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1、视频监控内部培训资料2010.7目录1、监控系统的发展1.1 第一代视频监控CCTV1.2 第二代基于“PC多媒体卡”数字视频监控系统(DVR)1.3 “模拟-数字”监控系统(DVR)的 延伸DVS1.4 数字化视频监控的优点1.5 第三代视频监控：完全使用IP技术的视频监控系统IPVS1.6 关于无线监控2 2、视频监控系统的组成2.1 摄像部分2.2 传输部分2.3 控制记录部分2.4 显示部分2.5 模拟监控系统拓扑图2.6 模拟监控与数字监控2.7 数字监控系统拓扑图2.8 模拟监控与数字监控对照表 2.9 模拟监控与数字监控成本对比3、视频监控系统设计3.1 简单的定点监控系统3.2
2、 简单的全方位监控系统3.3 具有小型主机的监控系统3.4 具有声音监听的监控系统3.5 大中型电视监控系统3.6 多主机多级电视监控系统4、监控系统的发展前景1、监控系统的发展视频监控系统发展了短短二十几年时间，从最早的模拟监控到这些年火热的数字监控再到方兴未艾的网络视频监控，发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天，我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV)，到第二代基于“PC多媒体卡”数字视频监控系统(DVR)，到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS),以及介于第二代和第三代之间的DVS。1.1第一代视频
3、监控CCTV在20世纪90年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。图像信息采用视频电缆，以模拟方式传输，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查看。主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，利用视频传输线将来自摄像机的视频连接到监视器上，利用视频矩阵主机，采用键盘进行切换和控制，录像采用使用磁带的长时间录像机；远距离图像传输采用模拟光纤，利用光端机进行视频的传输。传统的模拟闭路电视监控系统有很多局限性：有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感；有线模拟视频监控无法联网，只能以点对点的方式监视现场，并且使得布线工程量极大；有
4、线模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存储介质（如录像带），查询取证时十分烦琐。1.2 第二代基于“PC多媒体卡”数字视频监控 系统(DVR)20世纪90年代中期，基于PC的多媒体监控随着数字视频压缩编码技术的发展而产生。系统在远端有若干个摄像机、各种检测和报警探头与数据设备，获取图像信息，通过各自的传输线路汇接到多媒体监控终端上，然后再通过通信网络，将这些信息传到一个或多个监控中心。监控终端机可以是一台PC机，也可以是专用的工业控制机。这类监控系统功能较强，便于现场操作；但稳定性不够好，结构复杂，视频前端（如CCD等视频信号的采集、压缩、通信）较为复杂，可靠性不高；功耗高，费用高；需要有多人值
5、守；同时，软件的开放性也不好,传输距离明显受限。PC机也需专人管理，特别是在环境或空间不适宜的监控点，这种方式不理想。这其实是半模拟-半数字的监控系统，目前在一些小型的、要求比较简单的场所用的比较广泛。只是随着技术的发展，工控机变成了嵌入式的硬盘录像机，该机性能较好，可无人值守，还有网络功能。1.3“模拟-数字”监控系统(DVR)的延伸DVS以视频网络服务器和视频综合管理平台为核心的数字化网络视频监控系统。基于嵌入式技术的网络数字监控系统不需处理模拟视频信号的PC，而是把摄像机输出的模拟视频信号通过嵌入式视频编码器直接转换成IP数字信号。嵌入式视频编码器具备视频编码处理、网络通信、自动控制等强
6、大功能，直接支持网络视频传输和网络管理，这类系统可以直接连入以太网，省掉了各种复杂的电缆，具有方便灵活、即插即看等特点，使得监控范围达到前所未有的广度。除了编码器外，还有嵌入式解码器、控制器、录像服务器等独立的硬件模块，它们可单独安装，不同厂家设备可实现互连。DVS目前比较主流的监控系统，性能优于第一代和DVR，比第三代有价格优势，技术也相对成熟，虽然某些时候施工布线会比较复杂，但总体来说瑕不掩瑜。1.4 数字化视频监控的优点数字视频监控的优点是克服了模拟闭路电视监控的局限性：（1）数字化视频可以在计算机网络（局域网或广域网）上传输图像数据，不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和
