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视频监控系统基础培训 一 视频监控发展二 摄像机及镜头三 传输四 存储五 显示六 视频监控发展前景 目录 2 概述 一 视频监控发展 3 视频监控系统作用 用于实时监视重要场所情况变化 重要设备运行情况等 在一定程度上替代了人的作用 在某些高危场所安装摄像机可以大大降低作业的风险性 系统能将前端摄像机采集到的现场画面实时的显示在电视墙 显示器等显示设备上 亦能对视频信号进行录像设置 方便日后查询 可以及时的发现异常情况 也可以对事后事件分析提供有力依据 概述 4 视频监控系统发展了短短二十几年时间 从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控 发生了翻天覆地变化 今天 我们有必要重新认识视频监控系统发展历史 了解了视频监控发展历史 更好的为未来发展做好充足准备 视频监控系统分为三大类型 模拟视频监控系统数字视频监控系统网络视频监控系统 系统分类 5 系统由模拟摄像机 云台 视频分配器 矩阵 控制码转换器 控制键盘 卡带录像机和显示设备等组成 前端模拟摄像机采集图像 通过传输设备将信号传至中控室进行实时显示及录像 主要特点 成本低 系统技术及产品相对成熟 主要缺点 图像清晰度低 录像数据量非常大 且受录像带容量限制 录像质量不高 系统概述 模拟系统 6 系统结构图 模拟系统 7 系统是以数字硬盘录像机 DVR 为核心的半模拟 半数字化的结构 由模拟视频监控前后端设备 硬盘录像机 视频服务器 字符叠加器 以及相关软件平台等组成 主要特点 兼具模拟视频监控系统功能 录像质量和容量有大幅提升 同时可实现视频图像网络传输和访问管理 主要缺点 图像清晰度和录像质量问题依然存在 布线结构方式也较为复杂 系统概述 数字系统 8 系统结构图 数字系统 9 网络视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别 该系统优势是摄像机内置Web服务器 并直接提供以太网端口 这些摄像机生成JPEG或MPEG4数据文件 可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问 监视 记录并打印 而不是生成连续模拟视频信号形式图像 系统前端采用数字摄像机 图像信号通过网络送至控制室 系统挂接磁盘阵列 进行图像信息存储 用户通过操作软件调看视频图像 前端摄像机可插SD卡进行前端存储 当摄像机检测到网络传输中断时 便可自行在前端SD卡进行录像工作 系统概述 网络系统 10 系统结构图 网络系统 11 系统结构图 网络系统 12 简便性 摄像机通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络 能够利用现有局域网基础设施 强大中心控制 一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统 易于升级 系统可以轻松添加更多摄像机 中心服务器能够方便升级到更快速处理器 更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等 全面远程监视 任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机 也可通过中央服务器访问监视图像 坚固冗余存储器 可同时利用SCSI RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响 带宽 因图像质量非常清晰 所以对带宽要求很高 主要特点 网络系统 13 数字视频监控的优点 数字视频监控的优点 1 数字化视频可以在计算机网络 局域网或广域网 上传输图像数据 不受距离限制 信号不易受干扰 可大幅度提高图像品质和稳定性 2 数字视频可利用计算机网络联网 网络带宽可复用 无须重复布线 3 数字化存储成为可能 经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘 U盘中 查询十分简便快捷 4 不需要庞大的布线工作 减少了施工量 14 IP网络监控与模拟监控对比 15 百万像素摄像机对应的像素 500万像素有效4915200 像素2560X1920 可冲洗照片尺寸17X13 对角线21英寸400万像素有效3871488 像素2272X1704 可冲洗照片尺寸15X11 对角线19英寸300万像素有效3145728 像素2048X1536 可冲洗照片尺寸14X10 对角线17英寸200万像素有效1920000 