1、数字视频监控系统目次1 引言近年来，随着我国的国民经济飞速发展，居民的日常生活水平有了很大提高，人们对生活质量越来越重视，逐渐注重家居的人性化。建设安全的、舒适的、快捷的、方便的智能小区, 将成为智能小区发展的必然趋势，住宅小区的安全必然成为重中之重。智能小区安全的实现, 除了依靠人为因素外, 主要依靠的还是小区的智能化安全防范系统。因此，为了满足住宅小区科学系统化管理和用户安全的需要，以及为了对随时发生的情况进行全面、及时的了解和掌握，对意外情况可以迅速做出正确判断，并及时给出正确、快速的指挥和处理，数字视频监控系统应运而出。数字视频监控系统是智能小区安防中不可缺少的一部分，主要采集小区主要
2、出入口，每个单元的前面，停车场出入口，和各种公共场所等重点领域的数字视频监控图像，使负责实时监控的值班人员可以监控到整个小区的实时情况，并且可以对每个视频图像进行控制，实时纪录，回放搜索视频文件，通过网络进行远程监控和控制管理中心。智能数字视频监控系统是一个多学科的系统工程包含了计算机视觉，图像处理，人工智能，自动化和控制，计算机网络等多学科系统工程。它会自动通过摄相机采集图像数据，并进行行为异常或可疑目标进行分析，该系统能准确，及时向保安人员报警，并能自动跟踪目标。数字视频监控是指通过摄像机来监控所监控事件发生的地方的实时情景。因为它能给人最直接的听觉、视觉感知、监测对象的客观性、实时和可见
3、性的记录,所以数字视频监控已经成为当前智能小区安全防范领域的主要手段。传统的视频监控通常是采用模拟信号作为一个运输方式和存储,在传播过程中不稳定,易受干扰,不方便存储。近年来监控领域发生了一系列较大的变化，主要是在数字传输和存储代替原来的图像传输和存储。这使得远程监控、多功能自动报警、多媒体数据检索和屏幕高清晰度显示与数字图像为背景的应用需求成为现实,极大地扩大了应用范围,而且成本也随着制造过程改进和提高的需求也不断减少。2 数字视频监控系统的研究的目的随着近几年来智能化行业的高速发展，安防系统已由原来特殊行业，专门应用逐渐普及到各行各业。随着社会的不断发展，居家安全越来越重要，成为共建和谐社
4、会的重要环节之一。尤其是比较分散、比较偏远、环境相对比较复杂的居民区，安全形势不容乐观，传统的门卫值班和保安巡逻等治安管理手段已经不能适应新形势下住宅安全保障的需要。因此，为了满足住宅小区用户安全和科学系统化管理的需要，以及为了对随时发生的情况进行全面、及时的了解和掌握，对意外情况能迅速做出正确判断，并给出正确、快速的指挥和处理。建立一个全天侯综合数字安防系统，实现把一些危害和隐患遏制在萌芽状态，杜绝财产损失、确保人员生命安全，对于构建安全、和谐的住宅小区起到很大作用。要真正做好住宅小区的物业管理工作，为住户提供舒适、安全、便利的服务，必须具备一套先进的、智能和可靠的数字安防系统作为管理辅助。
5、在住宅小区内部安装数字监控系统,以维护社会秩序, 及时将一切都可能发生或即将发生的案件和危险的图像信息传送到监控中心,监控中心的值班员可以把这些危害和隐患扼制在萌芽状态,防止财产损失、确保人员生命安全。3 数字视频监控系统具有的优点：1. 支持大规模化的监控点部署,点对点来实现系统的统一管理、统一行动、统一存储；2. 具有强大的网络管理功能,能够实现实时检测设备系统,保证系统可靠、稳定运行；3. 开放网络平台体系结构,可以灵活的集成了多种工业应用新技术4. 系统安装非常简单,软件系统的安装和使用也很简单。可维护性强、系统布线非常简单,主要设备的可靠性高,维护性能好,并能实现远程维护；5. 当需
