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视频监控培训资料目录1概述42摄像设备42.1摄像头42.1.1常用指标52.1.2模拟相机72.1.3数字相机92.1.4一体机142.1.5云台182.1.6防护罩222.2监控拾音器223存储设备233.1硬盘录像机233.1.1硬盘录像机分类243.1.2硬盘录像机主要功能263.2网络存储274传输线缆及设备284.1传输线缆284.1.1光纤284.1.2同轴电缆314.1.3双绞线324.2网络设备364.2.1交换机364.2.2路由器384.2.3光端机435显示设备475.1视频分配器475.2画面分割器（多功能复用器）475.3画面拼接器485.4大屏幕495.4.1DID495.4.2DLP496常用术语516.1模拟信号516.2数字信号516.3编解码526.3.1编码器526.3.2解码器526.3.3解码器与编码器的区别536.4数模转换546.5图像传感器（机芯）546.5.1CCD图像传感器546.5.2CMOS图像传感器567常用指标577.1摄像头577.2光端机608常用品牌618.1SONY618.2海康威视628.3大华631 概述目前阶段的视频监控系统一般都有三种架构，即模拟结构、数字结构和混合结构。视频监控系统的主要组成部分包括摄像部分、传输部分、存储部分和显示部分。摄像部分：主要指用于前端视频采集的摄像头。传输部分：用于传输音视频信号，包括同轴电缆或光纤、交换机、光端机等设备。存储部分：用于保存音视频数据及各类信息。视频监控系统中的存储方案大致上有两种。一种是在摄像监控前端采用有一定存储容量（如1.2T）的DVR设备，所有需要的数据均保存在前端DVR的存储设备中 ，另一种是在远端通过后台的PC或者服务器软件来将数据保存在后台的存储设备上。显示部分：用于视频信号的显示，一般通过监控显示器、大屏幕或PC机等显示设备实现。2 摄像设备2.1 摄像头摄像头(CAMERA)又称为电脑相机，电脑眼等，是一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议，远程医疗及实时监控等方面。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通。另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像，影音处理。摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。数字摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。现在电脑市场上的摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主，目前市场上可见的大部分都是这种产品。除此之外还有一种与视频采集卡配合使用的产品，但目前还不是主流。由于个人电脑的迅速普及，模拟摄像头的整体成本较高等原因，USB接口的传输速度远远高于串口、并口的速度，因此现在市场热点主要是USB接口的数字摄像头。以下主要是指USB接口的数字摄像头。2.1.1 常用指标l 图像解析度/分辨率(Resolution) SXGA(1280x1024)又称130万像素 XGA(1024x768)又称80万像素 SVGA(800x600)又称50万像素 VGA(640x480)又称30万像素(35万是指648X488) CIF(352x288)又称10万像素 SIF/QVGA(320x240) QCIF(176x144) QSIF/QQVGA(160x120) l 图像格式(imageFormat/Colorspace) RGB24，420是目前最常用的两种图像格式。 RGB24：表示R、G、B三种颜色各8bit，最多可表现256级浓淡，从而可以再现256*256*256种颜色。 I420：YUV格式之一。 其它格式有:RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。 l 自动白平衡调整(AWB) 定义：要求在不同色温环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白色的。色温表示光谱成份，光的颜色。色温低表示长波光成分多。当色温改变时，光源中三基色(红、绿、蓝)的比例会发生变化，需要调节三基色的比例来达到彩色的平衡，这就是白平衡调节的实际。 l 图像压缩方式 JPEG：(jointphotographicexpertgroup)静态图像压缩方式。一种有损图像的压缩方式。压缩比越大，图像质量也就越差。当图像精度要求不高存储空间有限时，可以选择这种格式。目前大部分数码相机都使用JPEG格式。 l 彩色深度(色彩位数) 反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力，实际就是A/D转换器的量化精度，是指将信号分成多少个等级。常用色彩位数(bit)表示。彩色深度越高，获得的影像色彩就越艳丽动人。