1.1 安全防范系統(tǒng)基本概念

安全防范系統(tǒng)是智能建筑的核心系統(tǒng)之一，是根據(jù)建筑的使用功能、建筑標準及安全管理的需要，綜合運用電子信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和安全防范技術(shù)構(gòu)成的安全技術(shù)防范體系。

1.1.1 安全防范系統(tǒng)（Security&Protection System，SPS）的定義

安全防范系統(tǒng)是以維護社會公共安全為目的，運用安全防范產(chǎn)品和其他相關(guān)產(chǎn)品所構(gòu)成的入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防爆安全檢查系統(tǒng)等，或由這些系統(tǒng)為子系統(tǒng)組合或集成的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

安全防范系統(tǒng)是在國內(nèi)標準中定義的，而國外則更多稱其為損失預(yù)防與犯罪預(yù)防（Loss Prevention&Crime Prevention）。損失預(yù)防是安防行業(yè)的任務(wù)，犯罪預(yù)防是警察執(zhí)法部門的職責(zé)。

1.1.2 安全防范系統(tǒng)的三種基本手段

安全防范是包括人力防范（Personnel Protection）、物理防范（Physical Protection）和技術(shù)防范（Technical Protection）三方面的綜合防范體系。

人力防范（簡稱人防）是指執(zhí)行安全防范任務(wù)的具有相應(yīng)素質(zhì)的人員或人員群體的一種有組織的防范行為，包括人、組織和管理等。

物理防范（也稱實體防范，簡稱物防）是用于安全防范中能延遲風(fēng)險事件發(fā)生的各種實體防護手段，包括建筑物、屏障、器具、設(shè)備、系統(tǒng)等。

技術(shù)防范（簡稱技防）則是利用各種電子信息設(shè)備組成系統(tǒng)和/或網(wǎng)絡(luò)以提高探測、延遲、反應(yīng)能力和防護功能的安全防范手段。

對于保護建筑物目標來說，人力防范主要有保安站崗、人員巡更、報警按鈕、有線和無線內(nèi)部通信；物理防范主要是實體防護，如周界柵欄等；而技術(shù)防范則是以各種技術(shù)設(shè)備、集成系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成的安全保證的屏障。

安全防范需貫徹“人防、物防、技防”三種基本手段相結(jié)合的原則。任何安全防范工程的設(shè)計，如果背離了這一原則，不恰當?shù)亍⑦^分地強調(diào)某一手段的重要性，而貶低或忽視其他手段的作用，都會給系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定運行埋下隱患，使安全防范工程的實際防范水平不能達到預(yù)期的效果。

1.1.3 安全防范系統(tǒng)工程基礎(chǔ)

1.安全防范工程概念及其三個基本要素

1）安全防范工程的概念。

安全防范工程（Engineering of Security&Protection System）是以維護公共安全為目的，綜合運用安全防范技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)，為建立具有防入侵、防盜竊、防搶劫、防破壞、防爆安全檢查等功能的系統(tǒng)而實施的工程，通常也稱為技防工程。

2）安全防范工程的三個基本要素。

安全防范有三個基本防范要素，即探測、延遲和反應(yīng)。首先要通過各種傳感器和多種技術(shù)途徑（如電視監(jiān)視、門禁、報警等），探測到環(huán)境物理參數(shù)的變化或傳感器自身工作狀態(tài)的變化，及時發(fā)現(xiàn)是否有人強行或非法侵入的行為；然后通過實體阻擋和物理防范等設(shè)施來起到威懾和阻滯的雙重作用，盡量推遲風(fēng)險的發(fā)生時間，理想的效果是在此段時間內(nèi)使入侵不能實際發(fā)生或者入侵很快被終止；最后在防范系統(tǒng)發(fā)出警報后采取必要的行動來制止風(fēng)險的發(fā)生，或者制服入侵者，及時處理突發(fā)事件，控制事態(tài)的發(fā)展。

