视频监控系统概述及指标

1、视频监控系统概述及指标目录一、视频监控系统技术发展概要二、视频监控系统系统分类三、视频监控系统组成四、视频监控系统主要技术指标一、视频监控系统技术发展概要视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。视频监控系统发展了短短二十几年时间，从19世代80年代模拟监控到火热数字监控再到方兴未艾网络视频监控，发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天，我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统（CCTV），到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR

2、），到第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS）。第一代视频监控是传统模拟闭路视频监控系统（CCTV） 依赖摄像机、线缆、录像机和监视器等专用设备。例如，摄像机通过专用同轴线缆输出视频信号。线缆连接到专用模拟视频设备，如视频画面分割器、矩阵、切换器、卡带式录像机（VCR）及视频监视器等。模拟CCTV存在大量局限性：有限监控能力只支持本地监控，受到模拟视频缆传输长度和缆放大器限制。有限可扩展性系统通常受到视频画面分割器、矩阵和切换器输入容量限制。录像负载重用户必须从录像机中取出或更换新录像带保存，且录像带易于丢失、被盗或无意中被擦除。录像质量不高是主要限制因素。录像质量随拷贝数量增加而降一、

3、视频监控系统技术发展概要第二代视频监控是当前“模拟-数字”监控系统（DVR或者采集卡+电脑）： “模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案，从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号，通过DVR同时支持录像和回放，并可支持有限IP网络访问。由于DVR产品五花八门，没有标准，所以这一代系统是非标准封闭系统。DVR系统仍存在大量局限：复杂布线“模拟-数字”方案仍需要在每个摄像机上安装单独视频缆，导致布线复杂性。有限可扩展性DVR典型限制是一次最多只能扩展16个摄像机。有限可管理性您需要外部服务器和管理软件来控制多个DVR或监控点。有限远程监视/控制能力您不能从任意客户机访

4、问任意摄像机。您只能通过DVR间接访问摄像机。磁盘发生故障风险与RAID冗余和磁带相比，“模拟-数字”方案录像没有保护，易于丢失。第三代视频监控是未来完全IP视频监控系统IPVS： 全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别。该系统优势是摄像机内置Web服务器，并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4、H.264数据文件，可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印，而不是生成连续模拟视频信号形式图像。全IP视频监控系统它巨大优势是：简便性-所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络，使您能够利用现有局域网基础设施。您可使用5类网络缆或无线网络

5、方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍（PTZ）控制命令（甚至可以直接通过以太网供）。强大中心控制-一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统。易于升级与全面可扩展性-轻松添加更多摄像机。中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等。全面远程监视-任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机。您也可通过中央服务器访问监视图像。坚固冗余存储器-可同时利用SCSI、RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。 “ 二、视频监控系统分类视频监控系统根据技术发展分类： 可分为模拟监控系统和数字高清监控系统。根据传输方式分类： 模拟监

6、控系统又可分为同轴传输模拟监控系统、双绞线传输模拟监控系统、光纤传输监控系统、无线传输模拟监控系统、网络传输模拟系统。 数字高清监控系统又可分为纯网络IP高清监控系统、SDI高清监控系统系统、HDCVI同轴传输高清系统、AHD同轴传输高清系统。 根据行业分类：民用监控系统、工业防爆监控系统、车载监控系统等 不同的系统分类代表了各自系统的不同之处，在实际应用中，需要根据客户的需求来制定相应的解决方案。二、监控系统分类拓扑图监控系统模拟监控系统传输方式录像方式录像格式同轴视频线传输 双绞线传输 光纤传输视频采集卡+电脑嵌入式数字硬盘录像机DVRCIF（352x288） D1(720 x576) 9

