某图书实验楼电视监控系统的设计.docx
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某图书实验楼电视监控系统的设计
课题名称建筑设备自动化系统_
学院电子与控制工程学院_
专业_
学生姓名_
学号_
1月12日至1月18日共1周
指导教师（签字）
2015年1月13日
前言
经济快速发展，带来的不仅仅是人们生活水平的提高，在这个高度网络化得经济系统，各种生产资料的社会化流动，物资和人力资源的流动，都在一定程度上促进了经济的发展，但是随之而来的也有些不安定的社会因素，抢劫、刑事案件等发案率增加这也是治安形势越来越严重的原因。
安居乐业是每一个人的梦想，对社会治安问题的治理，安全文明的城市的创建活动，都多多少少反映了这个永恒的话题。
由此而来，人们生活中最贴切的问题就是生活小区的安全防盗问题，以此诞生了很多相关产业，比如防盗门窗，防盗预警器材等等，但这种单一功能的防盗器材很难有全面的防盗作用。
真正需要的还是高智能的安防监控系统。
一个综合性的公共安全防范系统通常有电视监控子系统、入侵报警子系统、出入口控制子系统、访客管理子系统、停车场管理子系统等部分组成。
而电视监控子系统可实现以下功能：
●实时监控被监控对象，及时摄取现场景象的图像，并立即传送到控制室。
●监控用电视摄像机可做到轻便小巧，便于隐蔽和安装，并能实现远距离遥控监视及进行录像。
●可将非可见光信息转化为可见光图像。
●可在大范围的空间安装多部摄像机，组成多层次，立体监控，使监视范围无死角。
目录
一、题目名称…………………………………………………………3
二、课程设计的目的…………………………………………………3
三、课程设计的要求…………………………………………………3
四、系统设计的指导思想……………………………………………3
五、设计依据…………………………………………………………3
六、设计的原则………………………………………………………4
七、系统设计说明……………………………………………………5
7.1建筑概况……………………………………………………5
7.2系统的构成及原理………………………………………5
八、设备选型及配置方案………………………………………………10
8.1前端系统……………………………………………………10
8.2传输系统……………………………………………………10
8.3控制系统……………………………………………………11
8.4显示系统……………………………………………………11
九、设备选型……………………………………………………………12
十、设备清单…………………………………………………………14
十一、设计小结………………………………………………………14
附录
一、题目名称
某图书实验楼电视监控系统的设计
二、课程设计的目的
为了更好地使理论和实践结合，真正做到增长知识和发展能力的统一。
本课程设计的基本任务是提高学生在建筑智能化系统设计方面的实践技能，培养学生综合运用知识理论解决实际问题的能力。
通过智能化系统设计，绘制图纸，初步掌握智能化系统工程设计的方法和程序。
三、课程设计的要求
1.初步掌握简单智能化系统设计的基本方法，包括：
根据设计任务书要求，确定智能化系统的内容，通过调查研究，确定系统结构和产品，画出智能化系统的系统图、平面设计图，并写出设计说明书。
2.了解智能化系统的最新发展和主流技术与产品
3.培养初步设计能力和独立解决问题的能力。
对设计中遇到的问题，能通过上网查阅资料和咨询设备厂家寻找解决问题的办法。
四、系统设计的指导思想
本设计以行业标准作为设计依据，同时做到最精最简，结合图书实验楼的具体情况，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。
根据所给图书实验楼的总体建筑平面图，决定前端设计采用高清晰云台彩色网络摄像机，视频传输采用抗干扰同轴电缆，控制信号传输采用带屏蔽专用控制电缆，保证视频信号和控制信号的准确传输，中央控制系统采用数字视频录像机（DVR），可以实现循环录像，并方便检索回放。
本设计除却精简的目的之外，同时还包含有方便、安全性、兼容性、操作性等多重因素。
五、设计依据
本方案设计根据甲方常规要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。
主要包括：
②GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》。
⑤GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》。
⑥GB4943-95《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》。
⑧GB50395-2007《视频安防监控系统工程设计规范》。
六、设计的原则