6、要增加监测点和监测主机,只需要添加一个摄像机通过现有网络或电脑。不需要改变现有的布线系统。可以说，建设一套利用现代计算机技术、电子通讯、网络传输、远程网络视频监控技术的控制系统，为智能小区管理提供了一种全新的、直观的，扩大视觉和听觉范围的管理工具，可以满足安全防范和提高管理人员工作效率。同时可通过二次应用开发，为智能小区管理的资源再利用提供新的手段。4 数字视频监控系统的基础设备组成 视频监控系统前端设备4.1.1 数字视频摄像机的简介摄像部分是数字视频监控系统的前沿部分，是整个监控系统的“眼睛”，摄像部分被安装在某一位置，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部分。摄像机是拾取图像信号的设备，也就
7、是说，被监视场所的画面是由摄像机将光信号（画面）变为电信号（图像信号）。目前无论是彩色摄像机还是黑白摄像机，其转换的器件均采用CCD器件，即电耦合器件。摄像机通过它的摄像头把被监视场所的画面成像在CCD的靶面上。通过CCD本身的电子扫描把光信号变为电信号，在通过放大，整形等一系列信号处理，最后变为标准的电视信号输出。本文主要介绍三类视频摄像机1 红外半球机半球摄像机，顾名思义就是形状是个半球，仅仅是针对外形命名的。红外半球摄像机是带有红外灯的摄像机，应用于光线昏暗或无光环境。一种自身镜头焦距是固定的，价格较低；。由于体积小巧，比较美观，所以就应用相当广泛。 2 智能球型摄像机智能球型摄像机是现
8、代电视监控发展的代表，它集成彩色一体化摄像机、云台、解码器、防护罩等多功能与一体，安装方便、使用简单但功能强大，广泛应用于开阔区域的监控，不同的场合都可以使用。3 红外一体式摄像机红外一体式摄像机集成的红外灯可以在光照度低于一定的数值甚至夜晚时自动打开以达到稳定的成像效果。可以变倍、可自动聚焦、镜头内建的摄像机4.1.2摄像机云台及解码器的简介云台是一种机械电气产品，靠电动机驱动，而它在水平方位，垂直俯仰两个轴向的转动需要有传动和减速，云台是带着摄像机做水平360度旋转，做垂直小于90度的旋转运动的装置。如图1所示云台的使用可以扩大摄像机的视野。在电视视频监控系统中，需要巡回监视的场所，如大厅
9、，操场广场等常选用云台。云台一般可以分为普通型和球形云台，普通型云台为裸露的云台，安装时需加装摄像机防护罩。球型云台一般为内置型云台，外部有全球型或半球形防护罩，因此球型云台和普通型云台比较，具有外形美观，隐蔽，安装简便的特点。图1云台的图示电动云台控制器有内置解码器和外置解码器两种, 内置解码器就是安装在云台内部,这样看起来与云台是一体的,通过串行通讯来控制云台，相反, 外置是指将各种接线引出云台机械结构的外部,通过控制器给出相应的控制线控制信号。为了满足视频监控系统一体化的要求,渐渐釆用了内置解码器的方式。解码器在电视监控系统中是前端设备，解码器是用在配有系统主机的控制台，由控制台发送控制
10、信号，解码器一般不能单独使用，必须与系统主机配合使用，安装在带有云台，电动镜头的摄像机附近，由多芯控制线与云台，摄像机相连。它的功能是把总控制台发出的代表控制命令的编码信号解码为对摄像机和云台的控制信号。选择云台时要注意一下几点1. 区分室内和室外安装。室外云台是室内云台具有更好的防水能力、耐腐蚀、抗冲击能力强,温度和适应复杂的室外气候条件,其重量和承载力也大于室内云台;2. 根据特殊的环境要求。如酒店、写字楼、社区、政府机构等等,通常产品安装后隐藏的要求较高,因此使用球形云台。因为室内的半球云台必须注意的是,需要嵌入式安装吸顶,所以如果墙不能镂空,无法安装;3. 如果添加红外线灯到相机,必须
11、选择普通云台。球形云台不能挂载红外线灯;4. 由于球形云台没有机械雨刷,所以如果你必须使用刮水器功能,可以选择普通云台与雨刮防护罩。4.1.3 警报设备简介及特性报警器可分为周界报警器、建筑物外层报警器、室内空间报警器及具体目标监视用报警器。小区内的每一户都安装了防盗报警装置。住户可在家中无人时，将室内的防盗报警系统设置为布防状态 ；当窃贼闯入时，报警系统自动联动附近的摄像机抓拍图片和录像，发出警报并向小区安保中心报警。图2 报警器的图示小区红外对射式探测器与摄像机进行联动。系统支持灵活地按区域、时段设置报警防区和紧急预案，并能支持灵活地设置报警输入、输出，以实现声光报警。在有报警出现时，相应
