1、 阜阳职业技术学院 毕业论文 闭路电视监控系统设计 作 者： 屠 帮 园 院 系： 工 科 院 专 业： 机 电 一 体 化 学 号： 141040126 指导教师： 李 雅 琼 2016 年 11 月 1 目 录 内容摘要 .2 1. 闭路电视监控系统 .3 1.1 电视监控系统的组成 .4 1.2 视频监控系统的组成和结构 .8 1.3 摄像机的布置 .9 2. 闭路电视监控系统的设备 . 10 2.1 摄像机 的选择 . 10 2.2 摄像机镜头 的要求 . 11 3.3 云台 . 11 3. 监控室设置要求 . 12 结束语 . 13 致 谢 . 14 参考文献 . 15 2 摘 要
2、“智能建筑”是将结构、系统、服务、运营及相互联系全面综合，并达到最佳组合，所获得的高效率，高功能与高舒适性的大楼。规定智能大厦必须具备 3 个条件：一是具有保安、消防与环境控制等先进的自动化控制系统，以及自动调节大厦内的温度、湿度、灯光等参数的各种设施，以创造舒适安全的环境；二是具有良好的通信网络设施，使数据能在大厦内进行流通；三是能提供足够的对外通信设施与能力。在智能建筑中，电视监控系统的作用非常 重要。它可以对事件发生前后的信息进行记录，以便事后对事件发生经过进行分析，保护各种资产。 目前智能建筑和智能化小区中的闭路电视监控系统，从图像信号的摄录，到图像信号的传输、存储、调用、回放大都采用
3、的是模拟信号；信号的传输是利用同轴电缆这种介质来完成的。尤其是在构建大规模的电视监控系统的时候，图像信号的采集、传输、存储，需要大量的传输介质来组建网络；也需要大量的录像机、录像带来存储图像信息。这势必带来大量的布线工作、大量的图像存储工作、大量的图像检索工作。 智能建筑中电视监控系统的系统组成结构、系统主要设备的 性能特点、技术指标的参数、说明如何在构建CCTV 系统中选择性价比优秀的产品以及如何构建性能良好、技术先进、安全可靠的电视监控系统；通过数字电视监控系统的视频采集卡、嵌入式硬盘录像机的系统性能和技术参数、选择指标的比对以及模拟电视监控系统和数字电视监控系统的优缺点的比对，说明了如何
4、建设数字电视监控系统、如何利用现有的模拟电视监控系统改造成数字电视监控系统以及数字电视监控系统在未来的发展趋势；通过比较同轴电缆、双绞线、光纤、射频调制传输的传输距离、传输频带和带宽、信号的衰减程度等的优缺点。本论文认为以后智能建筑 和智能化小区中的闭路电视监控系统将是以数字电视监控系统为主流、以综合布线系统为载体、结合视频会议系统、视频点播系统的综合应用体。现在的模拟数字电视监控系统，也必将与数字电视监控系统结合，通过对模拟信号的数字化改造，来实现数字化视频信号传输、控制、记录、检索、回放等功能。 关键词 : 电视监控系统；嵌入式硬盘录像机；双绞线 3 闭路电视监控系统设计 随着各类建筑的智
5、能化要求和生产经营管理自动化的要求，也随着安全防范的高标准要求，电视监控系统目前得到了极大的发展，也得到了各行各业广泛的使用。有些行业、部 门，国家有关部门还要求强使用电视监控系统（如银行、三星级以上宾馆等）。 1.闭路电视监控系统 闭路电视（又称 CCTV）监控系统是安防领域中的重要组成部分，系统通过摄像机及其辅助设备（镜头、云台等），直接观察被监视场所的情况，同时可以把监视场所的情况进行同步录像。另外，电视监控系统还可以与 防盗报警系统等其他安全技术防范体系联动行动，使用户安全防范能力得到整体的提高。 1.1 电视监控系统的组成 电视监控系统是在闭路电视系统基础上发展起来的，所以又称闭路监
6、控电视（ CCTV）。现代智能建筑中人们总是设法将关键部位或重要场所实时、形象和不失真地显示出来，从而形成了电视监控系统。目前电视监控系统已成为现代生产、管理和生活中实施监视和控制的极为有效的工具，同时也成为安全防范的有效工具之一。 闭路监控系统主要实现图像观察、记录等功能， 闭路监控系统按功能分为：前端（摄像）、传输、控制、显示、电源以及副控点设备等几部分组成 , 其系统组成示意图所图 1 图 1 系统组成示意图 视频监控录制模块不但 可以用来实现摄像头的图像预览，以及视频的存储等功能，而且视频监控录制模块中还可以对预览图像的大小、摄像头所采集到的视频信息的存储大小，摄像头的亮度、曝光度和颜