本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。
并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。
本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
其具有以下原则：
1、先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和图书室实验楼的特点。
该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。
同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
2、经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
3、可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
4、开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。
5、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
并根据今后该工厂工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
6、追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
七、系统设计说明
7.1建筑概况
本工程为某大学图书实验楼，分为六层，各层建筑面积均为1256平方，建筑面积共为7536。
一层为书库、新书编目及贴标工作室、借阅处、建材实验室、土木实验室等；二层为教师阅览室、电子阅览室、办公室、图书阅览室等；三层为会议室、办公室等；四层为变电所微机综合自动化实验室、继电保护实验室、办公室、电力电子实验室、车电实验室、程控交换实验室、机车控制实验室、电机实验室、通信信号设备实验室等；五层为低压电器实验室、高压实验室、办公室、计算机网络中心等；六层为活动中心。
系统共设计有台摄像机102台，分别设计在大楼的各类主要进出口、大楼内部的主要公共区域、办公室、实验室和阅览室等安装监控探头进行现场实时监视录像，以保证图书实验室可以有效地杜绝隐患发生和监看大楼内人员的工作情况等。
本工厂前端分布情况，具体参见如下：
在一楼的大门口安装一台固定摄像机，监视大门入口处的人流情况。
在消防梯，左右边门和后门处各安装一台摄像机，以观察进入大楼的人员。
在楼梯厅和通道各安装一台固定摄像机。
在2到6楼，在每层楼面的楼梯厅和消防梯处安装一台固定摄像机，以监视进入该层面的人员。
同时配套安装红外微波双监探头，夜间防止非法闯入，所有报警信号接至读卡控制器的输入端来监测，并通过控制器向图形中心报警，联动CCTV摄像机进行摄像。
在各办公室内向门安装一台半球摄像机，能多角度地监视办公室的情况。
在各实验室向门安装一台半球摄像机，能多角度地监视实验室的情况。
在阅览室根据实际情况安装多台球形摄像机，能多角度地监视阅览室的情况。
7.2系统的构成及原理
视频电视监控系统应该说是跨学科跨行业的系统工程，以功能要求的不同可分为以下几个方面：
1）前端摄像系统。
2）视频传输系统。
3）视频控制系统。
4）视频显示和记录系统。
摄像部分是电视监控系统的前沿部分，起着监视扫描作用，对整个系统至关重要。
它把监视的内容变为图像信号，传送控制中心的监视器上，摄像部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。
传输部分是传输系统图像信号的途径和通道。
控制部分掌控整个系统中枢，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。
显示部分一般是由几台或多台监视器组成，它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。
其原理如以下系统图：
图1电视监控系统框图
1）前端摄像部分
摄像部分安装在图书实验楼的各个角落或屋顶，一般安装在监视现场,它一般包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台等。
它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号，以便监控。
摄像机
摄像机分为彩色和黑白两种，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比较适合用于光线不足的地方，如果使用的目的只是监视景物的位置和移动，则可采用黑白摄像机；如果要分辨被摄像物体的细节，比如分辨衣服或景物的颜色，则选用彩色的效果会较好。
镜头
常用镜头种类包括以下几种：