12、视频会在监控中心弹出 ；球机会转动至相应位置并及时进行警区录像 ；而联动的电子地图则自动弹出报警图像从而实现无漏报、少误报。当摄像头采集到的视频经控制中心的计算机计算出或者经视频被监控者求救或者经视频监控者发现需报警，从而需要报警则报警器开始工作报警。视频报警器有接入PSTN电话线，电话报警优先由有线电话发出，短信报警由GSM发出；可自由选择电话或GSM工作模式,也可设置电话优先+GSM模式主机未接入PSTN电话线，电话报警和短信报警都是由GSM网络发出。 小区数字视频监控系统传输设备传输部分就是系统的图像信号通路。数字视频监控系统的传输部分一般包含三种信号，主要是由摄像部分采集的数字视频图像
13、信号和声音采集器采集的被监控的语音信号和控制摄像机云台和摄像头的控制信号。在监控系统中，传输方式的确定，主要根据传输距离的远近，摄像机的多少和其他方面的要求。一般来说，当各摄像机的安装位置离监控中心较近的（几百米以内的）多采用视频基带传输方式；当各摄像头的位置离监控中心较远时往往采用光纤传输方式；当距离更远且不需要传送标准动态实时图像的也可以采用电话窄带线路传输。4.2.1 有线传输设备的简介及特性 （1）当摄像机安装位置离控制中心较近（几百米以内），多采用视频基带传输方式。基带传输输线采用的是同轴电缆，其型号为SYV-75-5.其中“75”表示该种电缆的特性阻抗为75欧，“5”表示电缆的线径
14、。如果传输距离较远为了减少传输衰减量，还可以用SYV-75-7，或者SYV-75-79电缆线。在视频传输系统中，摄像的输出阻抗为75欧不平衡方式，而控制台及监视器的输出阻抗也为75欧不平衡方式，故为了整个系统的阻抗平衡，其传输线也必须采用75欧的特性阻抗，否则在系统中出现阻抗不匹配的情况，信号就会出现失真。 （2）当摄像机的位置距离控制中心较远时，往往采用光缆传输方式。当传送距离远时,数字视频信号的传送也和模拟信号一样都可以采用光纤传输,光纤传输具有带宽高、噪波与失真小，损耗低等优点,作为高数据率数字视频信号的传输,它可以不受幅度畸变的影响,而且对噪声波也极不敏感。光纤传输的最强优点是损耗低。
15、通常光纤传输使用光的波长为( 1310nm),其光纤的衰减 为 km/ 4 dB。传送1 km后,其信号仍为原来 的94%,这是远距离传送数字信号使用光纤的主要原因。光缆模拟多电路电视监控系统框图见图3图3光缆模拟多电路电视监控系统框图4.2.2 无线传输设备的简介及特性当铺设视频监控传输线路无法安装或者比较困难，或者没有预先考虑到的扩充线路不够，但又需要进行实施监控的可以用无线传输设备作为有线传输的补充。微波传输属于开路传输，其最大的特点是由监控前端到中心控制室之间不需要任何电缆，且传播距离可达100KM以上。因为频率高，所用的发射天线通常选用高增益的、微波发射或抛物面天线。无线视频传输的优
16、点图 4无线视频传输设备1、综合成本低,一次性投资,无需挖沟埋管与短安装期间,易于维护,强大的扩张能力,快速回收的成本优势。2、灵活的网络,良好的可伸缩性,即插即用。管理人员可以迅速将新的无线监控点添加到现有的网络,不需要新的交通网络铺设,增加设备,易于实现远程无线监控。3、低维护成本。无线监控维护由网络提供商维护,前端设备是即插即用、免维护系统。4、无线监控系统是一个监控和无线传输技术的结合,它可以通过无线通信手段把不同站点的视频信息实时传输到无线监控中心,自动形成的视频数据库,以方便日后检索。 小区数字视频监控系统终端设备4.3.1 视频显示设备的简介及特性监控显示器是闭路监控系统（cct
