视频监控(fp100428)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,视频安防监控系统,安全防范系 付萍,第一节 视频安防监控系统概述,第二节 视频监控系统的前端设备,第三节 视频监控系统的终端设备,第四节 视频安防监控系统的传输,第五节 视频安防监控系统的设计,第六节 施工与调试,目 录,第一节 视频安防监控系统概述,一、视频安防监控系统的基本概念,VSCS(video surveillance and control system),利用视频技术探测、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。,视频安防监控系统还可以与防范报警系统等其它安全技术防范体系联动运行，使用户安全防范能力得到整体的提高。,二、视频安防监控系统的基本组成,根据监控区域的大小以及实际的需要，,视频安防监控系统可有大、中、小型系统之分。而所谓系统的大、中、小型之分只是在设备数量的多少、设备质量的高低以及系统的复杂程度上有所差异而已。视频安防监控系统由前端摄像（光电转换）部分、传输系统、控制主机和图像显示记录部分组成。,摄像,部分,传输,系统,控 制,主 机,图像显,示记录,视频图像信号,控制信号,1,、摄像部分：,摄像机、镜头、云台、支架、防护罩,2,、传输部分：,传输部分就是系统信号的传输通路。包括图像信号,、,声音信号 、控制信号 。,3,、控制部分：,主要的功能有：视频信号放大与分配、图像信号的校正与补偿、图像信号的切换、图像信号（或包括声音信号）的记录、摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、防护罩等）的控制（遥控）等等。,4,、显示记录部分：,三、视频监控系统的基本模式：,集总式,分布式,1,、集总式,集总式系统,是最经典、最常用的模式。基本特征是：所有的图像信号都传送(连接)到一个中心 (设备)点，典型的是视频矩阵。通过矩阵对图像信号切换和分配实现各种显示方式，并将图像信号传送至其它需要共享图像资源的地点。,它的网络结构是标准的星形结构。系统中的信息流是基带视频信号，所以、人们认为它是模拟系统的代表方式。,以视频服务器或网络数字视频矩阵为中心，可以构成数字化的集总式系统，但、它表现不出数字视频的特点和优势。,多级星形结构也是集总式系统的一种形式，适用于分级管理的场合。这种结构实现系统图像资源的充分共享较困难。,集总式系统结构,：,基本系统：,星形结构：,前端设备,中心,设备,前端设备,前端设备,前端设备,前端设备,前端设备,中心,设备,前端设备,前端设备,前端设备,分,中心,分,中心,分,中心,中心,设备,中心,设备,分中,心,集总式系统的主要特点,：,系统（监控中心）拥有最完整的资源，同时获得全部图像信号。拥有系统最大的带宽，可充分地实现设备的技术能力，得到较高的技术指标。,最佳的观察效果，实时地选择任何图像符合人的习惯。显示图像的效果数字系统还达不到。,最小的系统开销，对局域性的系统，模拟的集总式系统仍是获得高质量图像开销最低的方式。,技术成熟、产品配套完整，相关的技术标准齐备，用户可有多种选择。,中心控制设备是集总式系统的核心，也是系统可靠性的要点，出现故障，会导致全系统失效；系统的可扩展性差也是它的不足之处。,2,、分布式系统,分布式系统,、系统结构发展方向，基本特征是：,图像资源的分布管理和统一调用（资源共享）。,采用图像与控制、数据双网，可构成模拟的分布式系统，但、比之集总式系统没有优势而言。,以网络技术为基础构成的系统是真正高效（节省资源）、灵活、充分资源共享的分布式系统。,节点设备（视频服务器、视频网关和数字录像设备(,DVR),等）是系统的核心，既是区域内前端设备的控制和管理设备，又是,LAN,或,INTRANET,的节点设备。网络上的任一节点都可以得到系统的全部图像信息，并对其它节点（区域内）的前端设备进行功能遥控。,系统的拓扑结构可以是星形或环形。,采用网络（,WEB）,摄像机可以构成分布式或网络监控系统，每个前端摄像机都是一个独立的节点。,分布式系统结构,：,常用的系统：,：,节,点,设,备,建筑,环境,控制,建筑,环境,控制,节,点,设,备,节点设备,主节点,DVR,服务器,视频网关,摄像机,分布式系统的主要特点,：,便于分布地控制和存贮，并能集中的管理和统一地资源配置。图像信息多次传输、记录和处理，不降低质量。,便于实现远程监控，可以利用公共信息网络，,系统的自主生成。对于城域或城际范围的监控是最合理和开销最低的方式。,图像信息分/集方式的监控、存贮，检索方便，保密性好。,系统的可扩展性和可升级性好。,一些亟待提高的问题：中心监控室不能同时获得系统全部的实时图像；图像质量（分辨能力、连续性）还达不到模拟系统的水平；产品尚不完全成熟、接口关系不统一；缺少基础的标准和统一、科学的评价方法。,显然、把两种基本模式结合起来，这就是所谓的数模混合方式，利用模拟方式的实时性、高分辨和局域范围内的低开销，结合数字方式在图像记录、远程传输和网络管理方面的优势。针对具体环境条件，可以更灵活地构筑电视监控系统,。,综上所述：数字技术是电视监控发展的必然趋势，但现行电视在许多方面仍有一定的优势。电视系统从经典向现代系统过渡将是两者相结合、相融合的逐步演变的过程,。