貴州省新聞出版廣電局七五一臺(tái)　劉　駿　柴　霖　李貴勇

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社區(qū)電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

貴州省新聞出版廣電局七五一臺(tái)劉駿柴霖李貴勇

【摘要】根據(jù)電視監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備組成原理，制作了電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。視頻信號(hào)通過視頻線傳輸?shù)揭曨l分配器，經(jīng)過視頻分配器的分配再分別傳輸給DVR硬盤錄像機(jī)、矩陣切換器、畫面分割器、監(jiān)視器等設(shè)備，從而完成記錄、視頻切換、多畫面顯示等功能。控制信號(hào)則是由控制線傳輸，通信方式是RS-485，通過控制鍵盤來控制云臺(tái)、攝像機(jī)及鏡頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、變焦。供電方面采用集中供電模式。

【關(guān)鍵詞】電視監(jiān)控；DVR硬盤錄像機(jī)；畫面分割器；控制鍵盤；攝像機(jī)

科技的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展都在與時(shí)俱進(jìn)，人們的需求也日益廣泛，安全良好的生活質(zhì)量是居民的需求。其中，運(yùn)用電視監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)社區(qū)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行24小時(shí)不間斷地監(jiān)控及記錄，監(jiān)管并保障著人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全[1]。提高安全管理效率，達(dá)到對(duì)各區(qū)域的統(tǒng)一管理，構(gòu)建安防系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

電視監(jiān)控技術(shù)，能夠真切地顯示被監(jiān)視的目標(biāo)，獲得詳細(xì)訊息，住宅社區(qū)以及各大場(chǎng)合的管理效率被高效率提升，與此同時(shí)，能夠及時(shí)處置突發(fā)事件，便于管理，它不僅可以進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容還能夠被清晰地記錄。電視監(jiān)控系統(tǒng)所需設(shè)備主要是：攝像機(jī)、視頻分配器、矩陣切換器、控制鍵盤、DVR硬盤錄像機(jī)、監(jiān)視器等[2-6]。在傳輸部分，選擇一種視頻傳輸方式也極為重要，它決定著傳輸速度和成像質(zhì)量，與此同時(shí)，要全面考慮到社區(qū)的實(shí)際環(huán)境因素。

1　電視監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)

1.1電視監(jiān)控系統(tǒng)的組成及原理

電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由四大部分構(gòu)成，分別是前沿的攝像部分、中間的傳輸部分、后臺(tái)的顯示記錄部分以及控制部分。攝像部分就像人的“眼睛”，將看見的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過相應(yīng)的電纜傳送到矩陣機(jī)或者硬盤錄像機(jī)，同時(shí)也將接收的信號(hào)顯示在監(jiān)控中心的監(jiān)視器上；控制部分起到的作用是能夠控制云臺(tái)攝像機(jī)全方位轉(zhuǎn)動(dòng)和鏡頭的聚焦、變倍等功能；顯示部分則是將被攝物場(chǎng)景實(shí)時(shí)顯示或重現(xiàn)，通過監(jiān)視器監(jiān)控畫面，通過錄像機(jī)進(jìn)行畫面存儲(chǔ)。

1.2系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

1.2.1攝像部分

（1）攝像機(jī)

攝像機(jī)是系統(tǒng)的前置部分，安裝位置要選擇視角寬闊的地方，并做到24小時(shí)不間斷監(jiān)控。如今某些高檔區(qū)域在攝像機(jī)上安裝了可遙控配置和可變焦鏡頭，使攝像機(jī)觀察距離更遠(yuǎn)、圖像更清晰。同時(shí)，攝像機(jī)被安置在電動(dòng)或手動(dòng)的云臺(tái)上面，使攝像機(jī)視角能夠水平、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣一來，可增大攝像機(jī)的監(jiān)控面積。攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換配置都是CCD（電耦合）器件，將畫面成像，再由CCD電荷轉(zhuǎn)移，完成光電轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)過放大等處理，變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)傳輸給監(jiān)視器。由于CCD攝像機(jī)性價(jià)比高、體積較小、耐用等特點(diǎn)，在監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛引用。并且CCD攝像機(jī)的靈敏度高，尤其對(duì)紅外光比較敏感，加上紅外光源后在黑暗地區(qū)可充分發(fā)揮作用。如果在光線較暗的情況下使用，要求能夠清楚地反映錄像細(xì)節(jié)情況，可采用黑白攝像機(jī)；如果要求采用可辨別顏色的攝像機(jī)，可采用彩色攝像機(jī)。