7、色等进行设置。而且在视频监控录制模块为了不让其他人员随意的更改这些设置和随意的退出本套系统还应在本模块中加入权限设置密码。而在回放系统中为了不让其他非管理人员随意对历史的视频信息进行浏览，因此，在进入回放系统之前应设置一权限密码，若密码不正确者不能进入到回放系统中。 1.1.1 摄像部分 摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是系统的 “ 眼睛 ” ，是整 个电视监控系统的原始信号源。它布置在被监视场所的某一位置（或几个位置）上，其视场角能覆盖整个被监视场所的各个部位。它的功能是通过监视区域摄像获取实时图控制部分 显示与记录部分 传输部分 前端部分 4 像信息并将图像信息转换为电信号输出。 图 2
8、 常见电视监控系统摄像机 （ a）半球式摄相机 (b) 红外一体摄像机 (c) 枪型摄像机 1.1.2 摄像机的支撑部分 固定和安装摄像机的设备称为摄像机的支承设备。常见的摄像机支承设备有三脚架、摄像机托架和云台。 三脚架是最普通的摄像机支承设备，根据支承摄像机的不同有各种规格和型号。 摄像 机托架安装在吊顶或墙壁上，用于支承摄像机。图 2（ a）是鹅颈管型球型摄像机安装托架。根据安装的部位和摄像机的不同，托架也有各种规格和型号，也可根据现场环境进行特制。 云台是目前最常用的摄像机支承设备。它可带动摄像机进行水平方位旋转和垂直方位旋转，从而扩大了摄像机的监视范围。根据使用环境和监控要求不同 ,
9、云台可分为室内型和室外型、通用型和特殊型、手动控制旋转型和电动控制旋转型。图 3 是常见摄像机托架和云台。 图 3 摄像机托架和云台 （ a）鹅颈管型球型摄像机安装托架 ;（ b）电动云台 ;（ c）室内壁装云台 1.1.3 传输部分 传输部分用于将监控系统的前端设备与终端设备联系起来。前端设备所产生的图像信息、声音信号、各种报警信号通过传输系统传送到控制中心，并将控制中心的控制指令输送到前端设备。传输部分是系统图像信号和控制信号的通路，在传输线路上传输的是视频信号和控制信号。 （ 1）视频信号传输 视频信号传输一般选用同轴电缆、微波传输光纤或双绞线等。 5 同轴电缆 同轴电缆的结构如图 4
10、所示，它由内导体（电缆铜芯）、绝缘层、外导体（铜网和铝箔）和护套四部分组成。 图 4 同轴电缆结构示意图 电视监控系统一般是中短距离的中小型系统，故大都采用同轴电缆传输视频图像信号。 国产同轴电缆可分为实芯和耦芯两种。芯线一般用铜线，外导体有铝管和铜网加铝箔；绝缘外套有单护套和双护套两种。国产同轴电缆型号和含义如表 1-5 所示。 选择同轴电缆时，应选用频率特性好、衰减小、传输稳定、防水性能好的电缆。国产常用同轴电缆的型号、规格和主要参数如表 1,2 所示。 表 1 国产同轴电缆型号和含义 棉纱编织M稳定聚乙烯空气绝缘D电视电缆SS橡皮H聚乙烯空气绝缘I特性射频电缆ST玻璃丝编制侵硅有机漆B橡
11、皮X高压射频电缆SG氟塑料F氟塑料F强力射频电缆SJ综合Z聚乙烯Y稳定聚乙烯W对称射频电缆SE屏蔽P聚氯乙烯V聚乙烯Y通轴射频电缆S含义符号含义符号含义符号含义符号派生特性护套材料绝缘材料分类代号棉纱编织稳定聚乙烯空气绝缘电视电缆橡皮聚乙烯空气绝缘特性射频电缆玻璃丝编制侵硅有机漆橡皮高压射频电缆氟塑料氟塑料强力射频电缆综合聚乙烯稳定聚乙烯对称射频电缆屏蔽聚氯乙烯聚乙烯通轴射频电缆含义符号含义符号含义符号含义符号派生特性护套材料绝缘材料分类代号表 2 国产常用同轴电缆型号 、规格和主要参数 6 电缆 绝缘型号 形式30（ M H z ）2 0 0（ M H z ）8 0 0（ M H z ）S