,四、视频监控系统的基本特点,信息量大,视频技术成为安全技术的核心是不言而喻,的事。主要是因为它信息量大。综观全局、一目了然。,实时性强,电视技术产生实时的图像，可实现对异常情,况的最快的响应（不用其它 手段复核），又能对反应的,效果给出最真实、迅速地评价。,被动的工作方式,不易被发现、不干扰其它系统，是一,种无侵犯性的方式。,易于与其它技术集成,不产生图像的系统往往要求与图,像系统集成。,技术发展快,技术、产品的选择范围大，配套、标准完整，成熟。,数字化：,首先表现为大量地应用数字设备和视频设备中大量采用数字技术。,真正标志是系统中的信息流（包括数据、视频、音频、控制）从模拟转为数字。,数字化是视频监控系统智能化和网络化的基础和前提。,智能化：,实现真正的图像探测，实现图像信息和各种特征的自动识别，系统联动机构和相关系统之间准确、有效、协调地互动。,网络化：,采用网络技术的系统设计：集总式向分布式过渡,利用网络构成系统 ：利用公共信息网络,五、视频监控系统的发展趋势,第,二,节 视频监控系统的前端设备,前端部分由摄像机、镜头、防护罩、安装支架、云台、解码器等组成，主要用于对公共区域、重点区域进行摄像，并将视频信号传送到后端进行处理。,摄像机是将现场图像变成视频电信号的设备，摄像机的主要传感部件是,CCD,和,CMOS,器件 。,CCD,是电耦合器件（,Charge Couple Device),的简称,它能够将光线变成电荷并可将电荷储存及转移，其工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到,CCD,芯片上，,CCD,根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像机的输出端子输出一个标准的复合视频信号。,此标准的视频信号同家用的录像机、,DVD,等的视频输出是一样的，所以可以录像或直接在监视器上看。,一,、,摄像机,(,一,) CCD,摄像机的选择,CCD,芯片就像人的视网膜，是摄像机的核心。市场上大部分摄像机采用的是,SONY,、,SHARP,、松下、,LG,等公司生产的芯片。 因为生产的不同等级造成的,CCD,的采集效果也不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接到监视器，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。然后可以打开光圈看一静物，看是否偏色、扭曲，色彩或灰度是否平滑。,(,二,),摄像机的分类,1按所摄取的图像种类来分,(1)黑白摄像机。,黑白摄像机一般用在光线不充足或无法照明的地区。配合红外灯的辅助照明效果不错。,(2)彩色摄像机。,2按适用照度来分,（,1,）普通型：正常工作所需照度,13LUX,。,（,2,）月光型：正常工作所需照度左右。,（,3,）星光型：正常工作所需照度以下。,（,4,）红外型：采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像。,3按摄像器件的种类来分,(1),CCD,摄像机,(2),CMOS,摄像机,4,按,CCD,靶面大小划分,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”,。,CCD,靶面的选择和镜头的配合将直接影响视场角的大小和图像的清晰度，一定要注意。,5,、按分辨率灵敏度等划分,影像像素在,38,万以下的为一般型，其中尤以,25,万像素（,512*492,）、分辨率为,400,线的产品最普遍。影像像素在,38,万以上的高分辨率型。,6,、按扫描制式划分：,PAL,制、,NTSC,制，中国采用隔行扫描（,PALD,）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。日本是,NTSC,制式，,525,行,60,场（黑白为,EIA),。,7,、依供电电源划分：,110VAC,（,NTSC,制式多属此类），,220VAC,，,24VAC,。,12VDC,或,9VDC,（微型摄像机多属此类）。,8,、按外观分：,有机板型、针孔型、半球型、枪式等等。,(,三,),摄像机评价,摄像机的评价是电视测量的主要内容，实质上是对原始,图像（由摄像机产生）的评价。基本的指标在以后的各个环,节均是可以测量的，以反映图像质量劣化的程度。许多指标,对于其它视频设备也是有同样含义的。,摄像机的基本评价,：,功能,：,AGC,、白平衡、,EI,、自动转换等；,性能,：主要技术指标，,CCD,的规格,（成像面、像素、型号）；,与外设的接口,：镜头接口、自动光圈输出等；,环境适应性,：对气候环境及防护设备的要求；,价格,：经济的因素也是很重要的。,摄像机,的主要技术指标：,1,、,CCD摄像器件的尺寸,CCD,尺寸是指,CCD,图像传感器感光面（ 靶面 ）的对角线尺寸，早期的,CCD,尺寸比较大，为,lin,、,2/3in,和,1/2in,等几种，近年来用于电视监控摄像机的,CCD,尺寸以,1/3in,为主流。,1/4,英寸和,1/5,英寸也已商品化。,规格,(in),1/4,1/3,1/2,2/3,1,CCD,靶面尺寸,对角线,(mm),4.5,6,8,11,16,H,水平,(mm),3.6,4.8,6.4,8.8,12.8,V,垂直,(mm),2.7,3.6,4.8,6.6,9.6,2,、 像素数,CCD摄像器件的像素越多，图像的分辨率就越高、越清晰,。