激光雷达周界方案(47页).doc
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1、-激光雷达周界方案-第 47 页xxxx激光雷达周界防报警系统技术方案xxxxxxx有限公司2016年9月目 录一、项目概述31.1 项目背景31.2 设计原则31.3 设计思路51.4 系统建设依据6二、系统方案设计82.1 系统概述82.2 系统详细设计102.2.1 前端探测子系统警戒隔离带雷达102.2.4 报警联动子系统172.2.4.1 视频联动192.2.4.2 声光报警联动202.2.5 网络传输子系统202.2.6 监控中心子系统2323报警管理功能列表302.2.6.2 集成管理平台软件运行环境332.2.6.3 集成管理平台硬件运行环境342.2.7 供电子系统34三、系
2、统设备配置35四、主要设备参数39系统调试45系统验收46验收制度46验收方法48检验、试验、验收计划50技术培训53培训计划流程图53培训要求54培训教材的编制54培训层次54培训计划55培训时间及内容安排56一、项目概述 项目背景xxxx迁建项目狱墙周长2100米,要求目标探测系统各点实现无缝隙对接,立体覆盖实体围墙外围警戒隔离区域,并进行自动化入侵行为识别和目标跟踪,满足24小时全天候正常工作,性能稳定,报警迅速可靠,实现零漏报,极低误报率。我公司在本方案中采用先进的激光雷达探测技术,分别在实体围墙内外侧安装激光雷达探测器,构成警戒隔离区域。不仅能够探测靠近、攀爬、剪断穿越实体围墙的异常
3、行为,还能够探测到任何出现在警戒隔离带内的人体目标。通过采用激光雷达来建立一体化纵深监控报警系统,能有效的保卫监狱安全,提高处理各种突发事件的反应速度和监狱管理能力。 1.2 设计原则1先进性智能立体周界报警系统应用当今先进的物联网技术,结合物理阻拦和雷达防护技术,达到理想的综合探测效果。同时采用基于物联网构架的综合报警集成管理平台,使整个前端探测及联动设备能无缝的接入平台,组成一个统一的现代智能化监狱综合安全管理和控制系统。2标准化系统采用开放式的系统架构,智能立体周界报警系统集成管理平台能提供通用标准的接口,使其易与其他系统实现信息互通,并支持第三方应用产品的开发和使用,真正实现多功能的基
4、于物联网的智能监狱周界报警系统应用。3系统可用性系统整体具备可网管性,采用多种探测手段,智能立体周界报警系统中的任一设备损坏或遭人为破坏后,系统主体功能将不会受到影响,同时系统将自动上报相应的故障信息,使用户在第一时间了解现场设备状况,及时应对。4稳定可靠性智能立体周界报警系统能每天正常工作24小时,每年运转365天,不受天气、环境、电磁等因素影响,所有设备具有高度的可靠性和优良的性能。5灵活性系统可以根据管理体制及实际应用情况的需求进行灵活的功能配置和用户使用权限优先级控制,提供必要的动态调度控制机制,最大程度保证系统的安全可靠。具有处理重大突发监控事件的应急处理方案及实施操作流程。6可扩展
5、性智能立体周界报警系统采用面向服务的开放性技术架构,兼容性强,可广泛接入第三方周界安防技术或产品。系统应用范围可从几百米到几十公里,所有硬件、软件和系统平台均具有扩充能力。7安全性监控中心服务器均采用企业级核心应用服务器,安装Windows NT/1800/Linux/Unix操作系统。系统具有高度的安全性和保密性,通过对系统分级保护、数据存储权限的控制,来防止各种形式的对系统的非法侵入。8可维护性应用系统的可维护性体现在易分析性、易更改性、易测试性、稳定性。使用模块化的结构,同时提供必需的各种工具包。网络系统提供有效的网络管理的系统监控、调试、诊断工具,保证系统维护管理简明、方便、有效,应能
6、集中进行管理。9可操作友好性系统提供友好的中文界面,采用规范的行业用语,易于管理和维护。用户界面基于WINDOWS界面设计,支持键盘和鼠标操作,界面友好、清晰,操作简单、方便,容错性强。1.3 设计思路为了充分和有效地进行系统集成,具备分步实施和功能扩充的功能,设备选型要考虑到施工简单、便于拆卸,建成后的系统要体现安全性、先进性、可靠性、实用性、便捷性。实现各子系统的管理和信息最大程度的共享,便于今后系统的扩充及增容等,预留未来的功能拓展接口。随着信息化技术的发展,周界报警模式将会朝着网络化、数字化、智能化及多技术手段相结合的方向不断发展。考虑到此项目复杂因素对整个系统安全性的影响;本系统以两
