專利名稱：基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會信息化的程度不斷提高，人們對住宅智能化的要求不斷提 高。智能家居中的安防系統(tǒng)，已成為考察該智能家居系統(tǒng)可靠性和優(yōu)越性重要的指標(biāo)。 目前的安防系統(tǒng)由于建筑智能化技術(shù)發(fā)展歷史的原因，各廠商的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品 并沒有依據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，或自定義標(biāo)準(zhǔn)，或采用對自己有利的標(biāo)準(zhǔn)，這就造 成了各功能之間如防盜、防劫、消防、氣體泄漏報警、視頻檢測、紅外遙控、控制器等互相封 閉運行，技術(shù)和產(chǎn)品互不兼容、互不通用，無法實現(xiàn)全開放和互操作，形成分別布線、自成體 系的現(xiàn)象。同時，由于各個提供商的安防設(shè)備基本上都是獨立開發(fā)的，在安防控制軟件的 設(shè)計開發(fā)方面一般都沒有考慮多種安防設(shè)備之間的集成，比如某開發(fā)商在開發(fā)其門禁系統(tǒng) 時，很少考慮和其他開發(fā)商所提供的周界安防系統(tǒng)的集成等，因此不僅造成資源浪費、施工 復(fù)雜，而且用戶操作繁瑣，售后服務(wù)復(fù)雜，管理也相對困難。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的旨在采用行業(yè)新興的BACnet標(biāo)準(zhǔn)來解決不同廠商的安防設(shè)備 間的集成問題，結(jié)合智能家居的安全功能要求，設(shè)計一種基于BACnet的智能家居安防系 統(tǒng)，以實現(xiàn)不同廠商安防產(chǎn)品間的集成，為居民提供一個安全舒適的智能居住環(huán)境。 本實用新型的技術(shù)方案是， 一種基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)包括由計算機 與家庭網(wǎng)關(guān)組成的安防服務(wù)器、由視頻控制器和與之雙向連接的攝像頭組成的視頻模塊、 安防報警模塊和紅外遙控模塊；其中安防報警模塊包括多個基于BACnet的安防控制器、接 入各個安防控制器的報警探測器及與安防控制器輸出端連接的報警器；所述紅外遙控模塊 由手持紅外遙控器，紅外遙控接收端和電信號發(fā)送端組成；其中安防服務(wù)器、多個安防控 制器和視頻監(jiān)控模塊通過BACnetB/IP鏈路層協(xié)議由以太網(wǎng)連接，所述紅外遙控模塊通過 BACnetMS/TP令牌環(huán)網(wǎng)鏈路層協(xié)議由485總線接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 作為優(yōu)選方案，所述家庭網(wǎng)關(guān)為普通PC機或者單獨的網(wǎng)關(guān)設(shè)備；所述基于BACnet 的安防控制器采用Delta-1280E控制器；所述報警探測器包括JTW-ZD-A99型感溫火災(zāi)探測 器、JTY-GD-A98型感煙火災(zāi)探測器和HS300X無線紅外探測器；所述手持紅外遙控器采用的 是5030URC型手持紅外遙控器。 上述模塊的詳細(xì)說明如下 安防服務(wù)器由普通PC機和家庭網(wǎng)關(guān)組成，其功能在家庭信息控制中心HIC(Home Information Control)上實現(xiàn)。普通PC機作為家居智能安防系統(tǒng)的網(wǎng)管工作站通過基于 BACnet的工作站管理軟件實現(xiàn)對各個控制子系統(tǒng)的監(jiān)控、配置，管理和調(diào)度。家庭網(wǎng)關(guān)由普 通PC機或者獨立設(shè)備實現(xiàn)，其作用是連接外部網(wǎng)絡(luò)(Internet或者LAN)和家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) 以滿足遠(yuǎn)程控制、瀏覽等需求。[0009] 安防報警模塊由許多基于BACnet的安防控制器，各種報警探測器和各種聯(lián)動報 警器組成。利用BACnet協(xié)議中的標(biāo)準(zhǔn)對象對各種報警探測器和聯(lián)動報警裝置進(jìn)行抽象映 射，以達(dá)到集成時對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一操作。安防報警系統(tǒng)的功能是對各種報警探測器的信號進(jìn) 行采集判斷，與安全策略輸出控制信號進(jìn)行匹配，控制各種聯(lián)動報警器，同時向安防服務(wù)器 報告。