认识视频监控系统

视频监控工程实用技术单元一认识视频监控系统1.1视频监控系统概述1.1.1无处不在的视频监控系统1.1.2视频监控系统的基本概念1.1.3视频监控系统是安全防范系统的核心1.1.4视频监控系统的发展历程1.2视频监控系统简介1.2.1视频监控系统的基本组成1.2.2视频监控系统的结构模式1.2.3视频监控系统的传输方式1.3视频监控系统的特点和应用1.3.1视频监控系统的特点1.3.2视频监控技术的工程应用1.4典型案例1西元科技园视频监控系统1.1视频监控系统概述1.1.1无处不在的视频监控系统传统上，视频监控系统（VideoSurveillance&ControlSystem,VSCS）广泛应用于安防领域，它是公共安全部门打击犯罪、维持社会安定的重要手段。随着宽带通信网络的普及、计算机技术的发展、图像处理技术的提高，视频监控系统已广泛地渗透到教育、政府、娱乐、医疗、酒店、运动等各种领域。现在，无论在工作、购物，还是去银行，或者开车时，我们都处在视频监控系统之中，视频监控系统与我们的生活可以说是息息相关，无处不在。1.1.2视频监控系统的基本概念视频监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。国家标准GB50395-2007《视频安防监控系统工程设计规范》中定义为，视频监控系统是利用视频技术探测、监视设防区域，并实时显示和记录现场图像的电子系统或网络。1.1.3视频监控系统是安全防范系统的核心在早期的安全防范系统中，视频监控只是一种报警复核手段，但视频监控系统相关技术的飞跃发展，视频监控技术在安全防范系统中的地位日益突出，已发展到凡有安全防范的地方必有视频监控的程度。现在的视频监控系统已经成为安全防范系统技术集成的核心，成为安全防范系统的主导技术，更是安全防范系统中不可或缺的重要组成部分。1.1.4视频监控技术的发展历程视频监控技术的发展，经历了开始的模拟化，到数字化、网络化的发展，可大致归纳为三代。第一代：模拟视频监控技术阶段（20世纪90年代前期）全模拟的视频监控系统，也称闭路电视监控系统（ClosedCircuitTelevision，CCTV）。该系统主要由模拟摄像机、同轴电缆、视频切换矩阵、画面分割器、模拟监视器、模拟录像设备和盒式录像带等构成。由模拟摄像机获取模拟视频信号，视频信号通过同轴电缆传输，并由控制主机进行模拟处理。一般传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心本地查看。1.1视频监控系统概述第二代：半数字时代（20世纪90年代中后期）半数字系统是以数字硬盘录像机（DigitalVideoRecorder，DVR）为代表的视频监控系统。由模拟摄像机获取模拟视频信号，经由同轴电缆传输，由DVR将模拟信号数字化，并存储在计算机硬盘中。模拟的视频信号只是在后端变为了数字信号，其他部分依然为模拟视频信号。DVR集成了录像机、画面分割器等功能，跨出了数字监控的第一步。第三代：全数字时代（2000年以后）全数字系统就是基于IP的网络视频监控系统，它克服了DVR无法通过网络获取视频信息的缺点，用户可以通过网络中的任何一台计算机来观看、录制和管理实时的视频信息。它基于标准的传输控制协议和网际协议（TCP/IP），能够通过局域网、互联网、无线网传输，并通过网络虚拟矩阵控制主机（IPM）来实现对整个监控系统的指挥、调度、存储、授权控制等功能。1.1视频监控系统概述1.2.1视频监控系统的基本组成视频监控系统一般由前端设备、传输线路、控制及显示记录四个主要部分组成。我们以西元全数字视频监控系统实训装置（图1-1）及其系统拓扑图（图1-2）为例介绍。1.2认识视频监控系统图1-1西元视频监控系统实训装置图1-2视频监控系统拓扑图1.前端设备部分前端设备部分是视频监控系统的“视觉”器官，一般包括多台摄像机和镜头、支架、云台、防护罩、解码器等配套器材。