視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)介紹

1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)介紹技術(shù)創(chuàng)新，變革未來目錄1、監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展2、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成3、視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4、監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展前景1、監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展了短短二十幾年時間，從最早的模擬監(jiān)控到這些年火熱的數(shù)字監(jiān)控再到方興未艾的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，發(fā)生了翻天覆地變化。在IP技術(shù)逐步統(tǒng)一全球今天，我們有必要重新認(rèn)識視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷史。從技術(shù)角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展劃分為第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)，到第二代基于“PC多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(DVR)，到第三代完全基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IPVS),以及介于第二代和第三代之間的DVS。1.1第一代視頻監(jiān)控CCTV在20世紀(jì)90年代初以前

2、，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)。圖像信息采用視頻電纜，以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠(yuǎn)，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。主要由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，利用視頻傳輸線將來自攝像機(jī)的視頻連接到監(jiān)視器上，利用視頻矩陣主機(jī)，采用鍵盤進(jìn)行切換和控制，錄像采用使用磁帶的長時間錄像機(jī)；遠(yuǎn)距離圖像傳輸采用模擬光纖，利用光端機(jī)進(jìn)行視頻的傳輸。傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)有很多局限性：有線模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感；有線模擬視頻監(jiān)控?zé)o法聯(lián)網(wǎng)，只能以點(diǎn)對點(diǎn)的方式監(jiān)視現(xiàn)場，并且使得布線工程量極大；有線模擬視頻信號數(shù)據(jù)的存儲會耗費(fèi)大量的

3、存儲介質(zhì)（如錄像帶），查詢?nèi)∽C時十分煩瑣。1.2 第二代基于“PC多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控 系統(tǒng)(DVR) 20世紀(jì)90年代中期，基于PC的多媒體監(jiān)控隨著數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生。系統(tǒng)在遠(yuǎn)端有若干個攝像機(jī)、各種檢測和報警探頭與數(shù)據(jù)設(shè)備，獲取圖像信息，通過各自的傳輸線路匯接到多媒體監(jiān)控終端上，然后再通過通信網(wǎng)絡(luò)，將這些信息傳到一個或多個監(jiān)控中心。監(jiān)控終端機(jī)可以是一臺PC機(jī)，也可以是專用的工業(yè)控制機(jī)。 這類監(jiān)控系統(tǒng)功能較強(qiáng)，便于現(xiàn)場操作；但穩(wěn)定性不夠好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，視頻前端（如CCD等視頻信號的采集、壓縮、通信）較為復(fù)雜，可靠性不高；功耗高，費(fèi)用高；需要有多人值守；同時，軟件的開放性也不好,傳

4、輸距離明顯受限。PC機(jī)也需專人管理，特別是在環(huán)境或空間不適宜的監(jiān)控點(diǎn)，這種方式不理想。 這其實(shí)是半模擬-半數(shù)字的監(jiān)控系統(tǒng)，目前在一些小型的、要求比較簡單的場所用的比較廣泛。只是隨著技術(shù)的發(fā)展，工控機(jī)變成了嵌入式的硬盤錄像機(jī)，該機(jī)性能較好，可無人值守，還有網(wǎng)絡(luò)功能。1.3 “模擬-數(shù)字”監(jiān)控系統(tǒng)(DVR)的延伸DVS以視頻網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和視頻綜合管理平臺為核心的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) 。基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號的PC，而是把攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號通過嵌入式視頻編碼器直接轉(zhuǎn)換成IP數(shù)字信號。嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制等強(qiáng)大功能，直接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳

5、輸和網(wǎng)絡(luò)管理，這類系統(tǒng)可以直接連入以太網(wǎng)，省掉了各種復(fù)雜的電纜，具有方便靈活、即插即看等特點(diǎn)，使得監(jiān)控范圍達(dá)到前所未有的廣度。除了編碼器外，還有嵌入式解碼器、控制器、錄像服務(wù)器等獨(dú)立的硬件模塊，它們可單獨(dú)安裝，不同廠家設(shè)備可實(shí)現(xiàn)互連。 DVS目前比較主流的監(jiān)控系統(tǒng)，性能優(yōu)于第一代和DVR，比第三代有價格優(yōu)勢，技術(shù)也相對成熟，雖然某些時候施工布線會比較復(fù)雜，但總體來說瑕不掩瑜。1.4 數(shù)字化視頻監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字視頻監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)是克服了模擬閉路電視監(jiān)控的局限性： （1）數(shù)字化視頻可以在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)）上傳輸圖像數(shù)據(jù)，不受距離限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性； （2）數(shù)字視

6、頻可利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬可復(fù)用，無須重復(fù)布線； （3）數(shù)字化存儲成為可能，經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲在磁盤陣列中或保存在光盤、U盤中，查詢十分簡便快捷； （4）不需要龐大的布線工作，減少了施工量。1.5 第三代視頻監(jiān)控：完全使用IP技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)IPVS全I(xiàn)P視頻監(jiān)控系統(tǒng)與前面三種方案相比存在顯著區(qū)別：該系統(tǒng)優(yōu)勢是攝像機(jī)內(nèi)置Web服務(wù)器，并直接提供以太網(wǎng)端口，攝像機(jī)內(nèi)集成了各種協(xié)議，支持熱插拔和直接訪問。這些攝像機(jī)生成JPEG或MPEG-4數(shù)據(jù)文件，可供任何經(jīng)授權(quán)客戶機(jī)從網(wǎng)絡(luò)中任何位置訪問、監(jiān)視、記錄并打印，而不是生成連續(xù)模擬視頻信號形式圖像。更具高科技含量的是可以通過移動的3G網(wǎng)絡(luò)

7、實(shí)現(xiàn)無線傳輸，你可以通過筆記本、手機(jī)、PDA等無線終端隨處查看視頻。1.6 關(guān)于無線監(jiān)控?zé)o線監(jiān)控比較常用的有：模擬微波視頻傳輸，數(shù)字微波視頻傳輸，無線網(wǎng)橋，或者用電信和移動的通訊網(wǎng)絡(luò)CDMA，TD-SCDMA（這種方式價格昂貴，而且圖像不實(shí)時，每秒也就幾貞圖像，延時大概有10幾秒鐘，圖像大小大概也就352*288），前面兩種方式是目前比較常用的。模擬微波傳輸就是把視頻信號直接調(diào)制在微波的信道上（微波發(fā)射機(jī)，HD-630），通過天線（HD-1300LXB）發(fā)射出去，監(jiān)控中心通過天線接收微波信號，然后再通過微波接收機(jī)（RECORD8200）解調(diào)出原來的視頻信號。如果需要控制云臺鏡頭，就在監(jiān)控中心加

8、相應(yīng)的指令控制發(fā)射機(jī)（HD-2050），監(jiān)控前端配置相應(yīng)的指令接收機(jī)（HD-2060），這種監(jiān)控方式圖像非常清晰，沒有延時，沒有壓縮損耗，造價便宜，施工安裝調(diào)試簡單，適合一般監(jiān)控點(diǎn)不是很多，需要中繼也不多的情況下使用。 數(shù)字微波傳輸就是先把視頻編碼壓縮(HD-6001D)，然后通過數(shù)字微波(HD-9500)信道調(diào)制，再通過天線發(fā)射出去，接收端則相反，天線接收信號，微波解擴(kuò)，視頻解壓縮，最后還原模擬的視頻信號，也可微波解擴(kuò)后通過電腦安裝相應(yīng)的解碼軟件，用電腦軟解壓視頻，而且電腦還支持錄像，回放，管理，云鏡控制，報警控制等功能；這種監(jiān)控方式圖像有720*576和352*288的分辨率選擇，前者造價

