CCTV闭路电视监控系统设计原理与概述资料.docx
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CCTV闭路电视监控系统设计原理与概述资料
CCTV闭路电视监控系统设计原理与概述
系统概述
11.监控系统
闭路电视监控系统（又称CCTV）是安防领域中的重要组成部分，它是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过摄像机直接监看被监视现场的情况，一目了然；同时还可以把被监视现场的图像全部或部分的记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据，使防范能力更加强大。
另外，监控系统还可以与其它安全技术防范体系联动运行，使用户安全防范能力得到整体的提高。
闭路电视监控系统已成为现代化管理和安全防范中最为有效的工具。
闭路监控系统主要组成部分是：
产生图像的摄像机，图像的传输与控制设备，图像的处理与显示设备等。
按核心技术分类，监控系统大致可分为传统的模拟监控系统和现代的数字监控系统。
11.1传统模拟监控系统
模拟系统是将前端摄像机摄取的视频信号通过传输线缆输送到后端系统，一方面通过监视器进行监看，另一方面通过磁带录像机记录在录像带上。
（现目前模拟系统已经淘汰）
当监控的信息点较多时，视频信号的通道数量也相应较多，就不会采用每台录像机针对每一个摄像机的视频信号进行记录的方式，而是采用画面处理器对多路视频信号进行抽帧（小于25帧每秒），压缩处理后记录，但是由于记录的是通过压缩抽帧处理后的视频信号，所以信息丢失量较大，技术指标降低，回放中有很强的动画感，连续性较差，且分辨力较低。
因而要做到每路信号实时记录，就要大量的记录设备及记录媒体、转换设备等。
资料的查找十分困难，需要人工根据记录日期逐一搜索，过程繁琐，查找时间较长。
对整个系统结构而言，系统庞大、设备数量较多，从而操作、使用和维护的专业性要求较高，同时系统升级时具有很大的局限性。
11.2现代数字监控系统
随着计算机技术的高速发展，利用计算机多媒体技术同步处理图像、声音已经成为现实。
视频、音频信号通过计算机采集、压缩处理后，一方面可以轻松地实现画面的任意分割，可在显示器或投影仪上实时监看，另一方面将数据实时记录、备份在大容量的存储（如：
硬盘、移动硬盘等记录设备）系统里，通过图像资料的数据库管理，能做到任意回放历史数据，让历史真实重现。
尽管现在数字系统的关键技术、标准，还存在百家争鸣的市场态势，但是数字系统有着模拟系统无法比拟的优点。
如：
图像的检索、回放准确、快捷、方便等优点；系统集成管理、数据管理、数据存储方便，以及远程控制功能的实现、系统的升级、功能扩展容易等。
数字监控系统的关键技术，主要表现在图像采集速率、图像压缩方式、解压缩方式等多方面。
11.3模拟、数字系统对比
11.3.1功能比较
数字系统功能强大，有很多模拟系统所不具备的特有功能，在相似或相同方面的功能亦优于模拟系统，如：
数字主机高度集成传统模拟系统的多画面分割、字符信息、时间信息、移动报警等功能，在模拟系统中必需使用画面处理器和字符、时钟发生器以及报警主机等多种设备才能实现。
数字系统进行数据集中管理，提高了系统功能的扩展性，而模拟系统在系统扩展方面受到很大的局限。
数字系统的网络功能、远程监控管理功能是模拟系统无法实现的。
数字系统图像资料的数据库管理功能是模拟系统不具备的，模拟系统只能依靠人工的编号、标签功能进行图像资料的手动检索与回放。
11.3.2技术参数比较
数字系统不仅在功能上优于模拟系统，其技术指标方面也是模拟系统所不能及的，如：