安全防范的三個基本要素中，探測、反應(yīng)、延遲的時間必須滿足T探測+T反應(yīng)≤T延遲的要求，它們之間應(yīng)該相互協(xié)調(diào)，否則，系統(tǒng)所選用的設(shè)備無論怎樣先進，系統(tǒng)設(shè)計的功能無論怎樣齊全，都難以達到預(yù)期的防范效果。

2.安全防范工程設(shè)計應(yīng)遵從的基本原則

安全防范工程設(shè)計的原則是所有安全防范工程設(shè)計（包括固定目標和移動目標）應(yīng)遵從的基本原則。這七項原則的設(shè)立，是國內(nèi)外安全防范工程技術(shù)界多年來理論研究和實踐經(jīng)驗的高度概括和總結(jié)：

①系統(tǒng)的防護級別與被防護對象的風(fēng)險等級相適應(yīng)；

② 人防、物防、技防相結(jié)合，探測、延遲、反應(yīng)相協(xié)調(diào)；

③ 滿足防護的縱深性、均衡性、抗易損性要求；

④ 滿足系統(tǒng)的安全性、電池兼容性要求；

⑤ 滿足系統(tǒng)的可靠性、維修性與維護保障性要求；

⑥ 滿足系統(tǒng)的先進性、兼容性、可擴展性要求；

⑦ 滿足系統(tǒng)的經(jīng)濟性、適用性要求。

3.安全防范工程設(shè)計中應(yīng)注意的主要問題

1）要重視高科技在安防過程中的應(yīng)用。

安全防范工程不是傳統(tǒng)意義上的建筑工程，而主要是電子系統(tǒng)工程。它的設(shè)計應(yīng)該吸收電子信息系統(tǒng)工程、計算機網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計的新成果、新要求，只有這樣，才能適應(yīng)未來高科技發(fā)展的趨勢，體現(xiàn)安防標準與時俱進的創(chuàng)新精神。安防工程應(yīng)包括安全性設(shè)計、電磁兼容性設(shè)計、可靠性設(shè)計、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計、系統(tǒng)集成設(shè)計等內(nèi)容。

2）要明確安防技術(shù)的專業(yè)劃分界面。

國內(nèi)外安防技術(shù)界普遍認為，安全防范技術(shù)一般分為電子防護技術(shù)、物理防護技術(shù)和生物統(tǒng)計學(xué)防護技術(shù)三大專業(yè)門類。

（1）電子防護技術(shù)主要是指利用各種電子防護產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品組成系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，以防范安全風(fēng)險。這類防護技術(shù)與傳感—探測技術(shù)、自動控制技術(shù)、視頻多媒體技術(shù)、有線—無線通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能與系統(tǒng)集成等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展關(guān)系極為密切。

（2）物理防護技術(shù)通常也稱實體防護技術(shù)，主要是指利用各類建筑物、實體屏障及與其配套的各種實物設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品構(gòu)成系統(tǒng)，以防范安全風(fēng)險。這類防護技術(shù)與建筑科學(xué)技術(shù)、材料科學(xué)與工藝技術(shù)的發(fā)展極為密切。

（3）生物統(tǒng)計學(xué)防護技術(shù)是法律科學(xué)的物證鑒定技術(shù)與電子信息科學(xué)的模式識別技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要是指利用人體的生物學(xué)特征進行個體識別，從而防范安全風(fēng)險的一種綜合性應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。這類防護技術(shù)與現(xiàn)代生物科學(xué)、生物工程技術(shù)、現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)及法庭科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極為密切。