9、更高，視頻有0.2-0.8秒左右的延時，造價根據(jù)實(shí)際情況差別很大，但也有一些模擬微波不可比的優(yōu)點(diǎn)，如監(jiān)控點(diǎn)比較多，環(huán)境比較復(fù)雜，需要加中繼的情況多，監(jiān)控點(diǎn)比較集中它可集中傳輸多路視頻，抗干擾能力比模擬的要好一點(diǎn)，等等.優(yōu)點(diǎn)，適合監(jiān)控點(diǎn)比較多，需要中繼也多的情況下使用。 2、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成典型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設(shè)備和后端設(shè)備這兩大部分組成，其中后端設(shè)備可進(jìn)一步分為中心控制設(shè)備和分控制設(shè)備。前、后端設(shè)備有多種構(gòu)成方式，它們之間的聯(lián)系（也可稱作傳輸系統(tǒng)）可通過電纜、光纖或微波等多種方式來實(shí)現(xiàn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機(jī)部分（有時還有拾音器）、傳輸部分、控制記錄以及顯示部分四大塊組成。在每一部分中

10、，又含有更加具體的設(shè)備或部件。 2.1 攝像部分 攝像機(jī)基礎(chǔ)知識介紹（1）攝像機(jī)有黑白、彩色之分，后來隨著技術(shù)的日益成熟，慢慢有了彩色轉(zhuǎn)黑白、紅外一體機(jī)等。（2）按攝像機(jī)外形來分有半球、普通槍機(jī)、一體機(jī)、球機(jī)、云臺、煙感、針孔、飛碟等，球機(jī)有勻速球、高速球和智能高速球等。還有集成了網(wǎng)路協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。（3）有定焦和變焦之分（4）攝像機(jī)的清晰度用電視線TVL表示。常見的有420TVL、480TVL、520TVL、580TVL等.高清監(jiān)控攝像機(jī)已經(jīng)達(dá)到1080P。420TVL相當(dāng)于25萬像素，480TVL相當(dāng)于38萬像素以上。（5）視頻監(jiān)控屬于弱電行業(yè)，所以攝像機(jī)以及配套產(chǎn)品（云臺、視頻服務(wù)器）

11、的電源一般選用12V、24V（機(jī)房設(shè)備除外）。2.1 攝像部分 2.2 傳輸部分 視頻傳輸選用75的同軸電纜，通常使用的電纜型號為SYV753和SYV755。它們對視頻信號的無中繼傳輸距離一般為300-500m，當(dāng)傳輸距離更長時，可相應(yīng)選用SYV757、SYV759或SYV7512的粗同軸電纜（在實(shí)際工程中，粗纜的無中繼傳輸距離可達(dá)1km），在視頻信號衰減而圖像變模糊可考慮使用信號放大器。大的系統(tǒng)電源線是按交流220V布線，在攝像機(jī)端再經(jīng)適配器轉(zhuǎn)換成直流12V，這樣做的好處是可以采用總線式布線且不需很粗的線， 小的系統(tǒng)也可采用12V直接供電的方式，因?yàn)橛兴p，所以距離不能太長 。控制電纜通常指

12、的是用于控制云臺及電動3可變鏡頭的多芯電纜，它一端連接于控制器或解碼器的云臺、電動鏡頭控制接線端，另一端則直接接到云臺、電動鏡頭的相應(yīng)端子上。 如果在攝像機(jī)距離控制中心較遠(yuǎn)的情況下，也有采用射頻傳輸方式或光纖傳輸方式。 2.3 控制記錄部分 控制部分是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心。 總控制臺中主要的功能有：視頻信號放大與分配、圖像信號的較正與補(bǔ)償、圖像信號的切換、圖像信號（或包括聲音信號）的記錄、攝像機(jī)及其輔助部件（如鏡頭、云臺、防護(hù)罩等）的控制（遙控）等等。硬盤錄像機(jī)DVR ：PC式和嵌入式 （1）PC型硬盤錄像機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一部專用工業(yè)計算機(jī)，利用專門的軟件和硬

