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智能視頻監控系統建議方案
一、系統概述
近年來，科技的進步和經濟的發展提高了整個社會生活水平，人們生活不僅僅局限于傳統的衣、食、住、行，對周圍的居住環境及環境安全也越來越重視。安全技術防范作為保護人民生命和財產的重要工具越來越被廣大消費者重視，在銀行、博物館、政府機構、酒店、商店（超市）、企業單位等已經得到了廣泛應用。閉路電視監控系統作為安全防范系統最基本、最重要的子系統，也得到了最為廣泛的應用。采用以閉路監控為主的多種技術防范結合的系統是預防和制止犯罪最為有效的措施。
目前，在我國各行業中廣泛使用的閉路監控系統大多為模擬方式，其主要特點是：系統采用矩陣主機控制，通過電視墻監視前端目標，長延時模擬錄像機進行錄像和回放；其主要缺點：當錄像資料需要長時間備份時，需要大量的錄像磁帶，消耗不必要的人力和物力，并且在錄像回放檢索時操作不方便。因此，基于數字存儲技術的硬盤錄像系統經過幾年的發展，至今，技術已經完全成熟，很好地解決了傳統圖像存儲及回放等技術難題。
數字硬盤錄像系統不僅存儲費用低、效率高，而且還具有網絡傳輸、遠程傳輸和循環存儲等優點。與此同時，硬盤錄像系統的數字化和傳輸網絡化等先進技術可以實現與防盜報警等系統聯網聯動，及時準確地反饋現場信息，為事件提供充分可靠的依據。
二、系統設計目標
再進行閉路監控系統設計的時候，依照貴局對該系統的基本需求，本著架構合理、安全可靠、產品主流、低成本、低維護量為出發點，并依此提供先進、安全、可靠、高效的系統解決方案。
三、系統設計原則、依據
3.1 設計原則
本設計主要貫徹“高質量”、“低價格”兩條主線來進行設計的。
根據現場實際情況，前端設計采用紅外彩色攝像機，視頻傳輸采用抗干擾高屏蔽同軸電纜，保證視頻信號的準確傳輸；錄像系統采用數字化硬盤錄像系統，可以實現循環錄像，并方便檢索回放。
a、 先進性：
在投資費用許可的情況下，系統采用當今先進的技術和設備，一方面能反映系統所具有的先進水平，另一方面又使系統具有強大的發展潛力，以便該系統在盡可能的時間內與社會發展相適應。
b、 可靠性：
系統最重要的就是可靠性，系統一旦癱瘓其后果是難以想象的，因此系統必須可靠地、能連續地運行。系統設計時在成本接受的條件下，從系統結構、設備選擇、產品供應商的技術服務及維修響應能力等各方面均應嚴格要求，使得故障發生的可能性盡可能少。即便是出現故障時，影響也要盡可能小。
c、 安全性：
對于安全防范系統，其本身的安全性能不可忽視。系統設計時，必須采取多種手段防止本系統受到各種形式與來自不同途徑的非法破壞。
d、 可擴充性：
系統設計時應充分考慮今后的發展需要，系統應具有預備容量的擴充與升級換代的可能。
e、 規范性：
由于本系統是一個嚴格的綜合性系統，在系統的設計與施工過程中應參考各方面的標準與規范，嚴格遵從各項技術規定，做好系統的標準化設計與施工。
一切從實際出發，使智能系統具有較高的實用效能。這也是智能建筑在當今之所以能迅速興起并發展的關鍵所在。
3.2 設計依據
本方案設計根據甲方常規要求，并遵循以下國家相關部門制定的設計規范要求。主要包括：
1、《智能建筑設計標準》(GB／T 50314—2000)
2、《建筑智能化系統工程設計標準》（DB32/191-1998）
3、《城市住宅建筑綜合布線系統工程設計規范》（CECS/119-2000）
4、《建筑與建筑群綜合面線系統工程設計規范》（GB/T50311-2000）
5、《民用建筑電氣設計規范》（JGJ/T16-92）
6、《民用閉路監視電視系統工程技術規范》(GB/50198-94)
7、《系統接地的型式及安全技術要求》（GB14050-93）
8、《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）
9、《安全防范工程驗收規則》（GA/T308-2001）
10、《工業電視系統工程設計規范》(GBJ 115)
11、《安全檢查防范系統通作圖形符號》（GA/74-94）
12、《消防聯動控制設備通用技術條件》（GB 16806—1997）