3）安全防護技術(shù)不僅涉及自然科學(xué)和工程科學(xué)，還涉及社會人文科學(xué)。

不管是物理防護技術(shù)，還是電子防護技術(shù)、生物統(tǒng)計學(xué)防護技術(shù)，它們都會隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步而不斷更新。因此它是一門跨學(xué)科、跨專業(yè)、多學(xué)科、多專業(yè)交叉融合的綜合性應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。同時，在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的當今時代，幾乎所有的高新技術(shù)都會或遲或早地被移植、應(yīng)用于安全防護工作中。傳統(tǒng)意義上的學(xué)科界限、專業(yè)界限將越來越淡化，各種防范技術(shù)的交叉、滲透、融合將是安全防范技術(shù)未來發(fā)展的總趨勢。因此安全防范工程的設(shè)計者要密切關(guān)注各個領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展，不斷吸收新理論，采用先進而成熟的技術(shù)，完善系統(tǒng)的設(shè)計。同時還要注意，在綜合應(yīng)用各種新技術(shù)的同時，一定要注意探測、反應(yīng)、延遲三個基本要素的協(xié)調(diào)，人防、物防、技防三種基本手段的配合，才能實現(xiàn)防范風(fēng)險的最終目的。

1.1.4 智能建筑安全防范的基本結(jié)構(gòu)

安全防范系統(tǒng)是智能建筑的核心系統(tǒng)之一，智能建筑安全防范系統(tǒng)的主要任務(wù)是根據(jù)不同的防范類型和防護風(fēng)險的需要，為保障人身與財產(chǎn)的安全，運用計算機通信、電視監(jiān)控及報警系統(tǒng)等技術(shù)形成的綜合安全防范體系。它包括建筑物周界的防護報警及巡更、建筑物內(nèi)及周邊的電視監(jiān)控、建筑物范圍內(nèi)人員及車輛出入的門禁管理三大部分，以及集成這些系統(tǒng)的相關(guān)管理軟件，組成框圖如圖1-1所示。

一般而言，防入侵報警系統(tǒng)有報警探測器、報警接收及響應(yīng)控制裝置和處警對策三大部分組成。門禁管理系統(tǒng)由各類出入憑證、憑證識別、出入法則控制設(shè)備和門用鎖具四大部分組成。

1）入侵報警系統(tǒng)（Intruder Alarnl System，IAS）是利用傳感器技術(shù)和電子信息技術(shù)探測并指示非法進入設(shè)防區(qū)域的行為、處理報警信息、發(fā)出報警信號的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2）視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)（Video Surveillance&Control System，VS&CS）是利用視頻技術(shù)探測、監(jiān)視設(shè)防區(qū)域并實時顯示、記錄現(xiàn)場圖像的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

這里所指的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般的工業(yè)電視或民用閉路電視系統(tǒng)，它是特指用于安全防范的目的，通過對監(jiān)視區(qū)域進行視頻探測、視頻監(jiān)視、控制、圖像顯示、記錄和回放的視頻信息系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3）出入口控制系統(tǒng)（Access Control System，ACS）是利用自定義符識別和/或模式識別技術(shù)對出入口目標進行識別并控制出入口執(zhí)行機構(gòu)啟閉的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4）電子巡更系統(tǒng)（Guard Tour System，GTS）是對保安巡更人員的巡查路線、方式及過程進行管理和控制的電子系統(tǒng)。

5）停停車場管理系統(tǒng)（Parking Lost Management，PLM）是對進、出停車場的車輛進行自動登錄、監(jiān)控和管理的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

6）防爆安全檢查系統(tǒng)是檢查有關(guān)人員、行李、貨物中是否攜帶爆炸物、武器和/或其他違禁品的電子設(shè)備、電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

7）安全管理系統(tǒng)（Security Management System，SMS）是對入侵報警、視頻安防監(jiān)控、出入口控制等子系統(tǒng)進行組合或集成，實現(xiàn)對各子系統(tǒng)的有效聯(lián)動、管理和/或監(jiān)控的電子系統(tǒng)。

1.1.5 安全防范系統(tǒng)的本質(zhì)及實現(xiàn)途徑

安全防范系統(tǒng)從本質(zhì)上而言，除了控制云臺運動和鏡頭縮放功能外，可歸納為如圖1-2所示的四種切換控制。安全防范系統(tǒng)對應(yīng)的四種切換控制分別是：①視頻圖像矩陣切換控制；②音頻信號矩陣切換控制；③報警信號與對應(yīng)攝像機的切換控制；④門禁控制條件與對應(yīng)門鎖的啟閉控制。