另外，安防服務(wù)器可對內(nèi)部的安全策略進(jìn)行修改，也可以和其他的BACnet子網(wǎng)安防 控制器協(xié)同工作。根據(jù)安防服務(wù)器的請求向服務(wù)器傳達(dá)子系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并根據(jù)服務(wù)器 的指示改變其安全控制策略。本發(fā)明同時可以通過以太網(wǎng)和其它掛在以太網(wǎng)上的安防控制 器或者視頻控制器相互通信協(xié)調(diào)工作，具有高度的自治性和靈活性。 視頻監(jiān)控模塊由攝像頭(SCC-B5311P)、視頻控制器(SM-MCU-3000)組成。雖然 BACnet協(xié)議中的標(biāo)準(zhǔn)對象中沒有視頻對象，但是可以充分利用BACnet協(xié)議的可擴充性，根 據(jù)實際的需求定義自己的BACnet視頻對象來抽象攝像頭，從而集成傳統(tǒng)安防系統(tǒng)很難集 成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。如果需要引用現(xiàn)有視頻和圖像處理中的相關(guān)技術(shù)來實現(xiàn)運動目標(biāo)檢 測、跟蹤或其它的功能，只需在相應(yīng)的對象中添加相應(yīng)的屬性即可。 紅外遙控模塊可讓用戶對家居內(nèi)部所有門，燈和電器等物體實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，以求 為用戶提供最大程度的便利性。紅外遙控模塊由手持紅外遙控器、紅外遙控接收端和電信 號發(fā)送端組成。其中，手持遙控器主要實現(xiàn)用戶按鍵編碼及編碼調(diào)制和發(fā)送等功能；紅外信 號接收端對紅外信號進(jìn)行接收，并將紅外信號轉(zhuǎn)換為TTL電平信號；電信號發(fā)送端對TTL電 平信號進(jìn)行解碼，并將TTL電平信號轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)碾娖叫盘?。安防控制器上連接著多 個紅外信號接收點(n < 32)，手持遙控器的紅外信號就是被這些節(jié)點接收、解碼、處理之后 發(fā)送到安防控制器中。紅外/BACnet網(wǎng)關(guān)軟件就運行于安防控制器中，它會接收處理這些 指令數(shù)據(jù)，并把遙控器指令轉(zhuǎn)換為BACnet報文發(fā)送到智能家居網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行。 上述安防服務(wù)器、安防報警模塊、視頻監(jiān)控模塊通過BACnetB/IP鏈路層協(xié)議由以 太網(wǎng)連接，核心內(nèi)容就是在BACnet網(wǎng)絡(luò)層和IP協(xié)議之間定義了一個微協(xié)議層"BACnet虛 擬鏈路層(BACnet Virtual Link Layer)"，其作用就是進(jìn)行BACnet廣播管理，并提供向其 他通信協(xié)議擴展的擴展機制。而紅外遙控模塊通過簡化的BACnetMS/TP令牌環(huán)網(wǎng)鏈路層協(xié) 議由485總線接入以太網(wǎng)。 安防控制器利用安防報警模塊對各種報警探測器進(jìn)行實時檢測，一旦發(fā)生超出范 圍或狀態(tài)改變等異常事件，則發(fā)送事件通告服務(wù)，然后需要相應(yīng)的安防設(shè)備采取措施做出 一系列連鎖反映。這個報警聯(lián)動的執(zhí)行就需要有一套預(yù)先設(shè)定的聯(lián)動規(guī)則。當(dāng)安防控制器 檢測到報警事件發(fā)生后，就調(diào)用這套聯(lián)動規(guī)則，對規(guī)則的觸發(fā)條件進(jìn)行查詢匹配，如果滿足 觸發(fā)條件，則執(zhí)行規(guī)則的聯(lián)動動作。由此可以看出，聯(lián)動規(guī)則的制定和調(diào)度匹配，即安全策 略的設(shè)計是安防系統(tǒng)中報警聯(lián)動的核心關(guān)鍵所在。安全策略作為報警聯(lián)動的核心則最直觀 地體現(xiàn)了安防系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。由于BACnet協(xié)議為各種設(shè)備提供了一種統(tǒng)一的通 信語言，基于BACnet的安全策略的設(shè)計就很容易找到一種統(tǒng)一的表達(dá)方式，實現(xiàn)各種安防 設(shè)備間的聯(lián)動。安全策略分為安防控制器端和HIC端設(shè)計，而安全策略的運行模式分為全 局策略和局部策略，局部策略運行于本地安防控制器上，而全局策略運行于HIC上，這樣可 以大大增強系統(tǒng)的靈活性和自主組織性，從而提供及時、全面、有效的安全安防保障。 