像素1600X1200 可冲洗照片尺寸11X8 对角线13英寸130万像素有效1228800 像素1280X960 可冲洗照片尺寸9X6 对角线11英寸080万像素有效786432 像素1024X768 可冲洗照片尺寸7X5 对角线9英寸050万像素有效480000 像素800X600 可冲洗照片尺寸5X4 对角线7英寸030万像素有效307200 像素640X480 可冲洗照片尺寸4X3 对角线5英寸 16 概述 二 摄像机及镜头 17 摄像机主要品牌 国际品牌 Panasonic 松下 Infinova 英飞拓 Pelco 派尔高 施耐德电气旗下 Samsung 三星电子 Honeywell 霍尼韦尔 AXIS安讯士 Sony 索尼 Bosch 博世安防 Tamron 腾龙光学 国产品牌 Hikvision海康威视 Santachi 金三立 Dahua 大华 Tiandy 天地伟业 Yaan 亚安 Sunell 景阳 HB 汉邦高科 Kedacom 科达 宇视科技 美电贝尔 红苹果电子 蓝色星际 东方网力 力维ZNV 中威电子 18 摄像机分类 摄像机按功能大致分为以下几类 枪机 不具备变焦和旋转功能 只能完成固定距离角度的监视 隐蔽性差 红外一体机 一种具备红外夜视探照头的监控摄像机 半球型摄像机 具有一定的隐蔽性 外形小巧 美观 可吊装在天花板上 一体化摄像机 内置镜头 可自动聚焦对镜头控制方便 安装和调试简单 高速球摄像机 集一体机化摄像机和云台于一身的设备 另外具有快速跟踪 360 水平旋转 无监视盲区等特点和功能 枪机 半球型摄像机 一体化摄像机 高速球摄像机 红外一体机 19 摄像机分类 依摄像机灵敏度划分 1 普通型 正常工作所需照度为1 3lux 2 月光型 正常工作所需照度为0 1lux左右 3 星光型 正常工作所需照度为0 01lux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 按摄像元件的ccd靶面的大小划分 20 摄像机技术指标 摄像机选择时需注意那些指标 1 摄像机的芯片CCD还是CMOS 目前监控摄像机大多数情况下采用CCD芯片2 CCD芯片的大小 目前市场上主要有1英寸 2 3英寸 1 2英寸 1 3英寸 1 4英寸 其中1 3英寸和1 4英寸的CCD芯片居多 芯片越大图像质量越好 价格越贵 3 CCD摄像头的像素 像素越大 图像越清晰 4 CCD的水平分辨率 分辨率是用电视线来表示的 模拟摄像机的典型分辨率是在300到700电视线之间 高清摄像机分表率720P 1080P 5 镜头 根据物距 成像大小计算镜头焦距 选择合适的焦距镜头 同时还需要考虑镜头的成像尺寸应与摄像机CCD靶面尺寸相一致 另外还有镜头分辨率 光圈等因素 21 摄像机技术指标 6 最低照度 也称为灵敏度 是CCD对环境光线的敏感程度 或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线 照度的单位是勒克斯 LUX 数值越小 表示需要的光线越小 摄像头也越灵敏 月光级和星光级等高增感度摄像机可工作在很暗条件 1 3lux属一般照度 月光型 正常工作所需照度0 1lux左右 星光型 正常工作所需照度0 01lux以下 红外型 采用红外灯照明 在没有光线的情况下也可以成像 黑白 7 信噪比 典型值为48db 若为50db 则图像有少量噪声 但图像质量良好 若为60db 则图像质量优良 不出现噪声 8 其他因素 宽动态 逆光补偿等 22 拍摄范围 23 拍摄距离和角度 监控镜头镜头的跟角度跟距离的比例相对孔径F 光阑F数 F f Df 焦距 D 镜头的有效孔径镜头焦距2 8mm3 5mm4mm4 8mm6mm8mm1 3 CCD视角86 3 67 4 62 52 2 42 3 32 6 物体距离4 3m5 4m6m7 3m9m12m镜头焦距12mm16mm25mm60mm73 8mm1 3 CCD视角22 1 17 1 10 6 3 5 2 9 物体距离18m25m38m120m150m 24 镜头角度 25 三 视频监控传输 26 传输方式 视频监控系统根据信号传输方式不同 大概可分为以下几类 1 基带传输2 网络传输3 双绞线传输4 光缆传输5 无线传输 概述 27 基带传输 视频基带传输是最为传统的传输方式对视频基带信号不做任何处理 通过同轴电缆直接传输模拟信号 主要特点 短距离传输图像损失小 造价低廉 系统连接方便 无需添加辅助设备 主要缺点 一路视频信号布放一根同轴电缆 布线量大 系统为星形结构 维护困难 可扩展性差 长距离 大于300米 时 