现在市场上的摄像头均已达到24位，有的甚至是32位 l 图像噪音 指的是图像中的杂点干扰。表现为图像中有固定的彩色杂点。 l 视角 与人的眼睛成像是相同原理，简单说就是成像范围。 l 输出/输入接口 串行接口(RS232/422):传输速率慢，为115kbit/s 并行接口(PP)：速率可以达到1Mbit/s 红外接口(IrDA)：速率也是115kbit/s，一般笔记本电脑有此接口 通用串行总线USB：即插即用的接口标准，支持热插拔。USB1.1速率可达12Mbit/s,USB2.0可达480Mbit/s IEEE1394(火线)接口(亦称ilink):其传输速率可达100M400Mbit/s 2.1.2 模拟相机模拟摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。 模拟摄像机在视频监控系统中，摄像头是最前端、最基础、投资数量最大的一个产品，也是最关键设备，它负责对监视区域进行摄像并转换成电信号，再进一步用于传输，其质量直接影响视频监控系统的整体应用，同时还关系到工程造价。 模拟摄像机分类摄像机可以按照三个方面分类。 按色彩分类：分为彩色和黑白摄像机，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比较适合用于光线不足的地方，如果使用的目的只是监视景物的位置和移动，可采用黑白摄像机；如果要分辨被摄像物体的细节，比如分辨衣服和景物的颜色，则采用彩色的比较好。 按感光器件分类：分为CMOS、CCD、和3CCD三种。CMOS影像传感器和CCD一样是在摄像机中可记录光线变化的半导体。在两种图像传感器中，CCD是较早获得应用的，其 技术成熟度也较高，目前监控摄像机大多数情况下采用CCD芯片。3CCD即一台摄像机使用了三片CCD，3CCD摄像机的价格贵很多，同时镜头尺寸也较大，目前只有对成像分辨率要求很高的视频监控领域才有应用。在我国视频监控摄像机市场中，CCD市场主要被SONY、夏普等国际知名感光器件提供商占领。 按云台运动方式分类：分为枪式摄像机、半球摄像机、快球摄像机等。快球摄像机的特点是监控面广，同时转速比较快，主要用于高速跟踪可疑人员，能够及时地跟踪到位；半球摄像机主要用于电梯、有吊顶光线变化不大的室内应用场合；枪式摄像机属于传统摄像机，可以应用于室内外任何场合，但不大适合监控或者安装范围较小的场合。 综合云台和功能，摄像机大致分为：枪机、球形摄像机、一体化摄像机、红外日夜两用摄像机等几类。 模拟摄像机特点1、易用性 模拟摄像机：闭路，只能在内部监看，不可以远程监看， 2、实用性 模拟摄像机：录像资料只能本地存储，也不能远程查看，容易被不法分子破坏。 3、整合性 模拟摄像机：模拟摄像机要与DVR（Digital Video Recorder 意为数字视频录像机，若仅从字面上去理解，它并没有指明记录媒体是磁带还是硬盘。）相连，DVR的路数有一定的限制，DVR接满后，在增加射像头还要增加硬件的成本。 4、安装 模拟摄像机：将同轴电缆连接到每一台摄像机，并连接到控制平台，录象设备，显示设备上。每增加一路都要重新布线，并且没有现成的网络可以利用。 5、远程 模拟摄像机：只能本地观看图像进行管理。 6、扩展性 模拟摄像机：扩展工作非常困难，每个模拟摄像机都需要有专用的电缆，当使用长电缆时会影响到图像质量。 7、成本 模拟摄像机：同轴电缆非常昂贵，常用的 RG59 750hms 的标准同轴电缆要比高质量网线贵30%到40%。每个模拟摄像机都需要一跟电缆，如果有很多台摄像机，就必须购买很多上午电缆，并专门为这些电缆的安装和部署花钱。人力和维护成本较高，此外系统建设成本还将包含模拟摄像机，录像机和录像带的费用。2.1.3 数字相机数字（IP）摄像机（以下简称IP摄像机）是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通 过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器（如“Microsoft IE或Netscape）即可监视其影像。网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。数字摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。现在电脑市场上的摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主，目前市场上可见的大部分都是这种产品。 数字（IP）摄像机的应用宽带信息网络除了提供高速的网络接入外还能取代铜轴电缆图像传输线路，将实时图像监控纳入宽带信息网络应用范围，这就使得信息网络代替传统闭路电视成为必然 .基于PC的多媒体监控系统功能较强，但主要进行小范围监控。当传输距离远或者需要上网时，基于PC的多媒体监控稳定性不够好、功耗高、需要有人值守、软件的开放性不好。这些问题为基于网络和嵌入式技术的网络视频监控提供了舞台。 数字（IP）摄像机将图像转换为基于TCP/IP网络标准的数据包，使摄像机所摄的画面通过RJ-45以太网接口或WIFI WLAN无线接口直接传送到网络上，通过网络即可远端监视画面。 