星级宾馆的视频监控系统设计毕业设计论文.docx
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星级宾馆的视频监控系统设计毕业设计论文
毕业设计
设计题目：
某星级宾馆的视频监控系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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日期：
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某星级宾馆的视频监控系统设计
摘要
随着经济的日益发展和交通的更加便利，公共场所的数量日益增多，相关人员的流动也越来越大，安全问题变得尤为突出。
为了将某些安全隐患减少到最小的程度，可以通过对相关地点安装相应的视频监控系统，实现对该地点的实时监控，可以对突发事件及时处理和方便对日后相关的调查研究。
视频监控系统主要是由三大部分组成，分别为：
前端信息采集部分、中端信息传输部分、后端显示控制部分，随着现代科学技术的不断发展，视频监控系统更加的高度集中化、智能化、人性化，从而使人们的生活更加的安全和便捷。
本次设计运用目前先进的视频监控系统，对某星级宾馆进行实时监控，在最大的程度上保障了内部人员的财产和生命的安全，并使日常生活更为便捷。
关键字：
摄像机镜头数字硬盘录像机综合布线控制室显示器
TheDesignofVideoMonitoringSystemforStar-ratedHotel
Abstract
Witheconomicdevelopmentandtransportationmoreconvenient,publicplaceisincreasing,thenumberofrelevantpersonnelflowalsoismoreandmorebig,thesecurityproblembecomesparticularlyoutstanding.Inordertoreducesomesafehiddentroubletothesmallestdegree,wecanthroughtotherelatedsiteinstallationvideomonitoringsystem,thecorrespondingtothissiterealizereal-timemonitoringofemergencies,convenientandtimelytreatmentforfutureresearchrelated.Videosurveillancesystemismainlycomposedofthreemaincomponents,respectivelyis:
thepartoffront-endinformationcollection,thepartofinformationtransmissionandthepartofback-enddisplaycontrolsection,withmodernscienceandtechnologyunceasingdevelopment,videomonitoringsystemmorehighlycentralized,intelligent,humanization,thusmakesthelifeofpeoplemoresafetyandconvenient.Thisdesignusingtheadvancedvideomonitoringsystem,toonestar-ratedhotelinreal-timemonitoring,guaranteestheinternalperson’spropertyandlifesafetyinthelarggestextent,andmakesdailylifemoreconvenient.
Keywords:
camera;camaralens;harddiskvideorecorder;integratedwiring;controlroom;displays
1引言
随着当今科学技术的不断发展和人们对周围环境安全的需求不断提高，视频监控系统逐渐的出现在人们的日常生活中，其并朝着信息化、网络化和智能化方向不断的发展和提高，由原先单一的一对一监控系统到今天的数字多媒体监控管理系统，这短短的几十年的发展历程中，伴随着新技术革命的不断冲击，发生了翻天覆地变化。
从技术角度出发，视频监控系统发展划分为三个阶段：
