基于labview的家庭安防系统的设计与研究_毕业设计(编辑修改稿)

基于labview的家庭安防系统的设计与研究_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

毕业设计（论文）报告纸 第 4 页 共 35 页 第二章 家庭安防系统 家庭安防系统是智能小区安防系统最重要的组成部分，也是智能家居自动化的重要组成部分。 家庭安防系统是指通过各种报警探测器、报警主机、摄像机、读卡器、门禁控制器、接警中心及其它安防设备为住宅提供入侵报警服务的 一个综合性系统。 其包括了三大子系统 :防盗报警子系统，视频监控子系统，火灾自动报警子系统。 防盗报警系统概述 用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员报警的区域部位，显示可能采取的对策的系统，称作防盗报警系统 [2]。 防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。 一旦发生突发事件，就能够通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，便于 迅速采取应急措施。 防盗报警系统一般由探测器、区域控制器、和报警控制中心 3 部分组成。 最底层 是探测器和执行设备，负责探测非法入侵人员，有异常情况时发出声光报警，同时向区域控制器发送信号。 区域控制器负责对下层探测设备的管理，同时向控制中心传送区域报警情况。 通常一个区域控制器、探测器加上声光报警设备就可以构成一个简单的报警系统。 防盗报警系统的基本要求 1） 实现对设防区域的非法入侵进行实时监控，可靠和正确无误的报警和复核。 误报警应降低到可以接受的极低限度。 2） 为预防抢劫或人员受到威胁，系统应设置紧急报警装置和留有与 110 公安报警中心联网的接口。 3） 系统应能按时间、按部位、区域任意编程、设防或撤防。 4） 系统能显示报警部位、区域、时间，能打印记录、存档备份，并能提供与报警联动的监控电视、灯光照明等控制接口信号，最好能够通过多媒体实时显示现场报警及有关联动报警的位置。 5） 防盗报警系统主要用于出入口的入侵警戒、周界防护及建筑物内区域、周界防护及建筑屋内区域、空间防护和对贵重实物目标的防护。 防盗报警探测器的基本要求 1） 防盗报警探测器应具有防拆保护和防破坏保护功能。 防盗报警探测器受 毕业设计（论文）报告纸 第 5 页 共 35 页 到破坏时，拆开外壳或信号传输线短路、断路以及并接其他负载时，探测器应能发出报警信号。 2） 防盗报警探测器应具有抗小动物干扰的能力。 在 探测范围内，如有小动物类似的红外辐射特性的物体，探测器不应产生报警。 3） 探测器应具有抗外界干扰的能力。 干扰包括外界光源、电火花、常温气流、发动机噪声等。 4） 防盗报警探测器易在下列条件下工作： 室内 1055℃ 相对湿度≤ 95% 室外 2075℃ 相对湿度≤ 95% 防盗报警探测器的基本工作原理 门磁开关 门磁开关是探测器最基本、最简单有效的装置，它是一个开关，常用的有微动开关，磁簧开关，一般装在门窗上。 开关可分为 常开和常闭两种，常开式常处于开路，当有情况时开关就闭合，使电路导通启动报警，这种方式优点是平时开关不耗电，缺点是如果电线被剪断或接触不良将使其失效。 常闭式则相反，平常开关为闭合，异常时打开，使电路断路而报警。 该方法优点是，在线路被剪断或有故障时会启动报警，当罪犯在断开回路之前选用导线将其短路，就会使其失效。 一般在门磁探测上，大多数采用磁簧开关，用常闭方式。 玻璃破碎探测器 玻璃破碎探测器通常利用压电式拾音器，装在面对玻璃的位置。 它只对高频的玻璃破碎声音进行有效的检测，不受玻璃本身震动的影响。 其原理是，把不同类型、不同尺寸、不同厚度的玻璃打碎，将它们的声音音频采集并以数字形式记录下来，编成文件，采用特殊软件进行分析。 然后将检测到的信号进行模数转换进行分析，就可以确认每一个事件是一个有效的玻璃破碎，还是一个误报。 