数字（IP）摄像机采用了最先进的摄像技术和网络技术，具有强大的功能。内置的系统软件能实现真正的即插即用，使用户免去了复杂的网络配置；内置的大容量内存存储警报触发前的图像；内置的I/O端口和通讯口便于扩充外部周边设备如：门禁系统，红外线感应装置，全方位云台等。提供软件包(SDK)便于用户自行快速开发应用软件。 数字（IP）摄像机广泛应用于教育，商业，医疗，公共事业等各方面领域。 数字（IP）摄像机组成原理数字（IP）摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像、声音、控制器网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。 1、镜头镜头作为网络摄像机的前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类，与模拟摄像机相同。 2、图像传感器、声音传感器图像传感器有CMOS和CCD两种模式。CMOS既互补性金属氧化物半导体，CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。不像由二级管组成的CCD和CMOS电路几乎没有静态电量消耗。这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右，CMOS重要问题是在处理快速变换的影像时，由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大，如果抑制的不好就十分容易出现杂点。 CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输电路构成。光电二极管把光转化成电荷，再经转化电路传送和输出。 通常，传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器，而注重功耗和成本的产品则选择CMOS图像传感器。但新的技术正在克服每种器体固有的弱点，同时保留了适合于特定用途的某些特性。这一部分与模拟摄像机相同。 声音传感器即拾声器或叫麦克风，与传统的话筒原理一样。 3、A/D转换器A/D转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换成数字信号。 基于CMOS模式的图像传感器模块有直接数字信号输出的接口，无须A/D转换器；而基于CCD模式的图像传感器模块如有直接数字输出的接口，亦无须A/D转换器，但由于此模块主要针对模拟摄像机设计，只有模拟输出接口，故需要进行A/D转换。 4、图像、声音编码器经A/D转换后的图像、声音数字信号，按一定的格式或标准进行编码压缩。编码压缩的目的是为了便于实现音/视信号与多媒体信号的数字化；便于在计算机系统、网络以及万维网上不失真地传输上述信号。 目前，图像编码压缩技术有两种：一种是硬件编码压缩，即将编码压缩算法固化在芯片上；另一种是基于DSP的软件编码压缩，即软件运行在DSP上进行图像的编码压缩。同样，声音的压缩亦可采用硬件编码压缩和软件压缩，其编码标准有MP3等格式。 5、控制器控制器是网络摄像机的心脏，它肩负着网络摄像机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码，控制器是一个独立部件；如果是软件编码压缩，控制器是运行编码压缩软件的DSP，即二者合而为一。 6、网络服务器网络服务器提供网络摄像机的网络功能，它采用了RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相关网络协议，允许用户从自己的PC机使用标准的浏览器根据网络摄像机的IP地址对网络摄像机进行访问，观看实时图像，及控制摄像机的镜头和云台。 7、外部报警、控制接口网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口，如控制云台的485接口，用于报警信号输入输出的I/O口。如红外探头发现有目标出现，发报警信号给网络摄像机，网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像；另一方面，当网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向外发出报警信号。 网络摄像机的基本原理是：图像信号经过镜头输入及声音信号经过麦克风输入后，由图像传感器的声音传感器转化为电信号，A/D转换器将模拟电信号转换为数字电信号，再经过编码器按一定的编码标准进行编码压缩，再控制器的控制下，由网络服务器按一定的网络协议送上局域网或INTERNET，控制器还可以接收报警信号及向外发送报警信号，且按要求发出控制信号。 8、图像的编码标准目前，网络摄像机的图像压缩编码标准主要有MPEG4、H.263、H.264、M-JPEG等。 MPEG4 所谓MPEG标准就是指由ISO的活动图像专家组制定的一系列关于音视频信号以及多媒体信号的压缩与解压缩技术的标准。到目前为止，已经制定完成并批准执行的有：1991年批准的MPEG1、MP3;1994年批准的MPEG2;1999年批准的MPEG4和MP4。