古建筑安防系统工程设计的浅析

古建筑安防系统工程设计的浅析

陈家龙

浙江中安电子工程有限公司 310000

摘要：信息时代，建筑科技与信息技术的融合将越来越紧密，古建筑的安全防护也离不开新兴科学技术的支持与保障。在古建筑安防系统工程项目的实施中，我们要将物防、人防和技防三者相互结合，通过完善的技防设施建设与高效的人防组织密切结合，提高文保单位日常安保工作的效率，加强文物保护的措施。本文以安防专用网络系统为例，论述了古建筑安防系统工程设计与应用的一些关键内容，仅供与同仁交流。

关键词：古建；专用网络；安防系统；工程设计

1.引言

古建文物是人类在历史上的创造，是人类过去生活的反映，具有不可再生、不可循环的特点，一旦消失就可能永远不能再现。因此,对这些古建文物古迹实施保护意义极其重大。

安防系统(SPS)是以运用安全防范产品和其它相关产品所构成的入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查等的系统；或是由这些系统为子系统组合或集成的电子系统或网络。

古建筑安防工程的实施，应该贯彻“保护为主、抢救第一、合理利用、加强管理”的工作方针，主要目的就是要通过人防、物防、技防的方式加强文物保护，确保古建文物的安全。

2.工程案例

小莲庄，位于湖州市南浔镇万古桥西，是一典型中西合璧古典园林。小莲庄平面布局以南北走向的家庙，东山墙外碑廊为界，西侧是密度很高的古建筑群，东侧是古典园林，虚实结合，疏密有致、形成交相辉映的整体效果。2001年6月公布为第五批全国重点文物保护单位，属一级风险单位。

小莲庄，始建于1885年，占地17165.80m²，平面呈近似长方形，东西长，最大距离为208m，南北短，最大距离也有95m。西半部为建筑群，东半部为园林区。建筑群部分分列三条南北向轴线，从东到西依次为家庙、义庄、私塾。小莲庄现已辟为参观游览场所，至今还未建立安全技术防范系统。

小莲庄古建筑群安防系统设计对象，主要包括：小莲庄外周界、刘氏家庙、碑刻长廊、义庄（桂花厅）、净香诗窟、馨德堂、东升阁、退修小谢、私塾、史料馆、仓库以及监控中心等建筑。

3.系统构成与设计建设原则

3.1古建筑安防系统构成

古建筑安防系统工程建设，需要根据业主以及相关规范要求，结合类似工程设计经验，进行系统设计，一般来讲，古建筑安防项目设计，由一些子系统内容组成，主要是：安防专用网络系统、视频安防监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、电子巡查系统、智能电源管理系统、声音复核系统、无线对讲系统、综合安防系统集成平台、机房建设、防雷接地系统、综合管线。

3.2古建筑安防系统设计建设原则

通常，古建筑安防系统工程建设，应结合现场实际条件、地理位置、自然环境等因素，坚持“以人为本、因地制宜”的原则，以打压犯罪空间、降低项目的发案率、切实保护古建筑本体和文物安全为目标。

对某一具体的古建来说，对其进行安全防范系统工程建设时，建设的总体目标应该是：建立一套符合国家安防标准的，能够集中统一监控，实现监控区域的安全防范管理和相关业务整体需求的安防管理平台/系统，实现古建保护范围内文保点能够通过此系统进行集中、统一的监控管理，使得技防与人防、物防有效的结合，从而提高古建筑和文物的保护手段。

4.古建筑安防系统工程设计的规范、要求

4.1设计任务书

这是技防工程设计、方案审核和工程竣工验收的依据，设计任务书应按照 GB 50348和GB/T 16571标准内容编制。

4.2现场勘察记录

现场勘察是技防工程进行设计的重要依 据，勘察的内容应按 GB 50348和GB/T 16571标准中的内容进行勘察。

4.3设计方案

根据GB 50348、GB/T 16571标准内容进行设计):①任务来源；②设计依据( 标准、管理规定、设计任务书、现场勘察 报告)；③指导思想；④防护区域的划分:采取纵深防护体系；周界、监视区、防护区、禁区的划分；达到人防、物防、技防相结合的 有效防范；⑤主要系统组成: 视频监控系统；入侵报警系统；声音复核系统；出入口控制系统；巡更系统；通讯广播系统；防雷系统；停车场管理系统；防爆安全检查系统等子系统构成。

