论闭路电视监控系统构建及设计方案|闭路电视监控系统组成

　　摘要：为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求，创造一个安全、舒适、温馨、高效的办公与生活环境，并随着视频软、硬压缩技术的发展和网络技术的日渐成熟的今天。建立一个由计算机系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合理、又拥有高效、数字化、网络化、智能化监控系统已引起了各方面的高度重视。
　　关键词：闭路电视监控系统；压缩技术
　　中图分类号：TK414.3+5 文献标识码：A
　　1 设计原则
　　项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
　　2 方案设计
　　根据设计原则、设计规范和依据及国际、国内标准，并根据用户的需求，以及所提供的图纸及相关资料，并接合项目的实际情况及未来的发展趋势，对该项目的闭路电视监控进行方案设计。
　　2.1 系统构成及原理
　　闭路电视监控系统分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统4个部分构成。还具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。
　　2.2 设备选型及配置
　　2.2.1 前端系统
　　摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代。其主要性能及技术参数要求如下：
　　色彩：摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场的实时信息。
　　清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度两种。摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度，用电视线TVL表示。目前选用黑白摄像机的水平清晰度一般应要求大于500线，彩色摄像机的水平清晰度一般应要求大于400线。
　　照度：单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux(载克斯)是标称光亮度(流明)的光束均匀射在1m2面积上时的照度。目前一般选用黑白摄像机的最低照度，当相对孔径为F／1.4时，最低照度要求选用小于0.1Lux；选用彩色摄像机的最低照度，当相对孔径为F／1.4时，最低照度要求选用小于0.2Lux。
　　同步：要求摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。对外同步而言，要求配置一台同步信号发生器来实现强迫同步，电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号，复合消隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。系统只有在同步的情况下，图像进行时序切换时就不会出现滚动现象，录、放像质量才能提高。
　　电源：摄像机电源一般有交流220V，交流24V，直流12V。可根据现场情况选择摄像机电源，但推荐采用安全低电压。
　　自动增益控制(ACC)：在低亮度的情况下，自动增益功能可以提高图像信号的强度以获得清晰的图像。目前，市场上CCD摄像机的最低照度都是在这种条件下的参数。
　　自动白平衡：当彩色摄像机的白平衡正常时，才能真实地还原被摄物体的色彩。彩色摄像机的自动白平衡就是实现其自动调整。
　　电子亮度控制：有些CCD摄像机可以根据射入光线的亮度，利用电子快门来调节CCD图像传感器的曝光时间，从而在光线变化较大时可以不用自动光圈镜头。使用电子亮度控制时，被摄景物的景深要比使用自动光圈镜头时要小。
　　逆光补偿：在只能逆光安装的情况下，采用普通摄像机时，被摄物体的图像会发黑，应选用具有逆光补偿的摄像机才能获得较为清晰的图像。
　　2.2.2 传输系统
　　监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场。所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。
　　2.2.2.1 视频信号传输。一般采用同轴电缆传输视频基带信号。也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对也就是利用电话电缆传送。由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用，可减少串扰，传输损失也较小。但当电缆作为长距离传送媒体时。会发生对地不平衡低频地电流的影响，有时也会有高频干扰。信号传输带宽为50Hz-4MHz，当传输距离在200m以内时，用同轴电缆传送，其衰减的影响一般可不予考虑；当传输距离大于200m时，电缆衰减量较大，为了能把整个带宽内不同频率的信号进行传输，必须使用电缆补偿放大器。某些场合，布线非常困难时，可以采用无线传输如微波定向传输，但它要占用频率资源。需经无线电管理委员会核准。