（2）鏡頭

鏡頭是電視監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，大致分為以下幾類：

1）定焦距鏡頭：此類型鏡頭的焦距是固定不變的，由生產(chǎn)廠家設(shè)置參數(shù)。但它的光圈大小是能夠變化的。適合拍攝焦距固定的景物。

2）電動(dòng)變焦距鏡頭：可控制光圈大小，在光照度變化較多的的地方，適合用此鏡頭，可對(duì)視角和被拍攝景物進(jìn)行變焦距拍攝，能夠拍攝較遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，用起來很方便。在鏡頭的選擇方面，要求要在機(jī)械安裝方面保持一致，與攝像機(jī)的成像規(guī)格和攝像機(jī)靶面規(guī)格相符合。

（3）云臺(tái)與防護(hù)罩

云臺(tái)固定攝像頭，可以控制攝像頭的水平、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，大致可分為以下幾類：

1）室內(nèi)云臺(tái)、室外云臺(tái)：室內(nèi)云臺(tái)的承受力較小，比較輕便且不安置防水配件。而室外云臺(tái)則考慮到天氣、氣候的影響，有防雨、防凍、防火等配件。

2）承重度：室內(nèi)云臺(tái)承重量為1.5~7kg左右，室外云臺(tái)承重量為7kg~50kg左右。

3）有線控制電動(dòng)云臺(tái)：這種類型的云臺(tái)較為常用，有5個(gè)控制輸入端口，分別是電源公共端、上、下、左、右控制端。如果將電源一端接在公共端口，另一端接上、下、左、右其中之一的端口，則云臺(tái)就會(huì)往接口的那一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

4）內(nèi)置繼電器云臺(tái)：該類型的云臺(tái)有6個(gè)控制輸入端口，除了電源端口、上、下、左、右端，還添置了自動(dòng)旋轉(zhuǎn)端。如果將電源的一端接在公共端口，另外一端接在自動(dòng)旋轉(zhuǎn)端口，云臺(tái)則會(huì)帶動(dòng)攝像頭進(jìn)行上、下、左、右自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

除此之外，選用云臺(tái)要根據(jù)被監(jiān)控場(chǎng)地的條件，要具備防水、耐高溫、防盜、防凍、雨刷器等功能[8]。

（4）解碼器

解碼器在電視監(jiān)控系統(tǒng)中是前端部分，安裝在云臺(tái)、鏡頭的攝像機(jī)附近，由多芯控制線與云臺(tái)、防護(hù)罩、攝像機(jī)相連，另有通信線與系統(tǒng)主機(jī)相連。通信線和控制線是分開的，控制信號(hào)單用一條雙絞線傳輸，通過控制鍵盤從視頻切換，控制主機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)，由一條雙絞線傳輸?shù)綌z像端的解碼器，再接出多根雙絞線以便控制各個(gè)攝像機(jī)。采用RS-485的通信控制方式。

1.2.2傳輸部分

傳輸部分就是圖像信號(hào)、音頻信號(hào)、控制信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等相關(guān)信號(hào)的“通路”，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信號(hào)傳送常用的的傳輸方式有：

（1）視頻基帶傳輸：現(xiàn)如今最常用的的傳輸方式，傳輸媒介是同軸電纜，傳輸方法較為簡(jiǎn)易。它的特點(diǎn)是：傳輸距離短，在短距離內(nèi)傳輸圖像信號(hào)失真小，附加噪聲低，不必增加如調(diào)整器、解調(diào)器等配置。缺點(diǎn)：傳輸距離短，超過300米距離時(shí)信號(hào)會(huì)衰弱，圖像質(zhì)量較差；一根電纜只能傳送一路信號(hào)；其結(jié)構(gòu)布線量大、維修困難、可拓展性差。

（2）光纖/光纜傳輸：傳送距離為0.5～10km。顧名思義，是把視頻及控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，由光纖傳送，且光信號(hào)衰減最小。光纜傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是：傳送距離遠(yuǎn)，寬屏帶，低衰減，重量輕，不會(huì)產(chǎn)生火花等。適用于長(zhǎng)距離的大系統(tǒng)。部件有：光發(fā)射機(jī)、光放大器、光接收機(jī)、光分配器等。