7、稳定性；（2）数字视频可利用计算机网络联网，网络带宽可复用，无须重复布线；（3）数字化存储成为可能，经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘、U盘中，查询十分简便快捷；（4）不需要庞大的布线工作，减少了施工量。1.5 第三代视频监控：完全使用IP技术的视频监控系统IPVS全IP视频监控系统与前面三种方案相比存在显著区别：该系统优势是摄像机内置Web服务器，并直接提供以太网端口，摄像机内集成了各种协议，支持热插拔和直接访问。这些摄像机生成JPEG或MPEG-4数据文件，可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印，而不是生成连续模拟视频信号形式图像。更具高科技含量的是可以通
8、过移动的3G网络实现无线传输，你可以通过笔记本、手机、PDA等无线终端随处查看视频。1.6 关于无线监控无线监控比较常用的有：模拟微波视频传输，数字微波视频传输，无线网桥，或者用电信和移动的通讯网络CDMA，TD-SCDMA（这种方式价格昂贵，而且图像不实时，每秒也就几贞图像，延时大概有10几秒钟，图像大小大概也就352*288），前面两种方式是目前比较常用的。模拟微波传输就是把视频信号直接调制在微波的信道上（微波发射机，HD-630），通过天线（HD-1300LXB）发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，然后再通过微波接收机（RECORD8200）解调出原来的视频信号。如果需要控制云台镜头
9、，就在监控中心加相应的指令控制发射机（HD-2050），监控前端配置相应的指令接收机（HD-2060），这种监控方式图像非常清晰，没有延时，没有压缩损耗，造价便宜，施工安装调试简单，适合一般监控点不是很多，需要中继也不多的情况下使用。数字微波传输就是先把视频编码压缩(HD-6001D)，然后通过数字微波(HD-9500)信道调制，再通过天线发射出去，接收端则相反，天线接收信号，微波解扩，视频解压缩，最后还原模拟的视频信号，也可微波解扩后通过电脑安装相应的解码软件，用电脑软解压视频，而且电脑还支持录像，回放，管理，云镜控制，报警控制等功能；这种监控方式图像有720*576和352*288的分辨率
10、选择，前者造价更高，视频有0.2-0.8秒左右的延时，造价根据实际情况差别很大，但也有一些模拟微波不可比的优点，如监控点比较多，环境比较复杂，需要加中继的情况多，监控点比较集中它可集中传输多路视频，抗干扰能力比模拟的要好一点，等等.优点，适合监控点比较多，需要中继也多的情况下使用。2、视频监控系统的组成典型的视频监控系统主要由前端设备和后端设备这两大部分组成，其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。视频监控系统由摄像机部分（有时还有拾音器）、传输部分、控制记录以及显示部分四大块组成。
11、在每一部分中，又含有更加具体的设备或部件。2.1 摄像部分 摄像机基础知识介绍（1）摄像机有黑白、彩色之分，后来随着技术的日益成熟，慢慢有了彩色转黑白、红外一体机等。（2）按摄像机外形来分有半球、普通枪机、一体机、球机、云台、烟感、针孔、飞碟等，球机有匀速球、高速球和智能高速球等。还有集成了网路协议的网络摄像机。（3）有定焦和变焦之分（4）摄像机的清晰度用电视线TVL表示。常见的有420TVL、480TVL、520TVL、580TVL等.高清监控摄像机已经达到1080P。420TVL相当于25万像素，480TVL相当于38万像素以上。（5）视频监控属于弱电行业，所以摄像机以及配套产品（云台、视
12、频服务器）的电源一般选用12V、24V（机房设备除外）。2.2 传输部分 视频传输选用75的同轴电缆，通常使用的电缆型号为SYV753和SYV755。它们对视频信号的无中继传输距离一般为300-500m，当传输距离更长时，可相应选用SYV757、SYV759或SYV7512的粗同轴电缆（在实际工程中，粗缆的无中继传输距离可达1km），在视频信号衰减而图像变模糊可考虑使用信号放大器。大的系统电源线是按交流220V布线，在摄像机端再经适配器转换成直流12V，这样做的好处是可以采用总线式布线且不需很粗的线，小的系统也可采用12V直接供电的方式，因为有衰减，所以距离不能太长。控制电缆通常指的是用于控制