正在制定的标准有：MPEG7和MEPG21. H.263 H.263是ITU-T提出的作为H.324终端使用的视频编解码建议，H.263经过不断地完善和多次的升级已经日臻成熟，如今已经大部分代替了H.261，而且H.263由于能在低带宽上传输高质量的视频流而日益受到欢迎。 H.263是基于运动补偿的DPCM的混合编码，在运动补偿的DPCM混合编码，在运动搜索的基础上进行运动补偿，然后运用DCT变换和“之”字形扫描编码，从而得到输出码流。H.263在H.261建议的基础上，将运动矢量的搜索增加为半象素点搜索；同时又增加了无限制运动矢量、基于语法的算术编码、高级预测技术和PB帧编码等四个高级选项；从而达到了进一步降低码速率和提高编码质量的目的。 H.264 H.264是ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG4的第十部分。 在相同的重建图像质量下，H.264能够比H.263节约50左右的码率，比目前根据MPEG4实现的视频格式在性能方面提高33左右。 M-JPEG M-JPEG技术即运动静止图像压缩技术，它把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩技术方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧地编辑。但M-JPEG只对帧内地空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。 数字（IP）摄像机特点优势l 应用优势 数字（IP）摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控，如住宅小区监控、办公楼、银行、商场等传统地监控；而且也能通过INTERNET用于新型地跨区域远程监控及网上展示，远程儿童及老人看护、无人值守通信机房监控、旅游景点网上演播、产品网上展览等。 l 特点 把图像进行M-JPEG编码压缩，通过网络利用TCP/IP协议进行传输；通过网络摄像机或镜头、云台和其它外部设备进行操作控制； 内置一个10M/100M以太网RJ45接口，可通过网络实现远程接口；一个并行I/O口，可以连接外部传感器进行自动报警，也可以对外部设备进行控制或进行联动报警功能；一个RS45串口，可以对镜头、云台进行控制，或连接其他外部设备； 内嵌WEB SERVER，网络摄像机内部提供了一个WEB SERVER,允许用户从PC机使用标准地浏览器进行各种接口、操作；具有单独地安全机制，可以对操作本摄像机地用户进行分级别的权限验证； 有中心的集中式管理与控制的监控网以及无中心的分布式监控网；内置实时操作系统，支持软件下载和配置设置，方便升级和操作管理。2.1.4 一体机对于一体化摄像机，一直以来有几种不同的理解，有指半球型一体机、快速球型一体机、结合云台的一体化摄像机和镜头内建的一体机。严格来说，快速球型摄像机、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念，但所用摄像机技术是一样的，因而一般也会将其归为一体化范畴。现在通常所说的一体化摄像机应专指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机。 一体化摄像机的性能指标分辨率：摄像机的分辨率由CCD和镜头决定的。根据一体机采用的CCD及DSP方案的不同，主要有480/520/540TV线等多种。SonyCCD是常用的类型，Exview性噪比高于SuperHAD。 光学变焦：光学变焦倍率是衡量一体化摄像机空间成像范围的重要指标。光学变焦倍率跟变焦镜头相关，目前一般有10X/18X/22X/27X/36X等倍率，如果加上电子放大功能，则可对约500米范围内的目标进行有效监控。 自动聚焦：当前，限制国内一体机发展的瓶颈在于自动聚焦。聚焦速度和效果好坏，直接影响到用户对监控现场图像的抓取和录像。好的产品，可以一次性准确聚焦;差的产品，在聚焦时会来回往复，需要3、4次才能定焦，或者聚焦不到“最清晰点”。自动聚焦这一技术，成为厂商急需要解决的技术难题。一些厂商为了避开这个障碍，只能在后端的电机控制部分、产品外壳上下功夫，加上一些OSD菜单开发，用来设置摄像机的各种参数。更有图省事的厂商，直接采用进口机芯做二次开发，图像画质上与国外产品无多大差别，AF效果却无可比性。 AF性能：可从聚焦精准度、聚焦速度、定焦效果来评价。聚焦精准度是一个很重要的因素，目前自动聚焦的实现方式有模拟自动聚焦和数字自动聚焦两种。模拟自动聚焦比较简单，成本低，但控制没有数字方式灵活，聚焦精准度及效果较差。数字自动聚焦一般采集视频信号，计算能量边缘算子或者提取高频分量，控制上很灵活并且算法上占优势，聚焦精准度较好，包括高对比度场景和低照度场景的聚焦。聚焦速度来说，用于球机的机芯比一体化枪机的要求要高。就定焦效果来讲，性能好的AF算法能够迅速一次定焦，三次定焦的方式给用户感觉是“图像来回摆动”。 低照度：通常，最低照度由CCD的灵敏度决定的。