本實用新型所述基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)通過BACnet協(xié)議的對象和服務(wù) 對策略規(guī)則提供了一種統(tǒng)一的表示方法，通過BACnet和interenet互聯(lián)，實現(xiàn)各個安防設(shè)備之間的通信和匹配以及與interenet的聯(lián)接，解決了各廠商的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)不 統(tǒng)一的問題。該智能家居安防系統(tǒng)不但提供了一個安全、舒適的智能家居環(huán)境，而且用戶可 以根據(jù)需求的不同下載更新不同的安防策略，靈活配置和構(gòu)建自己的安防系統(tǒng)。本實用新 型將BACnet協(xié)議引入智能家居安防系統(tǒng)中，具有廣泛的現(xiàn)實意義和發(fā)展前景。

圖1是所述基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是BACnet網(wǎng)絡(luò)與internet互聯(lián)結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是安全策略運行模式結(jié)構(gòu)圖； 圖4是安全策略在安防控制器端結(jié)構(gòu)框圖； 圖5是安全策略在HIC端結(jié)構(gòu)框圖； 圖6是報警檢測流程圖； 圖7為安全策略更新流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理作詳細(xì)的描述 BACnet是A Data Communication Protocol for Building Automation
andControl Network的簡稱，是一種為樓宇自控網(wǎng)絡(luò)制定的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，是一個標(biāo)準(zhǔn)通
訊和數(shù)據(jù)交換協(xié)議。各廠家按照這一協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)與樓宇自控網(wǎng)兼容的控制器與接口，最
終達(dá)到不同廠家生產(chǎn)的控制器都可以相互交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)互操作性。換言之，它確立了在不
必考慮生產(chǎn)廠家，不依賴任何專用芯片組的情況下，各種兼容系統(tǒng)實現(xiàn)開放性與互操作性
的基本規(guī)則。 本實施例即提供一種基于BACnet的職能家居安防系統(tǒng)，如圖1所示，其由安防服 務(wù)器、安防報警模塊、視頻監(jiān)控模塊和紅外遙控模塊組成。前三個模塊通過BACnetB/IP鏈 路層協(xié)議由以太網(wǎng)連接，而紅外遙控模塊通過簡化的BACnetMS/TP令牌環(huán)網(wǎng)鏈路層協(xié)議由 485總線接入。所述視頻監(jiān)控模塊由視頻控制器和與之雙向連接的攝像頭組成；其中安防 報警模塊包括多個基于BACnet的Delta-1280E型安防控制器、接入各個安防控制器的報警 探測器及與安防控制器輸出端連接的報警器；所述紅外遙控模塊由5030URC型手持紅外遙 控器，紅外遙控接收系統(tǒng)和電信號發(fā)送系統(tǒng)組成。本實施例中報警探測器包括安裝于家居 內(nèi)待測點的JTW-ZD-A99型感溫火災(zāi)探測器、JTY-GD-A98型感煙火災(zāi)探測器和HS300X無線 紅外探測器；報警器即采用常規(guī)警笛實現(xiàn)報警功能。 圖2為BACnet與internet互聯(lián)結(jié)構(gòu)框圖。BACnet/IP網(wǎng)絡(luò)是由一個或多個具有 IP域名的子網(wǎng)組成的、具有一個單獨的BACnet網(wǎng)絡(luò)號的集合網(wǎng)絡(luò)，BACnet互聯(lián)網(wǎng)由2個或 多個BACnet網(wǎng)絡(luò)組成，這里的網(wǎng)絡(luò)指的是BACnet的5種網(wǎng)絡(luò)。BACnet/IP允許設(shè)備從因特 網(wǎng)的任何地方，接入系統(tǒng)，并且支持"純IP"的BACnet設(shè)備，所謂純IP設(shè)備指的是那些使用 IP幀，而不是BAcnet幀來裝載要傳送的BACnet報文的控制器，這樣，它就可以有效的利用 因特網(wǎng)甚至是廣域網(wǎng)作為BACnet局域網(wǎng)。BACnet/IP是通過一個新的協(xié)議層(即虛擬鏈路 層BVLL)來實現(xiàn)通信的。