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视频监控系统工程

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视频监控系统概述
在安全技术防范系统中的重要组成部分之一,就是大家所常见的视频监控系统,常应用于政府机关、金融、航空、森林部队、公安、交通、小区、大厦、教育、酒店、宾馆、企业、工厂、家居等各个领域。所谓闭路电视监控系统,典型的闭路监控系统主要由前端设备和后端设备这两大部分组成,其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式,它们之间的联系(也可称作传输系统)可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。闭路监控系统的前端设备由摄像机部分(有时还有麦克)、传输部分、控制部分以及显示部分四大块组成。
在操作闭路监控系统时可通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等),直接观察被监控场所的情况,同时可以把被监视场所的情况进行同步录像。闭路监控系统是在无人直接观察的场合,适时、真实地反映被监视控制对象的画面作为即时处理或事后分析的一种手段。闭路监控系统已成为广大用户在现代化管理中监控的最为有效的观察工具。在控制中心,只要一个工作人员,就能够观察多个被控区域,并实现远距离区域的监控功能。此外,闭路监控系统还可以与防范报警系统等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。
一、视频监控系统的构成
视频监控系统集成了预防、监视、控制取证、储存和管理等功能,从逻辑上可分为前端、传输、控制和显示四个部分。
1. 前端部分组成+技术原理介绍:由摄像机、镜头、云台、安装支架、防护罩、解码器等组成。主要用于对公共区域、重点区域进行摄像,并将视频信号传送到后端进行处理。
监控摄像机布置在被监视场所的某一位置上,使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。有时,被监视场所面积较大,可在摄像机上加装可变焦距(变倍)镜头,使摄像机所能观察的距离更远、更清楚;还可以把摄像机安装在云台上,通过控制云台可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动,从而使摄像机能覆盖的角度、面积更大。总之,摄像机把它监视的内容变为图像信号,传送给控制中心的监视器上。由于摄像部分是系统的最前端,并且被监视场所的情况是由它变成图像信号传送到控制中心的监视器上,所以从整个系统来讲,摄像部分是系统的原始信号源。因此,摄像部分的好坏以及它产生的图像信号的质量将影响着整个系统的质量。另外对于摄像部分来说,特别是在室外应用的情况下,为了防尘、防雨、抗高低温、抗腐蚀等,摄像机及其镜头还应加装专门的防护罩,甚至对云台也要有相应的防护措施也是非常有必要的。
2. 传输部分+控制部分:由视频同轴电缆、光纤、平衡电缆、电源线、控制线、总控制台、信号放大设备等组成,用于将前端信号传至后端,并为前端摄像机和解码器提供电源和控制信号。
1).一般来说,传输部分就是系统的图像信号通路(包含有控制信号的传输),由于某些系统中除图像外,还要传输声音信号,同时,由于需要有控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制,是所有要传输的信号形成的传输系统的总和。传输部分主要传输的内容是图像信号。对图像信号的传输,重点要求是在图像信号经过传输系统后,不产生明显的噪声、失真(色度信号与亮度信号均不产生明显的失真),保证原始图像信号(从摄像机输出的图像信号)的清晰度和灰度等级没有明显下降等等。这就要求传输系统在衰减方面、引入噪声方面、幅频特性和相频特性方面有良好的性能。在传输方式上,目前闭路电视监控系统多半采用视频基带传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下,也有采用射频传输方式或光纤传输方式。对于不同的工程现场的情况,所使用的传输部件及传输线路都有较大的不同。
