安防系统基础知识

安防系统基础知识——杨儒2020/5/4目录一、什么是安防系统二、闭路监控系统简介三、闭路监控系统的发展一、什么是安防系统安防系统是安全防范系统的简称（safelyandsecuritysystem），是通过人力手段或科学技术手段来实现安全过程、达到防范目的的一种方法。通过人力手段实现过程达到目的的称之为人防，通过科学技术手段实现过程达到目的的称之为技防。目前我们所提到的安防通常指的是技防。安防系统是一个种类繁多的大系统，主要包括以下几个子系统：闭路监控系统、防盗报警系统、家居智能化系统及一卡通系统。二、闭路监控系统简介闭路监控系统（ClosedCircuitTelevisionSystem）是通过图像的采集和视频编解码技术来实现现场画面的预览和视频的存储及调用的系统，主要由三个部分组成：前端部分闭路监控系统传输部分后端部分Page42.1、前端部分前端顾名思义是整个监控系统处在最前沿的部分，主要的作用是图像的采集，好比整个监控系统的眼睛。主要的设备如下：图像采集设备（镜头、摄像机等）辅助设备（云台、解码器等）配套设备（支架、护罩等）Page5镜头镜头是监控系统中必不可少的部件，镜头与摄像机配合，可以将远距离目标成像在摄像机感光器的靶面上。镜头的几个重要参数：1、焦距（f）：决定了摄取图像的大小2、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。3、F值：F=f/D（f是镜头的焦距，D是镜头的通光孔径）。Page6镜头的分类：C型：从镜头安装基面到焦点的距离为17.5mm1、按安装方式CS型：从镜头安装基面到焦点的距离为12.5mm视频驱动自动光圈2、按光圈分类直流驱动手动光圈固定光圈广角（90度以上）3、按视场角标准（30度左右）长焦（20度以内）Page7摄像机摄像机是整个监控系统中的核心设备，主要作用是图像的采集和处理，它的好坏会直接影响整个监控系统的效果。摄像机的核心部件是感光器，主要有CCD（ChargeCoupledDevice）和CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）两种。目前市场上摄像机主要有三种：模拟摄像机、网络摄像机、SDI摄像机。Page8当前监控市场摄像机市场份额Page9模拟摄像机和IPCam的工作原理Page10模拟摄像机数字摄像机三种摄像机的对比Page11优点缺点模拟摄像机单机成本低，可以本地录像，实时图像预览监控，在网络不普及的地域更容易应用。清晰度较差，系统布线繁琐且施工成本较高。网络摄像机可以无需DVR即可使用，容易实现网络统一管理。清晰度较差，网络环境对其影响较大，图像的网络传输有延时。IPCamera清晰度高，将摄像机与视频编码整合在一起，布线成本非常低，容易大规模推广应用，可以实现网络远程供电，容易实现网络的统一管理，稳定性高单机成本较高，网络环境对其影响较大，图像的网络传输有延时。摄像机的主要参数1、清晰度：清晰度数是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。影响清晰程度的因素可能有亮度、对比度、噪点、边缘的锐利度等。模拟摄像机的清晰度一般用电视线数表示（TVL），数字摄像机的清晰度一般用像素表示（1280×720、1920×1080等）。Page122、最低照度：最低照度是当被摄物体的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平信号低到某一规定值时的景物光亮度值，通俗的可以理解为摄像机正常成像所需要的最低光照值。几种常见环境下的照度：晴天室外：10WLux阴天室外：1WLux室内日光灯：100Lux室内黄昏：10Lux1M处的烛光：1Lux夜间路灯：0.1LuxPage133、信噪比干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。所谓“信噪比”指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20，单位用dB表示。摄像机信噪比的典型值一般为45dB~55dB。Page144、背光补偿（BLC）也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时，AGC（自动增益控制）放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。和背光补偿作用类似的还有宽动态、超宽动态、强光抑制等功能，都是为了解决背景强光对监控画面的影响。