视频监控系统工程技术实训报告

1 视频监控系统工程 技术实训报告 第一章 系统介绍 视频 监控系统是一个跨行业的综合性保安系统，该系统运用了世界上最先进的传感技术、监控摄像技术、通讯技术和计算机技术，组成一个多功能全方位监控的高智能化的处理系统。闭路电视监控系统因其能给人最直接的视觉、听觉感受，以及对被监控对象的可视性、实时性及客观性的记录，因而已成为当前安全防范领域的主要手段，被广泛推广应用。 前端设备：是指系统前端采集音视频信息的设备。操作者通过前端设备获取必要的声音、图像及报警等需要被监视的信息。系统前端设备主要包括摄像机、镜头 、云台、解码控制器、和报警探测器等。 传送介质：是将前端设备采集到的信息传送到控制设备及终端设备的传输通道。主要包括视频线、电源线和信号线，一般来说，视频信号采用同轴视频电缆传输，也可用光纤、微波、双绞线等介质传输。 控制设备：是整个系统的最重要的部分，它起着协调整个系统运作的作用。人们正是通过控制设备来获取所需的监控功 2 能。满足不同监控目的的需要。控制设备主要包括音、视频矩阵切换控制器、控制键盘、报警控制器和操作控制台。 终端设备：是系统对所获取的声音、图像、报警等信息进行综合后，以各种方式予以显示 的设备。系统正是通过终端设备的显示来提供给人最直接的视觉、听觉感受，以及被监控对象提供的可视性、实时性及客观性的记录。系统终端设备主要包括监视器、录像机等。 第二章 设计思路 在设计方案时，我们严格掌握三个原则：本着器材先进、可靠的原则，选择器材和设备，力求做到技术先进，安全可靠，防范严密，做到万无一失。各配套设备的性能和技术要求应协调一致，所用的器材应符合国家标准和行业规范。该闭路监控系统应达到如下要求： （ 1） 可靠性 作为 安防系统的 组成部分 可靠性 应 是第一位的。在系统设计、设备选型、调试、安 装等环节都应严格执行国家、行业的有关标准及公安部门有关安全技术防范的要求，贯彻质量条例，保证系统的可靠性。 （ 2） 独立性 监控 系统应建成为直属保卫部门一体化管理的独立体系，减少 监控 系统可能遭到的各种损坏或其它系统可能造成 3 的干扰。 （ 3） 安全性 监控 系统的程序或文件要有能力阻止未授权的使用、访问、篡改，或者毁坏的安全防卫级别。硬件设备具有防破坏报警的安全性功能。 （ 4） 联动性 监控 系统能与其它系统联动，如消防系统、灯光照明系统，保证自身能获得更好、更准确的信息，并为其它系 统提供必要的服务，同时确保 监控 系统不会影响到其它系统的功能。 （ 5） 扩充性 监控 系统是一个相对开放的系统，系统应有较大的扩充余地。 a）选择开放的硬件平台，具有多种通讯方式，为实现各种设备之间的互联、集成奠定良好的基础。 b）选择开放的网络操作系统，满足不同操作系统及不同软件的需要，使之具有联网的能力。 c）选择标准化和模块化的部件，具有很大的灵活性和容量扩展性。 d）系统设计采用支持并符合国际标准、国家标准、工业标准及行业标准的产品，使系统具有良好的兼容 性，以利于现在和将来的设备选型及联网集成的 （ 6） 易操作性及实用性 a）采用多媒体监控系统，全中文友好界面，方便准确地提供丰富的信息，帮助和提示操作人员进行操作，易学易用。 4 b）系统的操作简单、快捷、环节少以保证不同文化层次的操作者及有关领导熟练使用操作系统。系统具有高度友好的界面和可使用性。 c）系统有非常强的容错操作能力，使得在各种可能发生的误操作下，不引起系统的混乱。 d)系统应支持热插拔 ,具有良好的维护性。 （ 7） 经济性 在满足安全防范级别的要 求前提下，在确保系统稳定可靠、性能良好的基础上，在考虑系统的先进性的同时，按需选择系统和设备，做到合理、实用，降低成本，从而达到极高的性能价格比，降低 校园 安全管理的运营成本。 第三章 主要设备介绍 设备清单 在系统中，摄像机处于系统的最前沿，它将被设物体的光图像转变成电信号 系统提供信号源，因此它是系统中最重要的设备之一。 摄像机光学镜头的作用是把被观察目标的光像聚焦于 感器件上，在传感器件上产生的图像将是物体的倒像，尽管用一个简单的凸透镜就可以实 现上述目的，但这时的图像质量不高，不能在中心和边缘都获得清晰的图像，为此往往附加若干透镜元件，组成一道复合透镜，方能得到满意的图像。 