双技术探测器 双技术探测器，又称为双鉴探测器，是将两种探测器技术结合在一起，由复合探测来触发报警，即只有当两种探测器同时或者相继在短暂时间内都探测到目标，才可发出报警，进一步提高报警可靠性。 目前使用较多的有微博 被动红外双鉴探测器和超声波 被动红外双鉴探测器。 由于组件内有两个独立的探测器技术作双重鉴定， 所以避免了单技术探测器因受环境干扰而导致的误报警。 双鉴探测器必须在两种探测器检测出报警目标时才能发出报警信号。 微波探测器主要敏感于运动物体上，而被动红外探测器主要敏感于具有一定温度的物体。 所以双鉴探测器能够很好的把人体活动目标区分出来，而对树木、灌丛的扰动有很大的抑制，使误报率大大减少。 毕业设计（论文）报告纸 第 6 页 共 35 页 报警接收与处理主机 报警接收与处理主机也称为防盗报警主机，它将某区域内的所有防盗防入侵传感器组合在一起，形成一个防盗管区，一旦发生报警，则在防盗报警主机上可以一目了然反映出报警区域所在。 报警控制器应具有 以下功能： 1）布防与撤防功能 2）布防后的延时功能 3）防破坏功能 对于一般的小型用户，其防护部位少，一般采用小型报警控制器。 小型报警控制器具有如下特点： 1） 防区一般为 416 路，探测器与主机采用点对点直接连接。 2） 能在任何一路信号报警时，发出声光报警信号，并显示报警部位与时间。 3） 对系统有自查能力。 4） 市电正常供电时能对备用电池充电，断电时自动切换到备用电池上，以保证系统正常工作。 系统还应具有欠电压报警功能。 5） 能预存 24 个紧急报警电话号码，发生紧急情况时，能依次向紧急报警电话发出报警信号。 系统功能 视频监控系统是安全防范技术体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。 它可以通过遥控摄像机及辅助设备（云台、镜头）直接观看被监视场所的一切情况，把被监视场所的图像、声音内容同时传到监控中心，使被监视的情况一目了然。 视频监控子系统还可以与防盗报警系统等安全防范体系联动控制，使防范能力更加强大。 特别是近几年，多媒体技术以及计算机图像处理技术的发展，使视频监控系统在自动跟踪、实时处理等方面有了长足的发展，从而使视频监控系统在整个安全技术防范体系中具有举足 轻重的地位。 数字式视频监控系统的组成 数字式视频监控系统主要由摄像与处理、控制计算机、硬盘录像机 3部分组成可与防盗报警系统结合。 其系统结构图如下： 毕业设计（论文）报告纸 第 7 页 共 35 页 图 数字式视频监控系统结构图 数字监控计算机主机 数字监控计算机主机由硬盘录像机、图像切换装置和网络传输接口 3部分构成，具有多画面处理、放录像、矩阵控制、探测器报警、远程传输等多种功能，为此需要在 PC 平台上集成以下 3 类卡板，以实现数据的快速交换。 1） 图像输入、压缩及处理板块 2） 切换控制 板块 3） 连接与远程传输板块 摄像机以及 IP 网关 IP 摄像机是内置有 IP服务器可以直接连接到网络上的摄像机，也被称为网络摄像机。 使用 IP 摄像机可以在现有的以太网上传输视频和音频，在指定的 IP地址后，也可以在网络上的任何一个位置通过浏览器在本地或远程网络上调阅图像，多个用户可以同时调阅同一图像，图像传输速率可以达到 25 帧 /s。 调阅的图像即可显示在计算机屏幕上，也可以显示在常规监视器上。 IP摄像机的 IP 地址及图像的各种参数均可以预先设置好，这样在现场安装时就可以做到即插即用。 与 IP 摄像机一样， IP网关实现了低成本的音视频以及报警信号的传输，发射和接受采用多播方式在以太网上传输双向音频和视频，有效的减低安装布线成本。 如果事先设置好 IP 地址，摄像机的安装可以做到即插即用。 通过配置可以将 IP 网关当做编码器或者解码器来使用，有时 IP网关也被称作视频服务器。 当做编码器使用时，可以将最多 4路模拟视频信号同时上网，并可以直接在计算机上查看图像。 将网关当做解码器来使用时，可将数字视频信号转换成模拟的视频信号，在普通的监视器上显示图像。 