為了對整個智能建筑提供安全防范保障，要確定是否需要對智能建筑建立周界保護，是否要做巡更監(jiān)控，對智能建筑的哪些出入口需要進行控制和管理；對智能建筑需要防護的區(qū)域和某些特定的目標需做出監(jiān)控報警的具體設(shè)計和方案，確保不存在視覺盲區(qū)和報警探測盲區(qū)。對重點保護目標更需要有實體防護措施付諸實現(xiàn)。

在以此構(gòu)成的安全防范系統(tǒng)中，報警系統(tǒng)最為關(guān)鍵，因為它是第一道防線；電視監(jiān)控系統(tǒng)最直觀，能夠立即看到現(xiàn)實的景象，因此成為安全防范系統(tǒng)的核心；出入口控制與管理系統(tǒng)最可靠，因為它鐵面無私、執(zhí)法如山；而系統(tǒng)的集成則使整個系統(tǒng)的功能更加全面和有效。

實現(xiàn)安全防范系統(tǒng)的技術(shù)途徑依技術(shù)層次的不同可分為三類。

（1）安全模擬實現(xiàn)方案——已經(jīng)成為現(xiàn)實但趨于被淘汰。

攝像前端裝置是保證清晰成像的關(guān)鍵，視頻圖像控制主機的傳輸主要采用同軸電纜，也可采用光纜構(gòu)成有線傳輸方式，以及由發(fā)射機、接收機組成的無線傳輸信道。視頻矩陣切換和音頻矩陣切換全部采用模擬電子開關(guān)實現(xiàn)，以決定模擬量，視、音頻信號的傳輸通道和顯示對象，而報警信號與對應(yīng)攝像機的切換、出入口控制信號與對應(yīng)門鎖的打開控制，則屬于開關(guān)量控制，信號以數(shù)字方式傳送。在后端圖像顯示記錄裝置中，圖像的顯示采用模擬式監(jiān)控器，圖像的記錄用模擬錄像機，圖像的分割用模擬式圖像分割器裝置。

（2）部分模擬、部分數(shù)字的混合式實現(xiàn)方案——是目前應(yīng)用的主流。

在此種方案中，視頻和音頻的矩陣切換仍采用模擬開關(guān)來決定視、音頻信號的傳送通道和顯示對象，而報警信號與對應(yīng)攝像機的切換、出入口控制信號與對應(yīng)門鎖的打開控制，因是開關(guān)量控制，所以信號以數(shù)字方式傳送。與全模擬實現(xiàn)方案不同的是，圖像的記錄采用數(shù)字硬盤錄像機，以數(shù)字方式存儲，不僅存儲容量巨大，也能快速讀取和檢索。圖像的分割也通過硬盤錄像機或者以計算機軟件方式實現(xiàn)，同時，分布式的報警傳輸網(wǎng)絡(luò)將得到廣泛應(yīng)用。

（3）全數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)的高端實現(xiàn)方案——正逐步發(fā)展。

攝像機輸入由計算機采集，每幅圖像經(jīng)壓縮后轉(zhuǎn)化為一組像素流，此后，計算機將這些圖像像素記錄于計算機的硬盤中，可對每幅圖像做快速讀取和檢索。圖像的分割也是通過計算機以軟件快速讀取多幅圖像并將它們定位于不同的位置來實現(xiàn)。

視頻和音頻的矩陣切換此時將采用數(shù)字式切換，其實現(xiàn)方式可以由多個CPU或DSP芯片且有100MHz以上的系統(tǒng)頻率，加上能對切換方式作編程的LSI芯片構(gòu)成，再由高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)將輸入圖像的像素組送往指定監(jiān)視器的顯示存儲器來實現(xiàn)，也可通過計算機網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)遠程的切換和傳送。報警信號與對應(yīng)攝像機的切換、出入口控制信號與對應(yīng)門鎖的打開控制，同樣以數(shù)字方式傳送。