目前，采用1/4“彩色CCD可达到0.1Lux级别的照度，为达到更低照度，一般采用帧积累模式。另外，采用红外阵列补光模组，也可达到更低照度，但这会使画面失真程度较大，而使用自动滤光片切换能提高晚上图像效果。 通讯接口：一般是RS232或RS485接口，有多种485通信协议。常用的品牌有有PELCO-P/D，松下，三星。然而与球机的接口协议就各不相同，协议的不同会带来兼容性问题。 其他：除以上5类重要性能指标外，还有白平衡模式、数字放大开关、自动光圈/手动光圈、镜像功能等性能指标。 一体化摄像机的优点l 安装体积：一体化摄像机其技术从家用摄像机技术发展而来,传统摄像机相比，一体机体积小巧、美观，在安装方面具有优势，比较方便，其电源、视频、控制信号均有直接插口，不似传统摄像机有麻烦的连线。一体机成像系统（镜头）、CCD、DSP技术专利均被国际知名大厂所掌握，相对传统摄像机来说，一体机质量可以得到较好的控制。同时，一体化摄像机监控范围广、性价比高。传统摄像机定位系统不够灵活，多需要手动对焦，而一体化摄像机最大的优点就是具有自动聚焦功能。 l 防水功能：良好的防水功能也是一体化摄像机的特色之一，一体化摄像机室外型都具有防水功能，而传统摄像机需和云台、防护罩配合使用才可以达到防水的功能。现在更有专门为水下作业开发出的潜水型一体化摄像机,例如应用在奥运场馆游泳馆的水下摄像机. l 制作工艺使用寿命：对于摄像机的使用寿命，部分厂商认为，一体化摄像机镜头密闭好，受外界环境影响比传统摄像机要小，使用寿命更长；另外部分厂商认为，传统摄像机镜头外接，摄像机本身不具备机械装置，镜头坏后可以重新更换，不会影响到摄像机本身的摄像性能，而一体化摄像机镜头内建，在镜头伸缩过程中对机身有磨损，因而相比来说，一体机寿命要比传统摄像机短；但共同的观点是，一体化摄像机的使用寿命与厂家技术相关，无论一体机还是传统枪机，使用寿命都受到摄像机本身元器件构造、制作工艺（如防水、防尘、防潮等性能）、安装环境（如电压、温度、湿度等）的影响。通常来说，好的产品使用寿命是5-10年，实际上在5-10年以后肯定会有新的替代产品出现，因而只要不是技术太低劣的产品，使用寿命一般不会是很大的问题。 一体化摄像机目前的缺点l 价格过高虽然一体机市场成长快速，但目前还不可能完全取代传统枪机市场。首先在内地及小规模项目中广泛应用的黑白摄像机市场，即使是一般的彩色摄像机也无法完全取代，一体机更是无法将其成本降到比黑白摄像机更低。在安防产业，仍以传统摄像机为主流。理论上来说，应用于一体机的镜头减少了很多周边设备，价格应该比普通镜头低，但是因为规模小、要求高，价格反而要高，欣远盛总经理何淦表示，只有当一体机镜头价格降至与普通镜头一致时，才可能完全取代传统彩色摄像机市场（特殊应用场合除外）。 l 协议不统一一体机发展的技术瓶颈在于镜头供应商如何与摄像机厂商合作进行开发。目前镜头厂商与摄像机厂商间缺少共同的协议与标准，镜头厂商都是对摄像机厂商进行特供，镜头厂商为某一摄像机厂商生产的适用于一体机的镜头，拿到另外一家摄像机厂商的一体机上可能就不适用。 目前一体机应用规模不是很大，这样进行特供的镜头数目势必也不会很大，那么一体机专用镜头的价格也就居高不下，这也就导致一体化摄像机的成本居高不下，反过来又影响到市场的开发应用。从厂家利益来看，各厂家当然希望对各自的技术保密，但对整个产业的技术进展来说，有一个共同的协议和标准的平台，将对技术的发展起很大的促进作用。 l 特殊应用场所一体机除了在超低照度、宽动态方面很难做到和传统摄像机一样外，在很多特殊场所目前也还不能应用一体机。 一体化摄像机（含带云台的一体机）适合于图像质量要求一般,监视范围较小，项目投资较小的场合，室内/室外均可使用；半球型摄像机 适合于室内隐蔽安装，图像质量要求不高，以美观、隐蔽安装为主要目的的场合；智能球机 适合于室内/室外环境，更注重摄像设备的整体使用功能的方便性和美观隐蔽安装，图像质量要求一般；其它异型摄像机（烟感、针孔、飞碟等） 烟感型适合于室内环境有特殊安装要求的地方。传统摄像机有它自身的优势，如传统摄像机聚焦与变倍同步，可以跟踪运动物体，可用于高速公路车辆跟踪，而一体化摄像机是自动聚焦，当摄像机自动变倍时，聚焦需要经过一个调节时间，聚焦总比变倍要慢一拍，那么在监控高速运动物体时，倍数不断变化，就不能做到精确定焦。理论上说，一体化摄像机技术较传统摄像机高，传统摄像机能做到的一体化摄像机都能做到，当一体化摄像机电机速度足够快，聚焦速度与变倍速度时间差缩到足够小时，也可以做到对运动物体的跟踪监控。就目前的技术来看，一体机进入市场时间不长，暂时还没有很好的对快速运动物体跟踪拍摄的产品出现。 另外传统摄像机可以实现超远距离监控，如边境、海岸线几十公里的监控，这种监控镜头的倍数非常高，体积也非常大，如果这样的镜头要内建，那么内建出的一体化摄像机可以称之为“庞然大物”了。2.1.5 云台云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为0350，垂直旋转角度为+90。恒速云台的水平旋转速度一般在310/s，垂直速度为4/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在032/s，垂直旋转速度在016/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达480/s以上，垂直旋转速度在120/s以上。 