5 它与摄像机配合使用能达到上下左右转动的目的。扩大一台摄像机的监视范围，同时能在一定范围内跟踪木便进行摄像，提高了摄像机的实用价值。由于使用环境不同，云台的种类很多。 4. 防护罩（防尘罩）和支架、解码器： 防尘罩的作用是用来保护摄像机和镜头不受诸如有害气体、大灰尘及人为有意破坏等环境条件的影响。 解码器则用来完成对摄像机镜头，全方面云台的总线控制。 支架是用于摄像机安装时作为支撑的，并将摄像机连接于安装部位的辅助器件上。 5. 监视器： 监视器是电视监控系统的终端显示设备。整个系统的状态最终都要体现在监视的屏幕上。监视器的优劣直接影响着整个系统的最终效果。 当监控现场于控制中心较近时采用视频图像，控制信号直接传输的方式，当距离较远时，采用射频、微波、或者光纤传输的方式。 常用设备有：同轴电缆、双绞线、光纤。可传输距离由近到远依次递增。 （ 1）视频信号分配放大器； （ 2）矩阵（视频信号切换器 ）； （ 3）终端控制器（操作键盘）； （ 4）报警扩展打印器 （ 5）字符发生器、电梯层楼叠加显示器 ； （ 6）终端解码器； （ 7）终端控制器； （ 8） 视频 分割器； （ 9）视频移动探测器； （ 10） 隔离接地环路变压器 ； （ 11）计价及控制机柜 6 第四章 主要设备（摄像机、硬盘录像机工作原理） 前 端 摄 像 设 备 （ 海 康 设 备 ）针孔摄像头 全球式摄像机 7 全球 摄像机 是 结合云台 和解码器 的一体化摄像机和镜头内建的一体机。现在通常 所说的 全球 摄像机指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机 . 一体化摄像机其技术从家用摄像机技术发展而来 ，与 传统摄像机相比，一体机体积小巧、美观，在安装方面具有优势，比较方便，其电源、视频、控制信号均有直接插口，不似传统摄像机有麻烦的连线。一体机成像系统（镜头）、 术专利均被国际知名大厂所掌握，相对传统摄像机来说，一体机质量可以得到较好的控制。同时，一体化摄像机监控范围广、 8 性价比高。传统摄像机定位系统不够灵活，多需要手动对焦，而一体化摄像机最大的优点就是具有自动聚焦功能。 半球摄像机 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。半球式摄像机由于体积小巧，比较美观，所以更适合家庭的需要，随着网络摄像机的发展，以前机关单位、银行等应用的网络摄像机，也进入的寻常百姓的生活中。 该摄像机功能强大，性价比高，具有以下特点： 半球摄像机具有夜视功能、隐蔽性强、性能稳定等突出优势 ,采用大功率恒流电源供电 ,内部循环散热设计 ,红外灯寿命长 ;波长较大 ,严格降低红暴现象 ;电子除霜电路，有效的控制腔体内的饱和水蒸气浓度，做到了自动除雾除霜 ;隐形雨刷视窗玻璃具有排斥水、灰尘、雪花的功能 ;半球摄 像机密封性能起到完好的防 9 水防尘功能 ;白平衡 ,背光补偿功能使用户一直获得清晰的图象。安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自 球摄像机 ,电荷耦合器件（ 简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的 量轻、部受磁场影响、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。 枪式摄像机 针对枪式摄像机，之所以叫做枪式，仅是针对外形，内在配置和质量有很大的差异，在中低端市场上 可以看到很多外形完全一样的产品，但其质量和价格或许有天大的差 (1)布置测试环境。将分辨率测试卡置于标准测试灯光盒上，距摄像机约 3m 远。枪式摄像机的视频输出端接波形监视器，并使波形监视器的输出连至高分辩率黑白监视器上。 (2)景物照度设定为 2000源色温设定为 3200K。 (3)调节镜头焦距（或选配合适的定焦镜头并前后稍稍移动 10 摄像机）使分辨率卡的图像充满监视器屏幕，并通过精确对焦使图像最清晰。 (4)用选行示波器观察图 1 所示的分辩率卡，得到图 3 所示的波形。 (5)调节镜头光圈使信 号白电平达到 100%（ 70则此时调制深超过 5%的电视线数即为极限分辨率 一般枪式摄像机给出的信噪比值均是在 动增益控制）关闭时的值，因为当 通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。 