13、件集視頻捕捉、數(shù)據(jù)處理及記錄、自動警報于一身。操作系統(tǒng)一般采用WINDOWS系列。不足之處是其操作系統(tǒng)基于WINDOWS運(yùn)行，不能長時間連續(xù)工作，必須隔時重啟，且維護(hù)較為困難。（2）嵌入式硬盤錄像機(jī)可用面板、遙控、鼠標(biāo)來操作，操作系統(tǒng)采用自行研發(fā)的操作系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，穩(wěn)定，能長時間連續(xù)工作。 2.4 顯示部分 顯示部分一般由幾臺或多臺監(jiān)視器（或帶視頻輸入的普通電視機(jī)）組成。它的功能是將傳送過來的圖像一一顯示出來 。也可采用矩陣+監(jiān)視器的方式來組建電視墻。一個監(jiān)視器顯示多個圖像，可切割顯示或循環(huán)顯示。目前采用的有等離子電視，液晶電視，背投，LED屏、DLP拼接屏等。2.5 模擬監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)?/p>

14、圖2.6 模擬監(jiān)控與數(shù)字監(jiān)控視頻監(jiān)控按傳輸?shù)男盘柗钟心M監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控。編碼器（視頻服務(wù)器）來完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)變。數(shù)字監(jiān)控是通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸?shù)摹Ｓ芯幋a就有解碼，解碼就是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)回模擬信號再輸出。各個視頻網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器都有獨(dú)立的IP地址,將數(shù)字化的視頻壓縮信號直接連接到LAN/WAN中作為整個網(wǎng)絡(luò)的視頻共享資源。綜合管理平臺作為主服務(wù)器,安裝有監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器端的軟件,包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。服務(wù)器將所有前端網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器及前端監(jiān)控設(shè)備管理起來,并維護(hù)同它們的網(wǎng)絡(luò)連接;同時,對所有網(wǎng)絡(luò)中的用戶實(shí)現(xiàn)授權(quán)管理,所有用戶可通過網(wǎng)絡(luò)上上任一臺計算機(jī)登錄到服務(wù)器系統(tǒng),根據(jù)不同權(quán)限對圖像進(jìn)行監(jiān)視、查詢、錄像回

15、放等。視頻服務(wù)器傳輸圖像在25幀/秒、分辨率352288像素時，平均占用帶寬僅為250kbps。2.7 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D 2.8 模擬監(jiān)控與數(shù)字監(jiān)控對照表 模擬監(jiān)控方案 數(shù)字監(jiān)控方案 功 能器材線纜器材線纜視頻采集 硬盤錄像機(jī) 從點(diǎn)到監(jiān)控室距離等長線纜視頻服務(wù)器 攝像機(jī)與視頻服務(wù)器距離等長線纜 音頻采集 從點(diǎn)到監(jiān)控室距離等長線纜 拾音器與視頻服務(wù)器距離等長線纜 云臺控制 從點(diǎn)到監(jiān)控室距離等長線纜 云臺與視頻服務(wù)器距離等長線纜 電視墻顯示 矩陣、矩陣控制器 需要視頻線數(shù)字視頻矩陣(解碼平臺) 軟件完成視頻錄制 硬盤錄像機(jī) 從矩陣至硬盤錄像機(jī)距離等長線纜 中心控制臺（主要由軟件完成）無需線纜音頻錄制 硬盤錄像機(jī) 從矩陣至硬盤錄像機(jī)距離等長線纜現(xiàn)場開關(guān)控制 從矩陣至監(jiān)控點(diǎn)距離等長線纜3、視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)通常的電視監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模都不大，功能也相對簡單，但其適用的范圍非常廣。一般來說，典型中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)的攝像監(jiān)視點(diǎn)數(shù)不超過32點(diǎn)，造價大都在幾萬-十幾