12、Y K V - 7 5 - 5 耦芯式 1 . 1 0 4 . 7 7 . 3 75 3 4 . 1 0 11 22S Y K V - 7 5 - 9 耦芯式 1 . 9 0 9 . 0 1 2 . 4 75 2 . 5 2 . 4 0 6 12S Y K V - 7 5 - 1 2 耦芯式 2 . 6 0 1 1 . 5 1 5 . 0 75 2 . 5 1 . 6 0 4 . 5 10S S Y K V - 7 5 - 5 耦芯式 1 . 0 0 4 . 8 7 . 3 75 3 4 . 2 0 1 1 . 5 23S S Y K V - 7 5 - 9 耦芯式 1 . 9 0 9 . 0
13、 1 3 . 0 75 3 2 . 1 0 5 . 1 11S I O V - 7 5 - 5 耦芯式 1 . 1 3 5 . 0 7 . 4 75 3 3 . 5 0 8 . 5 17S I Z V - 7 5 - 5 竹节式 1 . 2 0 5 . 0 7 . 3 75 3 4 . 5 0 1 1 . 0 22S Y D V - 7 5 - 9 竹节式 2 . 2 0 9 . 0 1 1 . 4 75 3 1 . 7 0 4 . 5 9 . 2S Y D V - 7 5 - 1 2 竹节式 3 . 0 0 1 1 . 5 1 4 . 4 75 2 1 . 2 0 3 . 4 7 . 1S
14、D V C - 7 5 - 5 耦芯式 1 . 0 0 4 . 8 6 . 8 75 3 4 . 0 0 1 0 . 8 2 2 . 5S D V C - 7 5 - 7 耦芯式 1 . 6 0 7 . 3 1 0 . 0 75 2 . 5 2 . 6 0 7 . 1 1 5 . 2S D V C - 7 5 - 9 耦芯式 2 . 0 0 9 . 0 1 2 . 0 75 2 . 5 2 . 1 0 5 . 7 1 2 . 5S D V C - 7 5 - 1 2 耦芯式 2 . 6 0 1 1 . 5 1 4 . 4 75 2 . 5 1 . 7 0 4 . 5 1 0 . 0衰减常数（
15、dB / 1 0 0 m ）芯线外径（ mm ）绝缘外径（ mm ）电缆外径（ mm ）特性阻抗（ ） 光纤 光纤裸纤一般分为三层，中心为高折射率 玻璃芯（芯径一般为 50 m 或62.5 m ），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为 125 m ），最外层是加强用的树脂涂层。图 5 为光纤结构示意图。 按光在光纤中的传输模式不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤的中心玻璃芯较粗（芯径一般为 50 m 或 62.5 m ），可传多种模式的光，但其模间色散较大，限制了传输数字信号的频率，且这种现象随距离的增加会更加严重。 因此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。单模光纤的中心玻璃芯
16、较细（芯径一般为 9 m 或 10 m ），只能传一种模式的光，其模 间色散很小，适用于远程传输。 常用光纤的规格为：单模， 8/125 m 、 9/125 m 、 10/125 m ；多模： 50/125 m （欧标）、 62.5/125 m （美标）。 图 5 光纤结构示意图 双绞线 双绞线的使用由来已久，特别在电话通信上得到了广泛的应用，但用于电视监控系统的时间不是很久。双绞线具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等优点。它克服了同轴电缆传输距离受限的问题，同时也避免了光纤传输技术复杂和造价昂贵的弊端。 但是，双绞线对信号存在着较大的衰减，所以视频信号在双绞线上远距离传输时必须