17、v）组成部分，是监控系统的显示部分，是监控系统的标准输出，有了监控显示器的显示我们才能观看前端送过来的图像。作为视频监控不可缺的终端设备，充当着监控人员的“眼睛”，同时也为事后调查起到关键性作用。图 5电视墙的图示一般大家所说的监视器指的就是监控显示器。很多视频监控项目采用电视墙做为显示设备，使用电视墙进行监控有直观，方便的特点，便于监控人员实时发现被监控目标的异常状况。监控用电视墙一般采用专业监视器作为显示设备，配以钢板钣金喷塑墙体构成，有些还带有强制排风散热装置。见图5所示4.3.2 视频储存设备的简介及特性硬盘录像机（英文名称为Digital Video Recorder，简称DVR）是
18、随着计算机技术的发展，在最近几年中才逐渐发展起来的视频监控设备。硬盘录像机的基本功能是将模拟的音频频信号转变为JPGEMPEG数字信号存储在硬盘（HDD）上，并提供与录制、播放和管理节目相对应的功能。数字硬盘录像机已经广泛用于安防领域里。由于运用的环境不同和目的不同，DVR 从内核、外观、配置都在不断发展，衍生出各式各样、功能特性各异的 DVR，主要分为 PC-DVR 和嵌入式 DVR。它是一组可以对图像存储处理的计算机系统。可以对图像/声音进行很长时间、录像、录音、远程监视和控制。DVR具有录视频、云台/摄像机控制、图像分割、报警控制、网络传输等五大功能,拥有一个设备可以取代模拟监控系统的很
19、多功能的设备,但也逐渐拥有了在价格上的优势。DVR使用数字记录技术在图像处理、图像存储、检索、备份、网络传输、远程控制等也远高于模拟监控设备,DVR代表电视监控系统的发展方向,是电视监控系统在市场的首选产品。受欢迎的产品在市场上有一个PC平台DVR和嵌入式硬盘录像机，嵌入式DVR从稳定性、可靠性、易用性都比pc式DVR强,嵌入式DVR市场将逐渐占领PC-DVR平台。PC-DVR平台的优势方面的通用性和可扩展性的优势方面,在网络视频监控系统仍然负担得起的主机角色管理,仍然有它自己的市场份额。4.3.3 视频控制设备的简介及特性数字视频监控控制系统是整个监控系统的心脏和大脑，是实现整个监控系统的控
20、制指挥中心。控制部分主要由总控制台和矩阵组成。总控制台的主要功能有视频信号的放大与分配；图像信号的校正和补偿，图像的切换，摄像部分的控制，和报警信号的确认和报警等等。矩阵可以把提供信号源的设备的任意一路的信号送到任意一路的显示终端上，可以做到音频和视频同步。在一个标准机箱中实现音频切换、视频切换、报警输入及警后联动录像功能等多种功能，大大简化了系统的构成，提高了用户系统的可靠性。视、音频主机具有完备的矩阵切换能力，可以在任意监视器上显示任意摄像机的图像和与之对应的声音，而且这种控制可以通过手动操作和自动切换方式来实现，用户可使用一个功能完备、按人机工程学原理设计的键盘对系统进行操作和编程。系统
21、中最多可以使用16个键盘或多媒体终端。监控矩阵控制键盘是用于系统控制和系统编程的综合键盘。见图6所示，是按照人机原理进行设计的系统控制键盘，可以非常方便的控制云台转动和镜头动作，变速操纵杆能控制多种类型的智能高速球，能控制画面分割器、数字录像机。它能完成矩阵系统的全部操作和编程设置功能。图 6监控矩阵控制键盘监控矩阵控制键盘的功能见表1：表 1监控矩阵控制键盘的功能有操纵杆参数误差校正功能监视器/摄像机控制云台/镜头/辅助设备控制摄像机预置位设置/调用控制DVR 控制键盘的主/副控工作方式内置多款控制协议，可控制不同厂家球机具有对快球云台变速调控、多个预置点巡航、报警联动设置等功能具有对报警器
22、布/撤防设置、状态查询显示功能报警设备报警时键盘能发出蜂鸣进行警示和报警区域显示有浪涌保护措施及抗雷击干扰设计5 小区数字视频监控的需求及具体应用实例 小区数字视频监控的需求实现小区的现代化管理，对人员和车辆的管理，实现全天24小时的视频监控，对居民楼内和周边进行全天实时视频监控，对小区人员和车辆出入的进行管理和控制，对小区内各个路口及主要路段进行实时视频监控，给业主一种安全感。为小区进行了以下智能化系统的设计和规划：1. 小区内的停车场进入口、小区主干道的监控，可采用全球型摄像机进行监视，可选用6个点。2. 各小区内的楼道处采用半球型摄像机，本小区一共12栋5层楼高，因此可选用24个点。3.
