监控系统详细介绍.doc

监控系统闭路电视监控系统：是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的一切情况，可以把被监视场所的情况一目了然。同时，电视监控系统还可以与防盗报警系统等其它安全技术防范体系联动运行，使其防范能力更加强大。 组成部分:闭路电视监控系统主要是模拟式电视监控系统，英文简称CCTV。一般的监控系统主要由前端设备、传输设备、后端控制显示设备这三大部分组成。其中前端设备包括供电设备和成像设备两部分；传输设备分为同轴电缆、双绞线、光纤三种类别；后端设备有视频分配设备、存储设备、显示设备、操作设备四部分组成。 一：前端设备1 供电设备：成像设备的供电电源有直流12伏、交流24伏和交流220伏三种，其选择方式要以摄像机的适配电压方式供电。（一般常用的为直流12伏，连接时一定要注意正、负极以免造成摄像机的毁坏。）2 成像设备：简称为摄像机或摄像头摄像机介绍 半球摄像机 枪型摄像机 一体化摄像机 红外一体摄像机 智能球形摄像机 云台+摄像机3. 摄像机的几个重要技术参数 3.1 CCD芯片的尺寸（CCD 1） CCD的成像尺寸常用的有1/2、1/3、1/4等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。 3.2 分辨率的选择评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为420-650，彩色为380-530，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用420线左右的黑白/彩色摄像机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。 3.3 成像灵敏度(照度)通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux (勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。 3.4 电子快门电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。 4.摄像机的分类 ：按摄像机其色彩、分辨率、灵敏度、CCD靶面、结构、环境、性能、功能、制式大致可分为下列几大类。 4.1依成像色彩划分(1)彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。 (2)黑白摄像机：适用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。 带AL代表黑白 带AK代表彩色 4.2 依摄像机分辨率划分 (1)影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率420线左右的低档型。 (2)影像像素在25万38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型 (3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，570线以上的高分辨率。 4.3 依摄像机灵敏度划分 (1)普通型：正常工作所需照度为13 LUX(勒克斯2)(2)月光型：正常工作所需照度为0.1 LUX左右 (3)星光型：正常工作所需照度为0.01 LUX以下 (4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。 4.4 依摄像机元件的CCD靶面的大小划分 CCD芯片已经开发出多种尺寸：目前采用的芯片大多数为1/3和1/4。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。1英寸-靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。2/3英寸-靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。1/2英寸-靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。1/3英寸-靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。1/4英寸-靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。 4.5 依摄像机结构区分(1) 固定式摄像机：监视固定目标。(2) 可旋转式：带旋转云台摄像机，可做上、下、左、右旋转。(3) 球型摄像机：可做360度水平旋转，90度垂直旋转，预置旋转位置。(4) 半球形摄像机：吸顶安装，可上、下、左、右旋转。 4.6 依使用环境区分(1) 室内摄像机：摄像机外部无防护装置，使用环境有要求。(2) 室外摄像机：在摄像机外部安装防护罩。内设降温风扇、遮阳罩、加热器、雨刷等。适应室外温、湿度环境变化。 4.7 依性能区分(1) 普通摄像机：用在室内有正常照明或者是室外白天的环境。(2) 暗光摄像机：用在室内没有正常照明的环境。(3) 微光摄像机：用在室外月光或者星光下的环境。(4) 红外摄像机：用在室内或者室外没有照明的环境。4.8 依功能区分(1) 广角摄像机：用于监控大范围的场所(2) 针孔摄像机：用于隐蔽环境，大部分监视局部。