识别模式的方法或装置、H04L29数字信息传输装置设备电路和系统、G07C9独个输入口或输出口登记器等分支在2014年后增速再次提升。2017年，G06K9识别模式的方法或装置专利量超过了H04N7电视系统相关技术，说明信息识别相关技术已成为智能安防产业研发的新的热点领域。由图3还可看出，G07C9独个输入口或输出口登记器、H04L29数字信息传输装置设备电路和系统、G06F21防止未授权行为的保护计算机程序或数据的安全装置、G08B13夜盗、偷窃或入侵者报警器等分支的专利申请量或增速在2019年均有不同程度的下跌，随后在2020年后再次迎来增长，这是由于2020年我国国务院、工信部、广电总局、住建部等相关部门发布了多项与智能安防、智能家居、物联网相关的政策，一定程度上刺激了智能安防产业相关技术的快速发展。

结语

总之，基于多源数据融合的智能安防监控系统作为一项重要的研究方向，有着广泛的应用前景和发展潜力。在未来的研究和实践中，我们期待看到更多创新和突破，为社会安全和人们的生活带来更多的便利和保障。

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