4.4系统设计

按系统组成，分别做方案设计说明: 根据文物 系统安全防范标准要求，系统应以报警为主，并具有声音复核、图像复核集为一体，构成一个符合标准要求的自动化、智能化程度 高，功能完善、防范严密的综合防范能力强的现代化安全技术防 范系统，并能在现场环境条件下稳定可靠工作，以确保文物安全。

4.4.1防盗报警系统设计内容

包括：设备选型及功能；周界、防护区、禁区前端设备布设与选型； 信号传输方式； 系统指标: 报警主机容量；设计使用容量；报警响应时间；系统联动响应时间等内容。

4.4.2视频监控系统设计内容

包括:设备选型及功能；前端设备 布设与选型；信号传输方式；系统指标:最大输入容量；设计规定容量；视频图像质量，对于电磁环境特别恶劣的现场防护。对回放图像的质量要求，特别是人的面部特征要能辨别等内容。

4.4.3声音复核系统设计内容

包括：设备选型及功能；前端设备布设与选型；信号传输方式；系统指标:最大输入容量；设计使用容量；覆盖范围等内容。

4.4.4出入口控制系统设计内容

包括: 设备选型及功能；前端设备布设与选型；信号传输方式；系统指标: 最大输入容量；设计使用容量；系统校时的计时精度内容。

4.4.7系统供电设计内容

包括:现有供电方式(单路或双路)；中控室 供电应有稳压电源，稳压电源应有净化功能，其标称功率应大于系统使用功率的1．5倍以上；稳态电压偏移<±2%；稳态频率偏 移<±2Hz；电压波形畸变率<5%；允许断电持续时间为0ms-4ms；备用电源形式( UPS 和/或备用发电机)报警系统备用电源容量应至少保证正常工作8h以上( GA/T 367，GB 50348)。视频系统正常工作时间不小于1h( GA/T 367)。前端设备由监控中心统一供电( 将各系统功耗列表，得出电源总功率设计依据，确定 UPS 备用电源容量) 。

4.4.8系统防雷设计内容

包括:技防系统防雷和接地保护是保证系统 和人身安全的重要组成部分。系统防雷按 GB50343 建筑物电子系统防雷技术规范、GA/T 670安全防范系统雷电浪涌防护技术要求、GB50348、GA 367/T规定进行设计。安全防范系统的接地母线应采用铜制线，接地电阻要求<1Ω；如安全防范系统建造在野外的，要求接地电阻<10Ω。

5.案例应用——以安防专用网络系统为例

安防专用网络系统（简称专网）为小莲庄项目各安防子系统提供接入、交换、传输、路由服务等内容。满足小莲庄项目的视频、报警、门禁、电源控制、管理等要求。考虑到项目为点位分散、子系统较多的特性，结合项目实际情况，专网采用自设网络方式进行建设。

5.1系统设计

本次安防专网系统设计，需满足项目各文保点安防系统数据、图像、信号控制等传输要求，同时还应考虑后期扩容、与上级部门平台接口预留等内容。根据本项目各文保点分布特点以及文保系统管理现状，建议本项目安防专网采用自建光纤网络两种方式的建设方案。方案设计如下：

5.1.1 管理中心设置

①安防专网数据中心设置在监控中心机房内，数据中心负责本项目的所有数据存储、交换工作，且满足各子系统监视、报警、查阅、控制等要求；②数据中心机房同时提供与外部信息的交换和共享功能；③数据中心机房需预留与上级部门网络接入接口；④在各个交接管理箱设置汇聚点，分别负责本区域内所有安防子系统设备的通信传输；

5.1.2 组网设计

①数据中心核心交换机与接入交换机的传输通过自建光纤网络；②自建光纤网络布线采用星型架构方式组网，室外光纤均采用8芯室外单模光纤进行敷设；本次项目专用网络各网点传输仅用2芯单模光纤，系统光纤芯数按不小于1:2的余量比例进行设计；③室外光缆主要采用地下管道敷设和沿跨墙钢丝拉线方式敷设，若现场具备条件，应以地下管道敷设为优选方案；④项目专网内所有的交接设备均应采用单独的接地保护措施。