现在市场上大多以,25,万和,38,万像素为划界，,38,万像素以上者为高清晰度摄像机。,3,、水平分辨率,(TVL),彩色摄像机的典型分辨率是在,320,到,500,电视线之间，主要有,330,线、,380,线、,420,线、,460,线、,500,线等不同档次。,4,、,信噪比,(dB),信噪比是指摄像机输出图像信号的信号与噪声之比。一般应大于,45dB,以上。,5,、 摄像机的灵敏度，或最低照度,(LuX),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,LUX,，数值越小，表示需要的光线越少，摄像机也越灵敏。一般彩色摄像机要求的最低照度比黑白摄像机要高。这个量与摄像机配用镜头的相对孔径有关。,6,、 摄像机的同步方式,摄像机的同步方式是指摄像机与某一信号“锁定”的工作方式。同步方式分为：,“内同步”工作方式,“外同步”工作方式,“与电源同步”的工作方式,7,、 视频输出,指摄像机输出的黑白或彩色全电视信号(VBS)的幅度。通常规定为1,V,P-P,，75。,均采用,BNC,接头。,8,、 镜头接口,摄像机的镜头接口有CS型接口和C型接口之分。,9,、,动态范围,有时域、空域两个概念，前者可通过自动光圈、电子快门,EI,来表示和测量；后者是安防应用最重视的指标。还没有统一的标准和测量方法，各厂家的解释也不同。,（四）,CCD,摄像机的附带功能,1,、自动光圈接口,(1),视频驱动（,Video Driver,，简称,VD,）：,视频驱动方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部，再由其内部的驱动电路输出控制电压，使镜头光圈调整电动机转动，达到调整目的；,（,2,）直流驱动（,DC Driver,，简称,DD,）,直流驱动方式则是指摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动。,（,3,）自动光圈接口安装位置和结构,a,、一般摄像机的自动光圈接口设置在机身的后面板上，但也有一些则设在机身的侧面；,b,、自动光圈的接口结构,如图所示：其中阴式方四孔接口最为常见；,2,、摄像机电子快门,电子快门控制摄像机,CCD,的累积时间，当电子快门关闭时，对于,PAL,摄像机，则为,1/50,秒。当摄像机的电子快门打开时，对于,PAL,型摄像机，其电子快门则以,311,步覆盖从,1/50,秒到,1/10000,秒的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在,CCD,上的光减少，结果将降低摄像机的灵敏度，然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，这将大大地增加摄像机的动态分辨率。,电子快门的速度可由摄像人员根据情况随意选择。一般快门速度的档次可多达8级。,3,、自动增益控制,AGCAutomatic Gain Control,所有摄像机都有信号放大电路，如果在微光下适当的放大可以相对提高清晰度，如果在光亮的环境中放大可能造成过载，造成信号畸变，所以需要有个,AGC,电路来探测信号电平，适时的开关,AGC,，是摄像机在较宽的动态范围内工作。即在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。,4,、背光补偿（,BLC,）,通常摄像机的,AGC,工作点是通过整个视场的内容作平均来确定的，但是如果视场中有个很亮的背景区和一个很暗的前景区，此时,AGC,对于前景区不合适，背光补偿开启时，摄像机仅对于整个视场的一个子区域来确定,AGC,的工作点，此时如果前景目标在此子区域内，前景目标将有效改善可视性。,5,、摄像机白平衡（,WB,）,白平衡（,White Balance,）：只用于彩色摄象机；,用途：实现摄象机图像能精确反映景物状况；,方式：有手动白平衡和自动白平衡两种方式；,自动白平衡：有连续白平衡和自动控制白平衡,（五）安防,摄像机,安防摄像机是指要非正常条件下工作的摄像机，包括光照,气候、危险环境等，通常可采用普通摄像机加配套设备来实,现，这里主要是指在极低照度条件的摄像。,1,主动红外摄像机,最简便的方式，工作在近红外段。其实,它是主动照明的方式，利用人眼对红外不觉察，而,CCD,摄像,器件仍有响应的特点，实现隐蔽的摄像（,0,照度）。关键设,备是光源，一是光谱范围适应摄像机的响应，,又无红暴。二是照明范围要与摄像机,视场相匹配。摄像机的选择要注意,是否有较好的红外响应。,黑,“,人眼特性、 橙：CCD响应、红：L,ED,光谱,2,、黑白,/,彩色自动转换机，,又,称日,/,夜转换机，一种高灵敏度摄像机，当照度低到限值时，彩色就失去了，摄像机工作在黑白方式可以提高灵敏度。所谓自动转换是指：自动把滤色片移去或进行摄像器件转换。,3,、,高灵敏度摄像机：,CCD,摄像机灵敏度为水平，不能满足安防的特殊要求。有两个提高灵敏度的途径：,（,1,）高灵敏度器件，,目前视频监控系统中应用的日,/,夜自动转换摄像机几乎都是采用这种新型的,HAD IT CCD,；,EM-CCD,，,它们都可提高灵敏度两个量级。,（,2,）,图像积累，,专门设计了,TD-CCD,摄像器件。