手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种。
定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。
这里由于图书馆的安全要求级别，我们采用定焦镜头。
云台
云台是安装、固定摄像机的支撑设备。
水平云台适用于监视范围不大的情况，在水平云台上安装好摄像机后可调整摄像机俯仰的角度，达到最好的监视角度后可遥控水平旋转。
全方位云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以大大增加摄像机的监视范围。
云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。
在控制信号的作用下，云台摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。
一般来说，水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°。
恒速云台的水平旋转速度一般在3°～10°/s，垂直速度为4°/s左右。
变速云台的水平旋转速度一般在0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。
在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达200°/s以上，垂直旋转速度在30°/s以上。
防护罩
防护罩用来保护摄像头不受损坏，同时起隐蔽作用。
防护罩分室内和室外两种。
室内的防护罩主要是防尘，有的也有作隐蔽作用，使监视场合和对象不易察觉受监视；室外防护罩的功能主要有防晒、防雨、防尘和防冻等作用。
一般的室外防护罩都配有温度继电器，在温度高时自动打开风扇冷却，温度低时自动加热；下雨时可以人工控制雨刷器刷雨；有的室外防护罩的玻璃还可以加热，当防护罩上有结霜时，可以加热除霜。
本设计主要使用室内防护罩。
前端摄像机点位分布情况如下：
一楼：
彩色摄像机15台。
二楼：
彩色摄像机17台。
三楼：
彩色摄像机23台。
四楼：
彩色摄像机28台。
五楼：
彩色摄像机14台。
六楼：
彩色摄像机4台。
3）摄像传输部分（包括视频信号和控制信号的传输）
视频信号的传输可用同轴电缆、光纤或双绞线，用双绞线传输时需可视频转换适配器。
控制信号的传输方式包括：
直接控制：
控制中心直接把控制量，如云台和变焦距镜头的电源电流等，直接送入被控设备。
特点是简单、直观、容易实现。
在现场设备比较少，主机为手动控制时适用。
但在被控的云台、镜头数量很多时，控制线缆数量多，线路复杂，所以在大系统中不采用。
多线编码的间接控制：
控制中心把控制的命令编成二进制或其它方式的并行码，由多线传送到现场的控制设备，再由它转换成控制量来对现场摄像设备进行控制。
这种方式比上一种方式用线少，在近距离控制时也常采用。
通讯编码的间接控制：
随着微处理器和各种集成电路芯片的普及，目前规模较大的电视监控系统大都采用通信编码，常用的是串行编码。
它的优点是：
用单根线路可以传送多路控制信号，从而大大节约了线路费用，通讯距离在不加中间处理情况下达可达1km公里以上，加处理可传10Km以上。
这样就克服了前面两种方式的缺陷。
本系统采用此种控制。
除了以上方法外，还有一种控制信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。
这种方式不需另铺设控制电缆。
它的实现方法有两种：
一种是频率分割，即把控制信号调制在与视频信号不同的频繁范围内，然后同视频信号一起传送，到现场后再把它们分解开；另一种方法是利用视频信号场消隐期间传送控制信号（同轴视控）。
这种方法在短距离传送时明显比其它方法要好，但设备的价格相对也比较昂贵。
4）显示与记录
显示与记录设备安装在控制室内,主要有监视器、硬盘录像机和一些视频处理设备。
现在有一种电视监控系统把云台、变焦镜头和摄像机封装在一起组成一体化摄像机。
它们配有高级的伺服系统，云台具有很高的旋转速度，还可以预置监视点和巡视路径。
平时按设定的路线进行自动巡视，一旦发生报警，就能很快地对准报警点，进行定点的监视和录像。
一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。
2）摄像控制部分
由于控制台需要操作的内容时间都很多，因此控制台的操作一般都采用计算机系统，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。
现在推出的数字视频监控报警系统采用计算机多媒体技术，以CCD摄像机作为监控探头，摄像机将获取的视频信号传输到主机，主机里的高速图像处理器进行数字化处理，将视频信号形成的图像与背景图像进行分析比较，若发现有差异就报警，因为这是一种全屏幕报警，因而不易漏报。
