弱電智能化安防系統技術與應用探討

摘要：本文對弱電智能化安防系統的特點進行了介紹，圍繞弱電智能化安防系統的構成技術原理進行了分析。其中包括弱電智能化綜合系統構成、安全防范子系統、信息管理子系統、信息網絡子系統等。并通過智能化小區管理系統安防部分建構為例，選擇智能化小區綜合管理系統綜合布線設計、計算機網絡拓撲結構、安防緊急廣播系統構成、電子公告牌系統功能、小區智能物業管理系統、周界防范系統等術對弱電智能化安防系統進行了梳理。

關鍵詞：弱電；智能化系統；安防系統；物業管理系統；周界防范系統

一、引言

在工業、工程領域，弱電一般是指的是36V以下的電壓線路，包括符合條件的直流電路、音視頻電路、電話線路、交流電路等。人們日常生活中不可或缺的電話、電腦、電視信號輸入線路及音響設備輸出端線路等均屬于弱電設備。從功能區分層面來看，電壓的高低并不是區分強弱電的指標，提供動力能源用于電氣設備正常運轉的是強電，而用于信號傳輸的則是弱電?，F代建筑、廠區、民用住宅小區等正在基于弱電構建智能化安全防護系統，為了充分發揮相應技術的作用，需要深入分析。

二、弱電智能化安防系統的特點

弱電智能化安防系統是弱電智能化綜合管理系統的一部分，其主要特點是為監控管理區域提供高度安全性，并為區域內的居民或工作人員創造人性化的安全環境。此外，它采用寬帶數字通信方式，提供更便捷的綜合信息服務，使生產生活和物業管理更加智能化和信息化。

三、弱電智能化安防系統技術綜合分析

（一）弱電智能化安防系統構成技術原理

1.弱電智能化綜合系統構成

弱電智能化綜合管理系統一般由多個子系統構成。具體來說，綜合布線系統是其中之一?，F代智能化安防系統的建設離不開兩個核心要素：電能和通信網絡。如果沒有充足、穩定、優質的電能供應，智能安防設備便會成為擺設。此外，“智能”一詞的解釋是通過實時傳輸控制信息指令，由計算機對各具體設備進行操控，再根據預先設置好的程序控制算法，確保所有設備在特定時刻執行特定的功能。因此，如果通信網絡功能失效，智能化功能就無法實現。綜合布線系統的目的是科學、合理地布置電線和光纜，避免受到干擾，保持長時間穩定運行。另一個子系統是計算機網絡系統。前文提到，在實現智能化功能的過程中，控制計算機負責向其他設備傳輸指令。為了實現這一目標，其他設備必須具備與計算機相互通訊的能力。某些設備本身并沒有很強的智能，所以需要在這些設備中添加PLC可編程邏輯控制器或其他元器件。這些元器件能夠自動接收計算機傳達的指令，控制設備執行相應的操作。此外，弱電智能化綜合系統還包括衛星、有線電視系統、廣播系統、電子公告系統等，每個子系統都有特定的功能，最終各司其職，共同構成弱電智能化安防系統。

2.安全防范子系統

普通級安全防范子系統應該具有如下功能：①對安全防護區域的出入口進行自動智能化管理，當發現有人或物通過非正常方式進出區域（如翻墻、破壞門禁系統等）時立刻發出預警信息。②基于閉路電視系統，對區域內各處進行監控。③具有對講功能和防盜門控功能。④區域內的人員可以隨時接入系統并在遇到各類情況時報警。⑤系統應具有自動巡視和信息更新管理功能。

這種功能的實現原理是，在監控區域內多處設置具有不同功能的傳感器，可以檢測區域內的溫度、煙霧濃度、電壓電流等。每次監測的信息都會上傳至計算機總控端，然后由計算機自動與預先編制好的判定程序進行比對。若發現監控信息無異常，則正常更新日志；若發現異常，則立刻啟動預警系統并記錄。

3.信息管理子系統

該系統的主要功能是：①實時監控安全防范子系統的運行情況。②遠程抄收并管理有關信息。③監控并統計車輛出入情況，收集車輛在區域內的停車時間、位置等信息。④監控與管理供電設備、公共照明、建筑內電梯、供水系統相關設備的運行狀態。⑤連通緊急廣播以及背景音樂系統，必要時控制這些系統發布重要信息給區域內的人員。

4.信息網絡子系統

基礎信息網絡子系統并不是一個真正意義上的功能系統，而是帶有輔助性質的系統。它的主要作用是科學、合理地完成布線作業，為弱電智能化安防系統實現相關功能提供支持。此外，還需要為每個子監控區域設置至少兩對電話線和兩個有線電視插座，以構建有線電視網絡。通過基礎信息網絡子系統，可以實現監控區域的電話和有線電視信號傳輸，為弱電智能化安防系統提供必要的基礎設施支持。