7、60H(960 x576)高清监控系统传输方式录像方式录像格式数字IP网络监控系统 SDI 同轴高清监控HDCVI 高清监控 电脑客户端直接录像嵌入式网络硬盘录像机NVR 100万720P（1920 x720） 130万960P(1920 x960) 2001080P(1920 x1080) AHD 高清监控集中存储服务器三、监控系统组成监控系统组成分为几个主要部分： 前端系统 传输系统 录像存储系统 显示系统 矩阵切换系统 远程联网系统 前端系统 ：主要负责音视频信号采集 设备包括：摄像机 (配套设备如摄像机电源 、摄像机支架、镜头、护罩、鸭嘴、云台、解码器、监控立杆、设备防水箱等），拾音器

8、 ，根据客户安装位置选择合适的前端设备及配套设备相互搭配。传输系统 ：主要负责信号传输 传输系统分为传输设备和传输线缆。传输设备有 视频复用器、双绞线传输器、数字视频光端机、网络服务器、光纤收发器 、网络交换机、无线AP等。传输线材有同轴视频线、防水双绞线、网线、光缆、电源线、控制线、电梯专用线等。不同的监控系统传输方式各不相同，传输设备也不尽相同。要记熟相关设备及线材的规格型号。录像存储系统：组要是负责信号的编码录像显示。 录像存储设备主要有音视频采集卡+PC电脑 ，嵌入式数字硬盘录像机DVR,嵌入式网络硬盘录像机NVR,集中存储服务器，监控专用硬盘等。各种设备都有不同的摄像机接入路数、支持

9、几块硬盘、录像分辨率格式等技术参数，不同的监控系统录像设备各不相同， 要记熟相关设备应用及配置。 三、监控系统组成显示系统 ：主要是负责监控图像声音实时显示监控 显示系统设备主要有：监视器（液晶显示器、纯平监视器、液晶监视器、液晶拼接屏、LED显示屏）、电视墙（根据客户的监控室大小确定定做）、操作台等矩阵切换系统：主要负责监控图像的切换显示，大中型系统使用较多 矩阵切换系统设备主要有：模拟视频矩阵、数字网路视频矩阵、解码矩阵（解码卡+工控机电脑）、矩阵键盘、周边设备（视频分配器、画面分割器）等。不同的系统所用矩阵也不尽相同，根据客户要求合理配置矩阵，模拟矩阵需要知道输入（摄像机数量）输出（监视

10、器数量），合理配置方案远程联网系统：主要是局域网内电脑客户实时监控、互联网手机、电脑监控 主要设备有：无线路由器、有线路由器、域名路由器等。一般监控系统录像主机都带网络远程功能，各厂家设备不尽相同。要根据各设备进行远程设置。熟悉路由器安装调试方法，远程端口映射等配置。大型监控系统需要集中监控平台，可接监控 报警 门禁 对讲 巡更等系统。监控摄像机镜头大小范围 监控摄像机夜视照射距离监控摄像机的分辨率/像素/清晰度等技术参数不同录像格式分辨率下录像存储时间容量大小计算 监控系统主要技术指标03020104四、监控系统主要技术指标摄像机的分辨率/像素/清晰度等技术参数模拟摄像机主要有CCD(son

11、y、sharp芯片)、CMOS（韩国、台湾、日本、国产方案居多）两种芯片。具体参看百度介绍。模拟摄像机的分辨率是指水平清晰度，从原先的380线（TVL）-420线-480线-540线-600线-到现在的650线-700线-800线-1000线-1200线，以前以CCD为主，现在以CMOS为主，价格便宜，效果比较好。高清摄像机的分辨率为100万（720P）,130万（960P），200万（1080P）为目前常用的。300万及以上的监控系统相对特殊行业应用，主要是像素越高，码流越大，存储录像占用空间越大。目前主流的监控系统模拟摄像机基本在800线-1200线为主，高清的130万、200万为主。客户

