视频监控系统设备安装与调试.docx

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视频监控系统设备安装与调试

视频监控系统设备安装与调试

（一）  

2009-12-2309:

54:

56|  分类：

01-监控系统|  标签：

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任务1：

参观视频监控系统应用场所

1.1.1任务目标

　　通过参观调研视频监控系统应用场所，理解视频监控系统功能、基本组成原理和系统的类型；理解组成设备功能、分类和选型原则。

为学校视频监控系统建设获取必要信息。

　　1.1.2任务内容

　　1．多媒体介绍：

介绍实训室监控系统的功能和组成设备；

　　2．参观智能化楼宇弱电系统综合实训室；

　　3．参观智能化楼宇弱电系统分项实训室，近距离观察各种监控设备；

　　1.1.3知识点

　　1．视频监控系统功能和发展

（1）视频安防监控系统（VSCS：

videosurveillance&controlsystem）

　　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，不同于一般的工业电视或民用闭路电视（CCTV）系统。

它是特指用于安全防范的目的，通过对监视区域进行视频探测、视频监视、控制、图像显示、记录和回放的视频信息系统或网络。

主要任务是对建筑物内重要部位的事态、人流等动态状况进行宏观监视、控制，以便对各种异常情况进行实时取证、复核，达到及时处理目的。

　　视频安防监控系统通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等），直接观察被监视场所的情况，同时可以把被监视场所的情况进行同步录象。

集成了预防、监视、控制取证和管理等功能，从逻辑上可分为：

前端、传输、控制和显示记录四部分。

（2）视频安防监控系统的发展视频安防监控系统发展经过了三个阶段：

全模拟视频监控阶段、模拟数字混合监控阶段和全数字化的网络监控阶段，目前正向数字化、网络化、智能化方向发展。

　　1）全模拟视频监控方式：

是第一代监控系统。

优点：

视音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式，图像质量高；技术成熟，系统功能强大、完善。

缺点：

只能在本地监控中心观看小范围的监控图像，与信息系统无法交换数据，监控仅限于监控中心，应用的灵活性较差，不易扩展。

系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器和录像机组成，摄像机采集模拟信号直接以模拟方式近距离传输，传输界质主要采用专用的同轴电缆。

这种监控方式主要用于建筑物内部监控。

　　2）模拟数字混合监控方式（DVR）：

DVR是近几年迅速发展的第二代监控系统，采用微机和操作系统平台，在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件，不同型号视频卡可连接多路视频，支持实时视频和音频。

前端摄像机采集的模拟信号还是以模拟方式传输，通过同轴电缆或光缆的传输线路连接到监控中心的数字硬盘录像机（DVR：

DigitalVedioRecorder）上，数字硬盘录像机采用数字视频压缩处理技术，完成对图像的多画面显示、压缩、数字录像和网络传输等功能。

优点：

视频、音频信号的采集、存储主要为数字形式，质量较高；系统功能较为强大、完善；与信息系统可以交换数据；应用的灵活性较好。

缺点：

实现远距离视频传输需铺设（租用）光缆，在光缆两端安装视频光端机设备，系统建设成本高，不易维护、且维护费用较大。

　　3）全数字化的网络监控方式：

是视频安防监控系统发展的第三代，也是视频安防监控系统发展的趋势。

前端摄像机传送的视频信号数字化后，由高效压缩芯片进行压缩，然后通过内部处理后，以IP包的形式传送到网络服务器上。

网络用户可以通过专用软件或直接通过浏览器观看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，对系统进行设置。

网络视频监控的代表产品就是网络视频服务器和网络摄像机。

　　2．视频监控系统组成

　　视频安防监控系统一般由前端、传输、控制及显示记录四个主要部分组成。

前端部分包括一台或多台摄像机以及与之配套的镜头、云台、防护罩、解码驱动器等；传输部分包括电缆和/或光缆，以及可能的有线/无线信号调制解调设备等；控制部分主要包括视频切换器、云台镜头控制器、操作键盘、种类控制通信接口、电源和与之配套的控制台、监视器柜等；显示记录设备主要包括监视器、录像机、多画面分割器等。