23、 地下停车场、小区两个主要出入口采用红外摄像机，可选用个6点。4. 小区周界，围墙主要采用的是红外一体机进行监视，选用8个点。 系统结构拓扑图系统结构拓扑图见图 7图 7系统结构拓扑图根据需求在小区停车场进入口和主干道采用全球机进行监控，选用6个点，地下停车场和小区两个主要出入口采用一体化摄像机,选用6个点，小区周界，围墙主要采用的是红外一体机进行监视，选用8个点，各小区楼道处采用半球机进行监控，选用24个点。监控系统的前端采用半球机、全球机、一体摄像机进行监控用来观察和采集信息。DVR硬盘录像机对现场画面监控、录像、控制云台的操作、存储处理、回放、多画面显示、画面切换等操作。由于该硬盘录像机
24、是16位输入，本方案摄像机设置44个点因此选择3个DVR硬盘录像机即可。交换机组成星型局域网并与值班室机和领导机直接相连。为了实现值班机等和领导机能够进行远程监控，可以在这些用户端比如电脑，平板，智能手机安装DVR客户端软件通过局域网控制DVR进行远程监控。用户可以通过客户端软件或IE 浏览器对存储在 E-NVS、本地电脑、前端设备中的录像进行检索和回放。也可通过小区网与交换机直接相连。53主要监控设备选型和配置说明 （1）DVR硬盘录象机海康威视DS-8116HS-S 主要技术参数如表2所示表2 主要技术参数 16路视音频输入； 支持语音对讲； HDMI高清预览，图像更清晰；全实时录像， 1
25、6路同编同解； 支持全球网络即插即用； 支持浏览、网络远程监控、远程设置管理；支持所有视频通道网络双码流传输,支持浏览、网络远程监控、远程设置管理；全实时六工操作：预览，录像，回放，备份，网络监控，手机监控； 支持外置大键盘控制； 支持CMS集中管理平台。数量2只 (2) 红外半球机WIN-423SY15主要技术参数如表3所示表3 主要技术参数制式PAL/NTSC成像器件1/4” SHARP CCD线数420 TV Lines镜头6 mm IR Lens照度0LUX（IR ON）信噪比More than 52dB红外距离10-15Meter角度45红外灯波长23unit 850nM Infra
26、red LED寿命20000hrs,warranty life:6000hrs视频信号Composite Video Output(1Vp-p 75Terminated)工作温度-20C to +50C电源DC 12V (+/-10%)数量24只(3) 快球摄像机GL-CW8404B)主要技术参数如表4示表4主要技术参数快球摄像机最低照度：360连续旋转，速度为36S64个预置位电源：AC24V（110v,220v）IP66防水标准数量2只 (4) 红外一体化摄像机 主要技术参数如表5所示表5 主要技术参数型号SN-INC5830Z成像器件1/3SONY SUPER HAD CCD信号系统PA
27、L或NTSC有效像素PAL 752(H)*582(V);NTSC:768(H)*494(V)清晰度560线最低照度(红外灯关闭)olux(红外灯开启)红外灯32pcs 10pcs 组合灯板日夜转换照度低于1-3lux 时，图像自动由彩色变为黑白信噪比大于48db白平衡自动自动增益自动背光补偿自动同步方式内同步镜头板机镜头 ，定焦镜头 6 8、12mm视频输出 75ohm电源电压12vdc功率损耗200MA(LED OFF) 500MA(LED ON)外形尺寸176*93mm数量3只 5.3.1小区数字视频监控系统的摄像头安装要求：1. 出入口视频监控图像要求。小区出入口、机动车车库出入口摄像机