,TD,既时间延迟的概念，实现电荷的时间积累，大大的提高摄像器件的灵敏度。增加电荷的积累时间，就意味着降低图像的帧频，所以这种方式又称为慢扫描摄像机。,（,3,）采用,DSP,，,利用存贮器进行图像积累也可以提高摄像机的灵敏度两个量级。,综合上述技术可使摄像机最低可用照度达到,110-4lx,以上，在一般夜光下、甚至无月光的夜晚也能摄到清晰的图像。达微光,CCD,摄像机水平。,4,、宽动态摄像机：,宽动态范围安防摄像机的突出特点（可达,80db,）。有两个宽动态的概念：,光照时域的变化，通过镜头的自动光圈和摄像机的,EI,功能可实现。,空间域 的光照变化，通常采用,背光抑制技术,，通过摄使一幅图像中观察对象与背景之间具有不同的增益，从而均衡画面的亮度。大多摄像机通过,OSD,进行多区的设置，但作用有限。目前主要采用的技术有：,双扫描，,所谓双扫描就是双快门（曝光）技术，对一幅图像产生一个高曝光图像，以获得低照度区的图像细节；和一个低曝光的图像，以获得到高照度区的图像细节。然后、通过图像处理形成一个均衡的图像，从而极大的提高动态范围。,多重取样技术，,它采用新型的,DPS,器件，对图像的每个像素进行分别的处理，决定它的曝光量，使全图像亮度均衡。,这些技术的实质是进行图像 直方图（亮度密度分布）的变换，使其符合人眼的最佳视觉特性。,宽动态摄像机与普通摄像机的对比,主要竞争者,Dinion,XF,5,、 红外摄像机：,被动方式的红外摄像。利用变像管的光谱转换作用可实现近红外段的摄像，变像管的光（电）阴极在近红外段有足够的灵敏度，由此产生的光电子打到荧光屏上产生可见光图像。可以作为夜视仪直视观察，也可与成像器件耦合作为红外摄像机。,6,、,远红外摄像机：,利用工作在远红外段的面阵光电转换器件的摄像机。也称热成像摄像机。,7,、,微光摄像机：,可在月光、星光条件下产生高质量图像（一定的分辨率、,S/N,）的摄像机。它是通过增强目标反射的光线（可见光范围内）提高了人的可视范围。不同于非可见光成像把非可见范围的信息转变为可见光图像，而是增强人的视觉由于照度低而不能分辨的图像，是一种被动方式。,二、摄像机镜头,镜头是摄像机必不可少的配套设备，被摄景物的成像质量在很大程度上也取决于光学镜头的质量,。,在视频安防监控系统中，摄像机一般是指不包括镜头的裸机。因此，在实际使用中需根据应用的具体要求，选择一个合适的镜头与摄像机配套。,(,一,),镜头的技术参数,1,、成像尺寸,靶面尺寸一般分为,25. 4mm,（,lin,）、,16. 9mm,（,2/3in,）、,12. 7mm,（,1/2in,）、（,1/3in,）和（,1/4in,）等几种，分别对应着不同的成像尺寸，选用镜头时，应使镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小相吻合。如表所示：,几种常见,CCD,芯片的靶面尺寸 （单位：,mm,）,水平,6. 35,（,1/4,）,8. 47,（,1/3,）,12. 7,（,1/2,）,（,2/3,）,25. 4,（,1,）,垂直,9.6 6.6 4.8 3.6 2.7,对角线,16 11 8 6 4.5,标称芯片尺寸,感光靶面尺寸,12. 7mm,（,1/2in,）的镜头应配,12. 7mm,（,1/2in,）靶面的摄像机。,2,、焦距,镜头焦距的尺寸直接影响所能摄取的景物的大小，选择镜头时，应根据摄像机与被监控目标的距离和目标物的大小来选择镜头焦距的尺寸。,镜头焦距可由下式计算出：,根据目标物的垂直尺寸来计算，fvDV,根据目标物的水平尺寸来计算，fhDH,其中：,f镜头焦距,D镜头到目标物的距离,V目标物的垂直尺寸,H目标物的水平尺寸,v摄像器件成像面的垂直尺寸,h摄像器件成像面的水平尺寸,3,视场角,镜头有一个确定的视野，镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。视场角与镜头的焦距,f,及摄像机靶面尺寸的大小有关，镜头的水平视场角,及垂直视场角,可分别由下式来计算,图,1,5,镜头的视场角,= 2arcth( V/2f) = 2arcth( h/2f),4,相对孔径,在镜头里都设有一个光圈。,光圈的相对孔径等于镜头的有效孔径与镜头焦距之比，镜头的相对孔径表征了物镜的集光能力，相对孔径越大，通过的光越多。所以，选用相对孔径大的镜头，可以降低对景物照明条件的要求。,镜头都标出相对孔径最大值，例如一个镜头标有“,Motorized Zoom LENS 8.551 mm 11.8 ” C”,表示这是一个电动变焦镜头，焦距为,8.551 mm,，最大相对孔径是,11.8,成像尺寸是,1/2in,，,C,型接口,光圈指数F是相对孔径的倒数，即光圈,数。,例如，镜头上F的标值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等。这表明镜头的相对孔径分别是11.4、12、12.8、14、15.6、18、111、116、122等。在光圈指数序列中，前一个标值正好是后一个标值对应曝光量的2倍。,5,景深,光学镜头能够把一定纵深空间范围内的景物在成像平面上呈现清晰的图像,，,对应的空间距离就称为该镜头的成像的景深。景深主要与以下几个因素有关：,(1)光圈大小：在镜头焦距、物距不变的条件下，光圈系数越大，景深范围越大；,(2)焦距长短：在光圈系数、物距不变的条件下，镜头焦距越大，景深就越小。