1、苏州市职业大学毕 业 设 计 说 明 书毕业设计题目 智能视频监控系统的构建及应用 系 电子信息工程系 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 2010 年 6 月 11 日智能视频监控系统的构建及应用1摘 要“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。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。本文通过阐述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，说明如何构建 CCTV 系统中选择性价比优秀的产品以及如何构建性能
2、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，说明如何建设数字电视监控系统、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，可以在工程中有效合理的选择信号的传输方式和传输介质；通过阐述视频信号的各种压缩方式、视频采集卡的技术数据和选取标准，说明在选择利用网络传输视频信号时如何有效合理的利用网络的传输速度、获得流畅的视频流传输、清晰稳定的视频回放信号。本文最后通过对一例校园监控系统构建的简单介绍,说明智能监控系统在
3、实际中的应用,及其所带来的高效快捷的报警联动,让警卫人员可以对突发事件进行有效及时的处理。关键词：智能建筑闭路电视监控系统(CCTV)，视频压缩，嵌入式系统智能视频监控系统的构建及应用2目录第 1 章 绪论 .4第 2 章 CCTV 系统的组成 .52.1 模拟系统前端部分的功能 .52.2 传输部分的作用 .52.3 控制部分 .62.4 监控系统数字部分的组成 .6第 3 章 闭路电视主要设备参数和如何合理有效的选取 .73.1 摄像机的功能和技术参数 .73.1.1 摄像机分类 .73.1.2 摄像机的性能 .73.2 摄像机镜头 .103.3 云台 .113.4 防护罩(防尘罩)和支架
4、、解码器 .133.4.1 防护罩 .133.4.2 解码器 .133.5 监视器(显示器) .143.6 控制信号的传输方式 .153.7 控制中心控制设备与监视设备 .16第 4 章 数字视频 监控系统和它的技术优势 .214.1 概述 .214.2 数字监控系统的组成 .214.3 视频压缩格式 .214.4 监控图像的存储 .224.5 微机视频监控系统 .224.6 网络视频监控系统 .234.7 视频信号传输方式 .234.7.1 同轴电缆和同轴视频放大器 .234.7.2 双绞线和双绞线视频传输设备 .244.7.3 光纤和光端机 .244.7.4 光纤传输方式的技术特点 .24
5、第五章 浅谈校园监控系 统的建设 .265.1 需求分析 .265.2 系统设计 .275.2.1 第一道防线：校园周界、大门出入口 .285.2.2 第二道防线：校园内室外包括操场、主要路口等 .295.2.3 第三道防线：各教学楼、办公楼、宿舍楼室和食堂等 .305.3 结语 .31智能视频监控系统的构建及应用3结 论 .32致 谢 .33参 考 文 献 .34智能视频监控系统的构建及应用4第 1 章 绪论盗窃是破坏社会安定的重大隐患，是当前社会普遍关注的问题。国家建设部、公安部于 1996 年 1 月 5 日联合颁发城市居民住宅安全防范设施建设管理规定，要求加强城市居民住宅安全防范设施的