（二）弱電智能化安防系統綜合性能提高技術原理

若要提高上述基礎弱電智能化安防系統的性能，可采用“兩步走”的策略。

第一步，應建立連通區域內每一處具體安防監控區域的寬帶數據接入網絡。網絡的具體類型可以是單一的，也可以由多種形式組合而成。具體來說：光纜同軸網，即HFC、FTTx，其中的x分為三類級別，分別為B—樓棟，F—具體樓層、H—具體門戶）、高速數字用戶環路Xdsl等。通過上述寬帶數據接入網絡，能夠支持50%以上的門戶，每一戶的通信傳輸速率至少能夠達到每秒300Kbps（指下行速率）。

第二步，在第一步的基礎上，將寬帶光纖作為主干網絡，從而實現無障礙信息傳輸，彰顯智能化特性^[1]。

四、弱電智能化安防系統技術的應用——智能化小區管理系統（安防部分）建構

（一）智能化小區綜合管理系統綜合布線設計

弱電智能化安防系統技術在很多大型廠房區域、民用住宅小區中得到了廣泛應用。作為區域綜合管理系統的一部分，安防系統若要發揮功能，其布線必須與總系統的布線相契合。通常情況下，弱電智能化安防系統綜合布線需要設計6個子系統，分別如下：①工作區子系統。該系統通常以水平系統的形式存在。具體來說，用戶信息插座作為基礎，一直延伸至數據終端設備，相互之間需要搭載線纜以及適配器。這一子系統需要使用經由軟線材料制成的UTP跳線或FTP跳線，總長度需要根據實際情況決定，但一般有5米長度已經足夠。筆者推薦使用的跳線為雙絞線，其特點是由多股細銅絲制成芯線，信號傳輸質量穩定、迅速，很少出現問題。②水平子系統。該系統屬于建筑內局部子系統，具體是指從管控區域內某棟建筑的樓層配線間開始，一直延伸至工作區用戶信息的插座處。該子系統在水平方向的最大距離為90米（295ft），工作區域的插接線、連接設備的插接線、交叉連接線的總長度必須控制在10米以下。③管理子系統。目標建筑內的每一個樓層的每一個配線室均應設置該子系統。從原理層面來看，這一子系統屬于水平系統，用于電纜端接地。不僅如此，主干系統的電纜段接地同樣需要經由該子系統完成。④垂直干線子系統。該系統主要由連接主設備間到各個樓層配線室之間的線纜構成，主要功能是將設置在各個樓層的配線架與主配線架相連。常規而言，該子系統的結構為典型的分層星型拓撲結構。⑤設備間子系統。該系統的本質是“設備集中區”，用于連接系統公共設備，是區域內數據、語音主干線纜終接場所。⑥建筑群子系統。一個監控區域內一般會包含多棟建筑，如果每一棟建筑的安防監控信息在同一時間均向計算機總控端傳遞，則有可能引起“失序”?；诖?，應將至少兩棟建筑對應的安防數據、音視頻信息傳輸電纜設置成建筑群子系統。比如設備間子系統配線設備、室外線纜等。架空線纜、直埋電纜、地下管道穿電纜等均有可能作為路由^[2]。

（二）計算機網絡拓撲結構

弱電智能化安防系統的計算機網絡系統拓撲結構如下：在一棟建筑中，每個樓層均需設置一個接入交換機與核心交換機相連?；诖?，核心交換機連接到路由器，進而實現對互聯網的訪問。弱電智能化安防系統的計算機網絡系統的主要設備如下：第一是交換機，該設備主要用于實現數據的交換。需要特別注意的是，三層交換機本身還應具備部分路由器功能，能夠自動監測VLAN性能等。第二是路由器，如果需要進一步的網絡連接端口，僅僅依靠交換機是不夠的，還需要配備路由器。在配置路由器的過程中，技術人員應該重點關注以下事項：首先，審查路由器協議是否能夠滿足相應的支持要求；其次，確保網絡安全功能得到充分保障，是否具備緊急切斷網絡以避免數據被進一步盜取的機制；最后，確保端口類型和數量是否適配，出口帶寬是否足夠充足等。

（三）安防緊急廣播系統構成

弱電智能化安防系統中的緊急廣播系統功能主要集中在三個方面：①安防宣傳業務性廣播。例如，定期通過防控區域內的廣播系統，向內部人員播放當前實施的安全防護政策、安全防范管理條例、進出防護區域的注意事項等內容。這種業務性廣播通常會與配套的文字材料一同向區域內的人員進行宣傳。例如，在社區微信群中，宣傳內容以文字、宣傳圖片等形式共享，供人們在閑暇時間自行查閱。而當人員離開建筑，在區域內戶外活動時，會清晰聽到宣傳廣播。②服務性廣播。在防護區域內的某些時候，會為人們提供一些服務。例如，現代住宅小區會定期舉行老年人日常免費體檢服務，廣播內容包括但不限于，請有自理能力、出行能力的老年居民自行或結伴并有家人陪同的情況下前往社區活動中心、社區物業管理中心，由社區衛生防疫站的工作人員為其測量血壓、血脂、血糖、心率等指標，幫助其調整健康生活方案等。此外，如果老年人已經喪失外出能力，則可通過電話、微信告知社區工作人員，在特定時間安排專人上門服務等。③災難事故疏導、緊急廣播功能。在防范區域內如發生各類災難事故時，廣播系統會迅速中斷當前播放內容，轉為緊急播報，力求在第一時間讓區域內人民群眾了解緊急情況，并按照指引迅速疏散至安全區域^[3]。