,(3)物距远近：在镜头焦距、光圈系数不变的条件下，物距越远，景深越大；,表,1,5,镜头焦距对摄取画面的影响,(,二,),常用的摄像镜头,摄像机镜头的种类繁多，功能与结构不同，价格相差很大：,1,、普通镜头,一般指定焦距、定光圈（或手动光圈），焦距在中间范围的摄像镜头，可通过聚焦环进行聚焦调节。一般有稳定照明的室内环境主要选择普通镜头。,2,、自动光圈镜头,一般要与摄像机接口，受摄像机镜头输出信号的控制，其光圈的调节范围决定了摄像系统的动态范围。,摄像机镜头光圈控制输出有两种方式：,（,1,）直流电压控制（,DC,）,（,2,）视频信号控制（,VIDEO,）,光圈变化会改变镜头的相对孔径，通常，镜头都用可以达到的最小光圈值来标志，表明镜头调节进光量的动态范围。,宽动态范围镜头：,F300,3,、变焦距镜头,有：两可变镜头,三可变镜头,镜头焦距的改变会使其相对孔径改变，因此、好的镜头应能自动调节以保证其基本不变。,4,、小孔镜头,是一种入射光孔很小的专门镜头，在公安业务应用较多。使摄像单元便于隐蔽，减小对环境的影响。,(,三,) 镜头的,安装方式,镜头安装有,C,型和,CS,型两种，,C,型安装的镜头在,CCD,摄像机与镜头间多了,5mm,调整光圈值的环。,C,型安装的摄像机可用,CS,型镜头，但,CS,安装的摄像机不能使用,C,型镜头。,在视频安防监控系统中常用的镜头是,C,型安装镜头，这是一种国际公认的标准。这种镜头安装部位的口径是,25. 4mm,），从镜头安装基准面到焦点的距离是,17. 526 mm,。,大多数摄像机的镜头接口则做成,CS,型，将,C,型镜头安装到,CS,接口的摄像机时需增配一个,5 mm,厚的接圈。,在实际应用中，如果误对,CS,型镜头加装接圈后安装到,CS,接口摄像机上，会因为镜头的成像面不能落到摄像机的,CCD,靶面上而不能得到清晰的图像，,而如果对,C,型镜头不加接圈就直接接到,CS,接口摄像机上，则可能使镜头的后镜面碰到,CCD,的靶面的保护玻璃，造成,CCD,摄像机的损坏，这一点在使用中需特别注意。,三、摄像机的其他配套设备,为了保证摄像机的正常工作，除了前述的必不可少的摄像机镜头外，还需要有相应的其他配套设备，如云台、防护罩及前端接口控制设备等。,（一）,防护罩,防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。,室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。,有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。,(二)云台,云台不仅起到支撑和安装摄像机的作用，更重要的是扩大了摄像机的视野范围。因而在某种意义上它起到了变一台摄像机为多台摄像机的作用。,云台分类：,云台有多种类型：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。,按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。,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。,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。,（三）支架,普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上,由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。,(,四）,解码器,解码器功能是支持对摄像机、镜头、云台的控制，并为云台、摄像机供电，为雨刷、灯光、电源提供现场开关量节点,。,第三节 视频监控系统的终端设备,1,、分类：黑白、彩色监视器,2,、主要技术指标：电视制式、清晰度、屏幕尺寸等。,监视器的屏幕尺寸有,多种,不同的屏幕尺寸。可根据实际需要来选择屏幕尺寸的大小。一般应根据控制台与电视墙的距离来选择监视器的屏幕大小，通常为监视器屏幕对角线尺寸的46倍较为适宜。,按监视器的技术指标不同可分为专用监视器和接收监视两用机。,一、监视器,二、 视频分配放大器,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。,在需要分配出更多路时，也可采用将几台视频分配器进行桥接或串接的方式。,用桥接的方式可以连接的视分台数是由输入阻抗不匹配而引起的反射大小来决定的。,三、,视频切换器,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。,四、,矩阵切换器,矩阵切换器是系统的核心部件，其主要功能有：,图像切换：将输入的现场信号切换至输出的监视器上，实现用较少的监视器对多处信号的监视。,控制现场：可控制现场摄像机、云台、镜头、辅助触点输出等。,网络接口,RS-232,通信：可通过,RS-232,标准端口与计,算机等通讯。,可选的屏幕显示：在信号上叠加日期、时间、视频输入编号、用户定义的视频输入或目标的标题、报警标题等以便监视器显示。,通用巡视及成组切换：系统可设置多个通用巡视多个成组切换。