13、云台及电动3可变镜头的多芯电缆，它一端连接于控制器或解码器的云台、电动镜头控制接线端，另一端则直接接到云台、电动镜头的相应端子上。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，也有采用射频传输方式或光纤传输方式。2.3 控制记录部分 控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。总控制台中主要的功能有：视频信号放大与分配、图像信号的较正与补偿、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。硬盘录像机DVR：PC式和嵌入式 （1）PC型硬盘录像机实质上就是一部专用工业计算机，利用专门的软件和硬件集视频捕捉、数据处
14、理及记录、自动警报于一身。操作系统一般采用WINDOWS系列。不足之处是其操作系统基于WINDOWS运行，不能长时间连续工作，必须隔时重启，且维护较为困难。（2）嵌入式硬盘录像机可用面板、遥控、鼠标来操作，操作系统采用自行研发的操作系统。优点是操作简便，稳定，能长时间连续工作。2.4 显示部分 显示部分一般由几台或多台监视器（或带视频输入的普通电视机）组成。它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。也可采用矩阵+监视器的方式来组建电视墙。一个监视器显示多个图像，可切割显示或循环显示。目前采用的有等离子电视，液晶电视，背投，LED屏、DLP拼接屏等。2.5 模拟监控系统拓扑图2.6 模拟监控与数字
15、监控视频监控按传输的信号分有模拟监控和数字监控。编码器（视频服务器）来完成模拟信号到数字信号的转变。数字监控是通过网络来传输的。有编码就有解码，解码就是把数字信号转回模拟信号再输出。各个视频网络服务器都有独立的IP地址,将数字化的视频压缩信号直接连接到LAN/WAN中作为整个网络的视频共享资源。综合管理平台作为主服务器,安装有监控系统服务器端的软件,包括数据库系统。服务器将所有前端网络视频服务器及前端监控设备管理起来,并维护同它们的网络连接;同时,对所有网络中的用户实现授权管理,所有用户可通过网络上上任一台计算机登录到服务器系统,根据不同权限对图像进行监视、查询、录像回放等。视频服务器传输图像
16、在25帧/秒、分辨率352288像素时，平均占用带宽仅为250kbps。2.7 数字监控系统拓扑图 2.8 模拟监控与数字监控对照表 模拟监控方案 数字监控方案 功 能器材线缆器材线缆视频采集 硬盘录像机 从点到监控室距离等长线缆视频服务器 摄像机与视频服务器距离等长线缆 音频采集 从点到监控室距离等长线缆 拾音器与视频服务器距离等长线缆 云台控制 从点到监控室距离等长线缆 云台与视频服务器距离等长线缆 电视墙显示 矩阵、矩阵控制器 需要视频线数字视频矩阵(解码平台)软件完成视频录制 硬盘录像机 从矩阵至硬盘录像机距离等长线缆 中心控制台（主要由软件完成）无需线缆音频录制 硬盘录像机 从矩阵至
17、硬盘录像机距离等长线缆现场开关控制 从矩阵至监控点距离等长线缆2.9 模拟监控与数字监控的成本对比从上表中看出,使用传统方案,每一个监控点必须都有专门的线缆铺设至中心,包括音频线、视频线、控制线,如果某学校有100个监控点,都要报警上传、开关量下传、语音对讲(双向)、视频监看、云台控制,那么将会有6*100条线缆拉入中心,不论施工还是维护都是很大问题。使用网络监控方案,每一个监控点只需在现场使用很短的线缆连接(以2米计算),所有数据传输给网络视频服务器,网络视频服务器接入学校主干网络,进入中心后实际只是一根网线。假设某学校有100个监控点,假设每个监控点到中心的距离为200米,那么传统方案将使
18、用6*100*200=120000米的线缆;而视频服务器接入主干网络将使用 5*2(前端设备与视频服务器的连接线)*100+10(视频服务器与主干网络的连接线)*100=2000米的线缆。假设主干网络不存在,可以给他做个校园网。网络与监控是两个系统。如果重新布线也就增加20000米。由此得出结论,传统方案与网络方案线材的成本比为12:13、视频监控系统设计中小型电视监控系统通常的电视监控系统规模都不大，功能也相对简单，但其适用的范围非常广。一般来说，典型中小型电视监控系统的摄像监视点数不超过32点，造价大都在几万-十几万乃至几十万不等。3.1 简单的定点监控系统最简单的定点监控系统就是在监视现
19、场安置定点摄像机（摄像机配接定焦镜头），通过同轴电缆将视频信号传输到监控室内的监视器。例如，在小型工厂的大门口安置一台摄像机，并通过同轴电缆将视频信号传送到厂办公室内的监视器（或电视机）上，管理人员就可以看到哪些人上班迟到或早退，离厂时是否携带了厂内的物品。若是再配置一台硬盘录像机，还可以把监视的画面记录下来，供日后检索查证.这种简单的定点监控系统适用于多种应用场合。以某著名外企总部为例，该总部曾多次丢失高档笔记本电脑，后来在其各楼层的所有12个出口都安装了定点摄像机，并配备了硬盘录像机，有效地杜绝了上述失盗现象。某招待所也是采用了这种简单的定点监控系统。这是在1-6层客房通道的两端各安装一台