5.1.3 传输速率要求

自建网络传输要求：主干满足1000M传输要求；到设备满足10/100M传输要求。

5.1.4 设备供电要求

供电由监控中心机房UPS主机提供，后备电源不小于8小时；

5.1.5 网络设备设计

①网络设备除能提供内部安防系统的数据传输、存储要求外，应满足与省局、市局等上级部门视频调阅、信息查询等要求，同时满足后期远程访问管理要求；所以我司设计时在监控中心设置一台路由器和防火墙，以保证网内数据的安全；②核心交换机设置：在数据中心设置二台万兆核心交换机，采用双核心冗余方式，提高网络系统的可靠性和传输性能；应用的端口设置：每台核心交换机均配置1块24个千兆电口模块和1块24个千兆光口模块，负责提供各服务器、网管工作站以及接入交换机的连接；③接入交换机设置：在各前端交接箱内设置24口或16口百兆工业交换机，交换机均有百兆上联光口，采用光纤分别连接至二台核心交换机；交换机应满足前端摄像机、智能电源管理主机、网络功放以及网络报警主机的数据通信传输要求；④为了保证网络传输的稳定性以及管理的便捷性，系统设备能提供便捷的WEB网管方式管理，能够在图形化界面中，运用鼠标，即可方便地按子系统进行VLAN划分，地址绑定，安全防护等所有功能。

5.2主要设备技术指标

5.2.1 核心交换机

①支持业界最高性能的小包线速转发能力，包括最高密度板卡在内的所有板卡均可实现64字节小包线速转发；②支持业界领先的VSU3.0（Virtual Switch Unit，虚拟交换单元）虚拟化技术，将多台物理设备虚拟化为一台逻辑设备，统一运行管理，大幅减少网络节点，降低网络运维管理人员工作量；③支持跨设备链路聚合，方便接入服务器/交换机实现双活链路上联，网络有效连接带宽成本增长；④支持50-200ms链路故障快速切换，保障关键业务不中断传输；⑤支持VSD（Virtual Switch Device，虚拟交换设备）技术可将一台设备虚拟化为多台虚拟设备，每台虚拟；⑥设备具有独立的配置管理界面、独立硬件资源分配(比如内存、TCAM、硬件转发表)，可以独立重启而不影响其它的虚拟交换机；⑦支持热补丁和ISSU技术，可实现设备在线进行补丁升级；⑧支持GR for OSPF/IS-IS/BGP等，支持BFD for VRRP/OSPF/BGP4/ISIS/ISISv6/MPLS/静态路由等，实现各协议的快速故障检测机制，故障检测时间小于50ms；⑨支持256级调速，精密温控，节能降噪；高温下可长期工作，适应恶劣环境，为您大幅度节省空调能耗。

5.2.2 汇聚交换机

①支持防ARP病毒攻击；②支持防非法DHCP服务器；③支持主动防御网络中各类DOS攻击；④提供STP/RSTP/MSTP等生成树技术，能避免网络中由于误接环路导致网络不稳定的状况；⑤提供多种灵活的身份认证策略，在部署认证方案时能够满足各种不同用户和环境的需要；⑥提供MAC地址认证功能，使得打印机、VOIP电话这类设备能够通过自身MAC地址进行网络认证，访问网络；⑦支持目前主流的网络管理方法和管理协议，可即插即用实现快速部署，大大降低了用户的网络运维成本；⑧支持SNMP V1/V2/V3、RMON、Syslog、USB备份日志及配置等特性来进行网络的日常诊断及维护，同时管理员可采用CLI(命令行 接口)、Web网管、TELNET等多样化的管理和维护方式来方便设备的管理；