,事件定时器：系统有多个用户定义时间，用以调用通用巡视到输出。,口令和优先等级：系统可设置多个用户编号，每个用户编号有自己的密码，根据用户的优先等级来限制用户使用一定的系统功能,。,(,五,),数字硬盘录像机,数字硬盘录像机记录的介质是数字硬盘，它是数字式视频监控系统的图像记录设备，由于数字硬盘记录的图像可边录边放、存贮时间长、长期使用画质保持不变，又无需每天进行管理操作，既便于保管、也便于检索、查找等特点。,目前，,DVR,已不再是一个单纯的图像信息记录设备，而是监控系统的系统控制设备，特别适用于中小型系统。,分类：嵌入式,DVR,PC,式,DVR,近年来，适应,DVR,的图像压缩技术已经从,MPEG-1,发展到,MPEG-4,；,DVR,系统的核心部件,图像压缩板卡，由每卡可压缩一路音视频发展到每卡可压缩两路、四路、六路、八路音视频；板卡压缩从非实时发展到全实时；功能也越来越完善，从基本的图像声音压缩、记录、回放发展到具有字符叠加、报警输入输出、动态目标检测、抽帧记录、动态码流记录、图像网络传输、远程实时监看等等。,未来数字化监控行业的主要发展趋势将会朝着低数据量、高清晰度方向发展。,现在要求高清晰度图像进行监控的需求已经有了一些切实可行的解决方案，其中比较有代表性的是,MPEG-4+D1,，所谓,D1,指的是图像分辨率在,720576,像素，在这种高分辨率的监控记录图像下，能够看清楚任何的监控细节，尤其是钞票的面值和张数，对人物的脸部特征也能够有非常好的分辨。同时采用了,MPEG-4,压缩技术，使得记录图像的数据量大大降低，可以满足了,DVR,系统能够连续记录一、两个月图像数据的需求。,视频信号的传输与摄像器件的研究是经典电视发展的两个核心，基带信号的传输一直是主要方式。,高质量的图像传送是电视系统应用的关键。它决定电视应用的范围、领域、方式。,图像传输有多种方式，采用不同的介质、不同的调制方式，要根据应用条件进行选择。,第四节 视频信号的传输,基带信号的传输一直是主要方式。,光纤通信技术是应用电视发展过程中革命性的进步（同,CCD,一样）。使大型电视监控系统得以实现。,无线系统受资源的限制难以构成，但局域范围的应用是很,前途的。,网络技术为视频技术的应用开拓了新的领域，远程监控的,实现使电视真正成了千里眼。利用公共信息网络、系统自主,生成、使其应用更加灵活、方便。,图像传输有多种方式，采用不同的介质、不同的调制方式，要根据应用条件进行选择。,传输介质 传输方式 特 点 适 用 范 围,基带传输 设备简单、经济、可靠、 近距离、加补偿可达,同轴电缆 易受干扰。 2km。,调幅、调频 抗干扰好、可多路、较复杂。 公共天线、电缆电视。,基带传输 平衡传输、抗干扰性强、 近距离、可利用 线。,双绞线 图像质量差 。,（ 线） 数字编码 传送静止、准实时图像、抗干 报警系统、可视 。,扰性强、也可传输基带信号。 可利用网线。,基带传输 IM直接调制、图像质量好、 应用电视、特别是大型系,光纤传输 抗电磁干扰好。 统。,PCM 频分多路（FDM） 干线传输 。,WDM 波分多路、双向传输。,微波、调频 灵活、可靠、易受干扰和 临时性、移动监控。,无 线 建筑遮挡。,微功率 灵活、保密性强。 小范围、临时性监控。,网 络 数字编码 远程传输、系统自主生成、,TCP/IP 可保证基本质。,1,、同轴电缆传输,同轴电缆是使用最广泛的视频传输介质，一般用于中短距离的视频信号的传输。同轴电缆的电气特征使得它非常适合传送摄像机到监视器的全视频信号（cctv视频信号是由分布很广的低频信号和高频信号组成的）。传送低频信号（20赫兹到几千赫兹）时可以使用几乎任何种类的导线。在实际应用中，几乎所有导线都可以用作 线。但要传送频率范围在20赫兹到6兆赫之间的视频信号，同时不希望有任何衰减时，就需要使用同轴电缆。,在电视监控系统中采用视频基带传输是最常用的传输方式。,所谓基带传输是指不需经过频率变换等任何处理而直接传送全电视信号的方式。,优点：传输系统简单；在一定距离范围内，失真小；附加噪声低（系统信噪比高）；不必增加诸如调制器、解调器等附加设备。,缺点：传输距离不能太远；一根视频同轴电缆只能传送一路电视信号等。,（,a,）基带传输,由于这种传输方式具有工作稳定可靠及设备简单等优点，因而在实际中获得了广泛的应用。但视频信号频带很宽，并且起始频率又很低，所以在电缆中传输时，其振幅及相位在低频段与高频段的差别就会很大。特别是在相位失真太大时，是难以用简单的电路进行补偿的。由于这个原因使它的传输距离受到了很大的限制。,（,b,）同轴电缆的主要干扰及抑制措施：,高频干扰,：实际应用的同轴电缆总会有架空的部件，如同,天线一样。高频电磁波就会在电缆的长轴方向上产生感生电,压，这个感生电压通过信号源的内阻和和中心导体与屏蔽层,之间的电容在中心导体上形成干扰电流。,高频干扰来自广播、射频设备，是很难抑制的，主要的方法是作好屏蔽：前端设备（摄像机、镜头）的屏蔽，屏蔽物的接地；电缆附加屏蔽的接地；电缆尽可能走管。,高频干扰的频率可以从图像中（网纹）推算出来，由此可,找出干扰源，在应用时可避开干扰源、或采用专门的陷波电,路，减小干扰的影响。,低频干扰,：对图像的干扰主要是对同步的影响。一般认为：,小于行频的干扰为低频干扰，可以通过箝位来消除。,电源干扰是最主要的低频干扰，地电位差会形成严重的干,扰，,V,1,、,V,2,的差在屏蔽层产生地电流，,干扰电流,则在芯线产生干扰电流。