弱電智能化安防系統下的緊急廣播系統主要構成如下：①音源，用于提供廣播聲音信號，如CD機、卡座、調諧器、播放器、話筒等。②聲音放大設備，主要用于對音頻信號功率放大，核心設備為前置放大器、功率放大器等。③其他附屬設備，主要用于對區域內的公共廣播系統進行控制，如電源時序器、分區矩陣、音量調節設備等。

（四）電子公告牌系統功能

電子公告牌系統同樣屬于安防系統的一部分，主要原理是：由信息發布管理機（一般與控制計算機相連）編輯需要在電子公告牌上發布的信息，如格式、字體、行間距等，演示無誤后可正式播放。該子系統的具體功能是：①根據區域內安全防范工作的需要，編輯并播放安全作業宣傳標語和相關政策規定，供在電子公告牌前來往的人員隨時查閱、知悉。②電子公告牌中顯示的內容應該具有較強的兼容性。具體來說，能夠顯示的內容不受字體、語言、字樣的限制。標準的電子公告牌可以任意切換語言形式，支持漢字、英文字母以及其他語言形式如日文、韓文、俄文、法文、西班牙文、阿拉伯數字、羅馬數字等。③網絡接口功能同樣應標準化，實現10/100Mbps交換，并可共享以太網網絡接口標準協議。達到上述要求意味著電子公告牌系統已經具備了簡潔、實用、可靠、便利等特點。此外，該子系統還應內置專用數據處理微系統，將顯示數據作為具有一定特殊性的處理對象，轉換成特定的格式，定向傳輸到不同的顯示模塊之中^[4]。

（五）小區智能物業管理系統

現代民居小區的智能物業管理系統一般會與安防系統緊密配合，既能夠確保防范區域內居民的安全，又能夠為業主提供各類人性化服務。該系統的硬件部分同樣由計算機或計算機局域網組成，基于JSP、Servlet、Javascript等技術開發。數據庫為SQL Server、Oracle，應用服務器支持Tomcat。這些技術和工具被廣泛應用于開發智能物業管理系統，可以提供較強的功能支持和穩定性。這樣的系統能夠實時監控小區內的安全狀況，包括門禁控制、視頻監控、報警系統等，并提供業主服務，如物業費繳納、維修請求、公共設施預約等。通過互聯網或手機App等方式，業主可以方便地進行操作和查詢，提高了管理效率和居民生活質量。

（六）周界防范系統

周界防范系統的原理如上文所述，由各類傳感器、紅外探測器作為監控終端，實時監測目標監控區域的某一類信息并實時上傳至計算機總控端，根據具體情況進行后續處理，目的是盡量將防護區內危險發生率降至最低。上文提到的“在發現有人或物通過非法方式進出時立刻發出預警信息并鎖定位置”的功能實現方法為：沿著防范區域邊緣（周界）設置主動紅外探測器，使小區保安人員能夠在事件發生后的第一時間快速鎖定位置。通過這種方式，保安人員的工作強度和難度都可以有效減輕。此外，該系統還可以與視頻監控系統聯合使用，以進一步提高防范安全性。周界防范系統的檢測方法包括主動紅外式檢測、泄漏電纜式檢測、磁場感應式檢測、光纖傳感式檢測、電纜傳感式檢測、壓力傳感式檢測、高壓電網式檢測等多種類型^[5]。無論采用哪種檢測方法，都應設置主動紅外對射探測器、報警主機等設備。

五、結束語

綜上所述，弱電可以理解為“信號電”，基于此思路構建智能化安防系統的核心是，在具有不同功能的傳感器及其他監控元器件的基礎上，建立完善的信息檢測、實時監控和信號傳輸系統。技術人員在系統中提前設置好比對數據信息（也可由系統隨時錄入新信息并自動轉化為比對信息），系統在正常運行期間發揮監測功能，最終達到一定程度的安全防護功能?？傮w而言，弱電智能化安防系統是現代智慧城市建設的一部分，對保障城市居民安全具有重要意義，應不斷開發、升級有關技術，持續改善相關功能，盡量降低安全事故發生率。

作者單位：趙鵬 常州市武進廣播電視信息網絡有限責任公司

參? 考? 文? 獻

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趙鵬（1981.05-），男，漢族，江蘇常州，本科，助理工程師，研究方向：智能化通信。