12、选择摄像机，根据需求和实际安装要求选择合适的摄像机。具体内容参考百度监控摄像机镜头大小范围监控摄像机的镜头大小决定了监控范围的大小。监控摄像机的镜头主要有固定镜头（2.8mm，3.6mm，4mm，6mm，8mm，12mm，16mm，25mm等）、手动（电动）变焦镜头（3.6-8mm，2.8-12mm，6-25mm等）、变倍一体机（18倍、22倍、25倍、27倍、30倍、32倍、33倍等）。根据客户安装环境、监控位置、范围选择合适的摄像机镜头。百度下载熟悉掌握镜头大小计算，及镜头参数理论知识。注意区分监控范围和识别面部的范围。/content/10/0827/11/2942912_4913735

13、2.shtml镜头大小选择范围示意图镜头大小范围选配参考不同镜头大小看清车牌的参考范围镜头大小实物对比图 摄像机红外夜视距离范围夜视技术的分类：一、根据工作原理不同，目前夜视技术可分为四大类1、可见光补光技术：即用普通白光LED作为补光光源，近几年业内开始采用。2、微光夜视技术 ：人们常用伸手不见五指来形容夜间的黑暗，但实际上，夜晚并非漆黑一片，仍然存在月光、星光和天空的气体辉光，这些光被称为微光。微光夜视系统就是将微弱的自然光图像，通过影像增强器转变为增强了百倍甚至几万倍的电子图像，再将增强的电子图像转变成为可视的光学图像的一种夜视技术。 3、被动红外线夜视技术（又称为热成像夜视技术）：红外

14、热成像夜视技术又称为被动红外夜视技术，与微光夜视一样，热成像工作时也不需要附加的光源，是一种被动夜视技术。但它与微光夜视仪的工作原理截然不同，微光夜视仪依靠增强自然光进行工作，而红外热像仪是利用景物本身各部位的温差及景物与背景间的温差来成像，即红外热成像系统是通过直接接收目标物体自身发出的红外线来成像的。4、主动红外线夜视技术：主动红外夜视技术是由红外灯发出波长为780nm-1100nm的红外光去照射被观察的景物。这个波段的光线人眼无法识别，但CCD等成像器件可以感应成像，从而达到增强夜视效果的目的。目前安防业主要采用主动红外夜视技术。 目前主流监控夜视红外采用智能点阵红外摄像机和激光红外摄像

15、机和激光白光摄像机，达到夜视监控目的。具体摄像机红外照射距离参看摄像机详细技术参数摄像机红外夜视技术的应用第一代普通红外灯：5、8/、10红外灯早期的红外夜视采用5红外灯作为补光光源，由于这类灯功率小，出光角度大，所以这一时期的红外光能照射的距离在20-30米。这类红外灯也主要用在固定的普通红外枪机及红外半球产品上。且产品大多用在室内。几乎同一时期，8的红外灯作为照射更远距离较佳补光方案被广泛应用，但照射距离也只在50-80米内，各厂家不停地在红外灯数量和出光角度上下功夫，甚至推出更大规格的封装如10和“食人鱼”等系列，最终大家竞争的也就停留在是80米还是85米的问题上了。摄像机红外夜视技术的

16、应用第二代阵列式红外灯和单颗大功率红外灯的应用安防人在不停寻找突破：出现了将几十个发光二极管按照阵列方式排在一起，通过一个透镜来进行光传递，即阵列式红外灯技术，目前这类技术夜视距离在100米左右；同一时期，也出现了高效率和高功率的单芯片或多芯片（2-4片）的单颗大功率红外灯，将红外夜视距离带入150米时代。在发光效率、出光角度问题上都较传统的LED有了较大的改善。 摄像机红外夜视技术的应用同步变焦红外LED补光技术：，红外光跟随镜头的角度同步变化，有效解决了全焦段的补光矛盾，同时又大大减少了光功率的损失。同步补光夜视技术可以根据需要损失少量的光能量从而彻底改善手电筒效应；也可以牺牲较小的夜视画

