毕业设计(论文)-校园自动监控与报警系统设计.doc
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1、(2011 届)届) 专科毕业设计(论文)专科毕业设计(论文) 题题 目目 名名 称:称:校园自动监控与报警系统设计校园自动监控与报警系统设计 学学 院(部):院(部): 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 专专 业:业: 电气自动化电气自动化 学学 生生 姓姓 名:名: 班班 级:级: 学号学号 指导教师姓名:指导教师姓名: 最终评定成绩:最终评定成绩: 2011 年 6 月 湖南工业大学专科毕业设计(论文) I 摘 要 论文详细介绍了学校监控与报警系统的原理、设计原则、设计思想、解决 方案等。解决了人力巡逻、单纯视频监控而无报警系统等传统监控报警的缺陷。 基于数字图像处理的监控报警系统是
2、利用先进技术、采用数字图像处理技术、 红外报警技术、自动拨号技术实现时监控现场的自动监控管理。保安人员通过 监控系统随时掌握监控区域内的人员活动情况,检查各个重点部位的安全状况, 防祸患于未然。夜间静场后,可自动布防,一旦有人员出入防范区或出现其它 异常情况,红外报警系统会自动发出警报,并提示值班人员发生报警的区域部 位,显示可能采取对策的系统。同时配合前端摄像机、可实现人防、技防的统 一协调,及时制止破坏发生,同时为今后取证提供有力证据。使校园安全管理 实现人防、物防、技防相结合的安全防范系统。可以大大提高工作效率、节省 费用及提高信息自动化水平。 关键词:视频监控、报警、红外探测、自动拨号
3、、信息 湖南工业大学专科毕业设计(论文) II ABSTRACT Paper introduces the monitoring and alarm system the school principle, design principles, design ideas, solutions. Solve the manpower to patrol alone video surveillance without the traditional alarm monitoring alarm system defects. Monitoring based on digital image p
4、rocessing system is the use of advanced technology, using digital image processing technology, multimedia technology and network technology, monitoring the scene when the automatic monitoring and management. Security staff to keep up through the monitoring system of personnel monitoring the activiti
5、es within the region, check the security situation in various key positions, anti-scourge in the first place. After the silence and the night can be automatically deployed, once the officers to prevent access to areas or other abnormal situation occurs, infrared alarm system will automatically send
6、an alert and prompt the regional alarm attendant position, the display may take countermeasures system. At the same time with the front of the camera, enabling air defense, the harmonization of anti-technology, timely and stop the destruction occurred at the same time provide strong evidence for fur
