宁波恒博通讯设备有限公司

1.1  前言
      当前，随着国家经济的飞速发展，高楼大厦、铁路、高速路等也在大量建设中，随着国家出台相关政策要求安全建设、人民也对施工建设过程中的天井、挖地基后还未回填的水坑、易坠物的区域等等这些重要区域的安全防范越来越重视，采取了许多措施来保护各区域的安全。为了防止闲杂人员闯入这些区域，引发人员伤亡的不安全因素，需要将这些区域四周加装防穿越报警设备。本方案拟借助于成熟稳定的太阳能无线红外对射器作为前端探测源，以方便快捷的互联网作为数据传输通道，通过现场声光报警、手机APP及中心电子地图等多种形式通知相关人员，以达到提醒、劝戒、阻止和管理的目的。

1.2 设计依据
1)《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）；
2)《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）；
3)《工业企业通信设计规范》（GBJ42-81）；
4)《主动红外入侵探测器》（GB10408.4-89）；
5)《安防防范系统验收规则》（GA308-2001）；
6)《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-94）；
7)《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663-90）；
8)《中华人民共和国公共安全行业标准》（GA38-92）；

1.3 设计原则
1）先进性
      本系统设计中采用了目前世界上先进的太阳能全无线主动红外对射装置和智能型无线报警主机，按照国际上成熟的系统结构进行工程安装。
2）扩展性
      整个系统的设计满足目前工程所需的各方面实际要求，同时也充分考虑到以后系统升级扩展的需要，如在其他区域增加探头、报警系统与视频监控系统联动防范、利用网络平台实现多系统远程操控等，我们为系统都留有足够的扩展空间。
3）安全性和可靠性
      系统设备均选用技术先进、性能可靠的成熟产品，所有这些设备的技术参数均符合国家有关标准的规定。其中太阳能全无线主动红外对射是采用成熟的太阳能光伏电池技术和已广泛应用的调频跳频无线信号传输技术，结合主动式红外对射原理，所研制出来的新一代周界入侵探测器。与有线的红外对射、红外光栅、红外护栏、红外光墙相比，太阳能全无线对射具有误报率低、抗干扰性好、环境适应能力强等特点，并且可有效地防止有线报警系统因雷击导致的全系统瘫痪。
4）实用性和经济性
      整个系统简单实用，用户操作、安装、维护都比较简单，完全满足用户的实际需要，最大限度的为用户节约投资，同时也符合国家对节能环保的产业发展需要。