13、《火災自動報警設計規范》（GB50116-98）
四、實施方案設備選型及配置
4.1、總體設計方案
閉路監控防盜系統由前端圖像采集、圖像及控制信號傳輸和圖像顯示控制存儲三個部分組成。
4.1.1、前端圖像采集部分
閉路電視監控系統共設計18臺攝像機，設計在辦公樓的院內、樓道、大門口等
4.1.2、圖像和控制信號傳輸部分
閉路電視監控系統視頻信號采用屏蔽視頻電纜，根據攝像機安裝位置建議選擇采用視頻電纜，以保證監控信息的準確傳輸。控制線設計采用圓形雙絞屏蔽電纜。
4.1.3、圖像控制存儲部分
錄像系統設計采用1臺18路硬盤錄像機，同時配置1臺17寸液晶純平顯示器進行實時監視。保存數據一周，以備查詢。
4.1.4、系統結構原理圖
4.2、前端系統
4.2.1、攝像機的選擇
攝像部分的主體是攝像機，其功能為觀察、收集信息。攝像機的性能及其安裝方式是決定系統質量的重要因素。光導管攝像機目前已被淘汰，由電荷耦合器件簡稱CCD攝像機所取代。其主要性能及技術參數要求如下：
1)色彩：攝像機有黑白和彩色兩種，通常黑白攝像機的水平清晰度比彩色攝像機高，且黑白攝像機比彩色攝像機靈敏，更適用于光線不足的地方和夜間燈光較暗的場所。黑白攝像機的價格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場景的顏色，便于及時獲取、區分現場的實時信息。
2)清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度兩種。垂直方向的清晰度受到電視制式的限制，有一個最高的限度，由于我國電視信號均為PAL制式，PAL制垂直清晰度為400行。所以攝像機的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對電視圖像水平細節清晰度的量度，用電視線TVL表示。
目前選用黑白攝像機的水平清晰度一般應要求大于500線，彩色攝像機的水平清晰度一般應要求大于400線。
3)照度：單位被照面積上接受到的光通量稱為照度。Lux(勒克斯)是標稱光亮度(流明)的光束均勻射在lm2面積上時的照度。攝像機的靈敏度以最低照度來表示，這是攝像機以特定的測試卡為攝取標，在鏡頭光圈為0.4時，調節光源照度，用示波器測其輸出端的視頻信號幅度為額定值的10%，此時測得的測試卡照度為該攝像機的最低照度。所以實際上被攝體的照度應該大約是最低照度的10倍以上才能獲得較清晰的圖像。
目前一般選用黑白攝像機的最低照度，當相對孔徑為F／1.4時，最低照度要求選用小于0.1Lux;選用彩色攝像機的最低照度，當相對孔徑為F／1.4時，最低照度要求選用小于0.2Lux。
4)同步：要求攝像機具有電源同步、外同步信號接口。對電源同步而言，使所有的攝像機由監控中心的交流同相電源供電，使攝像機場同步信號與市電的相位鎖定，以達到攝像機同步信號相位一致的同步方式。
對外同步而言，要求配置一臺同步信號發生器來實現強迫同步，電視系統掃描用的行頻、場頻、幀頻信號，復合消隱信號與外設信號發生器提供的同步信號同步的工作方式。
系統只有在同步的情況下，圖像進行時序切換時就不會出現滾動現象，錄、放像質量才能提高。
5)電源：攝像機電源一般有交流220V，交流24V，直流12V，可根據現場情況選擇攝像機電源但推薦采用安全低電壓。選用12V直流電壓供電時，往往達不到攝像機電源同步的要求，必須采用外同步方式，才能達到系統同步切換的目的。
6)自動增益控制(AGC)：在低亮度的情況下，自動增益功能可以提高圖像信號的強度以獲得清晰的圖像。目前市場上CCD攝像機的最低照度都是在這種條件下的參數。
7)自動白平衡：當彩色攝像機的白平衡正常時，才能真實地還原被攝物體的色彩。彩色攝像機的自動白平衡就是實現其自動調整。
8)電子亮度控制：有些CCD攝像機可以根據射入光線的亮度，利用電子快門來調節CCD圖像傳感器的曝光時間，從而在光線變化較大時可以不用自動光圈鏡頭。使用電子亮度控制時，被攝景物的景深要比使用自動光圈鏡頭時要小。
9)逆光補償：在只能逆光安裝的情況下，采用普通攝像機時，被攝物體的圖像會發黑，應選用具有逆光補償的攝像機才能獲得較為清晰的圖像。