第一代模拟视频监控系统（CCTV）；第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR）；第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS）。
按其规模可分为大、中和小型视频监控系统[1]。
大型视频监控系统主要应用于大型的智能小区、工厂和学校等。
该系统结构庞大，线路较多，所需的摄像机类型和数量多，传输距离远，为保持图像的质量，采用光纤传输。
通过将摄像机采集到的信号转换为光信号，并用光端发射机进行发射和接受，相应的硬盘录像机存储空间也相对较大。
中型视频监控系统一般用于相对独立的高层建筑，如：
大型的星级宾馆、教学楼等。
该系统相对大型系统简单，传输距离相对较近，普通的同轴电缆即可满足需要，摄像机安装点也相对较少。
小型视频监控系统则用于监控场所面积相对较小的地方，常见的有小型超市，日常家居等。
其结构简单，所需设备数量较少，摄像机类型单一[2]。
本次设计是为某星级宾馆设计视频监控系统，规模属于中型视频监控系统。
通过对图纸的仔细研究，确定了各个楼层的设施和房间的功能及总体布局，制定了总体的设计方案，其中包括了对摄像机的安装地点和其相应的类型，预算了总体设计的所需经费。
并运用综合布线技术对各个线路的走线进行了细致的设计。
该宾馆共有九层，其内部有大厅、休息场所、客房和会议室等。
通过同轴电缆采用RS-485传输协议进行视频信号的传输。
在一层保安部安放末端管理设备，成为控制管理中心，以便有特殊情况时保安人员可以迅速出动，避免危险事故的发生，而且可以记录特定时间的图像，便于发生特殊案件后可以及时调查侦破。
2总体设计
2.1设备的选型
视频监控系统主要有三部分组成，分别为：
前端设备，传输系统，后端设备。
其系统结构如图2-1。
视频线
视频线
硬盘刻录机
显视器
控制信号
图2-1视频监控系统组成
2.1.1前端设备
前端设备主要是指视频监控系统的摄像部分，是整个系统的眼睛，作用是将所监视目标的光信号转变为电信号。
其主要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。
摄像机安装在某个监控点上，视场角需覆盖整个被监控的区域，摄像机上安装变焦镜头，可以使摄像机能够观察的距离更远更清楚，把摄像机安装在自动云台上，通过控制台的控制，是摄像机作水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能够监视的角度和面积最大。
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变成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。
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。
摄像机按其外观可以分为：
机板型、针孔型、半球型、枪式和一体化球机。
枪式最为普遍，被广泛的应用在现在很多实际场合中，其安装方便便于调试，可操作性强，若出现故障便于施工人员维修。
一体化球机功能强大，可视角度较大，监控范围广、性价比高。
传统摄像机定位系统不够灵活，多需要手动对焦，而一体化球具有自动聚焦功能。
尤其适合应用在大厅等地点。
结合本次监控地点的具体分布和实际需要及实际参观调查，确定了使用枪式和一体化球机两种类型[3]。
摄像机按不同感光芯片可分为：
CMOS摄像机和CCD摄像机。
CMOS摄像机电源消耗量比CCD低，与周边电路的整合性高，体积大幅缩小，但是其在处理快速变换的视频时，由于电流变换过于频繁而过热，难以保证优良的图像质量。
CCD摄像机是指被摄物体的图像通过镜头聚焦在CCD芯片上，像素电荷经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。
视频信号连接到监视器视频输入端即可得到视频图像。
用于传送优质视频。
目前监控系统多使用CCD图像传感器。
本次设计采用目前广泛使用的CCD摄像机。
摄像机清晰度可以通过摄像机像素数和水平分辨率来确定。
CCD像素数越高图像越清晰，水平分辨率常用线对作为单位，常用黑白摄像机分辨率一般为380~600线对，彩色380~480线对，数值越大成像越清晰。
一般监视场合，用400线左右黑白摄像机即可满足要求。
摄像机按成像色彩分为：
彩色摄像机和黑白摄像机。
彩色摄像机价格较高，且对监控地点要求的条件较高，适用于监控对象细微颜色辨别的情况。