　　2.2.2.2 控制信号传输。对于CCTV，常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。目前直接控制由于线缆过多，很少采用。编码控制是将全部控制命令数字化(调制)后再传输，到控制设备后再解调，还原成直接控制量，可节约线缆。这种方式传输距离长，目前工程中采用较多。同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆，利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输，但价格较贵。
　　2.2.3 控制系统
　　2.2.3.1 模拟控制系统
　　a.视频矩阵切换器。对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩阵，使任一路输入可切换至任一路输出。设计时应满足必要的视频输入／输出容量，并易扩展。一个CCTV系统除主控键盘外，还可根据需要设置分控键盘。b.双工多画面视频处理器。能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。常用的16画面分割器。又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。c.多画面分割器。将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面，就出现了多画面分割器。现有4画面分割器、9画面分割器、16画面分割器。这样用一台监视器，一台录像机上能同时监看、记录4、9、16个画面，多画面分割器通常分为3类。d.单工画面处理器。单纯监看一个画面，记录分割画面。双工画面处理器：在监视单画面、分割画面同时。可以进行记录。全双工画面处理器：在监视、记录的同时，可以进行记录信号回放。e.视频分配器。一路视频信号可同时分配成多路视频输出。
　　2.2.3.2摘要：为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求，创造一个安全、舒适、温馨、高效的办公与生活环境，并随着视频软、硬压缩技术的发展和网络技术的日渐成熟的今天。建立一个由计算机系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合理、又拥有高效、数字化、网络化、智能化监控系统已引起了各方面的高度重视。
　　关键词：闭路电视监控系统；压缩技术
　　中图分类号：TK414.3+5 文献标识码：A
　　1 设计原则
　　项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
　　2 方案设计
　　根据设计原则、设计规范和依据及国际、国内标准，并根据用户的需求，以及所提供的图纸及相关资料，并接合项目的实际情况及未来的发展趋势，对该项目的闭路电视监控进行方案设计。
　　2.1 系统构成及原理
　　闭路电视监控系统分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统4个部分构成。还具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。
　　2.2 设备选型及配置
　　2.2.1 前端系统
　　摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代。其主要性能及技术参数要求如下：
　　色彩：摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场的实时信息。
　　清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度两种。摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度，用电视线TVL表示。目前选用黑白摄像机的水平清晰度一般应要求大于500线，彩色摄像机的水平清晰度一般应要求大于400线。
　　照度：单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux(载克斯)是标称光亮度(流明)的光束均匀射在1m2面积上时的照度。目前一般选用黑白摄像机的最低照度，当相对孔径为F／1.4时，最低照度要求选用小于0.1Lux；选用彩色摄像机的最低照度，当相对孔径为F／1.4时，最低照度要求选用小于0.2Lux。
　　同步：要求摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。对外同步而言，要求配置一台同步信号发生器来实现强迫同步，电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号，复合消隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。系统只有在同步的情况下，图像进行时序切换时就不会出现滚动现象，录、放像质量才能提高。
　　电源：摄像机电源一般有交流220V，交流24V，直流12V。可根据现场情况选择摄像机电源，但推荐采用安全低电压。
　　自动增益控制(ACC)：在低亮度的情况下，自动增益功能可以提高图像信号的强度以获得清晰的图像。目前，市场上CCD摄像机的最低照度都是在这种条件下的参数。
　　自动白平衡：当彩色摄像机的白平衡正常时，才能真实地还原被摄物体的色彩。彩色摄像机的自动白平衡就是实现其自动调整。
　　电子亮度控制：有些CCD摄像机可以根据射入光线的亮度，利用电子快门来调节CCD图像传感器的曝光时间，从而在光线变化较大时可以不用自动光圈镜头。使用电子亮度控制时，被摄景物的景深要比使用自动光圈镜头时要小。