Page155、电子快门电子快门是对比照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制图像传感器的感光时间。调节电子快门的大小主要用于改变图像的亮暗和解决快速运动物体拖尾的问题。电子快门越大，感光器感光时间越长，图像越明亮，但是运动物体特别是快速运动的物体会产生拖尾现象；反之，电子快门越小，感光器感光时间越短，图像越暗，但是可以解决运动物体产生的拖尾现象。Page166、白平衡白平衡其用途是实现摄像机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。白平衡的一般测试环境：钨丝灯（观察图像是否偏黄，也称偏暖），白炽灯（观察图像是否偏蓝，也称偏冷）。Page172.2、传输部分传输部分指的是监控系统中视频信号的从前端到后端的传送过程，类似于电力系统的电缆、水力系统的水管一样。传输方式主要有模拟信号传输、数字信号传输、无线信号（如微波、电磁波）传输。传输部分主要的设备有：传输介质（如同轴电缆、双绞线、光纤等。）辅助设备（光端机、光纤收发器、交换机等。）Page182.3、后端部分后端部分主要作用是控制并接收前端摄像机图像的采集，对图像进行编解码处理，实现图像的现场预览，储存和回放。前面我们把前端部分比喻成整个监控系统的眼睛，那么后端部分就可以理解为整个系统的大脑。后端部分的主要设备有：DVR、NVR、DVS、矩阵、显示设备（显示器、监视器、液晶电视）等。Page19DVR（DigitalVideoRecorder）DVR是数字硬盘录像机的简称，它是一套对图像进行储存处理的计算机系统，具备对音视频信号进行预览、储存、检索及备份等功能，是目前市场上使用得最多的后端录像设备。DVR按系统结构可分为两大类：PC式DVR：普通PC+视频采集卡（有硬压卡和软压卡之分）嵌入式DVR：嵌入式CPU+DSP芯片+嵌入式操作系统Page20两种DVR的对比Page21嵌入式DVRPC式DVR成本采用一体化的硬件架构，结构紧凑，成本低。以传统的PC作为基本硬件基础，还需要另外配置视频采集卡，成本高。易用性通过面板或遥控器进行操作，类似于操作DVD机。类同于操作电脑软件，需要有电脑操作基础。可靠性整个系统结构简单，软件及操作系统均固化在flash中，不易受病毒等外界因素的影响，可靠性好。PC机和采集卡的配合使用，需要考虑兼容性等问题，一般使用Windows操作系统，容易病毒等外界因素的影响，可靠性欠佳。扩容性一般不支持监控路数的扩展。可通过增加采集卡的路数和数量实现扩展的需要。DVR基本结构图Page22NVR（NetworkVideoRecorder）NVR作用和DVR类似，不同的是DVR接收的一般是模拟摄像机的输入信号，而NVR接收的一般是IPCamera的输入信号。NVR大多采用嵌入式的结构。Page23NVR基本结构图Page24DVSDVS主要实现模拟音视频信号的IP化。DVS将前端的模拟音视频信号进行压缩编码（一般采用MPEG4、H.264、G.729等算法），然后通过网络将低码率的音视频编码数据以IP包的形式传输给远端的PC或视频解码器，从而实现音视频信号的远程传输、远程监控和远程存储。Page25DVS基本结构图Page26DVR、NVR、DVS的对比Page27优点缺点DVR本机操作功能丰富，支持本地存储。网络功能弱，扩展性差。NVR配合IPCamera使用，施工维护方便，可得到高质量的图像效果。成本较高，且目前一般各厂家的IPCamera只能与自身的NVR配套使用，兼容性差。DVS网络功能强大，网络扩展性好，适合在野外等无人值守的环境下使用。本地操作功能简化，一般不支持本地存储。三、闭路监控系统的发展纵观闭路监控系统的发展历程，先后经历了三个时代：Page28模拟监控半模拟半数字监控数字监控1998年之前1998年至今2009年开始模拟监控系统的弊端：1、传输设备昂贵，施工难度大；2、系统结构复杂，监控中心设备繁多，操作繁琐；3、预览和录像图像质量差，远远滞后于消费点电子类的成像设备。数字化监控的特点：1、采用网络化的布线结构，施工维护简单；2、大大减少了监控中心的设备，使操作更简易；3、可得到高画质（720P、1080P甚至更高）的图像质量。Page29鉴于模拟监控的诸多弊端和数字监控的优点，监控系统朝数字化的方向发展已然成为必然的趋势，目前我们正处于由半模拟半数字监控朝纯数字化监控过渡的阶段，相信纯数字化监控的时代已不会很久远了。Page30ThankYouPage31