摄像机一般安装在需要监控的入口、通道、围墙等位置，西元全数字视频监控系统实训装置安装了图1-3中四种常用的摄像机，分别为一体化全球摄像机、半球固定摄像机、半球云台摄像机、枪式摄像机，通过布线系统连接到监控中心，安保人员在监控中心可以远程控制摄像机的旋转、拉近推远和聚焦，监控局部和全景。1.2认识视频监控系统图1-3前端设备2.传输线路部分传输线路部分是视频监控系统的“神经网络”，传输分为有线和无线两种方式。有线方式主要使用网络双绞线电缆实现控制和信号传输，信号传输和控制比较稳定，可靠性较高。在图1-4中能够看到传输线路部分包括网络双绞线电缆和网络交换机，四个前端摄像机通过网络双绞线电缆连接到网络交换机上，再通过网络交换机连接到监控主机上，组成完整的有线传输局域网，如果在交换机上接入外网，可以实现远程监控功能。无线方式主要采用微波等电磁波传输信号，需要选用专门的无线摄像机和配套的信号解调器，增加无线路由器和交换机等设备。无线系统容易受到外界电磁干扰，稳定性和可靠性较差。图1-4中增加了1台无线路由器，直接连接到网络交换机上，建立了一个无线局域网，能够通过手机、PAD等无线设备控制视频监控系统。1.2认识视频监控系统图1-4传输线路部分3.控制部分控制部分是视频监控系统的“大脑”,一般包括监控主机和操作键盘、鼠标等配套器材。控制部分一般安装在监控中心，安保人员在监控中心可以实现对监控画面的实时查看、摄像机的控制等。在图1-5中，监控主机通过网络双绞线电缆连接至网络交换机，再连接到前端摄像机，组成完整的有线传输局域网，实现对视频监控系统的控制。在一些较大的视频监控系统中还会用到视频切换器、多画面图像分割器、视频分配器等其它控制设备。4.显示记录部分显示记录部分是视频监控系统“大脑”的“记忆”，一般包括显示器和主机硬盘等器材。显示记录部分一般安装在监控中心，安保人员在监控中心可以实现视频信息的存储、显示记录和回放等。在图1-6中，显示器为视频信号的显示设备，监控主机的硬盘实现信号的存储记录等。1.2认识视频监控系统图1-5控制部分图1-6显示记录部分1.2.2视频监控系统的结构模式按照GB50395-2007《视频安防监控系统工程设计规范》规定，根据对视频图像处理与控制方式的不同，视频安防监控系统有以下几种常见模式：1.简单对应模式：摄像机和监视器一一简单对应，1个监视器直接显示1个摄像机图像，其系统图如图1-7所示，典型应用案例如图1-8所示。图1-7简单对应模式的系统图图1-8简单对应模式的典型应用案例1.2认识视频监控系统2.时序切换模式：将前端摄像机首先连接到时序切换器上，然后根据需要可以将任意一台前端摄像机的视频输出到指定的监视器中，也可以按照设定时序自动切换到指定的监视器中，其系统图如图1-9所示，典型应用案例如图1-10所示。图1-9时序切换模式的系统图图1-10时序切换模式的典型应用案例1.2认识视频监控系统摄像机时序切换器前端传输处理/控制显示/记录视频记录设备监视器摄像机遥控摄像机遥控摄像机监视器3.矩阵切换模式：根据监控和回放需要，可以通过控制键盘将任何一台前端摄像机的图像切换到指定的监视器上，并可自行编制多种自动切换程序，将图像按照程序自动切换到指定的监视器上。该模式的系统图如图1-11所示，典型应用案例如图1-12所示。图1-11矩阵切换模式的系统图摄像机切换/控制设备前端传输处理/控制显示/记录视频记录设备监视器摄像机遥控摄像机遥控摄像机监视器传输设备控制键盘分控键盘多媒体计算机监视器监视器主控分控1分控M1N-1N1.2认识视频监控系统图1-12矩阵切换模式的典型应用案例4.数字传输网络交换/切换模式：前端的网络摄像机可直接连接到数字交换传输网络，非网络摄像机可通过数字编码设备连接至数字交换传输网络。控制键盘可通过数字解码设备实现对前端摄像机控制和显示。数字视频音频记录装置可直接连接到数字交换传输网络，实现对音视频信号的记录存储。该模式的系统图如图1-13所示。