4.2.2、鏡頭選擇
鏡頭按功能和操作分類：
1)攝取靜態目標的攝像機，可選用固定焦距鏡頭，當有視角變化要求的動態目標攝像場合，可選用變焦距鏡頭。鏡頭焦距的選擇要根據視場大小和鏡頭到監視目標的距離而定。
F=A × L/B
式中 F——焦距(mm)；
A——像場、寬(mm)；
L——鏡頭到監視目標的距離；
B——視場高(L、B采用相同的度量單位)。
2)選擇鏡頭焦距時，必須考慮攝像機圖像敏感器畫面的尺寸，有2/3”、1/2”、1/3”、1/4”四種型式，這四種模式都具有垂直X水平尺寸為3X4的方位比，而四種模式攝像機對應于某一個鏡頭，則下一個模式正好與它上一個模式攝像機相差一個鏡頭焦距的檔次。如專1/2”攝像機使用16mm鏡頭的視角范圍正好與1/3"攝像機使用12mm焦距的鏡頭相同。以此類推。
3)對景深大、視場范圍廣的監視區域及需要監視變化的動態場景，一般對應采用帶全景云臺的攝像機，并配置6倍以上的電動變焦距帶自動光圈鏡頭。
4)使用電荷耦合器件(CCD)時，一般均應選擇自動光圈鏡頭，對于室內照度恒定或變化很小的時可選擇手動可變光圈鏡頭，電梯轎箱內的攝像機鏡頭應根據轎箱體積的大小選用水平視場角大于70°的廣角鏡頭。
5)隨著小型化需要，鏡頭尺寸需縮小，除通常攝像機鏡頭的標準C接口外，引入了Cs接口。由于Cs接口比C接口短5mm，減小了鏡頭與敏感件的間距，故Cs接口系統體積小、輕，且Cs接口鏡頭價格較便宜。Cs接口攝像機可配用Cs接口鏡頭，也可使用C接口鏡頭再加上引入5mm隔條環。而C接口攝像機只能配用C接口鏡頭，不能使用Cs接口的鏡頭。
6)攝像機鏡頭應從光源方向對準監視目標，避免逆光。鏡頭的焦距和攝像機靶面的大小決定了視角，焦距越小，視野越大，焦距越大，視野越小。若要考慮清晰度，可采用電動變焦距鏡頭，根據需要隨時調整。
7)通光量：鏡頭的通光量是用鏡頭的焦距和通光孔徑的比值(光圈)來衡量的，一般用F表示。在光線變化不大的場合，光圈調到合適的大小后不必改動，用手動光圈鏡頭即可。在光圈線變化大的場合，如在室外，一般均需要自動光圈鏡頭。
4.3、傳輸系統
監視現場和控制中心總有一定距離，從監視現場到控制中心需要圖像信號傳輸圖像信號，同時從控制中心的控制信號要傳送到現場，所以傳輸系統包括視頻信號和控制信號傳輸兩部分。
4.3.1、視頻信號傳輸
一般采用同軸電纜傳輸視頻基帶信號，也可采用光纜傳送電視信號以及用平衡電纜對也就是利用電話電纜傳送。由于電纜對外界的靜電場和電磁波有屏蔽作用，可減少串擾，傳輸損失也較小。但當電纜作為長距離傳送媒體時，會發生對地不平衡低頻地電流的影響，有時也會有高頻干擾。信號傳輸帶寬為50Hz～4MHz，當傳輸距離在200m以內時，用同軸電纜傳送，其衰減的影響一般可不予考慮；當傳輸距離大于200m時，電纜衰減量較大，為了能把整個帶寬內不同頻率的信號進行傳輸，必須使用電纜補償放大器。某些場合，布線非常困難時，可以采用無線傳輸如微波定向傳輸，但它要占用頻率資源，需經無線電管理委員會核準。
4.3.2、控制信號傳輸
對于監控，常用的控制方式有直接控制、編碼控制、同軸視控。目前直接控制由于線纜過多，很少采用。編碼控制是將全部控制命令數字化(調制)后再傳輸，到控制設備后再解調，還原成直接控制量，可節約線纜。這種方式傳輸距離長，目前工程中采用較多。同軸視控就是控制信號與視頻信號共用一條同軸電纜，利用頻率分割或視頻信號消隱期傳輸控制信號的方式傳輸，但價格較貴。
4.3.3、管槽敷設
為防止電磁干擾和外電源及變頻電流等干擾，電纜應敷設在接地良好的金屬管或金屬橋架，同時保護線纜。
4.4、圖像控制存儲部分
4.4.1、數字監控硬盤錄像系統的功能
數字硬盤錄像是當今安保電視系統領域最新型的、性能最卓越的數字化圖像記錄設備，它將監控系統中所有的攝像機攝取的畫面進行實時數字壓縮并錄制存檔，可以根據任意檢索要求對所記錄的圖像進行隨機檢索。由于采用了數字記錄技術，能大大增強錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力，因此無論經過多少次的檢索或錄像回放都不會影響播放圖像的清晰度，而傳統的模擬方式記錄的錄像帶在經過若干次檢索及回放后，圖像質量將會有一定的衰減并引起信號信噪比的下降。當需要對已存儲的圖像進行復制時，數字記錄的圖像不存在復制劣化的問題，而模擬方式記錄的圖像每經過一次復制就要劣化一次。