火灾自动报警系统的组成 摄像机 报警探测器 图像处理与传输 传输系统 主计 算机 压缩 处理 切换 控制 硬盘记录 解压缩 分割显示 联网传输 毕业设计（论文）报告纸 第 8 页 共 35 页 对于不同形式、不同结 构、不同功能的建筑物来说，系统的结构模式不一定一样。 应根据建筑物的使用性质，火灾危险性、疏散和扑救难度等按消防有关规范来进行设计。 在结构上，一个火灾自动报警系统通常由火灾探测器、区域报警器、集中报警器等三部分组成。 由于家庭建筑面积小，保护对象为一个区域，所以使用区域报警系统。 火灾探测器，安装于火灾可能发生的场所，将现场火灾信号（烟、光、温度）转换成电信号，为区域报警器提供火警信号。 区域报警器是接受一个探测防火区域内的各个探测器送来的火警信号，集中控制和发出警报的控制器。 集中报警器一般设置在一个建筑物的 消防控制中心室内，接收来自各区域报警器送来的火警信号，并发出声、光报警信号，起动消防设备。 图 实用火灾自动报警灭火联动系统框图 图 为一个实用火灾自动报警灭火联动系统框图。 系统主要由火灾探测器、手动报警按钮、火灾自动报警控制器、声光报警装置、联动装置等构成，火灾自动报警控制器还能记忆与显示火灾与事故发生的时间地点。 火灾自动报警系统的工作原理 联动设备 火灾报警控制器 记 录 蜂鸣器 火 警 铃 故障信号灯 光字牌 手动报警按钮 探测器 毕业设计（论文）报告纸 第 9 页 共 35 页 火灾自动报警系统的工作原理见图。 安装在保护区的探测器不断地向所监视的现场发出巡测信号，监视现场的 烟雾浓度、温度等火灾的参数，并不断的反馈给报警控制器。 当反馈信号送到火灾自动报警系统，反馈值与系统给定值即现场正常状态时的烟雾浓度、温度及火光照度等参数的规定值一并送入火灾报警控制器进行运算。 与一般控制系统不同，火灾报警控制器在运算、处理信号时人为的加上一段延时，在这段延时时间内对信号进行逻辑运算、处理、判断、确认。 当确认发生火灾时，火灾自动报警系统发出声光报警，显示火灾区域，打印报警时间、地点。 同时向火灾现场发出警铃报警与语音报警。 确认火灾后，火灾报警控制器才发出系统控制信号，驱动灭火设备，实现快速、准确 灭火。 现场正常状态整定值 图 火灾自动报警系统工作原理图 火灾探测器及其工作原理 火灾探测器是火灾自动报警和消防联动控制系统最基本最关键的部件之一，对被保护区域进行不间断地监视和探测，把火灾初期阶段能引起火灾的参数尽早、及时和准确的检测出来并报警。 火灾探测器的种类很多，大致有如下几种： （ 1） 感烟探测器。 （ 2）感温探测器（包括定温式和差温式）。 感烟探测器 和下面 2的格式都不一样 感烟探测器是用于探测物质燃烧初期阶段在 周围空间所形成的烟雾粒子浓度，并自动向火灾报警控制器发出报警信号的一种火灾探测器。 它响应速度快、能及早的发现火情，是使用最大的一种火灾探测器。 感烟探测器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。 ① 离子感烟探测器 灭火联动 现场警铃 控制器 报警显示器 报警声光 火警按钮 火警电话 火灾探测器 毕业设计（论文）报告纸 第 10 页 共 35 页 离子式感烟探测器是由两个内含 Am241放射源的串联室、场效应管及开关电路组成的。 内电离室即补偿室，是密封的，烟不易进入；外电离室即检测室，是开孔的，烟能够顺利进入。 在串联两个电离室的两端直接接入 24V 直流电源。 当火灾发生时，烟雾进入检测电离室， Am241产生的α射线被阻挡，使其电离能力降低，因 而电离电流减少，检测电离室空气的等效阻抗增加，而补偿电离室因无烟进入，电离室的阻抗保持不变，因此，引起施加在两个电离室两端分压比的变化，在检测电离室两端的电压增加量达到一定值时，开关电路动作、发出报警信号。 光电感烟探测器 光电式感烟探测器由光源、光电元件和电子开关组成。 利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。 按照光源不同，可分为一般光电式、激光光电式、紫外光光电式和红外光光电式等 4种。 a、一般光电式感烟探测器根据其结构特点可分为遮光。