(3) 视频报警摄像机：在监视范围内如果有目标在移动时，就向控制器发出报警信号。4.9 依扫描制式划分PAL制,NTSC制中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。目前我国市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。 二. 传输设备传输设备是成像设备与后端设备的系统的图像信号通路产品。同轴电缆：目前近距离一般运用的以SYV75-5-2、SYV75-3-2型同轴电缆视频线传输，不超过一两公里的距离一般采用同轴电缆传输。光纤：主要是因同轴电缆传输图像衰减较大时，长距离远程传输，对于远距离传输，还需配备发送和接受光端机、视频信号放大、图像信号的较正与补偿设备。双绞线：随着网络的发展，以后可能成为视频图像传输的主流，双绞线的运用都需要增加有源和无缘适配器其他设备的支持才能完成图像传输运用。其它也有通过微波、有线电视的同轴电缆以射频RF以及无线传输此三种方式（正常施工中咱们遇到不是太多）。相关产品和运用举例如图所示： 同轴电缆 光纤 双绞线三.后端设备 后端设备有视频分配设备、存储设备、显示设备、操作设备四部分组成。1.视频分配设备：主要有视频分配器、视频放大器、视频切换器、多画面分割控制器以及矩阵切换系统。A视频分配器：当一路像机对应一台监视器或硬盘录像机时可以直接连接对应的设备就能完成要求，如果要一路摄像机的图像要送给多个管理者看或其他的设备最好选择视频分配器。因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。 视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。B视频放大器：当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。目前市场中大部分把视频分配器和视频放大器作为一个整体称为视频分配放大器。 相关产品和运用举例如图所示：BNC式 （BNC3） VGA式（VGA4）C视频切换器：是组成控制中心中主控制台上的一个关键设备，是选择视频图像信号的设备。简单地说，将几路视频信号输入，通过对其控制，选择其中一路视频信号输出。多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2、4、 6、8、12、16路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频(视型号而定)。 切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路;自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。 切换器的价格便宜(一般只有三五百元)，联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。相关产品和运用举例如图所示：BNC式VGA式D多画面分割控制器：采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示 4、9、16个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。 四分割是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。 另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。 大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换，联接报警器材。相关产品和运用举例如图所示：E矩阵切换系统：矩阵切换就是将一路或多路视频信号分别传输给一个或者多个显示设备,如两台电脑主机要共用一个显示器,矩阵切换器可以将两台电脑主机上的内容任意切换到同一个或多个显示器上；一般指在多路输入的情况下有多路的输出选择，形成的矩阵结构，既每一路输出都可与不同的输入信号“短接”，每路输出只能接通某一路输入，但某一路输入都可(同时)接通不同的输出，一般习惯中，将形成MN的结构称为矩阵切换器，而将M1的结构称为切换器或选择器，1M的结构称为分配器。矩阵的原理是利用芯片内部电路的导通与关闭进行接通与关断，并可通过电平进行控制完成信号的选择。相关产品举例如下图： 2.存储设备硬盘录像机硬盘录像机（DigitalVideoRecorder， DVR），即数字视频录像机，相对于传统的模拟视频录像机，采用硬盘存储录像，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。现在的DVR基本上都集合了录像机、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，而且在价格上也不是很贵。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，是目前市面上电视监控系统的首选产品。目前市面上主流的DVR采用的压缩技术有MPEG-2、MPEG-4、H.264、M-JPEG，而MPEG-4、H.264是国内最常见的压缩方式；从压缩卡上分有软压缩和硬压缩两种，软压受到CPU的影响较大，多半做不到全实时显示和录像，故逐渐被应压缩淘汰；从摄像机输入路数上分为1路、2路、4路、6路、9路、12路、16路、32路，甚至更多路数； 2.1按系统结构可以分为两大类：基于PC架构的PC式DVR和脱离PC架构的嵌入式DVR。