（3）網(wǎng)絡(luò)傳輸：適用于區(qū)域距離遠(yuǎn)、分散布置的監(jiān)控體系，將視頻信號(hào)、音頻信號(hào)以壓縮格式傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，在聯(lián)網(wǎng)情況下能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。其缺點(diǎn)是：由于會(huì)受網(wǎng)速的影響，傳輸?shù)漠嬅媸切D像，其質(zhì)量較低；動(dòng)畫效果有延時(shí)，無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要有基于E1信道傳輸、基于N*64kbit/s信道傳輸、基于TP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确绞健?/p>

（4）直接電纜傳輸：是最基本的傳輸方式，前置攝像機(jī)和控制中心由電纜直接連接，其中，視頻信號(hào)采用同軸電纜連接。

1.2.3顯示與記錄部分

顯示記錄部分由一臺(tái)或多臺(tái)監(jiān)視器或電視機(jī)組成，能夠?qū)魉瓦^來的圖像信號(hào)顯示出來。這些顯示記錄設(shè)備都安裝在控制室內(nèi)。

（1）監(jiān)視器

一般采用電視機(jī)作顯示器，畫面質(zhì)量良好，成本低。根據(jù)攝像頭的數(shù)量來確定電視機(jī)的數(shù)量。

（2）視頻切換器

信號(hào)的選取由視頻切換器控制。在一些規(guī)模大的區(qū)域，要求各個(gè)方位都安裝監(jiān)控器，多路攝像頭的錄像信號(hào)會(huì)分別傳輸在不同的監(jiān)視器上，可同步輸出信號(hào)，也可獨(dú)立輸出，功能較靈活。目前使用的視頻切換器一般都做成矩陣切換或者積木式切換?？筛鶕?jù)系統(tǒng)中攝像頭的數(shù)量以及攝像頭對(duì)監(jiān)視器的比例來選用視頻切換器輸入輸出線路。

（3）多畫面分割器

多畫面分割器能夠同時(shí)進(jìn)行錄像、實(shí)時(shí)監(jiān)控，支持畫中畫、四畫面、八畫面、十六畫面顯示?？苫胤?、放大單畫面、畫面局部放大、畫面凍結(jié)。錄像的畫面都是壓縮后的，所以畫面比較清晰。

1.2.4控制部分

控制部分是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的“大腦”，是系統(tǒng)的“指揮中心”。主要功能有（攝像機(jī)與控制中心距離較遠(yuǎn)的情況下）圖像信號(hào)的切換、記錄視頻及音頻信號(hào)、控制輔助部件（如鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等），從而實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)控。

2　視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)示例

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范和依據(jù)

（1）國家標(biāo)準(zhǔn)

《民用建筑閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50198-94

《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》GA/T75-92

《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94

《安全防范工程程序與要求》GA/T 75-94

《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50395-2007

（2）產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

安全防范系統(tǒng)所選用的系統(tǒng)設(shè)備、產(chǎn)品應(yīng)滿足以下條件：

設(shè)備和系統(tǒng)要具備防火、防雷擊、防爆、防高溫、低溫、濕熱、煙霧、霉菌、雨淋、防射線輻射、防電磁干擾、防沖擊、碰撞、跌落、防觸電等性能；

同時(shí)應(yīng)具有防破壞的保護(hù)殼體，具有防拆、防短路等。

2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（1）前端部分

監(jiān)視點(diǎn)的配置以監(jiān)視區(qū)域的大小、光照強(qiáng)弱和清晰度為主要依據(jù)。林業(yè)小區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)一共安裝了16臺(tái)攝像機(jī)，安裝位置主要有：