17、面质量（允许细微的手电筒效应）而彻底改善光能量的损耗。SMART IR技术是某些摄像机产品的一项技术特点，是采用智能图像处理技术，通过检测图像多区块亮度来智能调整亮度曲线，从而防止某区块图像过曝以及某区块图像曝光不足等现象，主要是解决红外摄像机近处过曝的问题，能使图像亮度均匀分布，画面还原的比较真实、细腻。同步变焦红外LED补光技术图像效果对比：同步变焦红外LED补光技术在任何倍数下画面都不会过曝普通LED在小倍数下画面因光能量过于集中而过曝摄像机红外夜视技术的应用同步变焦红外激光补光技术 随着夜间监控的要求不断提高，红外激光由于亮度高、照明距离远、芯片寿命长、光电转化率高、整体功耗低等特性应

18、用于夜间摄像的补光越来越迫切。 红外激光的巨大优势 同属主动红外技术，虽然经过多年的发展，但LED红外技术在很多方面的弊端较大，相比之下，红外激光技术有以下几大优势：A、红外激光的光亮度高，照明距离远 目前采用LED红外灯补光的距离最远不超过150米，而即使采用2-3W的红外激光，也可以很轻松地将有效照明距离超过400米。B、芯片寿命长 低端的普通LED红外产品由于散热处理及材料成本的局限，光衰现象相对明显。而红外激光芯片，品质更稳定可靠，常规产品的寿命普遍在20000小时以上，10000小时后光衰不到10%。采用独特的温控技术，普通激光红外灯可处于恒定工作温度，产品的长寿命有极大的保证。C、

19、光电转化率高 激光的光电转化效率是传统LED的3.3倍，是单颗大功率LED的2.7倍，是同步LED变焦补光夜视技术的2.3倍。需要说明的是，同步LED变焦和同步激光变焦的耗用功率包含了其电机伺服系统的耗有功率，如果除去此部分，这个倍数将更大。激光红外高速球夜视仪主要应用在水利、道路监控等远距离监控行业所谓白光摄像机，它是以白光为光源进行补光的一种新型摄像机。和红外摄像机类似，都是提供夜间微光摄像的。其最大的特点是白光摄像机夜晚也能成彩色图像。 相比红外摄像机，白光摄像机具有以下不可比拟的优势： 1、彩色图像：LED白光是一种可见光，色温在5300K以上，接近自然光，光显色指数可达到75以上，所

20、以CCD能轻松获取颜色逼真的彩色画面。相比红外摄像机、激光摄像机、热成像技术等，唯有白光摄像机在晚上0 LUX的环境下也能捕捉到清晰的彩色图像。真正实现全天候24小时全彩色监控。2、智能调光：采用数字光强传感器代替普通的光敏电阻来采集外界光线，通过微处理器进行脉宽调制（PWM）实现智能调光。灯光的强弱是由周界环境来决定，外界光线越暗，灯光越强。外界光线越强，灯光就越暗，不像有些产品，白光灯要不开启，要不关闭。它是线性调节的。让环境光线永远在一个最佳的范围，避免了灯光太强而出现光斑的现象。 3、光学设计：大功率LED白光灯有独特的二次光学设计,通过专业的光学透镜将LED白光束调整到与镜头的可视角

21、度一致，没有光的漫射，,进一步提高了光照效率。 4、超长寿命：大功率LED白光灯使用寿命高达50,000小时以上，不会过早出现光衰而影响夜间补光效果。 5、照明功能：有辅助照明的功能，如装在外墙或大门口，晚上还可以当路灯使用。同时还有一定的威慑作用。 6、节能省电：每颗LED灯功率是1-3瓦，而摄像机上最多只有几颗灯。功率不过十几瓦。做到真正的节能。 、低温设计：采用高导热铝基灯板与外壳一体化装配工艺，能迅速地将LED芯片的热量通过铝基板及外壳散发到空气中。 8、恒流电源：采用进口高性能恒流电源管理芯片，让LED芯片始终工作在一个恒定的电流上，解决了因电流的增大导致LED芯片的光衰。摄像机夜视

