A题-附件1教室监控系统.doc

教室监控系统随着信息基础设施建设步伐的加快，结合学校建设校园网的要求，越来越多的学校将校园安防系统作为现阶段校园网建设的一个重要组成部分。加强教室内部的安全防范工作，改变以往的被动调查为主动的巡视、监控。通过视频监控，对学校教室区域进行全时、不间断的监控。利用监控系统，加强教室教学工作的监控和检查，强化期末考试等考场的监督力度，提高考试的可信度，最大程度避免舞弊现象。在现代化管理同步跟进的同时，提高学校安全管理的科技含量，使校园安全管理规范化、科学化、智能化，对校园的规范化发展起到积极的促进作用一监控系统的组成教室监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个安防监控系统划分为七层表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。当然，由于设备集成化越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。 1. 表现层：表现城是我们最直观感受到的，它展现了整个安防监控系统的品质。如监控电视墙、监视器、高音报警喇叭、报警自动驳接电话等等都属于这一层。 2. 控制层：控制层是整个安防监控系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。通常我们的控制方式有两种模拟控制和数字控制。模拟控制是早期的控制方式，其控制台通常由控制器或者模拟控制矩阵构成，适用于小型局部安防监控系统，这种控制方式成本较低，故障率较些但对于中大型安防监控系统而言，这种方式就显得操作复杂且无任何价格优势了，这时我们更为明智的选择应该是数字控制。数字控制是将工控计算机作为监控系统的控制核心，它将复杂的模拟控制操作变为简单的鼠标点击操作，将巨大的模拟控制器堆叠缩小为一个工控计算机，将复杂而数量庞大的控制电缆变为一根串行电话线。它将中远程监控变为事实、为Internet远程监控提供可能。但数字控制也不是那么十全十美，控制主机的价格十分昂贵、模块浪费的情况、系统可能出现全线崩溃的危机、控制较为滞后等等问题仍然存在。 3.处理层：处理层或许该称为音视频处理层，它将有传输层送过来的音视频信号加以分配、放大、分割等等处理，有机的将表现层与控制层加以连接。音视频分配器、音视频放大器、视频分割器、音视频切换器等等设备都属于这一层。 4.传输层：传输层相当于安防监控系统的血脉。在小型安防监控系统中，我们最常见的传输层设备是视频线、音频线，对于中远程监控系统而言，我们常使用的是射频线、微波，对于远程监控而言，我们通常使用Internet这一廉价载体。值得一提的是，新出现的传输层介质网线/光纤。大多数人在数字安防监控上存在一个误区，他们认为控制层使用的数字控制的安防监控系统就是数字安防监控系统了，其实不然。纯数字安防监控系统的传输介质一定是网线或光纤。信号从采集层出来时，就已经调制成数字信号了，数字信号在目前已趋成熟的网络上跑，理论上是无衰减的，这就保证远程监控图像的无损失显示，这是模拟传输无法比拟的。当然，高性能的回报也需要高成本的投入，这是纯数字安防监控系统无法普及最重要的原因之一。5.执行层：执行层是我们控制指令的命令对象，在某些时候，它和我们后面所说的支撑诚、采集层不太好截然分开，我们认为受控对象即为执行层设备。比如：云台、镜头、解码器、球等等。 6.支撑层：顾名思义，支撑层是用于后端设备的支撑，保护和支撑采集层、执行层设备。它包括支架、防护罩等等辅助设备。 7.采集层 采集层是整个安防监控系统品质好坏的关键因素，也是系统成本开销最大的地方。它包括镜头、摄像机、报警传感器等等二安防监控系统的分类 依传输部分的传输方式分类，安防监控系统主要分为如下几类：1同轴电缆传输监控系统：雷电防护重点在于传输电缆的两端线路接口防护及传输电缆自身的保护;2双绞线传输监控系统：雷电防护重点在于，前端及终端的电源防护及双绞线接口防护;3光缆传输监控系统：雷电防护重点在于，前端及终端的电源防护及光缆自身屏蔽铠层及加强筋的防护;4微波传输监控系统：防护重点在于，前后两站无线设备的自身直击雷防护。三安防监控摄像机1安防监控摄像机分类摄象机分类安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自ccd摄像机,ccd是电荷耦合器件（chargecoupleddeice)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的ccd摄像机具有体积小、重量轻、部受磁场影响、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。ccd摄像机大致可分为下列几大类： 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：是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。 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。3）依摄像机灵敏度划分 (1)普通型：正常工作所需照度为13lux (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。4）按摄像元件的ccd靶面的大小划分 (1)linch靶面尺寸为宽12.7mmx高9.6mm,对角线16mm (2)2/3inch靶面尺寸为宽8.8mmx高6.6mm,对角线11mm (3)1/2inch靶面尺寸为宽6.4mmx高4.8mm,对角线8mm (4)1/3inch靶面尺寸为宽4.8mmx高3.6mm,对角线6mm (5)1/4inch靶面尺寸为宽3.2mmx高2.4mm,对角线4mm (6)1/5inch正在开发之中，尚未推出正式产品 此外ccd摄像机有pal制和ntsc制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。2安防监控摄像机参数说明1）镜头 镜头是摄像机的眼睛，为了适应不同的监控环境和要求，需要配置不同规格的镜头。比如在室内的重点监视，要进行清晰且大视场角度的图像捕捉，得配置广角镜头；在室外的停车场，既要看到停车场全貌，又要能看到汽车的细部，这时候需要广角和变焦镜头，在边境线、海防线的监控，需要超远图像拍摄。 