,地电流,I,E,切断地电流的回路是消除地电流的,V,1,V,2,最好方法。采用单端接地或隔离变压器是可行的方法。,同轴电缆传输的附加设备主要频率补偿器、中继器、隔离变压器等，通常在近距离不需要附加设备，简单、可靠。,2、双绞线传输视频信号：,线、高频衰减大，平衡性差，直接传输视信号较困难。,采用高频提升、平衡传输可得到较好的效果。,视频信号入 双向输出 线 差分输入 视频输出,发送端 接收端,网络双绞线、局域网的5、6类线有足够的带宽，平衡性好,可传送视频信号，需要的附加设备是平衡变压器。,注意：系统传送的是基带信号，与网络传送数字信号不是,一个概念。,平衡输出,高频提升,（预加重）,3,、光纤视频传输系统：,a),光纤,特点,光纤通信的频带很宽，理论可达。,电磁绝缘性能好。安全保密性好。,衰减较小，在较大范围内基本上是一个常数值。,需要增设光中继器的间隔距离较大，因此整个通道中中继器的数目可以减少，降低成本。,重量轻，体积小，适用的环境温度范围宽，使用寿命长。,光纤通信不带电，使用安全，可用于易燃、易爆场所。,抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线。,b,）光纤的分类,i),从材料成分分类,玻璃光纤,胶套硅光纤,塑料光纤,ii),按传输模式分类,单模光纤和多模光纤,单模光纤,单模光纤，只传输主模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。单模光纤的纤芯直径很小，芯径在8-10 m之间，包括外包层的直径为125m。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用于大容量、长距离的光纤通信，但成本较高，通常在建筑物之间或地域分散时使用，单模光纤使用的光波长为1310 nm或1550 nm。,多模光纤,多模光纤，在一定的工作波长下（850 nm/1300 nm），有多个模式在光纤中传输；从而形成模分散，模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离，因此，多模光纤的芯线粗（50或），传输速度低、传输容量较小、传输距离短，整体的传输性能,多模光纤的线芯横截面比单模光纤要宽很多，多组信号在一条通道上传输，容易形成光散。,单模光纤的线芯横截面通常很窄,只能有一道光信号传输，正因只使用单独模式的光信号，所以在单模光纤中，无光的信号色散，这使得传输信号的距离会更长，传输数据量也更高。,c,）光缆,光纤传输系统中直接使用的通常是光缆而不是光纤。,一根光缆由一根至多根光纤组成，外面再加上保护层。光缆中的光纤数有,2,芯、,4,芯、,6,芯、甚至更多（,48,芯、,96,芯、,576,芯等多种），一般单芯光缆和双芯光缆用于光纤跳线，多芯光缆用于室内室外的布线,光缆结构图,一些光缆实物图结构图,i),光缆的分类,按敷设方式分,架空光缆、管道光缆、铠装地埋光缆、水底光缆和海底光缆等。,按结构分,束管式光缆、层绞式光缆、紧抱式光缆、带式光缆、非金属光缆和可分支光缆。,按用途分,长途通信光缆、短途室外光缆、室内光缆和混合光缆等。,d),工程中常用的光缆,i,)室内光缆,室内光缆的抗拉强度较小，保护层较差，但重量较轻，且较便宜。,普通光缆和光纤带光缆,层绞式光缆和中心束管式光缆,ii,),室外光缆：与室内光缆相比，室外光缆的抗拉强度较大，保护层较厚重，并且通常为铠装（即金属皮包裹）。,架空光缆：架空光缆是架挂在电杆上使用的光缆。建设费用低、建设周期短，但要求能适应各种恶劣的自然环境。有吊线式和自承式。,直埋光缆：光缆外部有钢带或钢丝的铠装，直接埋设在地下，要求有抵抗外界机械损伤的和防止土壤腐蚀的能力。光缆埋入地下的深度一般在之间。,管道光缆：管道敷设一般是在城市地区，管道敷设的环境比较好，因此对光缆护层没有特殊要求，无需铠装。作管道的材料可根据地理情况选用混凝土、石棉水泥、钢管、塑料管等。,光纤视频传输系统：,视频输入 视频输出,发射机（光源） 光路（光缆） 接收机（探测器）,基带传输和,PFM,方式、,基带信号 光发射部份 光接收部份,光缆,处理后的视频,信号调制光源,探测光信号,恢复视频信号,预加重,非线性补偿,LED,驱动,预放,去加重,输出放大,预处理,加重、箝位,PFM,调制,PFM,解调,E/O,O/E,输出,去加重,合光器,分光器,带通,F2,解调,F1,输出,1,解调,F2,输出,2,解调,FN,输出,N,E/O,+,调制,F,1,带通,F1,调制,F,2,调制,FN,带通,FN,O/E,O/E,1,E/O,3,O/E,3,O/E,2,常用的多路传输方式,：,频分多路（,FDM,）、,频分多路,FDM,波分多路（,WDM,）、,光纤 光路 光纤,波分多路,WDM,基带传输是应用最多的方式，视频信号,IM,调制光源，简单。,PFM,仍为模拟传输，可单路或多路。,E/O,1,E/O,2,FDM,应用的是电路技术，对电信号进行频率复用，采用,一对光源、探测器进行光,/,电转换，实现一条光路的多路,（信号）传输。,WDM,是利用光学器件（合光器）将不同波长的光波（不,同的,E/O,或光源）混合在一起，通过一条光路传送，然后、,再有分光器将其分离，分别进行,O/E,转换，还原为电信号。,光路的建立、,实现光纤传输，光缆的敷设、光纤的接续、接点的防护十分重要。