数字系统的所采用的核心技术是用Mpeg或Wavelet和现目前最新压缩方式H.264等压缩方式处理数据，其压缩比大，并且压缩后不会丢帧，保证数据回放的实时性。
分辨率也可以根据需要进行高、低不同分辨力的选择。
通过对压缩比的调节，从而对存储空间科学的加以利用与分配，也有利于将图像在网络上进行远程传输。
模拟系统，是通过场分割技术进行视频处理，虽然压缩量较小，但记录下的图像丢帧较为严重（如四画面分割器处理后的图像每路每秒就只有25帧/4秒）。
11.4提高企业的经济效益
企业经济效益好坏有外部因素也有内部因素，主要是由企业内部因素决定。
提高企业的经济效益原则是对企业的管理，企业转变机制、转变观念，适应市场经济发展的需要，加强对企业技术进步和技术创新，加强企业内部管理，建立有效的内部管理机制，推进先进、科学的信息化管理理念，来提高企业经济效益。
由于建设功能强大的监控系统，它给企业减少不少的人力和物力，大大地给企业节约了大量的经费开支，降低了生产经营成本，给企业带来直接经济效益。
同时由于企业内部管理水平、工作效率、服务质量水平都得到提高，给企业带来的间接经济效益不可估量。
11.5提高厂区的安全管理水平
由于整个厂区分布很广，并且地理位置很不规则，这就给整个厂区的管理增加了很大的难度，仅靠增加人力是很难作到有效、完善的管理。
因此在整个厂区建立一套功能完善的现代化监控系统是实在必行的，通过监控系统提供的高质量的图像数据，经理、主管等相关管理人员可更直接、更有效和更及时地了解各重要区域的活动情况、安全情况，同时可查看和下载过去某日、某目标地点的录像数据，对处理突发事件和安全事故现场等诸多问题提供第一手的现场资料；并可将有价值的资料作为历史数据长期保留。
通过监控系统提供的安全防范手段，能保存相当长一段时间（可达数月自动覆盖数据和人工操作永久性保存）的原始图像资料依据，为现场发生的不法行为和案情提供有力证据，协助公安机关快速破案。
监控系统不但使企业的安全管理水平得以提高，还能保障企业安全生产得到保障。
11.6数字监控系统的优势
通过模拟系统和数字系统的功能、技术参数的介绍和对比可以看出，图像清晰、探测灵敏、反应迅速、运行稳定、自动化程度高，是数字监控系统在设计上充分利用现代图像压缩编码技术与计算机技术的完美体现，数字系统符合了当今监控领域中数字化和网络化相结合的趋势，具有高可靠性、高集成度的鲜明特点，是企业、金融、海关、交通、工厂等行业实施视频监控的理想选择。
介于以上优势我们在选型上优先选用功能强大的数字监控系统。
设计方案
12.设计依据
∙安全防范工程程序与要求GA/T75-94
∙安全防范工程费用概预算编制办法GA/T70-94
∙保安安保监控工程技术规范GA/T76-96
∙民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-94
13.系统设计原则
✧安全性
安全性是监控系统的第一原则，应充分考虑系统安全性能。
整个系统的主要设备和核心设备都通过国际、国内权威机构的安全认证和检测。
✧可靠性
可靠性是系统设计的另一原则，系统全部采用国际、国内质量认证体系认可的高可靠性产品，这是系统高可靠性运行的前提。
同时，我公司的科学化系统设计、规范化施工和严格的系统技术检测是提高系统可靠性的有力保障。
✧经济性
在保证系统的安全性、可靠性的同时，经济性也不失为一种设计原则。
系统设计能适应实际应用情况，让系统资源得到充分的、合理的配置，降低系统的造价和运行、维护成本，同时所有设备都运行在额定技术指标上，既不浪费指标又做到充分发挥效能，做到性能价格比最优。
✧实用性
系统实施后,系统将能够适应现代和未来计算机网络通信技术的发展需要，可实现视频和数据等信号的统一传输，实现资源共享。