1.4 系统设计思路
      本系统主要由太阳能供电系统、现场报警系统、中间传输部分、移动接警端和工地管理处接警中心五个部分组成。系统拓扑图如下所示。我们分别介绍如下：
1）太阳能供电系统主要由太阳能电池板、控制器和蓄电池三部分组成。
      其主要作用是为现场报警设备中的录音报警喇叭和网络报警主机提供24小时不间断供电（如果工地现场可取电，这部分可以直接省略）。选择多大功率的太阳能供电系统，首先需要计算出供给设备的功率大小，并预留足够的余量空间。录音报警喇叭和LED警示牌正常情况下为断开状态，功耗为0，只有产生非法入侵事件时才启动工作。我们平均每天按照触发30次，每次声响时间为2分钟计算，这样一天的报警工作时间为1小时。而网络报警主机正常待机电流为100mA，报警电流为300mA，同样按照一天报警1小时，待机23小时计算，总功耗约为32W。如果录音报警喇叭的标称功率为10W，LED警示牌为8W，再加上报警主机一起，三者每天的总功耗为50W，折合成每小时则为2W左右。为了给系统供电留出足够的余量，我们可以按照50倍的标准来配置，也就是选配100W左右的多晶硅太阳能电池板，12V50A的太阳能控制器和12V-50Ah铅酸蓄电池。这样即便连续10天左右的阴雨天环境下也能稳定可靠的工作。
2）每个现场报警系统主要由1组或多组的多光束太阳能全无线红外对射、1台网络报警主机、1个高音报警喇叭和1个控制继电器组成，而一个智慧工地的安防系统可能会有多个现场报警系统。
      太阳能全无线红外对射是一款采用成熟的太阳能光伏电池技术和抗干扰抗误报的调频跳频无线信号传输技术，结合主动式红外对射探测器所研制出来的新一代探测器。他与有线红外对射、红外光栅、有源警号灯、被动红外探测器、有线烟感、燃气探测器相比，在安装维护方面具有极大的便利性，并且可有效地防止因雷击造成的系统瘫痪，同时也比较节能环保。
      该产品自带了独立的太阳能供电和蓄电系统，无需外界提供电源线即可在连续一年阴雨天环境下持续稳定的工作。一旦侦测到有非法入侵，内置的无线发送装置将启动，报警事件以抗干扰性强的FSK调频+跳频方式发送到网络报警主机。网络报警主机收到警情后一方面启动控制器让高音报警喇叭和LED警示牌闭合导通，发出“呜呜---，回去，退回去，不能闯入”的循环语音；另一方面同步启动GPRS网络模块向后端通讯，报告相关警情。同时为了方便施工人员不定期进出，可给他们配置若干个主机遥控器（最多4个）方便布撤防操作。需要强调的是，由于主机采用了GPRS流量的组网方式，因此每台主机需要插入一张开通了物联网的卡才能实现与后端的通讯，一般每月产生的通讯流量不超过50MB。
3）中间传输主要由移动数据网络方式组网，主机端、手机端和中心端三者的网络通讯都是以服务器作为中间枢纽来实现的（如下图所示）。当然，客户无需自建服务器，系统依托阿里云和腾讯云双服务自动热切换，保障整套系统运转的稳定性。

4）在移动接警端的手机上安装好APP软件或绑定微信公众号即可上线与对应主机通讯，实现布防、撤防、接收报警等操作。
      一旦前端有报警事件发生，手机APP或微信将第一时间拉响报警声，及时弹出软件的主界面，直观显示报警防区及备注信息，并存入历史记录。如果前端安装了视频监控，手机端也可点击视频按钮查看现场情况进行复核（目前APP可兼容海康萤石和大华乐橙）。
5）工地管理处接警中心主要由一台能正常上网的PC机和一个西门子短信模块组成。
      PC机上安装系统接警中心管理软件，选择中转模式与服务器相连，可实现对最多一百万台报警主机的综合管理，如有需要，还可实现百度地图、报警后视频联动等功能。当前端某一通道口的报警主机发生报警事件时，警情将第一时间投射到后端的管理平台，并以精准电子地图配合文字描述的形式直观显示报警点位。主界面上显示了各个报警主机的相关状态，如主机是否在线，撤防还是布防，有没有警情上报，主机或下面的对射是否有异常（如设备欠压、对射失效、是否强拆），主机当前的GPRS信号强度是多少等等，若主机点位较多，我们可以实施分组管理，一键布防或对某个主机单独撤防。短信模块以232串口与PC机相连，他的主要作用有两个：一方面保障接警中心在网络异常时能接收前端主机发出的报警短信，不至于警情丢失，另一方面可以选择性的给未安装APP软件或者软件处于关闭状态的相关人员转发报警短信，做到警情不延误。
 
1.5 系统组成
1.5.1 太阳能供电系统
 
  本系统不做详细阐述，由用户自行选购。具体参数如下：
1）太阳能电池板：100W多晶硅电池板（含固定支架、配件等）；
2）太阳能控制器：12V50A，具有过充保护、低压保护、反流保护、短路保护等；
3）太阳能蓄电池：12V50A，铅酸蓄电池，光伏储能专用。