同时主机自动采集报警图像并存入计算机，事后用户可根据时间、地点随时查阅报警现场的图像，以了解报警原因。
系统将电视监控系统与报警合二为一，实现了监视、报警与图像记录的同步进行，而且这种系统中没有录像机，没有视频分配器，一切报警记录都在计算机的硬盘内，所有操作都根据屏幕上的软件提示动作，对使用者来说是一种全新概念的安全防护系统。
控制系统的切换方式主要有2种：
单步切换方式和顺序切换方式。
其原理如图所示
图2电视监控系统原理图
八、设备选型及配置方案
8.1前端系统
（1）摄像机的选择：
摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、收集信息。
摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。
光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代。
其主要性能及技术参数要求如下：
1）色彩；2）清晰度；3）照度；3）同步；4）电源；5）自动增益控制（AGC）；6）自动白平衡；7）电子亮度控制；8）逆光补偿。
（2）云台
云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为水平和全方位云台两种。
水平云台适用于监视范围不大的情况，在水平云台上安装好摄像机后可调整摄像机俯仰的角度，达到最好的监视角度后可遥控水平旋转。
（3）解码器
解码器一般与矩阵控制主机配套使用，主要作用为通过数据线缆接收来自矩阵主机的控制信号，对主机的控制码进行解码，放大输出，驱动云台的旋转，以及变焦镜头的变焦和聚焦。
8.2传输系统
监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场，所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。
（1）视频信号传输
一般采用同轴电缆传输视频基带信号，也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对也就是利用电话电缆传送。
由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用，可减少串扰，传输损失也较小。
但当电缆作为长距离传送媒体时，会发生对地不平衡低频地电流的影响，有时也会有高频干扰。
信号传输带宽为50Hz～4MHz，当传输距离在200m以内时，用同轴电缆传送，其衰减的影响一般可不予考虑；当传输距离大于200m时，电缆衰减量较大，为了能把整个带宽内不同频率的信号进行传输，必须使用电缆补偿放大器。
某些场合，布线非常困难时，可以采用无线传输如微波定向传输，但它要占用频率资源，需经无线电管理委员会核准。
（2）控制信号传输
对于CCTV，常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。
目前直接控制由于线缆过多，很少采用。
编码控制是将全部控制命令数字化（调制）后再传输，到控制设备后再解调，还原成直接控制量，可节约线缆。
这种方式传输距离长，目前工程中采用较多。
同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆，利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输，但价格较贵。
（3）管槽敷设
为防止电磁干扰和外电源及变频电梯等干扰，电缆应敷设在接地良好的金属管或金属桥架，同时保护线缆。
8.3控制系统
（1）视频放大器
当摄像机距离控制室超过300m以上时，因视频核号输出的损失和高频衰减，可能影响到输出图像的质量，应增加视频放大器。
（2）视频切换器
对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩阵，使任一路输入可切换至任一路输出。
设计时应满足必要的视频输入／输出容量，并易扩展。
一个CCTV系统除主控键盘外，还可根据需要设置分控键盘。
（3）多画面图像分割器
能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。
常用的16画面分割器，又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。
8.4显示系统
显示与记录设备一般均安装在安保控制室，主要由黑白／彩色监视器、录像机及视频处理设备组成。
（1）黑白／彩色专用监视器
实现对摄像机视频信号再现图像的设备，一般要求黑白监视器的水平清晰度应大于600线，彩色监视器的清晰度应大于350线。
（2）录像机
它是监视系统的记录和重放装置，一般采用时滞录像机，用普通180min的录像带可以录24h以上，甚至可达480h，960h，并可用控制信号自动操作录像机的遥控功能。