6、建设和管理，保障人民人身和财产的安全，要求安全防范设施的建设应纳入建筑的规划，并同时设计、同时施工、同时投入使用，要真正做到有备无患，防范未然，把改善安全性能，防止盗窃和暴力犯罪的特殊措施作为提高房屋使用价值的一个重要举措，并将人身安全放在安防设计的首位。我国安全防范、火灾自动报警行业起步较晚，20 多年来经历了三个发展阶段，即从小到大、从弱到强、从原始到智能化。目前已具有雄厚的实力但摆在我们面前的问题还很多。例如，集中智能系统和分散智能系统有机结合的问题；复合探测器怎样尽快为市场接受并大量应用的问题；特殊恶劣环境的报警及联动控制问题；城市和区域自动报警联网问题等。随着智能化技术的不断发展，安
7、全防范、火灾报警及联动控制也将全面进入智能化。电视监控系统可分为闭路(有线)电视监控(CCTV)系统和无线电视监控系统。有线电视监控系统有着保密性强，不易受干扰，也不干扰其他电器设备，不占用无线电空间，传输信号稳定可靠，设备费用较低等很多优点，得到普遍使用及推广。无线系统有着无线传输不需要布线，施工简单等优点，但有很多地方是不能与有线(闭路)系统相比的，所以一般不采用。本论文主要讨论闭路电视监控(CCTV)系统，简称电视监控系统或 CCTV 系统。CCTV 系统是应用电缆或光缆在闭合的环路内传输电视信号，从摄像到图像显示。并按一定要求进行录像的独立完整电视系统。CCTV 可分为工业(管理)电视
8、系统和保安电视监控系统。工业电视监控系统应用于工厂企业的生产调度、质量监测或对人眼不便直接观察的场所(如核反应堆、有毒、有害工序等)进行监视，也用于商家、公司的经营管理。保安电视监控系统应用于写字楼、酒店、宾馆、超级商场、银行、证券、交易所、文物展厅、展品库、停车场、机要保密室、档案室、车站、机场以及某些建筑的出人口、主要通道、电梯轿厢等场所。其作用是对现场进行实时图像监控，并能采用录像等方式进行记录。智能视频监控系统的构建及应用5第 2 章 CCTV 系统的组成CCTV 系统(模拟系统)一般由摄像机，监听微型话筒(传声器)、云台、解码器、防尘罩(这些属于前端设备)、监视器、控制器、录像机、控
9、制机框(这些属于机房设备)、传输电缆和控制电缆等组成。概括地说，由前端图像获取、控制信号和图像信号传输、终端显示和图像处理、信号控制设备等组成。2.1 模拟系统前端部分的功能前端用于获取被监控区域地图像，一般由摄像机和镜头、云台、解码器、防尘罩等组成。摄像部分的作用是把系统所监视的目标，即把被摄物体的光、声信号变成电信号，然后送入系统的传输分配部分进行传送。摄像部分的核心是电视摄像机，它是光电信号转换的主体设备，是整个系统的眼睛。摄像机的种类很多，不同的系统可以根据不同的使用目的选择不同的摄像机以及镜头、滤色片等。2.2 传输部分的作用摄像机输出的视频(有时包括音频)信号馈送到中心机房或其他监
10、视点。控制中心的控制信号同样通过传输部分送到现场，以控制现场的云台和摄像机工作。 传输方式有两种：有线传输和无线传输。近距离系统的传输一般采用以未经调制的原始视频信号即基带传输，有时也采用调制成载波传送。采用光缆为传输介质的系统为光通信方式传送。传输分配部分主要有以下几种：1)馈线传输馈线有同轴电缆(以及多芯电缆)、平衡式电缆、光缆。2)视频电缆补偿器在长距离传输中，对长距离传输造成的视频信号损耗进行补偿放大，以保证信号的长距离传输而不影响图像质量。3)视频放大器用于系统的干线上，当传输距离较远时，对视频信号进行放大，以补偿传输过程中的信号衰减。具有双向传输功能的系统，必须采用双向放大器，这种
11、双向放大器可以同时对下行和上行信号给予补偿放大。根据需要，视频(有时包括音频)信号和控制信号也可调制成微波。开路发送。因此，我们智能视频监控系统的构建及应用6说传输信号的传输分为有线和无线两种方式，有线常用同轴电缆、电话线、双绞线和光纤等。无线常用微波，红外线等。23 终端设备的功能终端用于显示和记录、视频处理、输出控制信号、接受前端传来的信号。一般包括监视器、各种控制设备和记录设备等。2.3 控制部分控制部分的作用是在中心机房通过有关设各对系统的现场设备(摄像机。云台，灯光，防护罩等)进行远距离遥控。控制部分的主要设备有以下几种。1)集中控制器 集中控制器一般装在中心机房、调度室或某些监视点