（1）前端摄像机部分

　　前端摄像机部分包括摄像机、镜头、防护罩、云台和解码器等，摄像部分是整个监控系统的前端，也是整个系统的眼睛，作用是将所监视目标的光信号变为电信号。

摄像机安装在某个监控点上，视场角覆盖整个被监视区域。

如果监视区域较大，可以在摄像机上安装变焦镜头，使摄像机能够观察的距离更远更清楚；也可以把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机作水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能够覆盖的角度和面积最大。

　　由于摄像部分是整个监控系统的最前端，监视场所的情况是由它把监视的内容编程图像信号传送到控制中心的监视器上，所以摄像部分是系统的原始信号源。

因此摄像部分及其产生的图像信号的质量影响着整个系统的质量，也是影响系统噪声的最大因素，所以选择和处理摄像部分至关重要。

（2）传输部分

　　传输部分是系统的信号通路，传输的信号包括图像信号、控制中心通过控制台对摄像机等前端设备进行控制的信号。

主要传输的内容是图像信号，要求在图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声以及色度信号和亮度信号的失真，保证原始图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降等。

这就要求传输系统在衰减、噪声引入、幅频特性和相频特性方面都有较好的性能。

电视监控系统中传输方式的确定，主要根据传输距离的远近、摄像机的多少而定。

传输距离较近时，采用视频基带传输方式；传输距离较远时，采用射频有线传输方式或光纤传输方式。

　　1）视频基带传输方式

　　视频基带传输方式适用于近距离传输，优点是传输系统简单、失真小、附加噪声低，不需要增加设备，直接从摄像机到控制台之间传输电视图像信号。

　　传输线选用同轴电缆，型号为SYV-75-5、SYV-75-7、SYV-75-9，如图所示：

　　S代表射频同轴电缆；Y代表聚乙烯（PE）绝缘；V代表聚氯乙烯（PVC）护套；75代表特性阻抗75欧姆；5代表绝缘外经的近似值。

SYV成为视频电缆。

　　一般而言，室外线路，宜选用外导体内径为9mm的同轴电缆，采用聚乙烯外套。

室内距离不超过500m时，宜选用外导体内径为7mm的同轴电缆，且采用防火的聚氯乙烯外套；终端机房设备间的连接线，距离较短时，宜选用外导体内径为3mm或5mm，且具有密编铜网外导体的同轴电缆。

　　2）射频传输方式

　　射频传输方式适用于远距离，同时传输多路图像信号的场所。

传输过程中产生的微分增益和微分相位较小，失真小，适合于远距离传输彩色图像信号；而且一条传输线可以同时传输多路射频图像信号。

常用的设备包括调制器、混合器/定向耦合器、分波器和解调器。

　　①调制器：

调制器输入端接收摄像机输出的视频信号，调制器的输出端输出经过调制的射频信号。

调制器的作用是将视频信号变为特定频道的射频信号。

　　②混合器：

混合器由多个信号输入端，一个混合后的输出端；混合器是将调制到不同频道上的各路电视信号经过混合器混合成为一路信号，在一条射频同轴电缆上传输。

　　有时候，可以用定向耦合器取代混合器，将某路视频信号混合到射频传输电缆上。

　　③分波器：

分波器把电缆传输来的多频道射频信号分开，送入解调器中解调出对赢得视频信号

　　④解调器：

解调器将来自传输干线上的各路射频电视信号解调还原为视频电视信号，把这些信号送入监控系统控制中心。

每个解调器解调一路视频信号。

　　传输线选用SYWV，SYWV:

聚乙烯物理发泡绝缘，PVC护套，国标代号是射频电缆；高频衰减比SYV小，视频传输特性优异，在有线电视信号传输上应用广泛。

3）光缆传输方式：

光缆传输是光将各摄像机的视频信号分别调制到对应的射频频道上，经过混合器到光发射端机，光发射端机输出光信号送入光缆中。

经过光缆传输后，由光接收端机解调出射频信号，再经过射频解调器解调出对应摄像机的全视频信号。

光缆模拟射频多路视频监控系统结构如下图所示：

　　光缆传输视频图像信号，适用于远距离、大容量、高质量保密性传输图像信号。

　　①单膜光纤每千米损耗是同轴电缆的1%，模拟光纤多路电视传输系统可以实现20KM无中断传输，这个距离基本上能满足超远距离的电视监控系统。

　　②目前一路一芯单膜光纤可以传输几十路电视信号，传输容量大大提高。

　　③光频噪声以及传输系统的非线性失真小，所以光纤多路视频传输系统的传输信号的噪声比、交调、互调等性能指标都较高；而且光纤系统抗干扰性能强，基本上不受外界温度变化影响，从而保证了传输质量。

　　④光纤多路视频传输系统的保密性好，传输信号不易被窃取，适于保密系统使用，特别适于强电磁干扰和电磁辐射环境。

　　（3）控制部分：

主要为矩阵及其键盘，用于视频切换功能和通讯控制带云台的摄像机动作。

　　（4）显示和记录部分：

显示部分为监视器，记录部分为硬盘录像机。

　　3．视频监控系统的分类

　　视频监控系统从应用场合来讲，分为小型、中型和大型系统。

如果从组成形式上由可以分为单头单尾方式、单头多尾方式、多头单尾方式和多头多尾方式。

　　1）单头单尾方式：

头是摄像机，尾是监视器。

这是由一台摄像机和一台监视器组成方式连续定点监视场所，如图1.1.6所示。

有时候监视区域较大，可以在摄像机上安装变焦镜头，使摄像机能够观察的距离更远更清楚；也可以把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机作水平和垂直方向的转动。