20、定点摄像机，加上大门口、门厅、后门、停车场等4个监视点共计16台摄像机，再配置一台硬盘录像机便构成了完整的监控系统。3.2 简单的全方位监控系统全方位监控系统是将前述定点监控系统中的定焦镜头换成电动变焦镜头，并增加可上下左右运动的全方位云台，使每个摄像机可以进行上下左右的扫视，其所配镜头的焦距也可在一定范围内变化（放大缩小）。很显然，云台及电动镜头的动作需要由系统主机配合的解码器来控制。最简单的全方位监控系统与最简单的定点监控系统相比，在前端增加了一个全方位云台及电动变焦镜头，通过监控主机控制，另外从前端到控制室还需多布设一条控制线缆。以某小型制衣厂的监控系统为例，在其制衣车间安装了两台全方位
21、摄像机，在厂长办公室内配置了硬盘录像机，当厂长需要了解车间情况时，只需通过主机选定某一台摄像机的画面，并通过操作控制使摄像机对整个监控现场进行扫视，也可以对某个局部进行定点监视。在实际应用中，并不一定使每一个监视点都按全方位来配置，通常仅是在整个监控系统中的某几个特殊的监视点才配备全方位设备。例如，在前述的某招待所的定点监控系统中，也可考虑将监视停车场情况的定点摄像机改为全方位摄像机（更换电动变焦镜头并增加全方位云台），再在控制室内增加一台控制器，这样就可以把对停车场的监视范围扩大了，既可以对整个停车场进行扫视，也可以对某个局部进行监视。特别是当推进镜头时，还可以看清车牌号码。3.3 具有小型
22、主机的监控系统一般来说，使用系统主机会增加整个监控系统的造价，这是因为系统主机的造价要比普通监视器高，而与之配套的前端解码器的价格也高。但从布线考虑，各解码器与系统主机之间是采用总线方式连接的，因此系统中线缆的数量不多（只需要一根两芯通信电缆）。另外，集成式的系统主机大都有报警探测器接口，可以方便地将防盗报警系统与电视监控系统整合于一体。当有探测器报警时，该主机还可自动地将主监视器画面切换到发生警情的现场摄像机所拍摄的画面。3.4 具有声音监听的监控系统电视监控系统中还常常需要对现场声音进行监听（例如：银行柜员制监控系统），因此从系统结构上看，整个电视监控系统由图像和声音两个部分组成。由于增加
23、了声音信号的采集及传输，从某种意义上说，系统的规模相当于比纯定点图像监控系统增加了一倍，而且在传输过程中还应保证图像与声音信号的同步。现有的嵌入式硬盘录像机可以轻松的实现这个功能，使图像与声音一一对应，达到监听的目的。3.5 大中型电视监控系统 大中型电视监控系统的监视点数增多，除了包含有大量的全方位监视点外，还常常与防盗报警系统集成为一体。由于汇集在中心控制室的视音频信号多，往往需要多种视音频设备进行组合，很多系统还需要多个分控制中心（或分控点），因此系统相对庞大。从原理上说，大中型电视监控系统与前述的中小型电视监控系统是一样的。这里所谓的“大中型”可有两层含义：一是指系统的规模大，如前端摄
24、像机的数量及中心控制端设备的数量都很多，中心控制室的场面也很庞大，往往还要有一面庞大的电视墙，能同时显示出大小不等的十几个甚至几十个实时监控现场的画面，另外还在很多相关部门设有分控系统，有时还会与防盗报警系统或门禁刷卡系统联动；二是系统的复杂程度高，作业难度大，传输条件恶劣，使得十几个点的监控系统比普通超市或写字楼中的同十个甚至上百个点的监控系统的施工与调试还难。3.6 多主机多级电视监控系统 以某大型工厂的监控系统为例，用户要求在其每一个相对独立的厂区都安装一套闭路电视监控系统，各厂区内有独立的监控室，管理人员可以对本系统进行任意操作控制。而整个工厂还要建立一个大型监控系统，将各厂区的子系统
25、组合在一起，并设立大型电视监控中心，在该中心可以任意调看一厂区中某一个摄像机的图像，并对该摄像机的云台及电动变焦镜头进行控制。这就提出了由各厂区的多台主机共同组成大型电视监控系统的要求。方法一：可以通过硬盘录像机的网络功能来实现。给每个主机配上工厂的内网IP，把主机接入网络，在领导办公室可以任意调看或控制任一厂区任一个摄像机的图像。方法二：给每个监控点都配上视频服务器，接入工厂内网，无论在什么地方都可以随意观看或控制（有权限设置），这样就把原来的模拟监控变成了数字监控了。4、监控系统的发展前景 未来监控系统发展的整体方向是：数字化、智能化、自动化、网络化。网络化是监控系统的大势所趋，它大大地简化和提高了信息传递的方式和速度。随着网络技术和计算机技术的不断发展以及市场应用环境的逐步成熟，基于视频交换技术的网络视频监控系统已经成为监控系统发展方向。可以预计，网络视频监控系统以其远距离监控，良好的扩充性和可管理性，易于与其它系统进行集成等模拟视频监控系统所无法企及的优势，最终将完全取代模拟视频监控系统，而成为监控系统的新标准。