12、上。使用控制器再配合一些辅助设备，可以对摄像机工作状态，如电源的接通、关断、光圈大小、远距离、近距离(广角)变焦等进行遥控。对云台控制，输出交流电压至云台，以此驱动云台内电机转动，从而完成云台水平旋转、垂直俯仰旋转。2)微机控制器 微机控制器是一种较先进的多功能控制器，它采用微处理机技术，其稳定性和可靠性好。微机控制器与相应的解码器、云台控制器、视频切换器等设备配套使用。可以较方便地组成 l 级或 2 级控制，并留有功能扩展接口。并装于云台上，在监控室通过控制器对云台进行遥控，带动摄像机做水平和垂直旋转，同时可控制摄像机镜头焦距的改变(广角、标准或远望的连续变化)。此外，根据实际需要，系统除了
13、图像系统以外有时还配置控制系统，报警输入，报警输出联动接口，语音复核系统等。2.4 监控系统数字部分的组成数字视频监视系统，它的图像获取部分仍然采用比较成熟的模拟摄像机部分。他的信号传输主要通过综合布线来完成。也就是利用双绞电缆、光缆来传输各种数据信号其终端部分，主要采用视频服务器、硬盘录像机。通过各种专用软件来处理显示各种控制信号和图像信号。智能视频监控系统的构建及应用7第 3 章 闭路电视主要设备参数和如何合理有效的选取3.1 摄像机的功能和技术参数在系统中，摄像机处于系统的最前端，它将被摄物体的光图像转变为电信号一视频信号，为系统提供信号源，因此它是系统中最重要的设备之一。3.1.1 摄
14、像机分类按CCD靶面大小(aXb)分有lin，23in，12in，l3in，l4in等，见表31。按组合方式分有：分体式摄像机，即只有摄像机机身、镜头、防尘罩、云台等，根据需要自由配置。一体化普通摄像机，即摄像机、镜头、防尘罩设计为一体。还有快球型摄像机，即摄像机、镜头、防尘罩、快速云台设计成一体，外形为球形或半球形。表3一l CCD摄像机靶面像场值CCD 管径像场尺寸1 in （25.4mm）2/3 in (17mm)1/2 in (13mm)1/3 in (8.5mm)1/4 in (6.5mm)相场高 a/mm 9.6 6.6 4.6 3.6 2.4像场宽 b/mm 12.8 8.8 6
15、.4 4.8 3.2因此在选择摄像机时，应首先确定选择何种类型，以便满足使用要求。在一般的电视监控系统中多选择1312in，PAL制，380480线AC220V或DCl2V的CCD摄像机。这样既符合中国国情又能满足一般摄像需求3.1.2 摄像机的性能1)黑白摄像机与彩色摄像机黑白摄像机与彩色摄像机的性能差别比较大，见表32。同档次的黑白摄像机很多性能都高于彩色摄像机。当选用彩色摄像机时，由于其灵敏度较低，必须具备较好的照明条件。如采用彩色摄像机，则后智能视频监控系统的构建及应用8面的所有设备(矩阵、画面分割器、显示器等)都必须用彩色机，整个系统的价格会更高2)照度(或称灵敏度)。各种摄像器件的
16、灵敏度不同，故各种摄像机的最低照度也不同。最低照度的意思是指摄像机在此照度(光线强度)时，用规定的定焦距镜头、光圈在FI4St摄像，可以获得看得见轮廓的图像，图像信号的有效幅度不低于额定值(07V)的10(即O07V)。通常由真空摄像器件(Vidicon)摄像的最低照度约为5OLx，电荷耦合器件(CCD)摄像机的最低照度，黑白的为02Lx，彩色的为IOLx各种环境的大约照度参见表33从此表中可以建立起照度的概念，这个物理量反映了光照的强度，单位为勒克斯(1x)低照度都是在这种条件下的参数。AGC还可保证图像信号在一定范围内波动时，获得稳定的输出。表3-2黑白和彩色摄像机对比摄像机参数 黑白 彩