數字硬盤錄像系統是集計算機網絡化、多媒體智能化與監控電視為一體，以數字化的方式和全新的理念構造出的新一代監控圖像硬盤錄像系統。系統在實現本地數字圖像監控管理的同時，又能實現監控圖像畫面的遠程傳送，加強了整體安全管理。在系統中，所有圖像數據均以數字形式保存，這與傳統的模擬信號系統相比較，打印出的照片具有更高的清晰度和逼真感，數據的傳輸更可靠，速度更快。系統以模塊化設計為基礎，各個模塊包括：信號采集模塊、監控模塊、圖像錄制模塊、遠程訪問模塊和中央控制模塊。整個系統維護簡便，易于安裝。
由于數字硬盤錄像設置在計算機系統中，信息可以自由傳遞到網絡能夠到達的范圍，因此監控圖像的顯示不再拘于傳統的圖像切換方式，可以根據需要在任何被授權的地點監控任何一處的被控圖像，使系統具有極強的安全管理能力。監控圖像通過圖像錄制模塊以高壓縮率存儲于高容量磁盤陣列中，可隨時供調閱、快速檢索。也就是說，可將多個攝像機(本方案中為16路)的多路圖像實時顯示于一臺監視器上，同時，還可將所有的圖像錄制于其內置的硬盤驅動器中，以備回放、查找和轉換，并可將圖像備份至外置硬盤中。所有操作，都可在遙控器上完成，從而擺脫Windows操作系統，避免了死機現象。相對于傳統的磁帶記錄方式，操作簡便、可靠、回放質量更高。所有記錄可供長時間保存，重復利用率極高，還可被轉錄制成光盤用于存檔保存。在大于400G的硬盤配置下，動態錄像可以存儲約一個星期甚至更長時間。
4.4.2、數字監控硬盤錄像系統的主要特點
(1) 高效率，耐用，節省維修費用。
數字硬盤錄像，使已錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力大大增強，可以反復錄像、回放、檢索而不失真和破壞，高效耐用，節省了很多維修費用。與傳統的錄像帶的圖像存儲經長期使用容易損壞相比較具有極大優越性。
(2) 采用特殊的壓縮存儲技術。
采用特殊的壓縮存儲技術，以滿足高活動性的動態清晰度錄像以及高效率的壓縮存儲這兩方面的要求，目前有的借用標準的MPEG壓縮存儲技術，有的采用D-TEG編碼壓縮方法來達到高效壓縮率比。
(3) 高速搜索和清晰度靜像。
由于系統采用硬盤存儲圖像，故系統能提供快速搜索功能和高清晰度靜像。圖像分辨率一般可達：752X 582或640X480像素。錄像速度：25幀／s。回放速度：25幀／s。錄像和回放前都可以準確到年／月／日／時／分／秒，并可以獨立調節每路畫面的色彩、亮度、對比度和色飽和度。
（4）保密性強。
傳統電視監控系統中使用磁帶記錄所發生的實時圖像，但若一旦被犯罪分子所掌握，這就為其銷毀證據、替換或抹掉錄像帶內容等多項技術犯罪提供了機會，因為任何人員，只要能夠接觸到錄像機就可以進行各種操作。而數字化電視監控系統中圖像的播放是由計算機程序來控制，對圖像存檔、回放和狀態設置等操作均有嚴格的密碼控制，即使是操作人員，如果不知道密碼或其密碼的權限不包含有上述操作內容，就無法知道已錄制圖像的內容。另外，由于采用的是硬盤錄像，不需要更換存儲媒體，任何人都很難取走硬盤，或者取走也無法回放，保密性極強。
（5）壓縮技術
設備采用H.264壓縮技術H.264 視頻編碼標準是專為中高質量運動圖像壓縮所設計的低碼率圖像壓縮標準。H.264 采用運動視頻編碼中常見的編碼方法，將編碼過程分為幀內編碼和幀間編碼兩個部分。埃幀內用改進的DCT 變換并量化，在幀間采用1/2 象素運動矢量預測補償技術，使運動補償更加精確，量化后適用改進的變長編碼表（VLC）地量化數據進行熵編碼，得到最終的編碼系數。
H.264標準壓縮率較高，CIF格式全實時模式下單路占用帶寬一般在幾百左右，具體占用帶寬視畫面運動量多少而不同。缺點是畫質相對差一些，占用帶寬隨畫面運動的復雜度而大幅變化。
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