一般用于相应实际生产管理中。
对于监控场所对色彩要求度不高，仅需监视对象的位置或移动的情况的常用黑白摄像机。
一般用于防盗、对某些场合人员的出入情况的监控。
而且其图像相对清晰，对周围环境的要求度不高，价格便宜，使用较为广泛。
本次设计是为某星级宾馆的各个楼层相应地点和各个出入口进行实时监控，主要针对的是人员的出入和公共场合发生的情况。
对色彩要求度很低，因此从造价和实际需要综合考虑，本次视频监控系统的摄像机均为黑白摄像机，实际设备均选用深圳真功夫科技有限公司的黑猫牌系列监控摄像机，具体型号、功能及参数介绍如下：
黑猫枪式HM-103S黑白摄像机主要参数：
CCD靶面尺寸：
1/3″传感器芯片：
SONY水平分辨率：
420线对。
黑猫枪式HM-103S黑白摄像机结构介绍：
其自动光圈镜头驱动模式有两种，分别是：
直流驱动（DC）和视频驱动（VIDEO）。
当在摄像机上安装直流控制信号自动光圈镜头时，开关选择“DC”，摄像机上安装视频控制信号自动光圈镜头时，开关选择“VIDEO”。
其提供了光圈控制电平调节（LEVELL/H）接口，可用于调整输出给自动光圈镜头的控制电平，实现镜头光圈开度控制。
自动光圈镜头控制线缆：
将控制信号从摄像机传输到光圈镜头。
底部有安装转接孔，通过螺丝固定安装转接器，把摄像机安装在支架上。
侧面有自动光圈镜头接口，其作用是为自动光圈镜头提供电源和控制信号。
黑猫枪式HM-103S摄像机尾部接口：
输入/输出：
用来输入RS-485控制信号，其部分端子和对应功能描述见表2-1。
表2-1黑猫摄像机HM-103S部分端子及其功能
序号
名称
功能描述
1
RS-485：
DATA+
连接到RS-485DATA+的单线插孔
2
RS-485：
DATA-
连接到RS-485DATA-的单线插孔
3
GND
接地插座
4
5V-OUT
提供直流电源，电压：
+5V；电流：
100mA
①菜单处理开关。
②电源显示LED：
当电源不能正常连接时，红色的LED灯会亮。
③视频输出端子：
与监视器视频输入端子相连接的端子，通过该端子输④出摄像机的视频信号。
④电源连接端子：
连接电源线。
一般的摄像机电源线在连接时需注意电源的正负极性，而HM-103S的电源直流12V输入采用了保护措施，可以不分极性连接。
黑猫HM-723S金属飞碟电梯专用半球摄像机主要参数介绍：
CCD靶面尺寸：
1/3″传感器芯片：
SONY清晰度：
420线
黑猫一体化球机HM-870P主要参数性能介绍：
经济型智能球，具有高速球主要性能；铝合金外罩，耐高温度，抗腐蚀；进口亚克力球罩，透光率高，图象无失真；使用RS-485通讯，集成多种通讯协议，通讯波特率可调，通过球机内部的简单拨码，即可与国内外主要系统兼容，通用性极强；低速运行平稳，超低噪声，画面无抖动；自动巡检，可存储用户任意编写的9条轨迹，128个预置位，具有8条两点间线扫功能；变速旋转（水平0-20°/S秒，垂直0-20°/秒），自动水平扫描；360°无限位旋转，实现全方位无盲点监视，球机可通过摇杆倾斜角度大小调节旋转速度；机械装置设计精巧，结构紧[4]。
黑猫一体化球机HM-870主要结构介绍：
该一体化球机内部装有电机及其驱动等控制电路，有6个控制输入端。
1个是电源的公共端，另4个是上、下、左、右端，还有1个则是自动转动端。
当电源的一端接到公共端时，电源的另一端接到自动端时，云台将带动摄像机头按照一定的转动速度上下、左右自动转动。
在电源供电电压方面，采用交流220V。
其内部支撑摄像机运动的主要结构有四部分，分别是：
摄像机托架、电机驱动板、水平运动控制电机、垂直运动控制电机。
该一体化球机内置解码器，可实现外置解码器功能，因此解码板和云台不需要另外布线。
黑猫一体化球机HM-870外部线缆描述如表2-2。
表2-2一体化球机外部线缆描述
功能
解码器电源AC24V
RS-485
视频线
A+
B-
芯
屏蔽线
线缆颜色
红
红
红
蓝
V+
V-
黑猫HM-9224VS，24路H.264高清网络硬盘录像机具体参数与主要功能介绍：
最新24路主机，H.264压缩，VGA接口，带网络，支持鼠标，支持移动硬盘，支持CIF，QCIF自由组合，手机监控；
全实时：
25帧/秒，总资源800帧；
24路视频输入,2路BNC输出,一路VGA输出可接显示器；12路音频输入,1路音频输出；
支持网络远程监控，USB备份；
具备多功功能，支持多路同时回放；
录像码流/帧率可调，支持云镜控制，报警功能；
支持2块2000G以上SATA串口大硬盘。
镜头按安装方式可分为：