1.5.2 现场报警系统

1、红外对射部分
1）工作原理
      每组对射探头均由一个发送端（F端）和一个接收端（S端）组成。 发射端发射经调制后的红外线，红外线构成了探头的保护区域（图 1 ）。如果有人企图跨越被保护区域，则两条红外线被同时遮挡，接收端输出报警信号，触发报警主机报警（图 2 ）。如果有飞禽（如小鸟、鸽子）飞过被保护区域（图 3 ），由于其体积小，速度快于被保护区域，则发射端认为正常，不向报警主机报警。
      本方案推荐的太阳能全无线红外对射发射出八束肉眼看不见的经过调制的红外线，与之对准放置一个红外接收端，红外线光束构成了一道人眼看不见的封锁线。当有人穿越时，同时完全阻挡2束以上红外线时，接收端收不到红外光波，接收端产生无线报警信号并发送到转接设备。红外线探测器有较高的抗干扰能力，大雾、暴雨、光扰、自由落体、小动物穿越或无线干扰等一系列外界因素都能有效规避，降低误报。

2）红外对射产品介绍

产品名称：八光束太阳能全无线光墙
产品型号：HB-T001R8

产品特点及功能
一、太阳能供电，无需外接电源线；
二、调频信号报警，无需外接信号线；
三、调频信号报警，解决了无线信号容易被干扰和误收误报的问题；
四、采用数据编码方式，做到6万对对射不重码；
五、抗强光干扰，并有干扰提示；
六、具有故障自检，并向主机报告的功能；
七、具有安装后因刮风等原因造成偏移并向主机报告的功能；

 技术参数
·工作电压：3.3V
·储电类型：可充电磷酸铁锂电池
·电池容量：发送端500mA，接收端1000mA
·静态工作电流：发送端≤0.75mA，接收端≤0.75mA
·红外光频率：38KHz
·红外光波长：940nm±20nm
·红外距离：实用距离100米
·红外光束数：8光束
·无线发射频率：调频433MHz
·无线发射距离：开阔地测试500米
·太阳能电板输出电流：1800Lx光照情况下≥2mA(注：普通雨天户外光照度约2000LX)
·工作环境适应温度：-30℃～70℃
·24小时最大触警次数：≤200次
·外型尺寸：1090×84×45（mm）

3）安装效果图
    
2、报警主机部分

产品名称：网络报警主机
产品型号：HB-5050

功能简介
◆多网互联，用户可通过移动数据网络实时监控和操控报警主机。
◆ 99个无线可编程防区，并可任意定义防区属性。
◆支持安定宝网络通讯协议。
◆交流供电和备用铅酸蓄电池（选配）双电源不间断供电。
◆提供两组12V直流输出，作为控制其他设备使用（如启动警号，警灯、警示牌和用于联动等）。
◆支持多种布防方式, 多种警示声音可选。
◆具有强制拆除、破坏后紧急报警功能。
◆支持手机APP应用，可通过手机APP接收报警并对主机进行操作。

技术参数

3、其他配件设备
1）录音报警喇叭：DC12V户外报警喇叭，功率小于10W，可录音时间大于20秒以上，接通电源后可循环播放；
2）LED警示牌：DC12V LED可编辑警示牌，功率小于10W，接通电源即可交替闪烁；
3）控制模块：厂家配套提供。

1.5.3 移动接警端
移动端分为手机APP及微信公众号，APP支持两台手机同时登陆，微信公众号支持多个微信同时接警（不超过10个）。
1、手机APP功能介绍
1）在网络状态下支持手机APP软件接警，可远程“全局布防”、“半布防”、“撤防”、“SOS”紧急求助、“本端消音”、“视频查看”、历史记录查询和主机参数设置等功能；在断网状态下也可依靠短信通道，实现正常报警信息接收，撤布防指令下达（仅针对GPRS类型的报警主机）；
     

2）探头学码、遥控器学码统一由APP软件完成，并可添加防区备注信息和修改防区属性；
  
3）可查询99条历史记录（如报警记录、布撤防记录或上线断线记录等），软件升级不丢失；

4）添加和修改软件参数时设有密码保护，增强系统安全性；
     
2、微信操作界面
支持接警、反向撤布防、可记录1000条历史记录（如报警记录、布撤防记录或上线断线记录等）、一个微信号可绑定多台主机，管理多台主机、最多支持50个微信号同时管理一个主机。                 1.5.4 高铁站接警中心
1、短信模块