式摄像机信噪比的典型值一般为 455量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于枪式摄像机的视频输出端子上。 网络摄像机 11 网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器（如“E 或 可监视其影像。网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到务器。网络上用户可以直接用浏览器观看 务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台 镜头的动作或对系统配置进行操作 。 网络摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控，如住宅小区监控、办公楼、银行、商场等传统地监控；而且也能通过于新型地跨区域远程监控及网上展示，远程儿童及老人看护、无人值守通信机房监控、旅游景点网上演播、产品网上展览等。 特点： 把图像进行 码压缩，通过网络利用 P 协议进行传输；通过网络摄像机或镜头、云台和其它外部设备进行操作控制；内置一个 10M/100M 以太网 口，可通过网络实现远程接口；一个并行 I/O 口，可以连接外部传感 器进行自动报警，也可以对外部设备进行控制或进行联动报警功能；一个 口，可以对镜头、云台进行控制，或连接其他外部设备；内嵌 络摄像机内部提供了一个 许用户从 使用标准地浏览器进行各种接口、操作；具有单独地安全机制，可以对操作本摄像机地用户进行 12 分级别的权限验证；有中心的集中式管理与控制的监控网以及无中心的分布式监控网；内置实时操作系统，支持软件下载和配置设置，方便升级和操作管理。 安全防范前端现场设备安装要求 摄像机安装在监视目标附近并且 不易受到损伤的地方。安装位置不影响现场设备运行和人员正常活动，根据现场情况确定安装高度）。 摄像机镜头避免强光直射，以保护摄像管靶面不受损害。镜头视场内没有遮挡重要监视目标的物体。 后端视频图象显示控制子系统 包括：画面分割器、监视器、矩阵控制器、多功能键盘、硬盘录像机。 监视器： 监视器 监视器是 视频 监控系统组成部分，是监控系统的显示部分，是监控系统 的标准输出，有了监视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 ”，同时也为事后凋查起到关键性作用。 显示屏分为 示屏和液晶显示屏 (大类 ， 监视器具有价格低廉、亮度高、视角宽、使用寿命较高的优点 。 13 硬盘录像机： 硬 盘录像机 （ 数值视频录像机）相对于传统的模拟视频录像机，采用硬盘录像，故常常被称为硬盘录像机，也被称为 是一套进行图像存储处 理的计算机系统，具有对图像 /语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能， 合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身，用一台设备就能取代模拟监控系统一大堆设备的功能，而且在价格上也逐渐占有优势。 用的 是数字记录技术，在图像处理、图像储存、检索、备份、以及网络传递、远程控制等方面也远远优于模拟监控设备， 表了电视监控系统的发展方向，是目前市面上电视监控系统的首选产品。 目前市面上主流的 国内最常见的压缩方式；从压缩卡上分有软压缩和硬压缩两种，软压受到 影响较大，多半做不到全实时显示和录像，故逐渐被应压缩淘汰；从摄像机输入路数上分为 1 路、 2 路、 4 路、 6 路、 9 路、 12 路、 16 路、 32 路，甚至更多路 数；总的来说，按系统结构可以分为两大类：基于 C 式 脱离 构的嵌入式 这里我们主要讲讲 嵌入式 这种架构的 传统的 为基本硬件，以 基本软件，配备图像采集或图像采集压缩卡，编制软件成为一套完整的系统。 是一种 14 通用的平台， 的硬件更新换代速度快，因而 时软件修正、升级也比较方便。