✧扩展性
选用成熟的、先进的、开放性强的设备和建设方案，使设备能根据发展的需要进行扩充，对已有的投资能得到很好的保护。
系统的可扩充性，既满足现在的需求，又要考虑长远的发展，以便将来很容易将新设备扩充进去，实现系统更加强大的功能。
✧兼容性
兼容性要求与现有和将来的其他应用系统完整集成。
对符合国际通信标准的各种计算机和网络拓扑结构均能适应，对不同传递速度的通信要求均能适应，可以支持和容纳多种计算机网络结构和通讯协议。
✧维护性
系统建成后，为保证系统能长期正常运行，选用的设备应有高可靠性，但应确保关键设备、部件容易购得，使系统的维护工作能够顺利进行，具有良好的可用性和可维护性。
14.系统设计
41.1监控系统设计
14.1.1系统特点
监控系统采用了当今世界最先进的全数字化的计算机压缩技术，具有传统的模拟监控系统无法比拟的优点。
可以完全自动地对监控对象进行全程监控，并可以非常方便地查询过去时间的目标现场图像，采用高性能的监控主机，取代了传统的模拟监控系统所需的大量监视器、录像机、图像分割器、解码器、视频切换器及矩阵系统等设备。
这不仅降低了系统的造价，使得系统简单化，易于操作维护，而且还大大提高了系统的可靠性，本系统采用了先进的数字处理技术，使得图像质量更高，更易于保存。
系统可以将所摄对象的图像通过数字压缩技术录存于计算机硬盘中，对被监控对象自动地进行监控，系统自动管理，不需人工干预。
免去了传统模拟系统所需的大量录像磁带以及磁带管理的繁琐。
系统应用运动目标检测技术，基于数字技术的图像报警，可以在画面上直接通过软件进行设防。
系统自动"感受"画面上目标的变化，根据变化率产生报警。
以上所述的特点，都是传统的模拟监控系统所无法比拟的：
∙全数字化的图像捕获、记录、检索、回放。
∙同时处理多路独立图像，保证图像质量不降低。
∙记录介质采用硬盘，方便其他方式的转储作永久性保存。
∙可以预置工作表，针对每路图像设置多种定时工作模式，实现自动运行，无须人工干预。
∙自动录像功能，磁盘空间满时系统自动循环，不必人工干预。
∙记录介质重复使用节省日常开支。
∙设系统管理密码，防止无关人员修改设置。
∙容易进行系统功能扩展、系统升级。
14.1.2系统原理
监控系统由摄像、传输、控制、显示、记录等部分组成。
摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输到监控主机，监控主机再通过显示设备进行显示同时进行录像记录，通过监控主机可完成系统管理、记录回放、实时监看等操作。
操作人员可通过控制器发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍等操作。
14.1.3系统组成
✧系统结构图
摄像机位置图--------见附件设计图
✧前端系统设备
在路口和厂房等重要地点安装摄像机。
该摄像机是对进出入厂房和路口的情况进行监视，范围是通过控制云台转动带动摄像机改变监视视角、可控制镜头聚焦、远景和近景、控制云台上下左右和自动巡视动作集等
为降低系统的造价，同时保证系统的功能和质量要求的前提下，对监控点由红外防水摄像机、防水护罩、金属支架、供电电源组成。
前端主要设备
序号
设备名称
单位
数量
品牌
1
360度全方位云台
只
20
PTS
2
220倍摄象机
只
11
韩国CNB
3
22倍变焦摄象机
只
9
WOERS
4
红外高清半球摄象机
只
3
WOERS
5
彩色红外摄象机
只
6
VSPRO
6
远距离红外摄象机
只
10
WOERS
7
铝合金支架
只
6
DTS
8
三角铝合金支架
只
10
DTS
9
远距离红外灯
只