22、全彩白光技术的应用白光摄像机特点1.白天不偏色（色彩抗干扰技术，简称CA） 色彩更鲜艳，画面更真实2.夜晚全彩色 增加了夜晚图像的色彩信息，画面层次感强，分辨能力更高，更有利于调查取证，在一定程度上避免了因为夜视效果不佳而成为无效监控的情况。3.低功耗、长寿命、节能省电 高亮白光LED较红外节省功耗40%，发热量极低，大大地延长了摄像机的使用寿命。既能为用户节省电费，又符合了全球低碳环保的新趋势。4.照明功能、警示性 白光摄像机具有辅助照明功能，在夜间能起到路灯的作用。并且它的警示性功能对有非分之想的人产生威慑作用，避免可能的犯罪产生。摄像机夜视全彩白光技术的应用存储空间大小与传输带宽的计算方

23、法 在视频监控系统中，对存储空间容量的大小需求是与画面质量的高低、及视频线路等都有很大关系。下面对视频存储空间大小与传输带宽的之间的计算方法做以介绍。比特率是指每秒传送的比特(bit)数。单位为bps(BitPerSecond)，比特率越高，传送的数据越大。比特率表示经过编码(压缩)后的音、视频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最小的单位，要么是0，要么是1。比特率与音、视频压缩的关系，简单的说就是比特率越高，音、视频的质量就越好，但编码后的文件就越大;如果比特率越少则情况刚好相反。码流(DataRate)是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质

24、量控制中最重要的部分。同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。 上行带宽就是本地上传信息到网络上的带宽。上行速率是指用户电脑向网络发送信息时的数据传输速率，比如用FTP上传文件到网上去，影响上传速度的就是“上行速率”。 下行带宽就是从网络上下载信息的带宽。下行速率是指用户电脑从网络下载信息时的数据传输速率，比如从FTP服务器上文件下载到用户电脑，影响下传速度的就是“下行速率”。存储空间大小与传输带宽的计算方法不同的格式的比特率和码流的大小定义表：传输带宽计算：比特率大小摄像机的路数=网络带宽至少大小;注：监控点的带宽是要求上行的最小限度带宽(监控点将视频信息上传到监控中

25、心);监控中心的带宽是要求下行的最小限度带宽(将监控点的视频信息下载到监控中心);例：电信2Mbps的ADSL宽带，理论上其上行带宽是512kbps=64kb/s，其下行带宽是2Mbps=256kb/s例：监控分布在5个不同的地方，各地方的摄像机的路数：n=10(20路)1个监控中心，远程监看及存储视频信息，存储时间为30天。不同视频格式的带宽及存储空间大小计算如下：地方监控点： CIF视频格式每路摄像头的比特率为512Kbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为512Kbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：512Kbps(视频格式的比特率)10(摄像机的路数)5120Kbps=5Mbps(

26、上行带宽) 即：采用CIF视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为5Mbps; D1视频格式每路摄像头的比特率为1.5Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为1.5Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：1.5Mbps(视频格式的比特率)10(摄像机的路数)=15Mbps(上行带宽） 即：采用D1视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为15Mbps; 720P(100万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为2Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为2Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为： 2Mbps(视频格式的比特率)10(摄像机的路数)=20Mbps(上行带宽)即：采用720

27、P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为20Mbps; 1080P(200万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为4Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为4Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：4Mbps(视频格式的比特率)10(摄像机的路数)=40Mbps(上行带宽) 即：采用1080P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为40Mbps;存储空间大小与传输带宽的计算方法监控中心： CIF视频格式的所需带宽： 512Kbps(视频格式的比特率)50(监控点的摄像机的总路数之和)=25600Kbps=25Mbps(下行带宽) 即：采用CIF视频格式监控中心所需的网络下行带宽至