28、，应选用具有低照度、强光抑制功能的；摄像机监控范围内的光照度应满足监控目标的要求，环境照度低的应有补光措施；应实行全天候录像；实时图像和回放图像应能清晰显示机动车的车牌号和人的脸部特征；图像存储时间应不少于15天。2. 小高层、高层单元门门口内视频监控图像要求。小高层、高层单元门门口内应安装摄相机，其监控范围应覆盖整个门口（包括电梯轿厢、人行楼梯）；摄像机应选用低照度的，其位置应安装在进门的左上方或右上方；满足监视目标的情况下，其安装高度离地不宜低于；实时图像以及回放图像应能清晰显示出门人员的脸部特征；图像存储时间不少于15天。3. 小高层、高层地下机动车车库通往地面安全出口处的监控图像要求。
29、地下机动车车库通往地面的每个安全出口处应安装固定焦距、方向的摄像机；环境照度较低的应有补光措施；监控图像应能清晰显示进出安全出口处人员的体貌特征和大致来去方向。电梯直通到地下机动车车库的，如电梯轿厢没有安装摄像机的，其对面或临近区应安装摄像机，其监控图像应能清晰显示出电梯人员的体貌特征。4. 小区内主要道路视频监控图像要求。小区内应慎用带云台的摄像机；安装在主要道路的摄像机，其位置应是车辆和行人必须经过的路口；在满足监视目标现场范围的情况下，其安装高度离地不宜低于；立杆必须牢固，图像应清晰。5. 地下机动车车库内及地面机动车集中停车区视频监控图像要求。有50辆车位以上的地下机动车车库内，20辆
30、车位的地面机动车集中停放区应安装摄像机，监控区域内不应有盲区；应充分考虑地下机动车车库内的光照度，照度较低的应有补光措施；摄像机宜选用带云台的；图像应清晰，无干扰。5.3.2报警器的主要功能报警器的主要功能见表6表6报警器的主要功能 GSM无线网络、有线电话网络双网报警，中文短信传输告警接警时，可监听现场，内置录音模块，可录10-20秒语音，进行语音提示报警。可自定义报警延时及鸣笛时间，可查询防区报警及布撤防信息。可用遥控器进行布防、撤防、紧急报警等操作。可用主机键盘快捷键操作，简单方便。具有电话线故障检测功能，如电话线被剪断或短路，系统将发出警报声。具有电话线抢线功能，确保报警拨号优先。具有
31、充电电路，可内置DC12V 密封铅酸电池，停电不停机除此主要设备外还有其他辅助材料，包括电视墙，支架，若干导线，云台，稳压电源等等.智能小区数字视频监控系统的功能（1）防盗报警小区内的每一户都安装了防盗报警装置。当在家中无人时，室内的防盗报警系统为布防状态 ；当窃贼闯入室内时，报警系统将自动联动附近的摄像机来抓拍图片和录像，发出警报并向小区安保中心报警。（2）联动报警、电子地图中自动弹出视频和录像小区红外对射式探测器与摄像机进行联动。系统支持灵活地按区域、时段设置报警防区和紧急预案，并能支持灵活地设置报警输入、输出，以实现声光报警。在有报警出现时，相应视频会在监控中心弹出 ；球机会转动至相应位置并及时进行警区录像 ；而联动的电子地图则自动弹出报警图像从而实现无漏报、少误报。（3）录像和录像回放为提高录像的灵活性，客户终端管理软件同时提供了多种录像方式，包括实时录像、自动录像、手动录像、报警录像、预置点录像、动态侦测录像等。用户可以通过客户端软件或IE 浏览器对存储在 E-NVS、本地电脑、前端设备中的录像进行检索和回放。（4）通过手机接收