产品品牌：西门子
产品型号：JYC311A
1）产品概述
      本产品依托中国移动公司的短信平台实现数据无线通信，克服了传统无线通讯方式通讯距离短、性能不稳定的缺点，为用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。真正实现无缝覆盖，并且没有距离限制，实现全国漫游。广泛用于电力自动化、工业监控、交通管理、气象、金融、环境监测、煤矿、油田、证券等行业。利用GPRS网络平台实现数据的透明传输，同时考虑到各个应用部们的组网方面的需要，在网络的组网形式上具有很大的灵活性。通信的中心可以是手机也可以是专用短信收发设备。
2）产品特点
工业级低功耗、高性能嵌入式处理器，可以可靠处理协议和大量数据。工业级品质保证、性能稳定可靠
内嵌短信处理协议栈、数据透明传输，数据终端永远在线
内嵌看门狗、继电器断电管理、不死机、掉线自动恢复，终端的维护工作几乎为零
支持完全透明的数据传送模式
多种工作模式可供选择，灵活方便。
抗干扰设计，即便在硬件被死锁，普通看门狗无法服务处理器和通信模块的情况下仍然可以可靠的自动恢复到正常状态的功能。
标准工业RS232接口
设备运行指示、网络连接显示
提供用户设置软件、开放接口
工业铝合金外壳、抗干扰、坚固耐用、安装方便
多种波特率可以设置 
多种工作模式，可自由设置和转换 
软件可以通过串口进行升级 
3）终端原理组成
DTU 由下列几部分组成：
32位 ARM 处理器。
Siemens 公司的高性能工业级GPRS模块MC37I
继电器断电路

4）技术参数
支持音频，短消息。
支持通话和紧急呼叫
支持全速率，增强全速率和半速率
支持中文英文短消息
支持双音多频
支持G3传真
支持完全的AT命令
编码方案：CS1－CS4
符合SMG3 bis技术规范

接口：
天线接口：50Ω SMA（阴头）
SIM 卡：3V/5V，自动检测
接收灵敏度：-104dbm
发射功率：CLASS4 (2W)/GSM(900)
CLASS1(1W)/GSM(1800)
RS-232/串口数据接口
串口速率1200～115200bps可选
供电电源
供电：标准DC12V/ 1A
可调电压范围：DC6V～DC36V
工作电流：待机时电流：22mA，发射时峰值电流：220 mA
环境参数
工作温度：-35℃--+55℃ 
存储温度：-40℃--+85℃
相对湿度：95%（无凝结）

2、接警中心管理软件                                                        
1、软件概述
   接警中心管理软件运行在Windows环境下，通过网络通讯云平台，采用IP网络方式和专业高速通讯协议进行数据传输和处理，具有报警响应时间短、系统容量大、可靠性高、数据安全、扩充性强、施工简单、操作方便、建设投资少等特点，实现了对多用户报警主机信息的接收和管理，实时存储历史记录，并支持文档导出打印。
2、功能介绍
（1）软件主界面与状态显示

主界面中，每个按钮表示一台前端“报警主机”。选中该图标鼠标右键，可实现对该用户的远程布防，远程撤防，远程紧急报警等功能。   

（2）多屏显示报警事件：对任何一类突发警情都能实现三屏同步显示：第一屏显示该警情精准的百度地图，迅速锁定出警路线；第二屏显示该警情的点位分布图和详实的用户信息；第三屏显示警情现场的视频画面，复核报警事件的有效性。

（3）系统以阿里云和腾讯云双服务器做后台支持，一主用，一备用双服务器协同运行机制，保障了数据传输的安全性和可靠性。
                     

（4）支持多级联动接警： 警情发生后，用户手机APP上第一时间接收报警信息，并查看相应视频画面视为一级接警；物业值班中心电脑屏幕上同时弹出报警点位分布图，并调取对应监控图像视为二级接警；安保服务中心同步分屏显示百度地图，点位分布图和监控图像视为三级接警。
                