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。
本次设计所选用的枪式摄像机均需要采用CS安装座的镜头。
按镜头规格大小可分为：
镜头规格有1/2in、1/4in，表示镜头成像尺寸的对角线长度。
其中1/3in较为常用，同时本次设计选用的摄像机CCD靶面是1/3in，由选择镜头原则，选用的镜头规格应与摄像机的CCD靶面尺寸保持一致，如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面不一致，观察角度会与标注的视场角不一致[5]。
按镜头光圈调节方式可分为：
固定光圈镜头、手动光圈镜头和自动光圈镜头三种类型。
固定光圈镜头光通量不可调。
手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。
自动光圈镜头有两类：
一类是将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为直流输入型。
其中直流输入型相对简单，应用较为普遍。
按镜头的视场大小可分为：
广角镜头、远射镜头、标准镜头和可变焦点镜头。
广角镜头（短焦距镜头）：
视角大于50°，焦距小于10mm，可提供较宽广的视景。
远摄镜头（长焦距镜头/望远镜头）：
视角20°以内，焦距大于50mm，此镜头可在远距离情况下将拍摄的对象影像放大，但使观察范围变小。
标准镜头（中焦距镜头）：
视角30°左右，在1/2inCCD摄象机中，标准镜头焦距定为12mm；在1/3inCCD摄像机中，标准镜头焦距定为8mm。
可变焦镜头：
也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。
可变焦点镜头介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，又可以增加监视范围，提供一个宽广视景。
变焦镜头可通过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。
防护罩是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。
防护罩按使用环境分：
室内型防护罩、室外型防护罩以及特殊用途防护罩。
室内型防护罩：
结构简单，价格便宜，其主要功能是防止摄像机落尘并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。
室外型防护罩：
一般为全天候防护罩，五六年在任何恶劣的环境下都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。
特殊防护罩：
一般指特殊环境中实现特殊用途的防护罩，如易燃易爆危险环境使用的防爆型防护罩、高温环境使用的水冷或风冷型防护罩、强腐蚀不安静使用的防腐型防护罩等。
本次设计中所有枪式摄像机均在室内，故选用室内型防护罩。
其按外形结构分：
枪式防护罩、球形防护罩和坡形防护罩等。
枪式防护罩：
是最常用的防护罩，成本低结实耐用，开启结构有顶盖拆卸式、滑道抽出式、顶盖滑动式等。
球形防护罩：
包括半球形和全球形，全球形防护罩一般使用支架悬吊式或吸顶式安装，半球形防护罩一般采用吸顶式和天花板嵌入式安装。
坡形防护罩：
采用天花板嵌入式安装方式，由于俯仰角度不能调整，适合楼道走廊等地使用。
考虑到本次采用的一体化摄像机均采用的是球形机，本身自带防护罩，所以只需选用枪式防护罩对枪式摄像机进行保护。
2.1.2传输系统
传输部分是系统的信号通路，传输的信号包括图像信号、电源信号和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。
主要传输内容是图像信号，要求图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声以及色度和亮度信号失真，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[6]。
信号传输时视频监控系统中的重要环节，如果没有良好的传输系统，即使选用了高品质的摄像机、镜头、监视器和硬盘录像机，控制中心也难得到优良的视频信号。
所以，必须根据现场环境和系统的要求选择合适的传输方式，高质量的传输线缆和传输设备。
视频监控系统中传输方式的确定，主要由传输距离远近和摄像机数量决定。
在对视频图像质量要求一般的情况下，300~500米内，采用基带传输方式；500~1000米采用双绞线差分传输方式；超过1000米，采用射频有线传输或光纤传输等方式。