4
PTS
主要采集各个监控点相应监控对象的视频信息，经过传输系统将监控点的图像输送到监控中心。
图像质量达到国家标准要求。
✧监控中心系统
在监控中心设备的配置方面，力求功能的实现，同时考虑系统的功能扩充性。
系统直接采用与硬盘监控主机配套的17英寸彩色显示器作图像显示，可在本机进行单画面、多画面随意切换。
监控中心位于办公楼总经室，是整个监控系统的心脏，监控核心设备集中于此。
监控中心主要设备
设备名称
单位
数量
功能、备注
16路视频监控主机
台
1
采集、压缩，记录、回放等
监控硬盘
只
2
录象保存
彩色十六画面分割器
台
0
门卫室监控画面分割
三维控制键盘
只
1
总经理在办公室操作实现现场查看
订做9屏电视墙
只
1
门卫室监控画面查看
15寸纯平彩色监视器
台
8
图像画面显示
25寸纯平彩色监视器
台
1
图像画面显示
42寸液晶电视
-
-
图像画面显示
14.1.4系统布局
对厂大门口考虑安装摄像，因为大门是进出人员及车辆流动最为平凡的。
所以在此考虑1只带云台摄像机。
厂区通道底考虑1只带云台摄像机，在厂区周围考虑3只，主要对厂区周边活动情况进行监视。
车间过道各考虑1只，针对车间有机器作业，考虑到现场查看和作业安全现场监督需要，对有机器的场地各考虑1只。
主要对车间工人作业情况进行监视，以避免员工自残等骗保事件发生，具体安装位置见设计图。
14.1.5系统网络功能（自备）
本监控系统具有强大的网络传输功能。
对图像传输传输好比就向在本机观看一样，这样对管理人员在远处也便于工作的管理。
该监控系统支持的网络有ADSL、DDN、VDSL等网络传输方式。
为了节约成本，我们见意贵厂考虑采用电信ADSL或固定IP地址进行传输（自备），无论在任何地方可以随时通过IP进行对监控系统运转情况进行观察。
14.1.6设备选用
✧摄像机
室外选用深圳三视的SA-562CN摄像机,参数如下：
产品型号：
SA-990CB系列
产品名称：
室内外恒速球型摄像机
功能特点：
∙ 通经济型智能球、具备智能快球主要功能
∙ 水平355°连续旋转、垂直90°∙
∙ 水平7°/秒，垂直15°/秒
∙ 集成多协议、波特率可选
∙ 室外吊装、壁状可选
∙ 云台电机选用SAIA电机，运行平稳可靠
∙ 最低照度0.01LUX，日夜型1LUX/0.001LUX
∙ 供电方式：
AC24V
产品参数：
型号
SA-990CB
SA-992CB
输入电压
AC24V
功率
10~40W
旋转角度
水平：
0度~360度；垂直：
0度~90度
转动速度
水平：
7度/秒；垂直：
15度/秒
预置位
无
成像元件
1/4＂SONYCCD
成像像素
752（H）X582（V）
放大倍数
22倍光学变焦（F=1.6,F=3.9mm-85.8mm）
22倍光学变焦（F=1.6,F=3.9mm-85.8mm）,10倍电子放大
水平解析度
420TVL
480TVL
最低照度
0.02LUX（DSS模式）,0.2LUX（DAY&NIGHT模式）
信噪比
≥48db（AGC关闭）
电子快门
自动/1/50——1/10，000SEC
背光补偿
自动
自动增益
自动
白平衡模式
自动/键控自动
聚焦模式
自动/键控自动
视频输出
1.0Vp-p，75欧姆（BNC）
工作温度
-20度~40度
楼梯处选用深圳三视的SA-684CN摄像机,参数如下：
产品名称：
２０红外半球摄像机
产品概述:
红外半球摄像机采用SHARPSONYCCD与数字信号处理技术，有15，20，30米供客户选择，适合各种需求23小时监控的场所．该摄像机已经广泛应用于商场，宾馆，电信，金融，机关，政府等场所．
产品特性:
复合视频信号输出