其实云台就是两个交流电机组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。但是要注意我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远程可以控制其转动以及移动的方向的。 云台类型l 按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。 l 按安装方式分为侧装和吊装，就是把云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。 l 按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。 l 按照可以运动功能分为水平云台和全方位（全向）云台。 l 按照工作电压分为交流定速云台和直流高变速云台。 l 按照承载重量分为轻载云台、中载云台和重载云台。 l 按照负载安装方式分为顶装云台和侧装云台。 l 根据使用环境分为通用型和特殊型。通用型是指使用在无可燃、无腐蚀性气体或粉尘的大气环境中，又可分为室内型和室外型。最典型的特殊型应用是防爆云台。 l 在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观等因素。 云台性能指标l 转动速度云台的转动速度是衡量云台档次高低的重要指标。云台水平和垂直方向是由两个不同的电机驱动的，因此云台的转动速度也分为水平转速和垂直转速。由于载重的原因，垂直电机在启动和运行保持时的扭矩大于水平方向的扭矩，在加上实际监控时对水平转速的要求要高于垂直转速，因此一般来说云台的垂直转速要低于水平转速。 交流云台使用的是交流电机，转动速度固定，一般为水平转动速度为4/秒6/秒，垂直转动速度为3/秒6/秒。有的厂家也生产交流型高速云台，可以达到水平15/秒，垂直9/秒，但同一系列云台的高速型载重量会相应降低。 直流型云台大都采用的是直流步进电机，具有转速高、可变速的优点，十分适合需要快速捕捉目标的场合。其水平最高转速可达4050/秒，垂直可达1024/秒。另外直流型云台都具有变速功能，所提供的电压是直流0至36V之间的变化电压。变速的效果由控制系统和解码器的性能决定，以使云台电机根据输入的电压大小做相应速度的转动。常见的变速控制方式有两种，一种是全变速控制，就是通过检测操作员对键盘操纵杆控制的位移量决定对云台的输入电压，全变速控制是在云台变速范围内实现平缓的变速过渡。另外一种是分档递进式控制，就是在云台变速范围内设置若干挡，各档对应不同的电压（转动速度），操作前必须先选择所需转动的速度档，在对云台进行各方向的转动操作。 l 转动角度云台的转动角度尤其是垂直转动角度与负载（防护罩/摄像机/镜头总成）安装方式有很大关系。云台的水平转动角度一般都能达到355，因为限位栓会占用一定的角度，但会出现少许的监控死角。当前的云台都改进了限位装置使其可以达到360甚至365（有5的覆盖角度），以消除监控死角。用户使用时可以根据现场的实际情况进行限位设置。例如安装在墙壁上的壁装式，即使云台具有360的转动角度，实际上只需要监视云台正面的180角度，即使转动到后面方向的180也只能看到安装面（墙壁），没有实际监控意义。因此壁装式只需要监视水平180的范围，角装式只需监视270的范围。这样避免云台过多地转动到无需监控的位置，也提供了云台的使用效率。 顶装式云台的垂直转动角度一般为+30至-90，侧装的垂直转动角度可以达到180，不过正常使用时垂直转动角度在+20至-90即可。 l 载重量云台的最大负载是指垂直方向承受的最大负载能力。摄像机的重心（包括防护罩）到云台工作面距离为50mm，该重心必须通过云台回转中心，并且与云台工作面垂直，这个中心即为云台的最大负载点，云台的承载能力是以此点作为设计计算的基准。如果负载位置安装不当，重心偏离回转中心，增大了负载力矩，实际的载重量将小于最大负载量的设计值。因此云台垂直转动角度越大，重心偏离也越大，相应的承载重量就越小。 云台的载重量是选用云台的关键，如果云台载重量小于实际负载的重量不仅会使操作功能下降，而且云台的电机、齿轮也会因长时间超负荷损坏。云台的实际载重量可从3kg到50kg不等，同一系列的云台产品，侧装时的承载能力要大于顶装，高速型的承载能力要小于普通型。 l 使用环境指标室内使用的云台的要求不高，云台的使用环境的各项指标主要针对室外使用的云台。其中包括使用环境温度限制、湿度限制、防尘防水的IP防护等级。一般室外环境使用的云台温度范围为-20至+60，如果使用在更低温度的环境下，可以在云台内部加装温控型加热器使温度下限达-40或更低。湿度指标一般为95%不凝结。防尘防水的IP等级应达到IP66以上。IP防护等级的高低反映了设备的密封程度，主要指防尘和液体的侵入，它是一种国际标准，符合1997年的BS5490标准和1976年的IECS529标准。IP后的第一个数值表示抗固体的密封保护程度，第二位表示抗液体保护程度，第三位表示抗机械冲击碰撞。