2). 控制部分是实现整个系统功能的指挥中心。由总控制台(有些系统设有副控制台)组成,其主要的功能有:视频信号放大与分配、图像信号的较正与补偿、图像信号的切换、图像信号(或包括声音信号)的记录、摄像机及其辅助部件(如镜头、云台、防护罩等)的控制(遥控)等等。在上述的各部分中,对图像质量影响最大的是放大与与分配、较正与补偿、图像信号的切换部分。对某些距离较远,或由于传输方式的要求等原因,校正与补偿是非常重要的。总控制台的另一个重要方面是能对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行遥控,以完成对被监视的场所全面、详细的监视或跟踪监视。总控制台上设有的录像机,可以随时把发生情况的被监视场所的图像记录下来,以便事后备查或作为重要依据。总控制台上设有“多画面分割器”,如四画面、九画面、十六画面等等。也就是说,通过这个设备,可以在一台监视器上同时显示出四个、九个、十六个摄像机送来的各个被监视场所的画面,。上述这些功能的设置,要根据系统的要求而定,不一定都采用。另外,在总控制台上还设有时间及地址的字符发生器,通过这个装置可以把年、月、日、时、分、秒都显示出来,并把被监视场所的地址、名称显示出来。在录像机上可以记录,这样对以后的备查提供了方便。
总控制台对摄像机及其辅助设备(如镜头、云台、防护罩等)的控制一般采用总线方式,把控制信号送给各摄像机附近的“终端解码箱”,在终端解码箱上将总控制台送来的编码控制信号解出,成为控制动作的命令信号,再去控制摄像机及其辅助设备的各种动作(如镜头的变倍、云台的转动等)。总之,根据系统构成的情况及要求,可以综合考虑。 
3. 显示部分:将前端从摄像机所监视场所画面,经过传输和后端处理后,所监控的画面就如实的反映到显示屏幕上来。
显示部分一般由几台或多台监视器(或带视频输入的普通电视机)组成。它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。在闭路电视监视系统中,特别是在由多台摄像机组成的监控系统中,一般都不是一台监视器对应一台摄像机进行显示,而是几台摄像机的图像信号用一台监视器轮流切换显示。这样做可以节省设备,减少空间的占用;因为被监视场所的情况不可能同时发生意外情况,所以平时只要隔一定的时间(比如几秒、十几秒或几十秒)显示一下即可。当某个被监视的场所发生情况时,可以通过切换器将这一路信号切换到某一台监视器上一直显示,并通过控制台对其遥控跟踪记录。所以,在一般的系统中通常都采用四比一、八比一、甚至十六比一的摄像机对监视器的比例数设置监视器的数量。
目前,常用的摄像机对监视器的比例数为四比一,即四台摄像机对应一台监视轮流显示,当摄像机的台数很多时,再采用八比一或十六比一的设置方案。另外,由于 “画面分割器”的应用,在有些摄像机台数很多的系统中,用画面分割器把几台摄像机送来的图像信号同时显示在一台监视器上,也就是在一台较大屏幕的监视器上,把屏幕分成几个面积相等的小画面,每个画面显示一个摄像机送来的画面。这样可以大大节省监视器,并且操作人员观看起来也比较方便。但是,这种方案不宜在一台监视器上同时显示太多的分割画面,否则会使某些细节难以看清楚,影响监控的效果,一般情况下以四分割或九分割较为常用。
二、视频监控系统发展趋势
随着计算机系统的发展和计算机系统应用的普及,闭路监控系统的发展也越来越快,近期的发展趋势是同网络化和数字化的产品应用越来越普遍。
(1)监控系统的网络化产品组成
1.网络化产品结构。网络视频监控由网络视频前端监控设备(前端子系统)、系统服务和管理设备(视频服务器)、网络用户终端三大部分组成。
2.网络化产品分类。⑴网络摄像机;⑵网络视频服务器;⑶以太网音频装置;⑷TCP/IP与RS232/RS485协议转换器;⑸客户工作站;⑹网络管理服务器。
(2)监控系统的数字化发展前景
在网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高以及各种实用视频信息处理技术的前提下,数字化监控以其直观、方便和内容丰富等特点,日益受到人们的重视和关注,全国各地的监控系统工程都纷纷数字化。近年来国内数字化监控行业平均每年的增幅在15%-30%,我国图像监控行业正面临着良好的发展机遇。视频监控进入了全数字化的网络时代。
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