17、进行放大和补偿。 1.1.4 显示和记录部分 7 显示和记录部分一般安装在控制室，主要有监视器、录像机和一些视频处理设备。 监视器可以选用黑白或彩色监视器，也可选用液晶显示器或用电视机替代。 录像机在监控系统中作为记录和重放装置，根据需要可选用不同功能和录像时间的专用录像机，专用录像机能提供 24 960 h 的录像时间。录像机内设有字符信号发生器，可在图像信号上打出 “ 月 /日 /年 /星期 /时 /分 /秒 ” 的录像模式，还能在图像上示出 摄像机与报警器的编号及报警方式。 要实现用少量监视器显示多个摄像机输出的视频信号、在同一屏幕上显示多个监控视频信号或多个视频器显示同一视频信号等功能
18、，控制室还需增加相应的设备，这些设备有视频切换器、多画面分割器、视频分配器等。 1.2 视频监控系统内容和结构 视频信号处理部分应包括以下主要内容：在监控点设置视频信号采集用的摄像头；将摄像头摄取的视频信号通过视频电缆联入从事监控活动工作的控制室；在各个控制室利用视频分频设备及信号放大设备将视频信号分频放大处理后，一组信号用于现场的视频监控使用，另外的信号 向其它控制室或调度室的信号提供；现场监控用的信号通过画面分割器或矩阵控制器与工业用电视监视器相连，完成现场的视频信息的监控目的。在调度室利用视频 2 分频设备将视频信号 2 分频处理后，一组信号用于调度室的综合视频监控使用，另一组信号提供给
19、数字信号处理部分进行处理。 图 6 系统结构示例图 视频监控系统是由监控点和监控中心等组成的，它的具体的工作流程如图 6所示。正如下图所示的流程，当监控点的摄像头采集到的视频信息通过电缆线传到监控室，监控室的工作人员可以通过监视屏上的预览图像来了解现场所发生的一切情况，与此同时监 控室的控制人员还可以对摄像头所采集到的视频信息进行录制存储，监控室的工作人员还可以控制监控点的每一个摄像头。并对其进行各种操作，如摄像头的转向、摄像头的取景范围等。管理人员还可以对摄像头的参8 数如亮度、曝光度和颜色等进行一系列的设置。一旦有突发事件发生监控室的工作人员还可以对现场进行实时监控，通过监视器所了解到的情
20、况来指导现场的工作。与此同时还可以通过局域网或互联网对外界发出警告或报警。如果视频监控系统安装视频服务器之后，还可以为管理人员提供远程监视权限。而管理人员则可以不受地域限制，只要使用 PC 机或笔记本电 脑通过调制解调器或宽带接入方式接入 PSTN 电话网或 Internet 国际互联网，就可以即时观看各个监控点的图像，以便掌握监控点的详细情况。因此大大提高了管理者的管理水平。当管理人员需要某一天的监控录像时还可以调用监控的历史记录，来进行查找、回放以便于了解当时所发生一系列的情况。 1.3 摄像机的布置 1.3.1 摄像机设计位置、摄像方向及照明条件 （ 1.1） 摄像机宜安装在监视目标附近
21、不易受外界损伤的地方，安装位置不应影响现场设备运行和人员正常活动；安装高度，室内宜距地面 2.5 5 m,室外宜距地面 3.5 10 m。 （ 1.2） 电梯轿厢内摄像机应安装在电梯厢顶部，电梯操作盘的对角处，摄像机视角应能覆盖电梯轿厢内全景。 （ 1.3） 摄像机镜头应避免强光直射，保证摄像管靶面不受损伤；镜头视场内不得有遮挡监视目标的物体。 （ 1.4） 摄像机镜头应从光源方向对准监视目标，避免逆光安装；当需要逆光安装时，应降低监视区域的对比度。 1.3.2 摄像机具体位置布置 在电视监控系统中，摄像机的布置直接关系到系统运行的质量和监视的效果。一般摄像点的布置要求如下： （ 2.1） 必
22、须安装摄像机以进行监视的部位有主要出入口、总服 务台、电梯（轿厢或电梯厅）、停车场、车库、避难所等。 （ 2.2） 一般情况下应安装摄像机以进行监视的部位有底层休息大厅、贵重商品柜台、主要通道、自动扶梯等 （ 2.3） 结合建筑功能管理的需要有选择地安装摄像机，客房通道、酒吧、咖啡茶座、餐厅、多功能厅等需预埋管线，为安装摄像机做准备。 摄像机安装位置的具体布置参见图 7 和图 8。 图 7 门厅摄像机布置 9 图 8 (a) 室内布置 （ b)楼梯及楼道的布置 （ c)停车场的布置 2. 闭路电视监控系统的设备 2.1 摄像机的选择 在系统中，摄像机处于系统的最前 沿，它将被设物体的光图像转变成电信号