7、ther evidence. The campus security management to achieve air defense, physical defense, the combination of anti-technology security systems. Can greatly improve efficiency, save costs and improve the information level of automation. Key words: video monitoring, alarm, front-end, automatic dial-up, i
8、nformation 湖南工业大学专科毕业设计(论文) III 目 录 第一章 绪论1 1.1 课题背景及意义.1 1.2 校园监控报警现状.2 1.3 系统设计思想及原则.3 1.4 研究内容及论文结构.5 第二章 系统设备组成.6 2.1 前端结构.6 2.1.1 摄像机.6 2.1.2 防护罩8 2.1.3 云台.9 2.1.4 解码器10 2.2 传输设备.11 2.3 显示记录设备11 2.3.1 监视器11 2.3.2 字硬盘录像机12 2.4 控制设备13 2.4.1 视频切换器.14 2.4.2 画面分割器.14 2.4.3 系统控制键盘.16 2.5 本章小结16 第三章 控
9、制管理.17 3.1 切换控制部份17 3.2 显示与记录部分17 3.3 报警联动17 3.4 本章小结18 第四章 红外自动报警系统19 4.1 热释电型红外探测器19 4.2 所用 CPU(AT89S51)简介.21 4.2.1 主要性能特点.21 4.2.2 管脚说明.22 4.3 基本工作原理及硬件24 4.3.1 声光报警部分.24 4.3.2 自动拨号部分.24 4.3.3 语音录放部分.25 4.3.4 串口通信部分.27 湖南工业大学专科毕业设计(论文) IV 4.4 软件部分29 4.4.1 程序流程图.30 4.4.2 声光报警程序.31 4.4.3 自动拨号程序.32
10、4.4.4 串口通信程序.33 4.5 本章小结34 第五章 总结与展望35 参考文献.36 致 谢37 湖南工业大学专科毕业设计(论文) 1 第一章 绪 论 1.1 课题背景及意义 对于某些敏感场景,如学校机房、银行、商店、停车场、军事基地等,出 于管理和安全的需要,人们必须知道该区域内发生的事件,于是采用某种特定 方法来监视该场景,并且及时地对发生的异常事件做出适当的反应,这就是所 谓的监控报警。 现代社会是一个人口密集、高度复杂的社会,人类的活动范围越来越大, 面临的突发事件和异常事件越来越复杂,监控的难度和重要性也越来越突出。 从监控技术的发展来看,大致可分为三个阶段:人力现场监控、人
11、力视频 监控和自动监控与报警。所谓人力现场监控,即安排专人在现场对场景监控, 人力现场监控的应用可以追溯到原始社会,一直延续至今。所谓人力视频监控, 即用摄像机对场景拍摄,视频信号被采集到中央控制部门并被显示到监视器上, 由人对视频图像进行分析,得出恰当的判断。视频监控又分为两种,一种是早 期采用的模拟视频监控,一种是数字视频监控,这种监控技术引入了大量的计 算机技术来协助人采集和管理所有视频信息,监控系统的性能得到了有效的提 高。目前,市场上已经有比较成熟的数字视频监控系统出现。 随着数字信息时代的到来,数字化高新技术产品日益增加和完善。各行业 为了提高和完善生产管理水平和增加竞争力,都争先
12、采用完善的高新技术产品。 监控报警系统是管理人员实现高质量管理的理想工具;也是保障公共安全、提 高防范能力必不可少的得力助手。 由于人工本身固有的不足,人力越来越难以胜任分析和理解采集到的数量 惊人的视频数据。所以有必要将视频监控与报警联动起来,形成了自动监控与 报警系统,对重要安全地点和敏感的公共场合进行全天候、自动的、实时的监 控。 数字监控系统与报警系统的结合即组成数字视频监控与报警系统。数字监 控系统主要由摄像部分、传输部分、控制部分、显示记录部分四大部分组成 1。 在摄像部分包含摄像一体机、室内全方位云台、监听器、防尘罩等等;传输部 分主要由线材组成;控制部分中包含有图像切换、控制设