标准视频接口，连接方便
内置彩色转黑白感红外摄像机
红外射程二十米
红外波长850nm
解析度高，功耗低
内置CDS,控制昼夜切换
适用于仓库，银行，宾馆，学校，工厂等．
技术参数:
型号
SA-683CN
SA-684CN
SA-685CH
摄像元件
1/3"SharpSuperCCD
1/3"SonySuperHADCCD
1/3"SonyExviewHADCCD
有效像素
512（H）x582（V）
537（H）x597（V）
795（H）x596（V）
同步系统
内同步
最低照度
0.8LuxF1.2 0Lux（IRON）
0.5LuxF1.2 0Lux（IRON）
0.3LuxF1.2 0Lux（IRON）
水平分辨率
420电视线
480电视线
白平衡
ATW/AWCSwitchable
自动增益
AGCON/OFFswitchable
信噪比
48dB（AGCOFF）
电子快门
1/50~1/120,000sec
B.L.C.FUNCTION
ON/OFFswitchable
镜像功能
ON/OFFswitchable
视频输出
1Vp-p/75Ω
伽玛校正
0.45
IRLED
（850nm,15o）x12LEDs （850nm,45o）x16LEDs
可视距离
20m（Lens8mm）
温度
-10℃TO50℃
湿度
85%RH以内
电源
DC12V±1V/350mA
尺寸（φXH）
132X100
重量
380g
车间及过道选用深圳三视的SA-541CN摄像机,参数如下：
产品型号：
SA-540系列
产品名称：
40米红外防水系列摄像机
产品概述：
该摄像机经济实惠,因其极高的性价比已经广泛的应用于街道,停车场,港口,电信,金融,机关,政府等场所.
主要特性：
复合视频信号输出
标准视频接口，连接方便
内置彩转黑感红外摄像机45只ф5红外LED，红外射程四十米
红外波长850纳米
防水等级达IP75
解晰度高，功耗低内置CDS，控制昼夜切换
全金属外壳，外型别致，精巧美观
适用于仓库、银行、宾馆、学校、工厂等
技术参数:
型号
SA-540CN
SA-541CN
SA-542CN
SA-543CH
CCD
1/4SHARP
1/4SONY
1/3SONY
1/3SONY
像素
512×492（NTSC）582×512（PAL）
512×492（NTSC）582×512（PAL）
512×492（NTSC）582×512（PAL）
768×494（NTSC）752×582（PAL）
清晰度
彩色420TVL/黑白480TVL
彩色420TVL/黑白480TVL
彩色420TVL/黑白480TVL
彩色480TVL/黑白600TVL
最低照度
彩色1.0Lux/黑白0Lux
彩色1.0Lux/黑白0Lux
彩色0.5Lux/黑白0Lux
彩色0.8Lux/黑白0Lux
信噪比
≥48分贝
电子快门
自动方式1/50（1/60）到1/100.000秒
视频输出
1Vp-p,75Ω
镜头
12mm28度
红外灯波长
850nm
红外灯自动开启
照度低于10Lux自动开启
红外照射距离
40M
防水等级
IP75
使用电源
DC12V
使用电流
1500mA
操作温度
-10摄氏度至+50摄氏度
✧主机
监控系统录像主机选用深圳三视的SA-8016，参数如下：
产品型号：
SA-8000系列
产品概述:
SA-8000系列硬盘录像机针对对视频的质量要求较高的监控领域,运用H.264视频压缩与动态检测录象,可最大限度提升硬盘效率;具有音视频同步录制功能.
该数字硬盘录像机具有优良的图像处理,存储功能,已经在智能小区,金融,监狱,电力,石油,冶金,煤矿各种领域得到广泛的应用.