这种单头单尾方式如图1.1.7所示。

　　2）单头多尾方式：

单头多尾方式是由一台摄像机向许多监视点输送图像信号，由各个点上的监视器同时观看图像。

这种方式用在多处监视同一个固定目标的场合。

如图1.1.8所示。

　　3）多头单尾方式：

多头单尾方式用在一处集中监视多个目标的场合。

如图（1.1.9）所示。

　　　　　　4）多头多尾方式：

多头多尾方式用在多处集中监视多个目标的场合，如图（1.1.10）所示。

　　4．视频监控系统类型

（1）普通视频监控系统

　　一般要求的视频监控系统由前端视频采集部分、传输部分、控制管理和显示部分组成。

　　前端视频采集部分：

包括摄像机、镜头、解码器；

　　传输部分：

在300-500M内采用视频基带传输方式传输视频、采用485总线传输控制信号；

　　控制管理部分：

包括硬盘录像机、矩阵主机及其操作键盘；

　　显示部分：

适当数量的监视器。

　　如图1.1.11所示：

（2）特殊视频监控系统

　　特别要求的电视监控系统分为以下几类：

　　1）有声音拾取功能的电视监控系统：

系统可以把监视的图像和声音内容一起传输到控制中心。

　　2）由视频监控系统和入侵报警系统两部分组成，系统在控制台设有入侵报警的联动接口。

在有防盗报警信号时，控制台发出报警，并且启动录像机自动对警报的场所进行录像。

　　3）具有自动跟踪和锁定功能的电视监控系统：

系统工作方式是将入侵目标的图像及声音信号转为数据文件，提取目标信号，反馈给摄像机及自动云台，控制摄像机及云台进行跟踪锁定，还将自动启动关联摄像机或报警装置。

　　4）运距离多路信号的视频监控系统

　　1.1.4问题讨论

　　1．监狱视频监控系统、学校视频监控系统、商用楼视频监控系统等不同建筑物功能对视频监控系统的要求有什么不同？

　　2．视频监控系统分类如何，目前我国主流的视频监控系统处于哪一代？

　　3．就目前学校状况，讨论视频监控系统的架构

　　1.1.5课后习题

　　1．视频监控系统主要有哪三部分组成，各部分有什么特点？

　　1.1.6附录

　　1．基本术语

（1）视频video

　　基于目前的电视模式（PAL彩色制式，CCIR黑白制式625行，2：

1隔行扫描），所需的大约为6MHz或更高带宽的基带信号。

（2）视频探测videodetecting

　　采用光电成像技术（从近红外到可见光谱范围内）对目标进行感知并生成视频图像信号的一种探测手段。

　　（3）视频监控videomonitoring

　　利用视频探测手段对目标进行监视、控制和信息记录。

　　（4）视频传输videotransmitting

　　利用有线或无线传输介质，直接或通过调制解调等手段，将视频图像信号从一处传到另一处，从一台设备传到另一台设备。

本系统中通常包括视频图像信号从前端摄像机到视频主机设备，从视频主机到显示终端，从视频主机到分控，从视频光发射机到视频光接收机等。

　　（5）视频主机videocontroller/switcher

　　通常指视频控制主机,它是视频系统操作控制的核心设备,通常可以完成对图像的切换、云台和镜头的控制等。

　　（6）报警图像复核videochecktoalarm

　　当报警事件发生时，视频监控系统能够自动实时调用与报警区域相关的图像，以便对现场状态进行观察复核。

　　（7）报警联动actionwithalarm

　　报警事件发生时，引发报警设备以外的其他设备进行动作（如报警图像复核、照明控制等）。

　　（8）视频音频同步synchronizationofvideoandaudio

　　指对同一现场传来的视频、音频信号的同步切换。

　　（9）环境照度environmentalillumination

　　反映目标所处环境明暗的物理量，数值上等于垂直通过单位面积的光通量。

参见附录A。

　　（10）图像质量picturequality

　　指能够为观察者分辨的光学图像质量,它通常包括像素数量、分辨率和信噪比，但主要表现为信噪比。

参见附录A。

　　（11）图像分辨率pictureresolution

　　指在显示平面水平或垂直扫描方向上，在一定长度上能够分辨的最多的目标图像的电视线数。

参见附录A。

　　（12）前端设备terminaldevice

　　指分布于探测现场的各类设备，在本系统中，通常指摄像机以及与之配套的相关设备（如镜头、云台、解码驱动器、防护罩等）。

　　（13）分控branchconsole

　　通常指在中心监控室以外设立的控制和观察终端设备。

　　（14）视频移动报警videomovingdetecting

　　指利用视频技术探测现场图像变化，一旦达到设定阈值即发出报警信息的一种报警手段。

　　（15）视频信号丢失报警videolossalarm

　　指视频主机对前端来的视频信号进行监控时，一旦视频信号的峰值小于设定值，系统即视为视频信号丢失，并给出报警信息的一种系统功能。

任务2：

视频监控系统设备选型及配置

1.2.1任务目标

　　了解系统类型；了解典型设备名称、功能、分类、选型依据；学会设备选型并能够画出系统组成原理图

　　1.2.2任务内容

　　学校工业中心共五层楼，监控中心设在智能楼宇综合实训室，每层走廊设置1台固定彩色低照度摄像机；智能楼宇综合实训室、综合布线实训室和电子商务实训室需要设置全方位转动摄像机；其他实训室只需要固定普通摄像机；电梯内设置一台摄像机。

具体任务：

　　1．根据学校工业中心图纸，确定系统类型，画出系统拓扑图；

　　2．对学校工业中心进行现场勘查，列出信息点统计表，确定典型设备名称、功能、分类、选型依据；

　　3．根据实训条件用表格形式列出所需要的设备材料清单（名称、型号、规格数量），画出系统结构原理图；

　　1.2.3知识点

　　1．系统选型

（1）视频监控系统在实际应用中设备组合选用的四种状态

　　①连续监视一个固定目标时，宜选用摄像机、传输线缆、监视器组合；

　　②集中监视多个分散目标时，宜选用摄像机、传输线缆、切换控制器、监视器组合；

　　③多处监视同一个固定目标时，宜选用摄像机、传输线缆、视频分配器、监视器组合；

　　④需要多处监视多个目标时，宜选用摄像机、传输线缆、视频分配器、切换控制器、监视器组合。

（2）传输方式的选择

　　传输的信号包括图像信号、控制信号和电源信号。

　　对于图像信号：

要求在图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声以及色度信号和亮度信号的失真，保证清晰度和灰度等级不下降。