13、备等等;显示记录部 分中包含电脑控制主机、矩阵主机、硬盘录像机、显示器墙等等。可通过控制 软件中心来管理所有分布于不同位置嵌入式系统主机及摄像部分设备,可以通 过用户端软件及国际互联网实时查看校园环境动态,实现协助学校等部门管理 人员维护生活秩序。 湖南工业大学专科毕业设计(论文) 2 视频监控与报警系统效率高、可靠性高、便于记录、反应速度快、集成化 管理等优点,使管理者坐在控制室中就能控制前端的设备,观察到控制范围内 所有重要地点的情况与反应,为管理、保安系统提供了临场视觉效果,为监控 范围内各种设备的运行和人员活动提供了较为直观的监视手段。因此,视频监 控与报警系统已成为现代化管理和智能安
14、防系统中不可缺少的组成部分。 目前,学校公共设施及师生的私人物品被盗事件、校门口恶性人身侵害事 件、楼梯垮塌践踏事件、社会流氓滋扰在校师生事件等,都是屡见不鲜,而这 些事件造成的负面影响非常恶劣。 面对如此错综复杂的校园治安形势, 必须利用有效的科技手段和管理方法 对其进行稳定的、长期的实时监控,保证校园的安全,积极寻求改变学校的安 全防范手段和途径,使校园的安全防范模式不断向信息化、综合化、网络化和 主动化方向发展,才能适应日益发展的社会要求。如何有效解决当前校园安全 存在的问题,确保校园安全,已经成为目前安防领域研究的一个重要命题。 所以,为加强学校安全防范整体力量, 有效保护学校及师生的
15、财产安全, 监控公共场合秩序, 维护校园公共安全, 很有必要建立一套功能完善、覆盖范 围广泛的监控报警系统。在一定区域范围内警戒可能发生的入侵行为,对发生 的报警事件及时捕获、处理和记录相关影像,对重要的部门进出情况进行自动 记录,对重要区域提供有效的保护。 1.2 校园监控报警现状 现在院校一般都有以下特点:面积大、建筑分散、人数多、管理人员少、 许多学校存在分校,再一个就是很多学校建筑年久失修,加上学生自我保护意 思差,存在极大安全隐患。目前一些恶性事件的频发导致了家长对学校校园管 理的不信任,对教育部门管理的问责。学校由于监控的局限性,使得其对学校 的监控缺位,达不到监管的目的,更加走入
16、了监控的怪圈。 对于校园安防监控报警系统,一些学校多采用传统的模拟视频监控系统。 某些学校甚至没有监控报警系统,而是完全采用人工巡逻的方式来作为学校的 安全防范措施。目前广泛使用的闭路监控系统大多为模拟系统,目前各个学校 基本上采用的是传统的模拟信号监控,具有极强的地域性,监控不可以随着管 理者的移动进行随时的监控,限制了管理者的活动,使得监控成为了一对一的 “死”监控,灵活性不足。其主要特点是:采用矩阵主机控制,通过电视墙监 视前端目标,采用长延时模拟录像机进行录像和回放;其主要缺点是:当录像 资料需要长时间备份时,需要大量的录像带,消耗大量的人力和物力,并且在 录像回放、检索时操作不方便。
17、 因此,基于数字存储技术的数字视频监控系统应运而生,经过几年的发展, 湖南工业大学专科毕业设计(论文) 3 至今技术已经完全成熟,很好地解决了传统图像存储及回放等技术难题。数字 视频监控系统不仅存储费用低、效率高,而且还具有网络传输、远程传输和循 环存储等优点。与此同时,数字视频监控系统的数字化和传输网络化等先进技 术可以实现与防盗报警等系统联网联动,及时准确地反馈现场信息,为报警事 件提供充分可靠的依据。 虽然数字视频监控系统解决了模拟系统的很多缺点,但数字视频监控系统 也不是完美无缺的,针对某些监控点数非常多的情况(或需要通过电视墙来显 示现场情况的) ,靠单一的数字视频监控系统就不能很好
18、地解决,而需数字系统 和模拟系统结合来实现,因此对不同的实际状况应区别对待,以求得最优化的 系统解决方案。 为了适应教育信息化的需要,按照视频监控与报警系统的技术规范,并结 合现代教育教学需求的特点,学校需采取人性化的、先进科学的设计思想和完 善的设备对校园进行数字视频监控与报警。 在学校应用数字视频监控与报警系统。首先, 其成本较低,可以利用现有 的校园局域网来进行图像的传输;其次 ,适合远距离实时传输,数字信号抗干 扰能力强,不易受传输线路信号衰减的影响;再次系统扩展能力强,还可以实 现报警联动及电子巡逻等。 1.3 系统设计思想及原则 学校人口密集,具有一定的流动性,有一定数量的实实训设
19、备和其它固定 资产,也有许多无形资产的积累,为保证校园的安全是每个监控系统研究人员 义不容辞的责任和务。为此,利用现代化管理技术,在校园内设计、安装数字 视频监控系统,完成对校园主要地点和出入口进行实时录像监控。其所产生的 图像传输到电视监控中心,通过硬盘录象机的控制在监视器上分别显示,并在 情况发生时产生响铃报警。可根据需求对其进行操作、录像。监控中心的工作 人员根据图象显示进行图象切换、跟踪监视,从而达到及时发现情况和问题, 及时采取相应措施或在事后可通过录像对事件进行排查以发现问题。协助保卫 部门完成校园安全保卫工作,为师生提供一良好、稳定、安全的学习生活空间。 方案设计时教充分考虑到校