　　逆光补偿：在只能逆光安装的情况下，采用普通摄像机时，被摄物体的图像会发黑，应选用具有逆光补偿的摄像机才能获得较为清晰的图像。
　　2.2.2 传输系统
　　监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场。所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。
　　2.2.2.1 视频信号传输。一般采用同轴电缆传输视频基带信号。也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对也就是利用电话电缆传送。由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用，可减少串扰，传输损失也较小。但当电缆作为长距离传送媒体时。会发生对地不平衡低频地电流的影响，有时也会有高频干扰。信号传输带宽为50Hz-4MHz，当传输距离在200m以内时，用同轴电缆传送，其衰减的影响一般可不予考虑；当传输距离大于200m时，电缆衰减量较大，为了能把整个带宽内不同频率的信号进行传输，必须使用电缆补偿放大器。某些场合，布线非常困难时，可以采用无线传输如微波定向传输，但它要占用频率资源。需经无线电管理委员会核准。
　　2.2.2.2 控制信号传输。对于CCTV，常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。目前直接控制由于线缆过多，很少采用。编码控制是将全部控制命令数字化(调制)后再传输，到控制设备后再解调，还原成直接控制量，可节约线缆。这种方式传输距离长，目前工程中采用较多。同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆，利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输，但价格较贵。
　　2.2.3 控制系统
　　2.2.3.1 模拟控制系统
　　a.视频矩阵切换器。对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩阵，使任一路输入可切换至任一路输出。设计时应满足必要的视频输入／输出容量，并易扩展。一个CCTV系统除主控键盘外，还可根据需要设置分控键盘。b.双工多画面视频处理器。能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。常用的16画面分割器。又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。c.多画面分割器。将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面，就出现了多画面分割器。现有4画面分割器、9画面分割器、16画面分割器。这样用一台监视器，一台录像机上能同时监看、记录4、9、16个画面，多画面分割器通常分为3类。d.单工画面处理器。单纯监看一个画面，记录分割画面。双工画面处理器：在监视单画面、分割画面同时。可以进行记录。全双工画面处理器：在监视、记录的同时，可以进行记录信号回放。e.视频分配器。一路视频信号可同时分配成多路视频输出。
　　2.2.3.2 数字化图像监控系统
　　以同轴电缆传输视频信号。称之为传统的模拟信号传输方式，这种方式传输，在较短距离内(如200m左右)视频信号的衰减不大，如果超过200m，则必须对视频信号进行补偿放大。常规的闭路电视监控系统较适合在一座建筑物或较小的地域范围内使用。
　　数字化监控系统是将计算机网络技术、多媒体技术与闭路电视技术相结合，适用于远距离传输多路视、音频信号。实际上就是将模拟信号进行数字化，并对其压缩编码，通过计算机网络及数字多媒体技术来传输视频图像。
　　数字化监控系统将计算机网络技术、多媒体技术与图像监控技术有机结合在一起，能高清晰、同步地传输图像信号，是一项全新的安保电视系统，它已成为现代化楼宇管理的有力工具。
　　数字化图像监控系统可实现远程图像监控，把分散在各地的监控点通过计算机网络有机联系在一起并利用了多媒体技术，增强了整体安全和图像监控的自动化管理能力。
　　参考文献
　　[1]白忠山,路海蛟.论闭路电视监控系统信息资料在侦查中的运用[J].辽宁警专学报，2009-01-10.数字化图像监控系统
　　以同轴电缆传输视频信号。称之为传统的模拟信号传输方式，这种方式传输，在较短距离内(如200m左右)视频信号的衰减不大，如果超过200m，则必须对视频信号进行补偿放大。常规的闭路电视监控系统较适合在一座建筑物或较小的地域范围内使用。
　　数字化监控系统是将计算机网络技术、多媒体技术与闭路电视技术相结合，适用于远距离传输多路视、音频信号。实际上就是将模拟信号进行数字化，并对其压缩编码，通过计算机网络及数字多媒体技术来传输视频图像。
　　数字化监控系统将计算机网络技术、多媒体技术与图像监控技术有机结合在一起，能高清晰、同步地传输图像信号，是一项全新的安保电视系统，它已成为现代化楼宇管理的有力工具。
　　数字化图像监控系统可实现远程图像监控，把分散在各地的监控点通过计算机网络有机联系在一起并利用了多媒体技术，增强了整体安全和图像监控的自动化管理能力。
　　参考文献
　　[1]白忠山,路海蛟.论闭路电视监控系统信息资料在侦查中的运用[J].辽宁警专学报，2009-01-10.