從因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層的觀點來看，BACnet/IP網(wǎng)絡(luò)報文是一個IP數(shù) 據(jù)報，從因特網(wǎng)傳輸層的觀點來看，它是一個UDP數(shù)據(jù)段，從而可以在因特網(wǎng)上很好地被傳輸。BACnet/IP設(shè)備將BACnet報文及控制信息整體作為TCP/IP協(xié)議中的UDP報文的數(shù)據(jù) 段，封裝進(jìn)入IP幀中。每個BACnet設(shè)備都有一個正地址，它是一個IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而它的上 層應(yīng)用又是按照BACnet協(xié)議進(jìn)行組織的，故可以與其它的BACnet/設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 圖3是安全策略運行模式結(jié)構(gòu)圖。安全策略的運行模式分為全局策略和局部策 略。局部策略運行于本地安防控制器上，而全局策略運行于HIC上。將可以在本地安防控 制器執(zhí)行的策略就在本地解決，無需通過HIC的中轉(zhuǎn)，提高了效率，也使安防控制器獨立自 成系統(tǒng)，同時減輕了 HIC的負(fù)擔(dān)；另一方面，僅限于本地執(zhí)行的簡單策略就在本地安防控制 器執(zhí)行，而復(fù)雜且需要調(diào)配不同控制器的策略放在HIC上執(zhí)行，如此就降低了安防控制器 的負(fù)載，提高其靈活度。安防控制器和HIC通過BACnet網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)進(jìn)行信息交互，HIC通過 安防控制器獲取現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息；安防控制器向HIC通告報警事件；HIC向安防控制器 下達(dá)的全局策略的決策命令；安防控制器通報其局部策略的執(zhí)行情況。 圖4是安全策略在安防控制器端結(jié)構(gòu)框圖。安防控制系統(tǒng)運行時定時采集各端 口數(shù)據(jù)并進(jìn)行報警監(jiān)測，報警發(fā)生后按照安全策略進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度；接收HIC的安全策略 和紅外映射表實現(xiàn)在線更新操作；執(zhí)行HIC或其他BACnet設(shè)備操作命令，同時實現(xiàn)紅外網(wǎng) 關(guān)。對象管理模塊主要完成對安防控制系統(tǒng)各BACnet對象的管理維護(hù)，包括對所有BACnet 對象進(jìn)行定義和初始化配置，在系統(tǒng)運行時定時采集各端口的數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)采集模塊)從而 更新相應(yīng)對象的屬性，同時根據(jù)操作命令向相應(yīng)端口輸出控制信號(I/O控制模塊)，以及 接收來自HIC的寫服務(wù)報文，對相應(yīng)的對象屬性進(jìn)行修改。報警檢測模塊的主要任務(wù)是定 時檢測各BACnet對象的屬性值并判斷是否有報警發(fā)生，如有報警發(fā)生則向相關(guān)設(shè)備發(fā)送 事件通告服務(wù)，同時激全策略模塊的調(diào)度。紅外網(wǎng)關(guān)模塊的主要任務(wù)是在系統(tǒng)運行時通過 RS485接口和紅外控制器通信，并將紅外控制器的控制命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的BACnet報文(報 文管理模塊)。運行在這幾個模塊之上的有一個總控模塊，主要任務(wù)就是完成對各功能模塊 進(jìn)行初始化配置以及協(xié)調(diào)動作。在安防系統(tǒng)硬件自檢通過后和正常運行前，總控模塊需要 從本地文件獲取設(shè)備初始化信息；啟動對象報警檢測線程，對安防控制器上的BACnet對象 進(jìn)行監(jiān)測；在配置信息完成后，向本地網(wǎng)絡(luò)廣播報文；向HIC獲取系統(tǒng)運行配置信息，即安 全策略(策略下載管理模塊)和紅外遙控對象映射表(紅外控制管理模塊)。在系統(tǒng)正常 運行后，報警檢測模塊對安防控制器上的各種BACnet設(shè)備進(jìn)行實時檢測， 一旦發(fā)生報警， 調(diào)用安全策略模塊，進(jìn)行安全策略匹配，看是否和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則匹配，搜索到完全匹配的 規(guī)則后，則執(zhí)行相應(yīng)規(guī)則定義的操作。 