具有24口10/100/1000M自适应电口，4口SFP非复用端口。

5.2.3工业级接入交换机

（1）固化16/24个10/100M快速以太口、2个百兆光口；（2）应用广泛的即插即用型交换设备;（3）满足工业电磁兼容要求的硬件性能，无风扇散热设计；（4）宽温工作能力（-40℃- +70℃）；（5）工业级交、直流通用电源；（6）产品符合CE、FCC认证；（7）通过国家交通安全设施质量监督检验中心检测；（8）通过公安部安全与警用电子产品质量检测中心检测；（9）交换模式：存储转发；（10）支持全线速无阻塞转发；（11）支持MAC地址自动学习；（12）时延（平均延时）<10μs；（13）MAC地址数4K；（14）基于端口、tag的VLAN功能（802.1q）；（15）支持端口聚合功能（802.3ad）；（16）绝对优先级、相对优先级：支持QoS（802.1p）；（17）广播风暴抑制功能；（18）支持组播过滤，动态IP映射（IGMP Snooping）多播过滤功能；（19）可设置的单端口、多端口镜像能；（20）支持RSTP快速生成树(802.1w)网络冗余功能，环网冗余倒换时间<50ms；（21）简单网络管理协议（SNMPv1/v2）；（22）可设置的基于端口的带宽和速率控制，支持端口流量控制（802.3x）；（23）支持Web、CLI命令行、SNMP等网络管理方式；（24）密码管理：支持用户密码保护等访问安全 。

5.3注意事项

专网系统作为南浔古镇小连庄安防工程的核心系统，为项目视频、音频、报警、门禁、控制信号等数据提供传输平台。项目为所有子系统提供高速、可靠、安全、有效的信息服务。并能将分散在各功能区块内的的所有计算机、信息终端、数字监控设备、工作站、服务器、报警设备、门禁设备等设备通过网络设备和通信线路互相连接起来，在网络通信协议和网络操作管理软件控制下，实现相互通信、资源共享和分布处理的目的。

安防专网系统是整个南浔古镇小莲庄安防系统的工作平台，能够起到各种子系统传输信息、处理信息、发布信息、查询信息、整合信息、保证信息安全等功能的平台作用。利用先进、成熟的网络互联技术，构造高速、稳定、可靠、可伸缩的计算机网络系统，对来自南浔古镇小莲庄内外的各种信息予以接受、储存、处理、交换、传输并提供决策支持。

6.必要性分析

安全技术防范系统，是主要以计算机技术为主体，以电子元器件为信息载体组成的系统。系统通过对各类报警探测器获取的信息进行控制分析处理后，使值班操作人员和安全保卫人员能够及时处理警情，有效的防止犯罪分子的抢劫、防盗窃、防破坏功能。安全技术防范系统，是人力防范手段和实体防范手段的功能延伸和加强，是技防防范和实体防范在技术上的补充和加强。安全技术防范系统要融入人力防范和实体防范之中，使人力防范和实体防范在探测、报警、反应三个基本要素中间不断地增加高科技含量，不断提高探测能力、报警能力和反应 能力，使防范手段的作用真正发挥实效，达到预期的保护目的。安全技术防范系统的广泛使用，及近年来不断的发展已在文物安全防范、打击犯罪和管理方面发挥了不可替代的重要作用。

7.结语

综上所述，安全技术防范系统工程的建设方案设计，必须有计划、有目标、按程序进行，才能使方案设计顺利完成。其中制定“目标”是至关重要的。所谓目标，是指工程建成后，能反映工程总体性能质量和防范效果的指标，即：“系统工程技术性能指标”。制定该指标的目的，在于它为工程质量预先制定了“目标”。目标的制定，不仅从总体上保证了工程质量和预期要达到的防范效果，而且为工程设计、方案审核和工程检测验收提供依据。

今后，在古建筑安防系统工程项目的实施中，我们要将物防、人防和技防三者相互结合，通过完善的技防设施建设与高效的人防组织密切结合，提高文保单位日常安保工作的效率，加强文物保护的措施。

参考文献

[1]《安全防范工程技术规范》（GB 50348-2018）

[2]《博物馆和文物保护单位安全防范系统要求》（GB/T 16571-2012）

[3]《文物系统博物馆风险等级和安全防护级别的规定》（GA 27-2002）

[4]韩艳，等。网络安防系统安装与维护[M]，高等教育出版社，2012-8

作者简介：陈家龙（1964.2-）、男、浙江杭州人、本科，高级工程师，浙江中安电子工程有限公司总工程师，研究方向：建筑智能化。

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