光纤的接续一项技术性很强的工作，,设备间采用接插件，尾纤及光路主要是融接，接头损耗是衡,量其质量的指标。与端面处理、光纤的一致性有关。,目前光通信已很成熟，连续技术，穿缆技术都有了很大,的提高（吹管技术），在短距离应用也很普遍，也很经济、,普遍。,4,、无线传输,无线视频传输、很成熟的技术（电视广播），占用资源多、设备复杂，但应用灵活、适于移动和临时性业务。,无线传输必须进行载波调制，调频、调幅有扩频方式均可。,国家规定,UHF,段有,8M,频 带 用于图像传输，,2G,以上 也可使用。使用较高的频率，在无障碍的条件下可得到很好的效果，传输距离也很远。较低频率绕射性好、但图像质量差。,采用微功率,(,短距离）无线电设备进行近距离（百米内）视频信号传送，效果很好。,5,、网络传输,图像的网络传输、是实现远程监控的最好手段。它是数字流的传送（非基带视频信号）。网络传输涉及两个基本规,则：图像的格式和编码（压缩）方式、由于视频信号的大数据量，必须进行有效的压缩，一个应用系统要采用统一的格式和编码方式。,远程监控已有了很多实例，但实时性差、图像的连续性、分辨能力尚达不到模拟系统的水平。,第五节 视频安防监控系统的设计,一、系统设计原则：,对于视频安防监控系统，要得到一个最可靠的安全防范系统。要想达到预期的目的，就需拿出一个科学的、合理的设计方案。,为此，工程设计人员必须首先做到两“清”：一是搞清各种安全防范设备及器材的特点(包括各种技术指标及其质量情况)、适用范围及其局限性；二是勘察清楚被保护的场所所处的政治、经济、军事地位及其现场的地理位置、结构和环境情况。本着两“清”的精神，对防范报警系统中的各组成部分进行认真细致的设计，这样，实现一个理想的安全可靠的安全防范系统工程是不难的,。,二、前端部分：,1,、,被保卫的目标在军事上、政治上或经济上的重要程度，防范或保卫的级别要与被保卫目标的重要程度相适应。,需要进行风险评估,2,、,对被保护的现场情况及环境影响要作详细勘察。,除以上所谈到的按控制范围来选择安装位置之外，还应该从各种前端设备的工作原理、技术特点来选择合适的位置进行安装。,三、 信道传输部分,1,、,传输系统的重要性,一个可靠的传输系统必须具备以下四个基本要求,：每当探测器触发一次，监控中心应有一次相应的报警显示；信号传输必须快：信号必须明白无误；传输系统必须稳定，不受环境及外界的影响，并具有防破坏的保护设施。,2,、,传输系统的保护,（,1,）,对电磁波干扰的排除：在有电磁环境中选定传输线，应考虑加上避雷器、屏蔽或滤波电路。,（,2,）,潮湿环境下的传输保护,：,选择具有良好保护层的室外用铠装电缆和导线：若用普通线可以把金属导线穿入保护管内(金属管或塑料管)，并把管子端头和接口处部采取密封措施等。,（,3,）,对人为破坏的监视防护,3,、 专用线路的设计,1,）,导线规格的选择,U,铝线：S=IL/34,U,式中：I导线中通过的最大电流(A),L导线的长度(m),U允许的电压降(V),S导线截面(mm,2,),2,）,导线选色和标号,有标准的执行标准，没标准的自己配色和编号，这样会使众多的导线层次清楚，对下道工序和维修都方便。,3,）,导线配管 (穿管时应注意以下几点),(1),不同电源电压回路的导线，在没有采取电路隔离措施时，一般不得穿在同一管内 .,(2),穿在管内的导线不得有接头，否则检查维修不方便。,(3),穿在管内导线的总截面积(包括绝缘层)不应超过管内截面积的40。,4,）,传输线路布局,整个系统传输线路的布局走向设计，应从整个系统防护区域的整体着眼，查明地形结构及环境情况后，选择安全、易施工和距离最短的路线,。,四、 监控中心部分设计,监控中心部分设计时要考虑以下两点。,1,、,监控中心的作用及设计中应注意的问题：,(1),室内要有合适的可视度，关键是光照度必须适当 。,(2),监控中心必须要有适度的空间，以容纳一定数量的工作人员。,(3),要注意维修的可达性。对于工作人员所使用的各种设备，如通信设备等都应按人机工程学的原理安排，以使工作人员能快速、有序且尽可能舒适地进行工作。,2,、,监控设备的配置,监控设备是整个防范系统中的中心设备，是整个系统的司令部。由此看来，它的选择是至关重要的大事。应从整个系统的实际需要出发来选配监控设备的种类、容量和功能等需求，当然还应该考虑其价格和其质量。,五、 验证和警卫部分,1,）,验证：,一般加监听系统比视频安防监控系统要廉价得多，所以可增加监听系统。验证系统主要弥补误报警问题，进一步验证发出报警信息的准确性。,2,）,警卫部分：,只有将人防和技防结合起来，才算得上是一个完整的安全防范方案。只有技防和人防密切结合起来，才能真正达到安全防范的目的。,六、 电源系统的设计,要确保安全防范系统的供电系统的安全是至关重要的。根据相应的设计规范，为了保证系统工作稳定，必需使用UPS不间断电源。,UPS电源可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。,1,、,UPS不间端电源的工作原理,UPS,电源按工作方式可分为后备式和在线式。,后备式,UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。,在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电