图像质量无保证 易受空间电磁环境干扰 28 基带传输 29 网络传输 网络传输是解决城域间远距离 点位极其分散的监控传输方式 采用MPEG音视频压缩格式传输监控信号 主要特点 传输距离不受限制 通过软件和网络对监控点进行监看和管理 利用基础网络 接入方便 主要缺点 受带宽限制 只能传输小画面 低画质的图像 每秒传输十几桢图像 动画效果明显且有延时 无法做到实时监控 说明 如为系统组建局域网或用行业专网可克服上述缺点 30 网络传输 31 双绞线传输 双绞线传输是视频信号传输距离在1Km内 电磁环境复杂场合的解决方式之一 将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输 通过双绞线收发器对信号进行数模转换 主要特点 传输距离在1Km以内 抗电磁干扰能力强 布线简易 成本低廉 主要缺点 不适合应用在大中型监控系统中 双绞线自身抗老化能力差 不适于野外传输 图像颜色失真严重 32 双绞线传输系统图 33 光缆传输 光缆传输是传输距离在几十甚至几百公里或是传输环境电磁干扰比较大的场合的最佳解决方式 通过光端机收发端对信号进行光电转换 使视频信号在光缆内安全可靠传输 主要特点 传输距离不受限制 抗电磁干扰能力强 适合用于大中型监控系统中 主要缺点 短距离传输时不够经济 成本相对较高 光缆熔接及维护需专业设备和技术人员 需要增加相应的辅助传输设备 34 光缆传输 35 无线传输 无线传输最大的特点就是应用在无法布放线缆的场合 又可细分为微波传输和无线数字传输 都是在开放的空间环境传输 调制方式和传输频率不同 主要特点 解决了不能布放线缆的问题 主要缺点 易受空间电磁环境干扰 受雨雪天气影响较为严重 传输为直传 中间不能有山体 建筑物等遮挡 需要增加相应的调制 放大 传输等设备 36 无线传输 37 四 视频监控存储 38 存储时间计算 39 硬盘的区别 普通PC硬盘的设计以8 5为基础 8 5指的是普通PC硬盘每天工作8个小时 每周工作5天 硬盘工作是指硬盘处于读写状态 需要特别注意的是硬盘加电后有两个状态 工作状态和等待状态 其中工作状态是硬盘进行读写工作 等待状态是硬盘没有进行读写工作但处于待命状态 DVR专用硬盘是按24 7的企业级环境要求进行设计开发的 24 7就是每天工作24个小时 每周工作7天 就是连续不断的进行工作 普通PC硬盘并不适合长时间连续读写 如果要求普通PC硬盘长时间连续读写就会损伤硬盘 使硬盘出现异常声音 读写错误 工作中止等多种问题并由此导致硬盘最终损坏 数字硬盘录像机是常年不间断运行的 因此要求硬盘必须可以长时间连续工作 能满足这个要求的就是DVR专用硬盘 40 存储发展 随着数字化监控的应用越来越广 规模越来越大 采用何种方式对数字视频信息进行保存开始成为厂商以及用户都非常关心的问题 录像存储主要经历了以下几个阶段 录像带存储硬盘存储磁盘阵列存储 41 录像带存储 录像带存储 在九十年代初 以前以模拟设备为主的闭路电视监控系统中 视频存储主要是应用录像带实现 通过模拟视频矩阵将视频信号在大屏系统上显示 同时将需要进行录像的线路通过视频分配器分成两路 一路在大屏上显示 另一路通过磁带录像机进行录像 如下图所示 1 难以检索2 录像时长短3 维护复杂 42 硬盘存储 硬盘存储 直接采用硬盘存储作为数字化之后的第一代存储介质 在监控存储的历程中具有承上启下的重要作用 其实现方式非常简单 即采用服务器或者DVR中的硬盘对数字视频信号进行存储 但随着视频数据的重要性日益加强 人们也越来越多地考虑到数据的安全性和写入的高效性 这时 硬盘本身损毁数据难以恢复以及计算机内部总线带宽瓶颈等问题就都暴露出来 所以在大型项目中 往往都采用磁盘阵列设备将存储系统作为独立的系统进行构建 43 磁盘阵列存储 磁盘阵列存储 在面对监控系统这种7 24小时持续写入的系统应用时 就会暴露出磁盘碎片过多等问题 而监控系统本身也会因为系统过于庞大 而出现服务器过多 管理复杂等问题 所以在2008年之后 存储厂商陆续推出监控专用的存储设备IP SAN 44 五 显示 45 视频监控终端显示是安防监控系统的最后一个环节 最直接的体现了监控的最终效果 从产品形态上看 视频监控的终端显示设备可分为单屏监视器和大屏幕拼接屏两大类 从技术发展的角度来看 视频监控显示设备又可分为黑白视频监视器 彩色监视器和新型平板显示设备 46 一 CRT监视器 2000年前后 随着安防监控行业的发展 需要更加稳定 显示效果好的安防专业监视器来替代早前使用的电视机来作为专业安防监控系统的显示终端 国外的索尼 JVC 松下 三星 国内的深圳英特 创维代工 珠海石头等安防厂家