7、道传感器组成融合感知网络,实现全新的目标识别、多点融合和协同感知,可实现对逃跑目标和逃跑行为的高精度区域感知和定位,显著减少误报可能性。l 结合物理阻拦和电子防护技术以达到理想的综合探测效果;l 两种传感器前端组成融合感知网络,实现目标识别、多点融合和协同感知,达到极低的虚警率;l 综合考虑各类干扰因素并降低周边环境、天气、人员、车辆等噪声;l 对报警的情况,进行逃跑情况分析、甄别;l 视频实时监控、人工实时复核、精确定位逃跑地点;l 系统工作时确保不干扰影响监狱/武警无线电通信联络的畅通、以正常通信为准则;l 指控中心报警综合处理,现场情况的实时查看,实时通话告警,报警记录;l 24小时实时
8、报警探测,无遗漏和死角;l 施工简单、拆卸方便;l 系统所有设备及功能模块高度整合,形成垂直一体化的综合性解决方案;l 系统的所有硬件、软件和系统平台均具有扩充能力;1.4 系统建设依据l 1.全国监狱信息化建设规划司发通1808124号l 2.全国监狱信息化一期工程项目建议书 发改20101389号l 3.全国监狱信息化应用软件开发建设任务分工意见2010司狱字277号l 4.监狱信息化软件开发总体技术规范SF03003-2012l 5.应急指挥联动系统业务与技术规范SF03006-2012l 6.山东省监狱系统安防建设要求和技术规范地方文件l 7.安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控
9、制技术要求GB/T 28181-2011l 8.智能建筑设计标准GB/T 50314-1806l 9.安全防范工程程序与要求GA/T 75-1994l 10.安全防范工程技术规范GB 50348-1804l 11.综合布线系统工程设计规范GB 50311-1807l 12.电子信息系统机房设计规范GB 50174-1808l 13.视频安防监控系统技术要求GA/T 367-1801l 14.视频安防监控系统工程设计规范GB 50395-1807l 15.入侵报警系统技术要求GA/T 368-1801l 16.入侵报警系统工程设计规范GB 50394-1807l 17.出入口控制系统技术要求GA
10、/T 394-1802l 18.出入口控制系统工程设计规范GB 50396-1807l 19.周界防范高压电网装置GB 25287-2010l 21.建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-1804l 22. 本工程设计图纸及相关文件要求二、系统方案设计2.1 系统概述作为系统重要的安全防范系统之一,智能立体周界报警系统是监狱警戒隔离带内封闭管理、安全保卫工作中的一种技术防范措施,要求对闯入警戒区的行为及时发出报警和警告以达到及时处置和防范的目的,确保区域安全。基于物联网技术的智能周界报警系统的前端由两种互为补充的智能探测器节点组成,辅助以视频跟踪复核手段(由周界安防管理平台后台实现)实
11、现融合感知、协同探测,克服传统探测手段单一、误报率高、安全性差的缺点,同时可联动多角度视频、声光及广播等设备。系统对监狱周界进行全天时动态智能感知,具备很强的环境适应性和智能性,提高全天候、全天时的检测性能,降低虚警、漏警率。周界报警管理系统由4个部分组成,分别为前端探测子系统、报警联动子系统、网络传输子系统、监控中心子系统(报警管理软件平台)、供电子系统,系统逻辑架构如下。图1. 系统结构框图前端探测子系统前端探测子系统主要由红外激光雷达探测器、RS485总线服务器等组成。通过对每个传感器报警信号的采集、分析、融合,完成报警输出,在控制中心报警处理功能模块实现第二级算法融合,最终输出报警事件