圖5是安全策略在HIC端結(jié)構(gòu)框圖。HIC從安防控制器接收到報警信息，然后在報 警事件管理模塊里處理這些報警信息，觸發(fā)安全策略調(diào)度，然后進(jìn)行規(guī)則匹配， 一旦觸發(fā)條 件符合，則通過相應(yīng)的BACnet報文向策略響應(yīng)操作的安防設(shè)備發(fā)送控制信號，執(zhí)行全局策 略的聯(lián)動動作。HIC上的安全策略模塊與安防控制器上還有一個不同之處，就是HIC上有一 個策略編輯模塊。這個模塊主要完成安全策略的配置，即安全策略的查詢、修改、添加和刪 除，從而更新策略規(guī)則庫，并通過策略下載管理模塊下載到各個安防控制器上更新本地的 安防策略。 圖6是報警檢測流程圖。每個安防控制器上有多個模擬輸入對象AI，模擬輸出對 象AO， 二進(jìn)制輸入對象BI， 二進(jìn)制輸出對象BO，系統(tǒng)啟動時，對象進(jìn)行初始化，讀取配置文 件，生成AI、 AO、 BI、 BO對象鏈表，并更新所有BACnet對象的屬性值。然后啟動一個線程，
6按順序遍歷AI， A0， BI， BO對象鏈表，檢測每個對象是否產(chǎn)生內(nèi)部通告，若有則調(diào)用安全策 略接口函數(shù)。每遍歷對象鏈表一次后調(diào)用Li皿x的系統(tǒng)函數(shù)sle印等待，然后再進(jìn)入下一 輪的輪詢。 圖7為安全策略更新流程圖。用戶使用紅外遙控器進(jìn)行安全模式切換，整個響應(yīng) 過程分為安防控制器端和HIC端。安防控制器端接收到紅外遙控切換安全模式請求后，就 向HIC發(fā)送請求，由安防控制器接收到的HIC的請求響應(yīng)來確定切換是否成功。而在HIC 端，HIC接收到安防控制器改變模式的請求后，就向安防控制器發(fā)送執(zhí)行請求，等待其響應(yīng)。
權(quán)利要求一個基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)，其特征是包括如下部分安防服務(wù)器由計算機與家庭網(wǎng)關(guān)組成；安防報警模塊包括多個基于BACnet的安防控制器、接入各個安防控制器的報警探測器及與安防控制器輸出端連接的報警器；視頻監(jiān)控模塊包括視頻控制器和與視頻控制器雙向連接的攝像頭；紅外遙控模塊包括手持紅外遙控器，紅外遙控接收端和電信號發(fā)送端；其中安防服務(wù)器、基于BACnet的安防控制器和視頻監(jiān)控模塊通過BACnetB/IP鏈路層協(xié)議由以太網(wǎng)連接，所述紅外遙控模塊通過BACnetMS/TP令牌環(huán)網(wǎng)鏈路層協(xié)議由485總線接入以太網(wǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)，其特征是所述基于BACnet 的安防控制器采用Delta-1280E型控制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)，其特征是所述報警探測 器包括JTW-ZD-A99型感溫火災(zāi)探測器、JTY-GD-A98型感煙火災(zāi)探測器和HS300X無線紅外 探測器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)，其特征是所述手持紅外 遙控器采用的是5030URC型手持紅外遙控器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)，其特征是所述視頻監(jiān)控 模塊由SCC-B5311P型攝像頭和SM-MCU-3000型視頻控制器組成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)，包括安防服務(wù)器、由視頻控制器和攝像頭組成的視頻模塊、安防報警模塊和紅外遙控模塊；其中安防報警模塊包括多個基于BACnet的安防控制器、接入各個安防控制器的報警探測器及報警器；所述紅外遙控模塊由手持紅外遙控器，紅外遙控接收端和電信號發(fā)送端組成。本實用新型所述基于BACnet的智能家居安防系統(tǒng)解決了各廠商的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，制定了基于BACnet智能家居安全策略，將它運行于安防控制器和HIC端，不但提供了一個安全、舒適的智能家居環(huán)境，而且用戶可以靈活配置和構(gòu)建自己的安防系統(tǒng)。
文檔編號G08B25/08GK201464897SQ20092006518
公開日2010年5月12日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者匡達(dá), 戴瑜興, 文露, 朱林, 江曉峰 申請人:湖南省第四工程有限公司