（5）不同警情不同的提示：针对各类警情（如盗警、火警、水警、SOS紧急求助、燃气泄漏等），系统可通过不同的报警语音，不同的报警图标进行直观提示，让操作者一目了然。
    

（6）完整的用户资料信息：报警用户的名称、地址、平面图、视频图、联系人、联系电话、备用电话以及报警时间、报警位置、报警次数、客户布撤防状态、客户设备工作是否正常等信息。
                 

（7）监控视频、截图存储功能：报警时联动的监控视频一旦被弹出，系统将自动启动录像、截图功能，并实时存储。
            

（8）分权限管理：平台共设有超级管理员、管理员和操作员三种权限管理，增强系统的安全性。
                 
（9）强大的数据备份和恢复功能：重要的数据库资料如客户资料、电子地图、报警信息等系统将实时备份，一旦系统遭到雷击或其他不可抗拒力量破坏能及时恢复，保障了系统的安全性。

1.6 系统优势及特点
·太阳能供电，无需外接电源线；无线信号报警，无需外接信号线，真正的全无线对射。
·安装不用铺管布线，维护不用查线，节省管线等材料费，减少工程量降低安装维护成本。
·弱光型充电方式，无需太阳直射，连续阴雨天也能把光线转化为电能，供对射正常使用。
·太阳光干扰时能自动屏蔽，不误报，主机有强光干扰提示。
·大功率无线信号发送，具有较强的抗干扰能力。
·完备的防卫能力：入侵者无法以快速跳跃、匍伏或其它动作通过隐形红外防卫射束网的防范范围。
·良好的抗干扰特性：当昆虫或小动物等通过红外防卫射束网时，由于不能完全遮断红外防卫射束,所以不会产生误报警。
·严密的防破坏能力：当红外对射被破坏或撬砸时，报警信号输出电路将自动输出无线报警信号。
·可全天侯工作：红外对射探测器具有抗不良天气环境干扰能力。

1.7 对本方案的部分补充说明
针对用户在技术要求中提出的某些疑问做如下解答：
1、疑问：太阳能供电虽然解决了现场接电困难，但系统估计没有欠压等报警功能。
    答：太阳能无线报警系统在研发之初就充分考虑欠压告警功能。这里的欠压告警主要包含两个方面：一是对射器本身的欠压告警功能。通常情况下，随着采光环境的变化和使用情况的不同，对射内置的磷酸铁锂电池电压会在3.0V—3.3V的正常区间内浮动，而一旦电池电压低至3.0V以下时，将自动向主机反馈欠压告警，如果继续低至2.8V时对射器将停止工作；二是主机也有欠压告警功能。主机正常的工作电压为DC12V—15V，而如果检测到输入电压低至10V时，主机将会向中心发出欠压告警指令。

2、疑问：每个工地的接警中心没有直观的电子地图显示。
     答：接警中心平台显示直观的电子地图是软件一项基本的也是最重要的功能。用户事先可以将高铁站的整体平面图导入系统中，然后在平面图上自由摆放设备安装位置，配上设备图标和相关备注文字。报警后，系统将自动弹出相应的电子地图画面，并以红色交替闪烁的形式告知具体的报警点位。

3、疑问：太阳能供电涉及到现场布线的施工、安装太阳路板、蓄电池等安装工程。
     答：由于现场不能取电，加装额外的太阳能供电系统在所难免。

4、疑问：无视频监控配合，从接报警出警到现场有一定的滞后，当有误报发生时确以准确判断。
     答：这套系统是可以实现报警防区与视频监控的联动功能的，只要事前做好相应的数据关联，就能实现当某防区报警后在数秒内弹出对应的监控画面，并在后台自动保存视频录像，便于对产生的误报警进行准确判断。

1.8 系统配置
      根据客户要求，结合实际的安装环境、边界防范长度及整体工程预算，现将该系统按照每边长不超过100米防范距离计算，具体配置统计如下：

2、接警中心配置：