12、,完成报警联动。报警联动子系统报警联动子系统由控制箱内的I/O量控制器及狱墙上方的摄像机(第二标段提供)、声光报警器等设备组成。现场报警联动可通过联动数据库进行预设,结合用户对现场响应和指挥调度的要求,每个防区的联动动作都可实现客户化定制。网络传输子系统系统中激光雷达、I/O量控制器等设备均通过控制箱内相应的RS485总线服务器接入多光多电以太网光纤收发器。各控制箱的光纤收发器可通过光纤组成4条独立的总线型光纤通信网,并在中心机房完成信号汇聚。监控中心子系统监控中心子系统(周界报警管理平台)由控制中心服务器、PSIM报警平台软件、及管理软件等组成。通过报警软件客户端及图像管理客户端,用户可订阅
13、各防区的报警、故障及状态事件,并可设置、复核、手动控制相关的联动设备,完成报警响应。图2. 系统架构图 系统详细设计2.2.1 前端探测子系统警戒隔离带雷达前端探测子系统主要由红外激光雷达探测器、RS485总线服务器等组成。通过对每个传感器报警信号的采集、分析、融合,完成报警输出,在控制中心报警处理功能模块实现第二级算法融合,最终输出报警事件,完成报警联动。xxxxxxx有限公司的XXXXX系列红外激光雷达研发于2010年,其主要优点为:(1)目标探测XXXXX红外激光雷达采用激光扫描成像技术,以度的角分辨率连续对周围背景进行测距成像,一旦在场景中有异于背景的入侵目标,无论其处于静止还是运动状
14、态,XXXXX激光雷达都可以迅速探测到其存在,发出报警,并向指挥中心回传出其坐标位置。XXXXX激光雷达探测范围为180度扇区、75米半径的两维激光面,用户可以自行设置任意多边形报警防区。XXXXX激光雷达可以实现水平或垂直两种安装方式,分别可以实现水平大区域扫描或垂直虚拟围墙应用。(2)目标定位XXXXX红外激光雷达,采用12Khz的红外脉冲激光测距技术和精确的测角技术,使用收发一体化传感器技术,通过测量红外激光的空中飞行时间,可实时探测目标的距离信息。XXXXX红外激光雷达具有的精密的测角技术度的测角分辨率,从而能够精确定位目标的真实位置。(4)目标跟踪采用卡尔曼跟踪算法,雷达能够持续跟踪
15、目标的连续运动,从而避免多次报警。(5)目标分类XXXXX激光雷达雷达能够实时测量目标的身体宽度和反射率,基于先进的模式识别算法进行数据融合,从而对目标属性进行判断,实现目标分类,降低报警防区内动物引起的误报。(6)防区划分XXXXX激光雷达可连续跟踪目标的距离和方位角,并将极坐标转为直角坐标体系,用户设置任意多边形防区,保证只有出现在防区的目标,才会输出报警信息。其主要特点为:l XXXXX红外激光雷达采用905nm Class I红外激光,人眼安全,无红爆,雷达完全处于隐形状态。不受雨、雪、沙尘、大风等恶劣天气影响,可同时探测运动和静止目标,适用于高安全级别要求的周界防范。l XXXXX红
16、外激光雷达采用高频脉冲激光技术,由一体式激光测距模块,测角编码器、信号处理模块构成,系统采用先进的激光雷达信号处理算法,实时学习周围背景环境变化,能够在180度扫描角度和75米探测半径范围内快速发现并同时跟踪16个目标,扫描刷新频率不大于250毫秒。l XXXXX红外激光雷达可实时测量入侵目标的距离、方位角,定位精度为+/-50厘米,测角精度0.2度,探测率100%,误报率1个/天。l 在本设计中,在实体围墙巡逻道侧,在实体围墙顶部立柱上每隔100-150米安装1台XXXXX激光雷达,激光面垂直向下,平行于实体围墙照射到地面,构成一道激光虚拟实体围墙。当有人或目标靠近实体围墙,穿越激光虚拟实体
17、围墙时,身体都会横切激光面,从而触发报警。XXXXX激光雷达间距100-150米,每两个激光雷达间有10米重叠区,雷达间无任何盲区。l 现场安装示意图如下图所示:l 为实现实体围墙内外侧2个激光雷达之间防区互相保护,将内外侧2个激光雷达的安装位置隔开6米(2个实体围墙立柱),既方便了供电和通信布线,又避免了从某一处同时破坏实体围墙内外2个激光雷达的潜在风险。l XXXXX红外激光雷达通信接口为RS485总线结构,每临近的实体围墙内外侧两个激光雷达通过RS485总线服务器转为以太网通信结构,并通过2光2电光纤总线收发器转为光纤以太网总线,每5对XXXXX红外激光雷达构成1条光纤以太网总线,从内管