在这里我们主要讲讲PC式DVR和嵌入式DVR。2.1.1 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。PC式DVR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。现在市场上以Win2000、WinXP系统为主。PC式硬盘录像机如图示2.1.2嵌入式硬盘录像机（EM-DVR）嵌入式系统一般指没有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PC DVR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PC DVR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。嵌入式硬盘录像机如图示PC式DVR和嵌入式DVR的硬盘都是按需求来进行配置的，以目前流行趋势大部分以500G和1T的为主，且价格相对也便宜。2.2 如何计算硬盘录像机录像时间？根据硬盘录像机的录像原理我们可以得到录像时间的计算公式：录像时间（小时）= 总硬盘容量（M）/(每小时占用硬盘空间（M/小时）X通道数)硬盘录像机采用了MPEG4/H.264的压缩技术，它本身的动态范围相当大，因此计算硬盘容量需要依据码流统计各个通道每小时生成文件大小的估值。例如：单通道的录像每小时占用硬盘空间为200M/小时，使用4路硬盘录像机时要求达到一个月（30天）每天24小时连续录像，需求的硬盘空间如下：4通道30天24小时200M/小时=576G，则一般需要安装5块120G硬盘，或者4块160G硬盘。3.显示设备显示部分一般由一台或多台监视器或显示器组成。它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。显示器和监视器主要分为黑白和彩色两大类。黑白监视器的中心分辨率通常可达800线以上，彩色监视器的分辨率一般为300线以上。图像监视器视频信号的带宽一般在78MHz范围内，可分为纯平(CRT)和液晶(LCD)两类。主要选用的是彩色显示器和监视器。相关产品举例如下图：4.操作设备 操作设备包括鼠标、键盘和主控键盘4.1鼠标和键盘主要是为了方便操作硬盘录像机，例如键入用户名和密码，用鼠标进行选项等等。4.2 矩阵主控键盘主控键盘是监控系统重要的人机操作设备，它根据操作员的键入指令对系统中的视频切换设备、音频切换设备、摄像机解码设备以及报警控制设备进行操作，并接收和检测系统中各种设备发出的回送信息。液晶屏能显示输入的数据以及各种设备的运行状态。主控键盘用户密码管理，必须输入正确密码才能对键盘进行操作。主控键盘能控制网络矩阵，用于控制多台网络型联接的矩阵主机。主控键盘是用于系统控制和系统编程的综合键盘。主控键盘是按照人机原理进行设计的系统控制键盘，可以非常方便的控制云台转动和镜头动作，变速操纵杆能控制多种类型的智能高速球，能控制画面分割器、数字录像机。它能完成矩阵系统的全部操作和编程设置功能。主控键盘与矩阵系统通过RS-485接口连接，控制距离达1500米。 区控制功能：对键盘、监视器、摄像机进行授权。 分组同步切换。将系统中全部或部分摄像机分成若干组，每一组摄像机可以同步地切换到一组监视器上。 任意切换。是指摄像机的任意组合，而且任一台摄像机画面的显示时间独立可调，同一台摄像机的画面可以多次出现在同一组切换中，随时将任意一组切换调到任意一台监视器上。 任意切换定时自动启动。任意一组万能切换可编程在任意一台监视器上定时自动执行。 报警自动切换。具有报警信号输入接口和输出接口，当系统收到报警信号时将自动切换到报警画面及启动录像机设备，并将报警状态输出到指定的监视器上。 报警状态自动输出系统。可将报警状态自动输出到打印机和监视器上。 报警处理。报警显示 多个控制键盘输入接口。 RS-485输出接口及控制输出接口。1 CCD ，是英文Charge Coupled Device 即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。2 勒克斯（lux,法定符号lx）照度单位，为距离一个光强为1cd的光源，在1米处接受的照明强度，习称：烛光.米。亦即距离该光源1米处，1平方米面积接受1lm光通量时的照度。3 BNC接头，是一种用于同轴电缆的连接器，BNC接口即常说的细同轴电缆接口 （莲花头）如下图所示：监控系统中BNC 头的制作一、 监控系统中视频同轴线缆的认识SYV 75-5-2 表述：S : 射频 Y : 聚乙烯绝缘 V : 聚氯乙烯护套 75：75 欧姆 5：线径为5mm 2 ：代表芯线为多芯第一步：（如下图）用壁纸刀剥开线缆外护套，将屏蔽网在线缆一侧理顺，可割断另一侧部分屏蔽网，但注意不能割伤绝缘层，注意不能有毛刺。绝缘层高出外护套约3mm。第二步：（如下图）用尖头电烙铁给整理过的屏蔽网线和芯线上锡。注意屏蔽网上锡时不能太厚，如太厚可能造成BNC 头的丝帽拧不上。可适当减少屏蔽网的根数和将屏蔽网焊扁。第三步：（如下图）将上过锡的屏蔽网和芯线用斜口钳剪断，屏蔽网和芯线分别留长约7mm 和3mm。第四步：（如下图）用电烙铁给BNC 头上锡，一定要足够的锡以保证焊接强度。六、第五步：（如下图）将上过锡的线缆与上过锡的BNC 头直接焊接。整理毛刺。这只是BNC的焊接方法之一，依个人焊法的习性不同