考虑到本次设计是针对九层的星级宾馆，将各个楼层所收集到的视频信号传输至底层的后端控制中心，传输距离相对较远，因此采用射频传输方式。
此次监控设计的地点内部集中分布，则选用双绞线传输方式。
视频线缆根据传输距离的不同选用相应类型的同轴电缆。
常见视频电缆规格和最长传输距离对照：
SYV-75-2视频电缆，最长传输距离150m左右；
SYV-75-3视频电缆，最长传输距离200m左右；
SYV-75-4视频电缆，最长传输距离270m左右；
SYV-75-5视频电缆，最长传输距离370m左右；
SYV-75-7视频电缆，最长传输距离500m左右；
SYV-75-9视频电缆，最长传输距离680m左右。
考虑到楼层较多，为了保证视频信号传输的质量，所以采用SYV-75-5视频电缆，其传输距离适中，最远可传输370m，每楼层的长度为48m，每层高4m，共九层，完全可以满足此次设计的要求。
双绞线具有抗干扰能力强、布线容易、价格低廉等优点。
其主要包括屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。
屏蔽双绞线能够有效的防治电磁干扰和电磁辐射。
非屏蔽双绞线重量轻，体积小，弹性好，价格便宜，但其对外界电磁干扰的性能差。
所以控制线选择屏蔽双绞线，以保证控制信号的准确性、稳定性和可靠性。
从工程预算和施工操作的角度选择非屏蔽双绞线作为电源的传输线缆，本次设计用于传输控制信号的线缆采用RVVP2*0.5双绞屏蔽电缆；电源线选用RVV2*0.75圆形非屏蔽双绞线电缆[7]。
2.1.3后端设备
后端设备包括控制部分和显示记录设备，主要是由控制台和电视墙组成。
控制台主要的功能有：
视频分配器对视频信号的放大与分配；视频矩阵对图像信号切换和对摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、防护罩等）进行控制；硬盘录像机记录被监视场所图像，方便事后检查分析或作为重要依据。
控制部分是整个系统的大脑，是实现整个系统功能的指挥中心。
电视墙由多台监视器组成，用于监控实时画面。
配备多画面分割器，可以实现一台监视器同时显示多个摄像机采集的被监视场所的组合画面，并用一台录像机进行记录。
数字硬盘录像机是一种将视频信号数字化后压缩，然后记录在硬盘上面的设备。
一般数字硬盘录像机可根据需要，选选配以下功能：
视频压缩功能、录像功能、视频播放功能、视频备份功能、网络功能、云台、镜头控制功能和报警输入输出功能等。
其按硬件技术可分为：
基于PC平台的硬盘录像机和基于嵌入式平台的硬盘录像机。
基于PC平台的硬盘录像机长时间运行系统不稳定，通用硬盘转速高，发热量大，对环境要求较高。
所以基于PC型的硬盘录像机可能满足不了系统稳定性的要求。
基于嵌入式平台的硬盘录像机是自己定制主机板和机箱，专门设计软硬件的嵌入式平台的硬盘录像机。
嵌入式硬盘录像机为了改变PC型弱点，符合监控系统对记录设备的要求（系统稳定、硬盘转速合适、发热量少），专门开发了专用的嵌入式硬盘录像机，其内部软件也是专为监控开发的，操作系统固化在系统模块上的，系统稳定性好。
硬盘录像机从功能上分类可分为：
单路数字硬盘录像机、多路数字硬盘录像机、多功能硬盘录像机。
其中多功能硬盘录像机是集多画面处理器、视频切换器、录像等全部功能集于一体的产品，其详细功能主要包括：
①提供简单直观的操作界面。
②全实时，每路每秒25帧，音，视频同步输入。
③采用最新压缩方式（每帧可压缩1~3KB）。
④多种画面分割方式，画面可满屏显示，单路或多路画面切换。
⑤硬盘（可多个）、DAT、DVD-RAM、FDD等多种存储方式。
实时监控与回放，画面记录帧数可任意分配。
⑥可由时间、日期、摄像机任意设置监控方式及回放。
⑦远程本地均可控制云台的运动、光圈、焦距。
⑧录像、监控、远程传输可同时进行。
⑨图像以数字形式存储在硬盘上，回放时画面清晰[8]。
以上功能的实现需要有操作系统的支持，目前数字硬盘录像机的主流操作系统有三种，分别为：
Windows操作系统、Linux操作系统、RTOS操作系统。
其中以Windows操作系统应用的最为普遍。
原因是Windows平台使用简单，具备较高的支持性，不论任何地方Windows都可以支持大部分相关产品，此外，Windows在软件升级方面，也强于其它操作系统。
由于近年
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