图1-13数字视频网络交换/切换模式的系统图摄像机前端传输处理/控制显示/记录数字视频音频记录装置监视器摄像机遥控摄像机遥控摄像机监视器控制键盘控制/管理终端监视器主控分控1分控L1N-1N数字编码设备1数字编码设备K摄像机摄像机遥控摄像机遥控摄像机网络摄像机数字交换传输网络数字解码控制设备监视器监视器监视器1M-1M数字解码控制设备控制键盘1.2认识视频监控系统图1-14为数字传输网络交换/切换模式的典型应用案例。1.2认识视频监控系统图1-14数字传输网络交换/切换模式的典型应用案例1.2.3视频监控系统的传输方式1.同轴电缆传输方式同轴电缆传输方式是利用同轴电缆进行视频信号的传输，同轴电缆只能传输摄像机的视频信号，还需要增加控制线缆、电源线缆等，实现对摄像机的控制和视频信号的传输，一般适用于中小型模拟视频监控系统。视频监控系统使用的同轴电缆规格为75Ω，传输距离一般在300米左右。优点：是短距离传输图像信号损失小，造价低廉，系统稳定；缺点：是传输距离短，布线量大、维护困难、可扩展性差。2.双绞线电缆传输方式双绞线电缆传输方式是利用网络双绞线电缆进行视频信号和控制信号的传输，只需要再增加电源线，不需要专门的控制线缆，一般适用于中小型数字视频监控系统。1.2认识视频监控系统视频监控系统使用的双绞线一般为5类及以上的双绞线，传输距离一般不超过100米，如超过时需增加交换机进行拓展。优点：布线简易、成本低廉、抗干忧性能强；缺点：传输距离短、抗老化能力差，不适于野外传输。3.光纤传输方式光纤传输方式是利用光纤进行视频信号的传输，适用于大中型视频监控系统。利用光纤传输时，除光纤外还需光纤终端盒、光纤接续盒、光纤配线架、光纤收发器等配套器材。优点：是传输距离远、衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输；缺点：对于几千米内监控信号传输不够经济，光纤熔接及维护技术要求高，不易升级扩容。光纤分为多模光纤和单模光纤两种类型，多模光纤传输距离较短，单模光纤传输可达几十千米，因此在视频监控工程中经常使用单模光纤。1.2认识视频监控系统4.无线传输方式无线传输方式是利用微波等无线电波进行视频信号的传输，主要应用于因现场环境的限制而无法使用有线传输方式的场所。利用无线传输方式时，需要选用专门的无线摄像机和配套的信号解调器等设备，完成对视频信号的传输。优点：无需布线，成本低廉、适应性和拓展性好。缺点：容易受到外界电磁干扰，稳定性和可靠性较差。同轴电缆传输、双绞线电缆传输、光纤传输和无线传输四种传输方式优缺点对比如表1-1所示。1.2认识视频监控系统同轴电缆传输双绞线传输光纤传输无线传输优点是短距离下传输图像信号损失小，造价低廉，系统稳定。布线简易、成本低廉、抗干忧性能强。传输距离远、衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输。无须布线，成本低廉、适应性和拓展性好。缺点传输距离短，布线量大、维护困难、可扩展性差。传输距离短、抗老化能力差，不适于野外传输。对于几千米内监控信号传输不够经济，光纤熔接及维护技术要求高，不易升级扩容。容易受到外界电磁干扰，稳定性和可靠性较差。表1-1四种传输方式的优缺点对比表1.3.1视频监控系统的特点视频监控系统在实际应用中具有以下特点：1.主动探测性2.有效辅助性3.记录和完整再现真实性。4.资源共享性5.集成核心性6.影响最小性1.3视频监控系统的特点和应用1.3.2视频监控系统的工程应用随着计算机技术、多媒体技术、网络技术和数字图像压缩技术的快速发展，视频监控系统已经遍布人们日常生活的各个角落，从电梯、大楼出入口、小区边界、城市道路口、银行等处随处可见，下面为四个典型的应用案例。图1-15道路交通管理监控系统应用案例图1-17银行大厅视频监控系统摄像机1.3视频监控系统的特点和应用图1-16城市道路管理监控指挥中心图1-18住宅楼安装的摄像机西元科技园视频监控系统项目名称：西元科技园视频监控系统项目地址：西安市高新区秦岭四路西安西元电子科技有限公司科技园（简称西元科技园）建设单位：西安西元电子科技有限公司（简称西元公司）