种功能的实现都依靠各种板卡来完成 ，比如视音频压缩卡、网卡、声卡、显卡等，这种插卡式的系统在系统装配、维修、运输中很容易出现不可靠的问题，不能用于工业控制领域，只适合于对可靠性要求不高的商用办公环境。 嵌入式硬盘录像机（ 嵌入式系统一般指非 统，有计算机功能但又不称为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的微型专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件融于一体，类似于 工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的应用。嵌入式 是基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统的嵌入式系统，它采用专用芯片对图像进行压缩及解压回放，嵌入式操作系统主要是完成整机的控制及管理。此类产品没有 么多的模块和多余的软件功能，在设计制造时对软、硬件的稳定性进行了针对性的规划，因此此类产品品质稳定，不会有死机的问题产生，而且在视音频压缩码流的储存速度、分辨率及画质上都有较大的改善，就功能来说丝毫不比 色。嵌入式 统建立在一体化的硬件结构上，整个视音频的压缩、显示、网络等功能全部可以通过一块单板来实 现，大大提高了整个系统硬件的可靠性和稳定性。 硬盘录像机的主要功能包括：监视功能、录像功能、回放功能、报警功能、控制功能、网络功能、密码授权功能和工作时间表功能等。 15 矩阵控制器： 矩阵切换器根据不同的应用领域，所要求的技术指标也不同。以广电行业为例，为保证终端的显示质量，广电行业将整个信号传输过程，从摄像头开始到电视机为止，都进行了技术指标分配，对模拟矩阵切换和分配 . 矩阵的概念引用高数中的线性代数的概念，一般指在多路输入的情况下有多路的输出选择，形成下图的矩阵结构，既每一路输出都可与不同的输 入信号 “短接 ”，每路输出只能接通某一路输入，但某一路输入都可 (同时 )接通不同的输出，如下图。 输出 1=输入 1，输出 2=输入 2，而输出 3=输出 4=输入 3，或者说，每一路输出可 “独立 ”地在输入中进行选择，而不必关心其它通道的输出情况，即可以与其它输出不同，也可以相同。举例说， 8 选 4 是指有 4 个独立的输出，每个输出可在 8 个输入中任选，或者说有 4 个独立的 8 选 1，只是 8 个输入是相同的。经常与此混淆的是分配的概念，比如 8 选 1 分 4，是指在 8个输入中选择出 1 个输出，并将其分配成 4 个相同的输出，虽然外观上看有 4 个输出，但 这 4 个输出是相同的，而不是独立的。一般习惯中，将形成 MN 的结构称为矩阵，而将 M1 的结构称为切换器或选择器，其实不过 N=1 而已，我们在讨论时都当作矩阵对待。 矩阵切换器的功能是在多路信号输入的情况下，可独立地 16 根据需要选择多路 (包括 1 路 )信号进行输出，完成信号的选择。 第五章 视频监控实训项目简介 （ 1）智能楼宇模拟实训平台中的 图书馆的监控的设计 图书馆是课余时间人流量最多的地点之一，而且藏有我校大量的图书和资料，安全性要求较高。因此我们设计在没一个走廊的两头都安装枪式摄像机，大门安装一半球 机，电梯内安装一个半球机，最后在各层的楼梯间转弯处安装一个半球机。 这样就能覆盖图书馆的各个角落，以防发生特殊事件时能进行有效的监控，以便为应急处理提供资料。 （ 2） 智能楼宇模拟实训平台中的 教一楼 一楼是来往人员最多且最复杂的地方，因此楼的安全尤为重要，而且考虑到一楼的监控设备要求也相对要高些，做到美观实用。 在一楼的门厅安装一个全球式一体化摄像机，各走廊两头安装枪式摄像机，楼梯口安装一个半球式摄像机，后门口各安装一个枪机，实现全方位实时监控。 （ 2） 智能楼宇模拟 实训平台中的 公共区域的监控设计 楼宇智能化工程实训平台 在楼宇智能化工程实训平台上进行安防视频监控系统的安装 17 如图 18 第六章 实验步骤 19 第七章 海康网络设备搜索软件的使用步骤 简介 设备网络搜索 一款用于搜索在线设备的工具软件。本软件可以搜索同一局域网内同网段所有在线的设备，并且可以显示设备的相关信息。 可以用于修改设备的网络参数和恢复或重置设备的密码。 注意： 件无法搜索在线的智能设备。 