18、分4个方向将周界所有的激光雷达连接起来。光纤以太网总线技术具有更高的通信抗干扰能力和更远的通信距离,适用于监狱临近容易出现电磁脉冲冲击、电磁干扰等恶劣环境。图3. 前端探测子系统激光雷达结构框图前端探测子系统结合物理围界实际情况,构建2道防线,防止人员进入警戒隔离带,系统采用在隔离带上安装激光雷达,实现围界防逃跑目标检测、识别及定位。当逃跑者触发报警后,雷达报警子系统把逃跑者的具体位置坐标(精确到0.5米),发送到联动控制子系统,控制摄像机转动到现场报警场景,值班人员可迅速直观的看到现场的实际情况,与此同时,系统集成平台后台系统会联动触发现场的声光报警器,向现场值班武警进行声光提示;指挥中心值
19、班人员亦可通过麦克风设备向现场通话告警(需选装网络音柱),警告可疑人员。本系统点位设计示意图如下:图4. 前端探测器点位图l 整个监狱周界警戒隔离区域内共需21台雷达。外侧(警戒带)雷达下方安装有一个电源箱,内置导轨220VAC/12VDC4A开关电源,雷达外壳/跳线屏蔽层连接到防雷器的等电位接地上,保证雷达机壳上的感应雷高压直接导入大地,不会对雷达内部器件造成二次感应伤害; 220VAC电源采用3芯1.5平方电线,其中地线连接到实体围墙上。以下图示雷达的现场连接模式。图6. 雷达连接图2.2.4 报警联动子系统报警联动子系统完成报警事件的联动控制,主要包括前端联动设备及后台集成管理系统的联动
20、部分(在监控中心子系统描述)。前端联动设备主要由EIO开关量控制器、声光报警器、摄像机(第二标段实现)等组成。当系统发生报警事件时,后台集成管理系统按照系统预设的联动策略,与前端视频设备联动,自动调出报警防区、相邻防区的视频画面,使操作人员能迅速、直观地掌握现场的一切情况,选择是否采取相应的行动;同时,启动现场的声光报警器,给予值班武警以提示。外侧激光雷达下方设一个电源箱,箱内配置一台双通道开关量输出EIO控制器,与2台人声发声声光报警器相连,联动逻辑为:当目标出现在激光雷达090度扇区,联动1-A号声光报警器,当目标出现在激光雷达90180度扇区,联动1-B号声光报警器,达到威慑和武警报警提
21、示的目的。EIO控制器直接挂在本地激光雷达RS485总线上,通过百兆以太网光纤收发器与指挥中心相连,可以远程控制其开关量输出通断,如下图所示。图9. 联动控制子系统结构框图2.2.4.1 视频联动监控中心配有独立的视频管理系统,完成前端视频设备的管理,功能包括前端视频的实时浏览及录像、历史视频回放以及前端设备参数的集中设置。视频监控管理软件与报警管理平台通过SDK实现互联,实现视频的报警联动。2.2.4.2 声光报警联动声光报警控制当报警管理平台在探测到周界报警行为时,应打开相应防区的声光报警器,报警器可延时一段时间后关闭,或在报警管理平台通过软件手动关闭。图7. 声光报警器连接图2.2.5
22、网络传输子系统整个系统设计中一共采用了3种网络传输技术:- RS485总线:用于实体围墙内外侧激光雷达之间以及开关量控制器之间的手拉手通信,通信速率Kbps。总线采用0.5平方的2x2芯屏蔽双绞线。- 以太网:用于连接RS485总线服务器和光纤收发器到内管指挥中心主干网络。- 防雷与接地n RS485总线屏蔽层应该单点接地,保证总线对地等电位n 每台雷达和电源箱应该外壳接地,防止外来电磁脉冲或感应雷具体网络架构示意图如下所示。图7. 系统信号连接总体结构示意图2.2.6 监控中心子系统2.2.6.1雷达报警管理软件雷达报警管理软件,可以实现了各子系统之间的联动,一旦发生突发事件,可以联动调阅各
23、种想要了解的信息,可以通过平台的电子地图查看突发事件发生地点的视音频资料、人力分布情况、执行设备信息等,都能实时显示在指挥中心的大屏上,对重要部位或重要事件启动紧急预案,以便警情的分析判断和及时处置。图8. 平台运行效果图雷达报警管理软件有下述特点:l 对操作人员:提供更便捷的工作方式。一台终端上可以掌控全部子系统,系统界面更加直观,各子系统之间信息共享并实现自动联动;不需要在不同的子系统、不同的应用画面之间来回往复切换,降低劳动强度,提高工作效率。l 对指挥中心人员:提供更全面、更及时的现场信息。在指挥中心内,能够一目了然地看到所有监控场景(地理空间信息+诸音视频信息),及时获知事件告警及辅
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