另外在实际使用中应根据环境选择使用相适合的材料和防护层，如铁质外壳不适合使用在潮湿和具有腐蚀性的环境中。 l 回差回差也称为齿轮间隙（Gear Backlash），是考察云台转动精度的重要指标。 l 可靠性云台的可靠性一般以平均故障（间隔）时间MTBF、平均修理时间MTTR、平均无故障时间MTTF及为动开关的极限次数等指标衡量。2.1.6 防护罩摄像机防护罩属于安防行业的，安防不是为了安全以防，摄像机防护罩有很多款式，同一个防护罩我们可以装不同的机芯，不同的机芯我们的配件也不同。所以我们只有根据尺寸的大小而订制。摄像机防护罩就是一个摄像机的衣服，没有它一个摄像机体现不出它的美，一套摄像机防护罩也有很多配件，摄像机防护罩也有很多款式的防护罩，不同的款式配件也不同。摄像机防护罩的款式有：红外防水摄像机防护罩，海螺摄像机防护罩，监控摄像机防护罩,一体机枪机防护罩，网络枪机防护罩，汽车后视摄像机防护罩，60/75/85/90内调焦摄像机防护罩，60/75/85/90外调焦摄像机防护罩。2.2 监控拾音器监控拾音器是用来采集现场声音的一个配件，一般配套视频服务器、音频采集卡或硬盘录像机，实现现场的音频和视频的采集工作。主要原理是一个麦克风音头加上放大电路输出，电路的设计和采用的芯片不同对音质有较大影响。一般的拾音器采用三线制或四线制，电源正极、音频正极，公共地。或者音频负极和电源负极分开来。 监控拾音器在台湾被叫做“集音器”，大陆习惯叫做“拾音器”，“拾音头”，“采音器”。安防上用的“拾音器”与电吉他上用的“拾音器”是两种不同的设备。3 存储设备3.1 硬盘录像机硬盘录像机（DigitalVideoRecorder，引DVR），即数字视频录像机，相对于传统的模拟视频录像机，采用硬盘录像，故常常被称为硬盘录像机，也被称为DVR。它是一套进行图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能。DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身，用一台设备就能取代模拟监控系统一大堆设备的功能，而且在价格上也逐渐占有优势。DVR采用的是数字记录技术，在图像处理、图像储存、检索、备份、以及网络传递、远程控制等方面也远远优于模拟监控设备，DVR代表了电视监控系统的发展方向，是目前市面上电视监控系统的首选产品。硬盘录像机3.1.1 硬盘录像机分类硬盘录像机的主要用途是将前端设备（如摄像机）传送过来的图像模拟信号转变成数字信号，经压缩后存储在硬盘，一般分为PC式和嵌入式。 PC式硬盘录像机（DVR）这种架构的DVR以传统的PC机为基本硬件，以Win98、Win2000、WinXP、Vista、Linux为基本软件，配备图像采集或图像采集压缩卡，编制软件成为一套完整的系统。PC机是一种通用的平台，PC机的硬件更新换代速度快，因而PC式DVR的产品性能提升较容易，同时软件修正、升级也比较方便。PCDVR各种功能的实现都依靠各种板卡来完成，比如视音频压缩卡、网卡、声卡、显卡等，这种插卡式的系统在系统装配、维修、运输中很容易出现不可靠的问题，不能用于工业控制领域，只适合于对可靠性要求不高的商用办公环境。 PC式硬盘录像机还可细分如下： l 工控机PC DVR 工控机PC DVR采用工控机箱，可以抵抗工业环境的恶劣和干扰。采用CPU工业集成卡和工业底板，可以支持较多的视音频通道数以及更多的IDE硬盘。当然其价格也是一般的商用PC的两三倍。它常应用于各种重要场合和需要通道数较多的情况。 l 商用机PC DVR商用机PC DVR一般也采用工控机箱，用以提高系统的稳定可靠性，视音频路数较少的也有使用普通商用PC机箱的。它采用通用的PC主板，及各种板卡来满足系统的要求。其价格便宜，对环境的适应性好。它常应用于各种一般场合，其图像通道数一般少于24路。 l 服务器PC DVR服务器PC DVR采用服务器的机箱和主板等，其系统的稳定可靠性也比前两者有很大的提高。常常具有UPS不间断电源和海量的磁盘存储阵列，支持硬盘热拔插功能。它可以长期24小时7天的连续不间断运行。它常应用于监控通道数量大，监控要求非常高的特殊应用部门。 嵌入式硬盘录像机（EM-DVR）嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的微型专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件融于一体，类似于PC中BIOS的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的应用。 嵌入式DVR就是基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统的嵌入式系统，它采用专用芯片对图像进行压缩及解压回放，嵌入式操作系统主要是完成整机的控制及管理。此类产品没有PCDVR那么多的模块和多余的软件功能，在设计制造时对软、硬件的稳定性进行了针对性的规划，因此此类产品品质稳定，不会有死机的问题产生，而且在视音频压缩码流的储存速度、分辨率及画质上都有较大的改善，就功能来说丝毫不比PCDVR逊色。