20、园课室的各项需求,体现先进实用、人性化、操作 方便、自动化程度高、性价比突出的总体设计思想。 本着架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量等作为出发点, 并依此为学校提供先进、安全、可靠、高效的系统解决方案。详细如下: 合理性 采用先进合理的技术来架构系统,使整个系统安全平稳的运行,并具备未 来良好的扩展条件。 湖南工业大学专科毕业设计(论文) 4 先进性 系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础,同时可有效地减少使用人 员和系统维护人员的麻烦。在投资费用许可的情况下,系统采用较先进的技术 和设备,一方面能反映系统所具有的先进水平,另一方面又使系统具有强大的 发展潜力,以便该系统在尽可能
21、的时间内与社会发展相适应。 稳定可靠性 只有稳定运行的系统,才能确保贵单位闭路监控系统平稳运行。高可靠度 是保障系统运行的基本要求,也是易维护性的保障。系统最重要的就是可靠性, 系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的,因此系统必须可靠地、能连续地运行, 在成本接受的条件下,从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修 响应能力等各方面均应严格要求,使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出 现故障时,影响面也要尽可能小。 易操作维护性 系统的易操作和易维护性是保证非专业人员使用好一个系统的条件。 经济性 力争有良好的性能价格比,所采用的产品应是简单,易操作,易维护,高 可靠度的。系统是否具有优良的性
22、能价格比是判断一个系统优劣条件的重要依 据。 扩展性 良好的可扩展性则是为了以后的发展考虑。随着学校安防系统应用时间的 增长,未来对安防系统的要求会更高。可扩展性保证当系统有更多的要求时, 引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作,进一步扩展与提高系统 的性能。系统设计时应充分考虑今后的发展需要,系统应具有预备容量的扩充 与升级换代的可能。所以系统中控制部件(软、硬件)采用集中式结构、嵌入 式等技术措施,可以方便灵活的进行扩充,充分保证系统在将来的适应性。 安全性 对于安全防范系统,其本身的安全性能不可忽视,系统设计时,必须采取 多种手段防止本系统各种形式与途径的非法破坏。 完善性 需具
23、有强大的视频、音频和数据告警功能。当某台摄像机发生移动侦测报 警时,系统可实时启动录像,当发生报警时,及时处理报警信息并显示到特定 的设备。系统可选用手动、移动侦测、告警、定时录像四种录像方式;提供指 定周期的滚动删除功能,有效防止存储空间耗尽。 人性化 湖南工业大学专科毕业设计(论文) 5 注意场合、时间等设置监控,以免影响到学校师生的个人生活。 1.4 研究内容及论文结构 全文共分为以下五章: 第一章为绪论,首先介绍了视频监控与报警的应用背景及应用现状,说明 了在学校安装视频监控与报警系统的现实意义,接着对视频监控与报警系统的 设计思想、设计原则以及设计内容进行了一个概括性的阐述。 第二章
24、介绍了本自动监控与报警系统所涉及的主要组成设备,详细介绍了 摄像机、解码器等前端设备,数字硬盘录像机、画面分割器等显示记录设备。 同时介绍了它们的部分选择参数。 第三章论述了本系统是如何进行切换控制、显示记录,对视频监控与报警 联动的控制也作了分析。 第四章详细分析了红外自动报警系统。详细介绍了热释电型红外探测器的 结构、原理等。对声光报警、自动拨号、语音录制等模块的结构及原理作了详 细的介绍分析。根据 PC 机需与单片机进行串口通信对系统所用的 AT89S51 单片 机的功能及原理等作了介绍。介绍完硬件需求后给出了报警系统的框图及控制 思想,分析并给出了具体实现方法。根据报警系统的流程给出了
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