28、少25Mbps D1视频格式的所需带宽： 1.5Mbps(视频格式的比特率)50(监控点的摄像机的总路数之和)=75Mbps(下行带宽) 即：采用D1视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少75Mbps 720P(100万像素)的视频格式的所需带宽： 2Mbps(视频格式的比特率)50(监控点的摄像机的总路数之和)=100Mbps(下行带宽) 即：采用720P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少100Mbps 1080P(200万像素)的视频格式的所需带宽： 4Mbps(视频格式的比特率)50(监控点的摄像机的总路数之和)=200Mbps(下行带宽) 即：采用1080P的视频格式监控中心所需

29、的网络下行带宽至少200Mbps存储空间大小与传输带宽的计算方法存储空间计算： 码流大小(单位：kb/s;即：比特率8)3600(单位：秒;1小时的秒数)24(单位：小时;一天的时间长)30(保存的天数)50(监控点要保存摄像机录像的总数)0.9(磁盘格式化的损失10%空间)=所需存储空间的大小(注：存储单位换算1TB=1024GB;1GB=1024MB;1MB=1024KB) 50路存储30天的CIF视频格式录像信息的存储空间所需大小为： 6436002430500.9=8789.1GB9TB 50路存储30天的D1视频格式录像信息的存储空间所需大小为： 19236002430500.9=2

30、6367.2GB26TB 50路存储30天的720P(100万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为： 25636002430500.9=35156.3GB35TB 50路存储30天的1080P(200万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为 51236002430500.9=70312.5GB69TB网络视频监控存储选择 随着科技的不断发展以及人们对安防视频监控需求的不断提高。使得全数字化网络视频监控系统替代模拟视频监控系统成为必然趋势。现对网络监控录像存储的知识做些总结。一、 存储形式的分类： 数字化网络视频监控系统是利用图像处理技术与现代计算机技术和网络技术的结合。其存储的介质一

31、般都为硬盘，根据项目的大小和要求不同，分为直接硬盘存储和多个硬盘组成RAID阵列存储。直接硬盘存储对系统硬件软件的要求比较简单，其性能和安全稳定性也一般，适用于监控路数不多的小型监控项目。最简单的方式就是一台个人PC电脑里安装硬盘和监控软件，监控软件直接将视频录像存储在电脑的硬盘里。而RAID磁盘阵列存储对系统的硬件软件要求较高，但其性能和稳定性也高。其适用于监控路数较多而且对稳定性要求高的项目。其系统构成由多台电脑服务器和专用的RAID磁盘阵列柜组成。 1、PC电脑直接客户端录像，对硬盘容量要求较高，一般在4个摄像机之内，可录像一天至一周2、使用嵌入式网络数字硬盘录像机（NVR），稳定性高，

32、存储1-24路图像之内，可录像一周至一个月3、使用磁盘阵列，存储服务器。一般存储在24路以上长时间录像，在一个月以上网络视频监控存储容量计算二、存储容量的计算：设计监控系统时需要计算录像存储使用硬盘的数量，而网络视频监控是根据前端摄像机设置的图像码流来计算所需硬盘存储容量的。其计算公式为：1、图像码流3600秒8单路图像每小时存储的容量；2、单路图像每小时存储的容量24小时单路图像每天存储的容量；3、单路图像每天存储的容量总的监控路数30天整个系统一个月的存储容量。网络视频监控存储容量计算实例举例： 一个系统有10路监控摄像机，摄像机的图像码流为2 Mbps（兆位/秒），求整个系统一个月存储需多少硬盘？ 1、 单路图像每小时存储的容量 2 Mbps3600秒8 900 MByte（兆字节） 注：除以8是Mbps（兆位）与MByte（兆字节）之间的单位换算计算。 2、 单路图像每天存储的容量 900 MByte24小时 21600 MByte 3、 整个系统一个月的存储容量 21600 MByt