嵌入式DVR系统建立在一体化的硬件结构上，整个视音频的压缩、显示、网络等功能全部可以通过一块单板来实现，大大提高了整个系统硬件的可靠性和稳定性。3.1.2 硬盘录像机主要功能l 视频存储所有硬盘录像机都可以接入串口硬盘，用户可以根据自己录像保存时间选择不同大小的硬盘接上去。 l 视频查看硬盘录像机具有BNC、VGA视频输出，可以与电视、监视器、电脑显示器等显示设备配合使用。也有的厂家把显示屏与硬盘录像机做成一体化。 l 视频集中管理所有厂家的DVR出厂都配有集中管理软件，可以用该软件管理多个硬盘录像机的视频图像、与视频统一存储等功能。 l 远程访问硬盘录像机通过网络设置，可以实现远程访问，手机访问。让监控在有网络的情况下，实现随时随地查看。l 报警功能主要指探测器的输入报警和图像视频帧测的报警，报警后系统会自动开启录像功能，并通过报警输出功能开启相应射灯，警号和联网输出信号。图像移动侦测是DVR的主要报警功能； l 控制功能主要指通过主机对于全方位摄像机云台，镜头进行控制，这一般要通过专用解码器和键盘完成； l 密码授权功能为减少系统的故障率，和非法进入，对于停止录像，布撤防系统及进入编程等程序需设密码口令，使未授权者不得操作，一般分为多级密码授权系统； l 工作时间表可对某一摄像机的某一时间段进行工作时间编程，这也是数字主机独有的功能，它可以把节假日，作息时间表的变化全部预排到程序中，可以在一定意义上实现无人值守。3.2 网络存储信息技术的迅速发展促使视频监控完成了从全模拟化到数字化的转变。在这个过渡阶段中，由数字监控取代传统技术派生出的许多数字监控的新功能正在逐渐成为主流技术。受监控图像的清晰度及保存时间等需求影响，原数字化监控的核心设备DVR（硬盘录像机）逐渐完成它的历史使命，开始为以DVS（视频服务器）+IP SAN为核心的监控系统所替代。新一代的视频监控系统以数字视频的压缩、传输、存储和播放应用为主，以智能实用的图像分析为特色。其中针对视频监控开发和设计的存储系统越来越成为影响监控系统整体性能的关键性设备。 上一代视频解决方案的存储系统主要采用DAS架构。服务器通过SCSI直连外置存储设备，存储设备直接连接到DVR上实现对DVR存储容量的扩容，该架构对于分布式存储是个比较好的方案，但无法提供跨平台的支持，配置上严重依赖所连接的服务器，所以管理成本很高。当需要扩容重新做RAID的时候，一般需要宕机，会影响网络服务。 在当前主流的视频监控应用中，存储的数据不再是简单的录像数据，而是监控资源使用部门对图像进行分析的数据源，监控系统的应用模式决定了其中的存储系统必须能够同时支持高级别的安全性、丰富的权限管理功能、数据的高共享性、数据读取和写入的高性能以及具有灵活的扩展性。新一代视频监控方案的存储系统基于SAN架构，提供了一个性能稳定的数据高速存取平台，通过集中存储构成一个大的存储池。可以实现集中管理、集中存放、集中调用等功能，是视频监控系统中最适合集中存储的架构。目前SAN架构又分为FC SAN和IP SAN两种，从监控应用的需求角度出发，IP SAN在性能、功能以及拥有成本等角度上更适合监控应用 。 4 传输线缆及设备4.1 传输线缆4.1.1 光纤光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。 光纤的分类特征光纤主要分以下两大类: l 传输点模数类 传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。单模光纤的纤芯直径很小, 在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。 与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。 l 折射率分布类 折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。 在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小, 在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线。 光纤传输优点光纤传输有许多突出的优点： l 频带宽频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。在VHF频段，载波频率为485MHz300Mhz。带宽约250MHz，只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000GHz，比VHF频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫，好的单模光纤可达10GHz以上)，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。 l 损耗低在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1.31um的光，每公里损耗在035dB以下若传输1.55um的光，每公里损耗更小，可达02dB以下。这就比同轴电缆的功