对于与安全报警系统联动的摄录像系统，宜单独配置相应的时滞录像机，目前已可采用数码光盘记录、计算机硬盘录像。
九、设备选型
矩阵主机选用美国PELCOCM9740矩阵主机，它扩容灵活，联网功能强大。
彩色全方位云台摄像机选用索尼SNC-DM160，它是专门针对安防监控应用设计的高清晰度百万像素摄像机，采用索尼最新开发的1/3英寸百万像素ExwavePRO™逐行扫描CCD，配合增强型彩色滤光片与索尼独特的聚光器技术，在各种条件下即使是微光环境，也能提供令人惊讶的百万像素高清晰、明亮图像。
彩色高清晰度摄像机选用索尼SNC-CS50P智能网络枪式摄像机，配备索尼最新一代的1/3英寸高感光度CCD，采用SuperExwaveTM技术实现超一流图像质量和高灵敏度，最低照度达到0.04Lx（F0.95，50IRE）。
彩色半球摄像机选用索尼SNC-DS60高性能智能网络半球摄像机，索尼网络半球摄像机的新品SNC-DS60和SNC-DS10采用索尼最新开发的ExwavePRO™逐行扫描CCD技术，配合增强型彩色滤光片，在各种条件下即使是微光环境，也能提供令人惊讶的高清晰、明亮图像。
数字硬盘录像机选用上海志杨电子有限公司产品；对来自现场的所有图像信号的显示、记录与回放，采用硬盘存储，能提供迅速、高质量、连续记录功能的智能数字硬盘监控录像机，经过16画面帧处理器对画面分割后进行全实时录像。
并根据多路图像信号显示。
XH-DVR2016C数字硬盘录像机是通过集成最先进的数字视频技术和软件工作，提供高质量的实时数字视频记录和监控功能。
可以在高质量的SVGA显示器上监视多达16路摄像机，并带有强大的回放搜索功能。
设备的回放和记录功能可同时进行，为保安监控系统提供24小时实时监控。
5楼中心机房内置17″监视器20台、数字大屏幕彩色电视一台、矩阵主机一台、控制键盘一台、硬盘录像机三台、多媒体计算机及配套管理软件、UPS备用电源一台、操作台及电视墙等辅助设备。
电视监控系统信息点统计表
编号
位置分布
需求分类
单位
数量
1
一楼
书库
全方位云台彩色摄像机
台
2
2
大门、边门、后门
彩色高清晰度摄像机
台
4
3
楼梯厅、消防梯
彩色高清晰度摄像机
台
2
4
办公室
彩色半球摄像机
台
1
5
走廊
彩色高清晰度摄像机
台
2
6
建材实验室
彩色半球摄像机
台
2
7
土木实验室
彩色半球摄像机
台
2
8
二楼
图书阅览室
全方位云台彩色摄像机
台
5
9
电子阅览室
全方位云台彩色摄像机
台
3
10
办公室
彩色半球摄像机
台
1
11
教师阅览室
全方位云台彩色摄像机
台
2
12
走廊
彩色高清晰度摄像机
台
3
13
楼梯厅、消防梯
彩色高清晰度摄像机
台
3
14
三楼
办公室（大）
彩色半球摄像机
台
5
15
办公室（小）
彩色半球摄像机
台
18
16
四楼
走廊
彩色高清晰度摄像机
台
4
17
楼梯厅、消防梯
彩色高清晰度摄像机
台
2
18
电机实验室
彩色半球摄像机
台
2
19
变电所微机综合自动化实验室
彩色半球摄像机
台
2
20
办公室
彩色半球摄像机
台
2
21
6502电气集中实验室
彩色半球摄像机
台
2
22
机床控制实验室
彩色半球摄像机
台
2
23
通信信号设备实验室
彩色半球摄像机
台
2
24
程控交换实验室
彩色半球摄像机
台
2
25
电机实验室
彩色半球摄像机
台
2
26
继电保护实验室
彩色半球摄像机
台
2
27
电力电子实验室
彩色半球摄像机
台
2
28
车电实验室
彩色半球摄像机
台
2
29
五楼
走廊
彩色高清晰度摄像机
台
3
30
楼梯厅，消防梯
彩色高清晰度摄像机
台
2
31
高压实验室
彩色半球摄像机
台
2
32
计算机网络中心
全方位云台彩色摄像机
台
2
29
实验室
彩色半球摄像机
台
4
30
办公室
彩色半球摄像机
台
1
31
六楼
走廊
彩色高清晰度摄像机
台
2
32
楼梯厅、消防梯
彩色高清晰度摄像机
台
2
十、设备清单
产品名称
规格型号
单位
数量
品牌
矩阵主机
CM9740
台
1
PELCO
控制显示键盘
2316LED
只
1
霍尼韦尔
数字硬盘录像机
XH-DVR2016C
台
3
上海志杨
彩色全方位云台摄像机
SNC-DM160
只
15
SONY
彩色高清晰度摄像机
SNC-CS50P
只
29
SONY
彩色半球摄像机
SNC-DS60
只
58
SONY
监视器
17寸
台
20
AKITA
系统软件
DVM
套
1
霍尼韦尔
免维护电池
6FM7
组
1
TOYO
十一、设计小结
我觉得这次的课程设计对我各方面的影响都很大。
首先，我认识到了平时课堂学习的重要性了。
课堂上老师讲的东西很重要，老师讲的全是书中的精华，所以我们一定要好好听讲。
其次，这次课程设计对我们以前学的东西起到了很好的巩固作用，俗话说实践是检验真理的唯一标准。
同
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