近距离传输一般选用视频基带传输方式；远距离传输可以选择射频传输方式和光缆传输方式。

　　对于控制信号：

根据具体设备要求选用232/485/422等不同的通信方式。

　　对于电源信号：

有统一供电和就地取电两种情况。

　　（3）对于工业中心距离较近（500m）的情况，可以选用视频基带方式，系统图如下图所示：

　　2．设备分类、选型

（1）摄像机：

摄像机是获取监视现场图像的前端设备，监控系统中使用的摄像机主要是CCD摄像机。

严格讲，摄像机是摄像机和镜头的总称。

　　1）按成像色彩划分：

分为彩色摄像机和黑白摄像机。

　　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。

　　黑白摄像机：

适用于光线不充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，可选用黑白摄像机。

　　2）按分辨率划分

　　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380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。

一般的监视场合，用400线左右的黑白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）按灵敏度划分

　　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。

另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1

　　4）按照度划分：

　　普通型：

正常工作所需照度1~3LUX；

　　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；

　　参考环境照度：

　　夏日阳光下：

100000Lux阴天室外：

10000Lux

　　视频台演播室：

1000Lux距60W台灯60cm桌面：

300Lux

　　室内日光灯：

100Lux黄昏室内：

10Lux

　　20cm处烛光：

10-15Lux夜间路灯：

0.1Lux

　　5）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英寸和1/4英寸。

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。

　　6）按扫描制式划分

　　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。

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）按同步方式划分

　　内同步：

用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。

　　外同步：

使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。

　　电源同步（线性锁定，line lock）：

用摄像机AC电源完成垂直推动同步。

　　9）按外观分：

有机板型、针孔型、半球型、枪式等等。

（2）镜头：

镜头与CCD摄像机配合，可以将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。

　　1）按镜头安装方式分类

　　所有的摄像机镜头均是螺纹口的，CCD摄像机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和CS安装座。

两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。

　　2）按摄像机镜头规格分类

　　摄像机镜头规格应视摄像机的CCD尺寸而定，两者应相对应。

摄像机镜头规格有1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸，其对应的摄像机CCD尺寸分别是1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸。

如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。

　　3）以镜头光圈分类

　　摄像机镜头分固定光圈镜头、手动光圈镜头和自动光圈镜头两大类型。

　　手动和自动调整光圈都是为了调节光的通光量，使传感器（CCD）感受光量保持在最佳状态。

　　手动光圈镜头是的最简单的镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下。

手动光圈镜头，可以与电子快门摄像机配合在各种光线下使用。

　　在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。

　　自动光圈镜头有二种驱动方式：

　　一类为视频输入型VideodriverwithAmp），这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制。

　　另一类称为DC输入型（DCdrivernoAmp），它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。

　　4）以镜头的视场大小分类

　　以视场大小，镜头可分为：

　　标准镜头：

又称为中焦距镜头，视角30°左右，在1/2英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm，在1/3英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为8mm；

　　广角镜头：

又称为短焦距镜头，视角90°以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景；

　　远摄镜头：

又称为长焦距镜头或望远镜头，视角20°以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将被摄的物体形象加大，但使观察范围变小；

　　变倍镜头：

也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类；

　　可变焦点镜头：

它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可使远距离物体放大，同时又可提供一个宽广的视景，使监视范围增加。

变焦镜头可设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。

　　针孔镜头：

镜头直径几毫米，可隐蔽安装。

　5）按变焦类型分类

　　按变焦类型镜头可分为：

手动变焦镜头、电动变焦镜头、固定焦距镜头。

　　手动变焦镜头的焦距是可变的，它有一个焦距调整环，可以在一定范围内调整镜头的焦距，其变比一般为2~3倍，焦距一般为3.6~8mm。

在实际工程应用中，通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择监视现场的视场角。

　　对于大多数视频监控系统工程来说，当摄像机安装位置固定下来后，再频繁地手动变焦是很不方便的，因此，工程完工后，手动变焦镜头的焦距一般很少再去调整，而仅仅起到定焦镜头的作用。

因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用定焦镜头又不易