17、色灵敏度 高 约低 10 倍以上分解力 高 约低 20%尺寸、重量 小 大图像观察感觉 只有黑白 有彩色、真实价格 低 高得多表3-3各种条件的相对照度（大约）照度/1 明暗例 照度/1 明暗例210-5 明暗的夜晚 200 教室810-4 星光 300 设计室、打字室3101 月圆 400 精细作业室2 剧场内观众席 500 自选商场5 曙光 3103 阴天室外10 一般车库 310 晴天室外50 宾馆走廊 3105 阳光下水边100 宾馆大厅 3100 阳光下室外为了获得满意的图像，所需的照度应比所选摄像机的最低照度大得多。例如，为获得额定信号幅度，就应增大 10 倍。如果所选镜头光圈达不
18、到 F14，最大光圈只能是 F4，则 FI4 和 F4 的进光量相差三挡光圈(F28、F36)即8 倍，此时应比最低照度大 80 倍的照度，才能获得额定信号幅度， ，这一点在电视监控系统的设计中要特别注意，否则工程完工后才发现图像质量太差，便难予解决了。智能视频监控系统的构建及应用9如有的场所光线实在太暗，为获得良好的图像，必须增加照明设施，也可用红外照明(隐蔽性好)，还可用红外摄像机。还有一种彩色一黑白摄像机，当光照度低于 5lOlX 时，自转变为黑白摄像，此时的最低照度可达 01lx。此类摄像机多用于光照度变化特别大的室外监控系统，在这样的场所白天、夜晚都可获得清晰的图像，只不过白天是彩色
19、，夜里是黑白。故照度是衡量摄像机在什么光照强度的情况下，可以输出正常图像信号的一个指标。在给出照度的这一指标时，往往是给出“正常照度”和“最低照度”两个指标。 “正常照度”是指摄像机在这个照度下工作时，能输出满意的图像信号。 “最低照度”是指如果低于这个“最低照度”时，摄像机输出的图像信号就难以使用，或者说摄像机至少要工作在“最低照度”之上。照度或灵敏度一般用“勒克斯”(1x)表示。如某一摄像机的最低照度为 00llx，或某一摄像机的灵敏度为 0011 x。3)同步：在切换图像时，为了防止图像闪跳，系统设备之间需采用外同步信号连接器。目前一般利用控制器来进行同步，外同步在控制器中连接，这样摄像
20、机可以采用单电缆多功能传输方式。摄像机一般都具有电源同步功能，但需注意同一系统中所有摄像机应使用同一交流电源，这样全部摄像机才能同步在同一电源相位上，让系统获得电源同步。4)电源摄像机的电源一般有交流 220V、I lOV、24V，直流 24V、12V 几种，要根据现场需要适当选择。5)功耗摄像机的功耗： 一般在 320W 之间，各种摄像机的说明书中都有此项指标。设计时要注意一组电源线供多少台摄像机，应采用多少平方毫米的电线，还要考虑计算供给电源的容量。6)CCD 尺寸：CCD 摄像机扫描的有效面积(光靶面积)，是用等效的摄像管直径来标称的，参见表 2-ICCD 的尺寸决定着镜头的选择(在镜头
21、一节中要讲)，但要注意 CCD 尺寸的大小与摄像机的分辨率并无直接关系，l3 in 摄像机的分辨率可能比 I2 in 的还要高，所以不一定光靶面积越大越好。7)制式：摄像机同家用电视机、录像机一样，也有制式之分，有 PAL 制和NTSC 制等由于我国电视信号的制式是 PAL 制，所以摄像机一般选用 PAL 制，购买时要注意根据设计系统所用的制式进行选择，要求全系统中所有设备都要在同一制式上，否则系统将不可能正常工作。8)清晰度：清晰度有水平清晰度和垂直清晰度。电视制式限制了垂直方向的清晰度，各种制式有一个最高的限制，PAL 制约为 400 线摄像机的清晰度是用水平清晰度来表示的。如果用 Rh 表示水平清晰度，V 表示画面的垂直高度，H 表示水平长度，M 表示一条水平线上能再现的象素数，那么水平清晰度由下式定义：Rh=VHM 一般 V 和 H 的比是 34，即 075，当然清晰度越高越好，