主要特性:
一.常规功能
1.采用H..264技术对音视频信号进行普通清晰度压缩录像；
2.录像压缩比大，每路数据量在30M/h至190M/h之间；
3.多工操作，支持监视、压缩、录像、回放和网传等同步工作；
4.系统自动运行，录像和自检跳过损坏硬盘，支持无人职守；
5.掉电保护录像资料，防止录像丢失；
6.来电自动启动，无需手动操作；
7.支持多用户权限管理和日志记录，提高系统安全性；
8.提供摄像机显示、回放和远传遮蔽管理；
9.支持控制多种解码器及矩阵；
二.监视功能
1.提供一、四、七、九、十、十三、十六画面和自定义画面分割显示；
2.任意画面满屏显示和切换显示功能；
3.实时显示系统工作的各类状态信息，显示画面叠加日期时间和字符；
4.视频丢失、事件录像、硬盘状态和报警等信息提示；
5.提供现场监听和监视抓拍功能；
6.可调整监视图象画质；
三.录像功能
1.支持采用H.264同步压缩录像12路音视频信号；
2.提供报警、移动、定时和手动等事件录像类型，支持预录像；
3.录像分辨率352x288（CIF）可调整录像质量、画质、数据量和录像帧率；
4.录像画面叠加日期时间和字符，支持画面局部遮蔽；
5.支持多硬盘自动循环录像；
6.设置录像文件打包的时间间隔；
四.回放功能
1．按摄像机、日期时间和事件检索各类录像和抓拍图片，支持网络回放；
2．提供播放、暂停、快/慢进、快/慢退、单帧进/退、文件头/尾和抓拍等功能；
3．提供播放画面的放大和缩小功能，可将重要录像片断单独剪辑保存；
4．可定义某一时间段的录像为重要事件，需要查询时可直接播放；
5．提供单、四、九路多画面同时播放功能；
五.报警功能
1．提供外接探测器、视频移动、硬件损坏和破坏报警等功能；
2．提供报警电子地图管理功能，报警后可自动弹出电子地图；
3．可设置多区域视频移动监测和报警灵敏度，提供报警预录像；
4．支持各种报警联动要求，提供手动/自动布/撤防和防区旁路功能；
5．报警信息和相关现场图象自动传输给网络客户端；
六.网络功能
1．提供网络客户端“多点多路”监看、监听、录像、播放、抓拍和查询等功能；
2．支持局域网和广域网传输，客户端可控制传输帧率；
3．支持以树型结构级联，扩展客户端数量；
4．支持多个客户端同时调看现场一个或多个摄像机图象；
5．提供远程云台和镜头控制的功能；
技术参数:
Model
SA-8004
SA-8008
SA-8012
SA-8016
视频输入
4
8
12
16
音频输入
4
8
12
16
显示/录像总帧
100/100
200/200
300/300
400/400
录像模式
可编程定时录像，录像速度在1~25帧/秒可调
视频压缩方式
纯硬件MPEG4、H.264
放像模式
多画面同步以不同速度放像、前放、回放、帧处理、电子放大
检索方式
智能搜索，按日期、时间、文件、摄像机、报警检索
录像占用空间
0.75~2K/帧，0.07~0.2G/小时（基于384×288解像度/25帧/秒录偈）
画面分割模式
全屏,4、9、12、16、24画面分割
显示分辩率
768×576/1024×768像素
多任务方式
监视、录像、回放、报警、备份、遥控等多任务工作
云台/镜头控制
本地/远程遥控、录像回放、遥控云台镜头、报警接收
视频移动探测
每个录像机具有10个探测区域，探测灵敏度可调
远程控制功能
远程监控、录像回放、遥控云台镜头、报警接收
报警前录像
0~5秒可调
报警输入
4、8、16、24路常开/常闭信号（可选件）
报警输出
12路常开/常闭信号（可选件）
操作系统
WINDOWSXPSP2Pro
网络功能
支持多台硬盘录像机联网监控
网络支持
支持LAN、PSIN、Internet等各种支持TCP/IP协议的网络
工程施工及系统调试
15.线缆敷设
51.1敷设方式
✧室外敷设方式
线路长度在200米以上的户外视频传输
升级会员 