2）镜头的主要参数 焦距（f）：焦距是镜头和感光元件之间的距离，通过改变镜头的焦距，可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。当物体与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头的放大倍数焦距/物距。增加镜头的焦距，放大倍数增大了，可以将远景拉近，画面的范围小了，远景的细节看得更清楚了；如果减少镜头的焦距，放大倍数减少了，画面的范围扩大了，能看到更大的场景。 3）视场角：在工程实际中，我们常用水平视场角来反映画面的拍摄范围。焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围越小；反之，焦距f越小，视场角越大，在感光元件上形成的画面范围越大。 4）光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通量）来表示。F=焦距（f）/通光孔径。在摄像机的技术指标中，我们可以常常看到6mm/F1.4这样的参数，它表示镜头的焦距为6mm，光通量为1.4，这时我们可以很容易地计算出通光孔径为4.29mm。在焦距f相同的情况下，F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大，镜头越好。 3. 提高图像清晰的根本在于提高摄像机的感光能力 1）感光元件的作用 目前，主流监控摄像机的感光元件采用CCD元件，实际上就是光电转换元件。和以前的CMOS感光元件相比，CCD的感光度是CMOS的3到10倍，因此CCD芯片可以接受到更多的光信号，转换为电信号后，经视频处理电路滤波、放大形成视频信号输出。接受到的光信号越强，视频信号的幅值就越大。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到视频图像。提高图像清晰的根本就在于提高摄像机的感光能力。 2）镜头与CCD感光元件的配置 在图一中我们可以看到，CCD传感器上形成的图像比原始图像小，CCD芯片成像面的尺寸规格不同，形成的图像大小也不同。 CCD的成像尺寸常用的有1/2英寸、1/3英寸，CCD的尺寸规格决定了摄像机的规格。 3）镜头与CCD感光元件的配置 CCD的成像尺寸，也就是摄像机画面宽度和高度的比例与电视机画面宽度和高度比例一样，通常为4：3。这样保证了摄像机的视频图像在显示器上的图像不变形。 镜头的规格也分为1/2英寸、1/3英寸等，1/2英寸的镜头可用于1/2英寸、1/3英寸的摄像机；而1/3英寸的镜头只能用于1/3英寸的摄像机，不能用于1/2英寸的摄像机，这是因为1/3英寸镜头光通量只有1/2英寸镜头光通量的44%，不能满足1/2英寸的摄像机的光通量要求。 镜头焦距的配置我们还是以图一来说明。确定合适的焦距，是决定图像质量重要因素。f=vD/Vf=hD/H。其中，f代表焦距，v代表CCD成像尺寸的高度，V代表被观测物体高度，h代表CCD成像尺寸的宽度，H代表被观测物体宽度，D代表物体到镜头的距离。假设用1/3”CCD摄像头观测，被测物体宽500毫米，高400毫米，镜头焦点距物体5000毫米。由公式可以算出：焦距f=4.85000/50048毫米或焦距f=3.65000/40045毫米。4摄像机的控制 为了扩大监控范围，要求监控摄像机能实现旋转、变焦、变放大倍数，自动聚焦等。这些功能的实现，需要数字硬盘录象机通过控制器对摄像机进行控制。 1）旋转控制 工程师们利用云台来安装和固定摄像机，云台分为固定云台和电动云台。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，调整摄像机的水平和俯仰角度，达到最好的工作状态后锁定调整机构就可以了。电动云台安装了步进电机，电机接受来自控制器的信号，带动摄像机旋转实现精确定位，适用于大范围监控。 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。 2）实现电动变焦、变倍、自动聚焦 （1）所谓一体化摄像机就是使镜头、CCD芯片、视频处理电路、电源、机壳整合为一个整体，可以实现电动变焦、变倍、自动聚焦功能。能否快速、准确的实现自动聚焦是评价一体化摄像机品质的关键。好的产品可以一次性准确聚焦，而品质不好的产品，在聚焦时会来回往复，需要多次才能定焦。目前的一体化摄像机以16、18、20、22、27、32倍变倍为主流，发展趋势是照度越来越低，光学倍数越来越高。注意这里的变焦倍数是指光学变倍。 一体化摄像机的关键技术是镜头、CCD和DSP处理模块。高档镜头主要被日本厂商所掌握，如Canon、Camputar、Avenir等。CCD芯片以日本Sony为主，SonyCCD分为SuperHAD和Exview两种类型，其中Exview是最新技术，普遍采用1/4寸尺寸，性噪比高于SuperHAD；在DSP处理芯片上，Sony的DSP芯片可以很好的处理图像色彩，使图像看上去十分鲜艳。而Canon、Nikon的DSP在捕光模式和对焦上比较好。 （2）采用电动变焦镜头+普通摄像机 把电动变焦镜头和普通摄像机结合起来，利用普通摄像机视频驱动的原理，实现镜头焦距、光圈、聚焦的自动控制。目前有些厂家开发出了超高倍率的60倍电动变焦镜头D6012.5。其750mm（使用变焦扩展镜时可达1500mm）的焦距可以鲜明地识别3公里远处的人物。6摄像机1）高解析度红外半球摄像机产品编号VCC-520制式PAL/NTSC成像器件1/3 SONY CCD线数Color 480 TV Lines B / W 600 TV Lines镜头4mm照度0.5LUX /0LUX（IR ON）信噪比More than 52dB红外距离40-60 Meter角度45红外灯波长7 unit 850Nm Infrared LED寿命20000hrs,warranty life:6000hrs防水等级视频信号Composite Video Output(1Vp-p 75Terminated)聚焦方式Auto菜单Function/Zoom MAG/User Title工作温度-20C to +50C电源DC12V2)红外枪式摄像机机产品型号 VCC-545产品名称彩色红外防水夜视一体机成像器件1/3 SONY Super HAD CCD像 素PAL：500（H）x 582（V） NSTC：510（H）x 494（V）红外距离50mm平清晰度480TVL Line内置镜头8mm/F1.2外