1）在小區(qū)停車場(chǎng)出入口設(shè)置選用了1臺(tái) ST-399槍式高清夜視監(jiān)控?cái)z像頭。

2）住宅樓樓周界安裝STJIATU思特佳圖半球監(jiān)控?cái)z像頭 ST-8603RH 4個(gè)。

3）住宅樓一樓入口上安裝ST-399槍式高清夜視監(jiān)控?cái)z像頭4個(gè)；

4）住宅樓一樓大廳安裝飛STJIATU思特佳圖半球監(jiān)控?cái)z像頭ST-8603RH各一個(gè)，共計(jì)4個(gè)。

5）主干路入口和盡頭各安裝1個(gè)ST-399槍式高清夜視監(jiān)控?cái)z像頭，共計(jì)2個(gè)。

6）大門口安裝1個(gè)ST-399槍式高清夜視監(jiān)控?cái)z像頭。

（2）系統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)

如圖1所示，共設(shè)計(jì)16臺(tái)攝像機(jī)，每臺(tái)攝像機(jī)各配置一臺(tái)解碼器、云臺(tái)，視頻信號(hào)及電源線由75-5視頻線+2*0.3mm電源線綜合線傳輸，控制信號(hào)由RVVP-2*0.5屏蔽雙絞線傳輸。視頻信號(hào)經(jīng)綜合線傳輸?shù)揭贿M(jìn)三出型的視頻分配器，再由視頻分配器分別傳輸給DVR硬盤錄像機(jī)、矩陣切換器、16路畫面分割器，從而完成記錄、切換畫面、多畫面顯示的功能。當(dāng)矩陣切換器收到控制鍵盤發(fā)出的控制信號(hào)請(qǐng)求某一臺(tái)攝像機(jī)的監(jiān)控畫面，監(jiān)視器上就會(huì)顯示那一個(gè)攝像機(jī)的畫面。其次，控制鍵盤的旋鈕可以操控云臺(tái)的轉(zhuǎn)向和鏡頭的變焦，通過RS-485的通信方式和解碼器傳輸給前端的攝像機(jī)、云臺(tái)及鏡頭。編號(hào)是1、2、3、4的監(jiān)控器分別監(jiān)控社區(qū)范圍較大的場(chǎng)所，5號(hào)監(jiān)視器顯示16臺(tái)攝像機(jī)提供的全部畫面，由16路畫面分割器按相同比例壓縮成16個(gè)畫面。圖中部分標(biāo)線為16根。

圖1　 系統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)

如圖2所示為模擬社區(qū)的平面圖，圓形表示半球形攝像機(jī)，圓柱形表示槍式攝像機(jī)。各攝像機(jī)分別連接綜合線及控制線。

圖2　社區(qū)電視監(jiān)控

如圖3所示，設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)控室的模擬圖。其中，監(jiān)控室的布局是要結(jié)合實(shí)際環(huán)境去設(shè)計(jì)，地下鋪線槽和室外鋪線槽的設(shè)置要避免人流走動(dòng)處；除濕器和加濕器要及時(shí)解決室內(nèi)潮濕、干燥的情況；機(jī)柜和配置電源要盡量靠墻。

圖3　監(jiān)控室布置

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置清單如表1所示：

表1　監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置清單

3　結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)、物質(zhì)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人們生活水平、文化素質(zhì)的不斷提高，社區(qū)的基本功能和系統(tǒng)配置都會(huì)有所變化和增減，科技的進(jìn)步給人們提供了一個(gè)安全、便利、舒適、受保護(hù)的空間。在具體應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)該考慮到社區(qū)的類型不同、各地經(jīng)濟(jì)狀況和客觀條件以及人們生活習(xí)慣等，其基本功能的內(nèi)涵和要求也會(huì)有所不同、社區(qū)的基本功能和系統(tǒng)配置必然成為多樣化，隨著人們的客觀需要而發(fā)展，逐步符合完善、合理和實(shí)用的要求。

本文首先介紹了電視監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展階段，并總結(jié)了各個(gè)階段的特點(diǎn)。同時(shí)，詳細(xì)的講述了電視監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，并對(duì)各個(gè)部分的原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)其中的主要設(shè)備的功能做了介紹，對(duì)電視監(jiān)控系統(tǒng)的組成有了深度的認(rèn)識(shí)。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還要考慮到系統(tǒng)供電和電纜布置問題，如供電方式、供電設(shè)備、電纜型號(hào)選擇等。

在對(duì)電視監(jiān)控系統(tǒng)做了研究之后，結(jié)合電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、法規(guī)，提出適應(yīng)林業(yè)社區(qū)環(huán)境的合理化建議，制作電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，成功運(yùn)用到每一個(gè)工程中。

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