运行环境 操作系统： 0/（支持 32/64 位 20 系统）， 003/P (均只支持 32 位系统 ) 以上 内存： 1G 或更高 显卡： 700 显存： 256更高 显示：支持 1024768 或更高分辨率 运行软件 双击 图标，显示软件 主界面 使用软件 21 设备侦测 软件启动之后，每 45s 向电脑所在的局域网内发送一次广播包，侦测在线设备。所有在线设备的设备类型、激活状态、 址、端口号、软件版本、 关、 口等信息将会显示在主界面上。 单击软件初始运行界面 按钮，可以展开在线设备列表界面并且隐藏 “修改网络参数 ”界面，如图 示。 单击截图所示最右侧的 按钮，可以展开 “修改网络参数 ”界面，恢复到软件初始运行界面，如图 示。 图 线设备列表展开界面 说明： 软件每 45 秒自动刷新一次设 备信息。 设备掉线 3分钟后软件才会将其清出设备列表。 单击右上角 按钮可手动刷新实时设备信息。 22 激活设备 新设备或者初始化后的设备在软件中的状态为未激活，需要激活才能正常使用。激活成功后，设备的激活状态会改为 “已激活 ”。 1 勾选一台或多台未激活的设备。 2 输入新密码及确认密码，如图 示。 23 3 单击 按钮，激活设备，如图 4 激活成功之后会提示 “激活成功 ”或弹出确认列表，如图 图 示。 24 第八章 海康网络设 备客户端4200软件使用步骤 用说明 一、 在 海 康 官 网 下 载 支 持 萤 石 云 的二、 安装 25 注意：把存储服务器勾选。流媒体服务器根据需要是否勾选 三、 将 打开 四、 在电脑右下角找到 右击 ，点击自动登录 26 五、 打开 六、 进入注意：把启用自动登录勾选 27 七、 进入下面分别点击 主预览设备管理录像设置 28 八、 在设备管理界面把刷新到的摄像机 添加至客户端 29 用户名： 码： 12345 30 九、 在主预览界面将摄像机拖到右面画面中十、 在设备管理界面 点击添加 设备类型将存 储 服 务 器 勾 选 添 加 一 个 存 储 服 务 器十一、添加一个存储服务器名字随意写一个， 脑 的 址 。 用 户 名 ： 密 码 ： 31 12345十二、 在 录 像 计 划 设 置 录 像十三、 添加完后，点击存储服务器管理进入远程配置 32 33 十四、 选 择 存 储 ， 将 需 要 的 盘 符 格 式 化备注：格式化只是虚拟的把硬盘的空间释放出来，不影响电脑的正常使用。 34 结 论 六周的时间很快就过去了，虽然实训已经结束，但通过实训所掌握的知识却牢固的留在了我的心中。实训的目的就是要把理论和实际相结合，达到手脑并用的目的，因 此本次实训让我受益匪浅。 通过此次 实训 ，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来 闭路监控系统 的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。 从最开始的一无所知到现在基本能完成一个系统的设计和搭建，这样的进步只有在贴近于实际工作的实训中才能达到。 虽然在实训当中也遇到了很多困难和问题，不过 35 在老师和同学的帮助下、以及组员之间的努力，我们最后都能找到克服它的答案。 致 谢 本次综合实训项目是在 老师的悉心指导下完成的，他们 对本次实训工作倾注了大量的心血。六周来老师深厚的专业知识、严谨的治学态度、平易宽厚的人格作风使我受益匪浅。感谢您们对我的悉心教诲，使我顺利地完成了实训任务，在实训任务完成之际，衷心感谢朱老师和王老师对我的关心和培养！ 同时，本次实训是以小组为单位进行的，之所以能顺利完成，与大家的努力和刻苦是分不开的，所以还要感谢其他组员同学在实训过程中的大量工作和对我的指导帮助。 36 参考文献 鹤生等安全防范系统工程 , 北京 :高等教育出版社 2009 北 京 :电子工业出版社 ,2001 3. ： 所需部分器材的参数： 红外枪机： 图 像 传感器 最低照度 0频输出 5 有 效 像素 500*582 自动增益控制 步系统 号 系统 光补偿 头 5 平 解析度 420平衡 作温度 50 灯数量 12 电子快门 1/50(1/60)源功耗 1A 红 外 可视距离 80m 信噪比 48 防 水 等级 玛校正 红外半球机： 图 像 传感器 最低照度 0