安保视频监控系统搭建指南

1、安保视频监控系统搭建指南(图)电脑报（ HYPERLINK / t _blank ） 2010年第11期D版 责任编辑：马渝曦作者 福建 林立视频监控这个词对于很多人来说曾经非常遥远，但是随着人们安全意识的加强、视频监控设备的成熟，视频监控系统逐渐进入普通人的生活。由于视频监控系统可以在一个区域、一段时间内记录发生过的所有事件，因此对于还原事发真相有着很大帮助，提高了用户所在场所的安全性。那么，对于普通消费者来说，打造一个监控系统难不难？成本投入大不大？具体该怎么操作？笔者下面就为大家一一揭晓答案。引入视频监控系统后，监控区域的安全性将会提高，同时各类突发事件也将会到及时控制护卫你我的生活圈目

2、前对于视频监控来说应用比较普及的有4个场所，它们分别是家庭、小商铺、办公室、住宅小区。下面笔者就重点分析一下这几个场所的应用方案。保卫最后的港湾：家居环境监控方案实现费用：2000元以内对于家庭用户来说，进行视频监控有助于当所有家庭成员不在家时，通过网络远程查看家中情况。在外工作的用户还可通过手机实时监控小孩在家中的生活、学习情况。当遭遇入室盗窃时，还可借助监控录像或截图帮助警方锁定犯罪嫌疑人。由于家庭用户的监控环境较为简单，通常只设置一个监控点即可，因此监控设备的选择也较为方便，一台能稳定运行的电脑，一个USB摄像头，一块160GB的硬盘即可，当然如果还打算从网上查看家庭监控图像，则需要申请

3、一条宽带线路。客厅是连接各个房间的必经之路，也是进行视频监控的重要环节选用设备监控主机：家庭用户必须控制视频监控系统的架设成本，可使用一台性能适中且可长时间稳定运行的电脑充当监控用主机，旧电脑可担此重任。摄像头：使用一个家用级USB摄像头作为监控摄像头，就可家庭环境监控需求。由于监控设备24小时开机，对于USB摄像头的质量要求较高，应选择品牌厂商的产品。有云台的摄像头有助于固定红外线照明灯：家庭监控系统一般在家庭成员离家之后启动，此时家中照明设施通常处于关闭状态，需要能在光线不足的情况下进行感应照明的红外线照明灯。家庭监控环境较为简单，通常红外线照明距离达到五至十米即可传输线材：如果摄像头延长

4、线超过五米，为了避免USB设备供电不足，最好使用带有辅助电源的USB HUB进行连接。带有电源的USB延长线才可以保证长距离的供电和信号传输效果摄像头外壳：很多家庭用户把视频监控摄像头放置于家门外，为了防止摄像头遭受风吹日晒或被他人破坏，需要给摄像头配备一个外壳。可选择半球形外壳保护户外摄像实现方法家庭视频监控系统由于监控环境简单，监控设备少，因此搭建起来较为容易，首先重新安装监控主机的操作系统，保持原始纯净的操作系统，除监控软件外，尽量不要安装其他软件以避免软件间的冲突，保证监控主机长时间稳定运行。监控主机准备完毕后，要选定监控摄像头的位置，通常摄像头的安装位置有两处，一处是在客厅（摄像头可

5、正对着大门），另一处是大门外。安装在客厅的好处是入室盗窃者都会由大门进入，然后通过客厅在各个房间走动，把摄像头架设在客厅并对准大门，可以最大化地发挥视频监控的作用，并且根据绝大多数家庭的装修布局来说，摄像头最好的放置位置在客厅电视柜附近，此位置电子设备多，摄像头和监控主机放置在此处隐蔽性好，不容易被发现。而把摄像头安装在大门外则可监视过往人员，知道当天是否因家中无人而错过人员来访，不过通常我们的监控主机是架设在客厅处，而把摄像头安装在大门外需要较长的USB延长线连接监控摄像头，因此对于延长线的选择要十分注意，超过五米的距离必须使用带有辅助供电的USB延长线。家庭监控系统搭建后，用户还可使用手机

6、查看家中情况接下来，在监控主机上接入摄像头USB接口，正确安装摄像头驱动，然后启动监控软件即可，为了节约有限的储存空间，可以把监控软件设置成画面有物体移动后启动视频录像。监控软件方面，超级门卫或DeskShare Security Monitor Pro都是很好的选择。在红外线照明方面，一定要记住两个避免。一是避免照明设备和摄像头“对视”，“对视”会造成摄像头入射光线过量，画面过曝而使得摄像头无法工作。二是避免照明设备角度过高，如把照明设备放置在大门入口的头顶位置，这样人员进来的时候，光线主要照射的是头顶部位，而重要的脸部因为被遮挡而无法看清。正确的红外线照明方式是，把照明设备放置在监控摄像头

7、周围，和摄像头成同向放置。照明设备和摄像头在同一反射角度，才使得照明效果达到最佳守护自己的原始积累：商铺环境监控方案实现费用：3500元对于商铺经营者来说，越来越开放的柜台虽然给顾客购物提供了方便，也让那些喜欢顺手牵羊的人有了可乘之机，如果为了防止偷盗而增加人手，必然会增加经营成本。视频监控算是一劳永逸的方法，不高的投入就可换来很好的防盗效果。和家庭环境相比，由于小商铺为了避免在监控环境中出现监控死角，因此必须采用多角度监控方案，这通常是在店铺的四个角落架设摄像头，通过拍摄角度的叠加，避免产生监控死角。由于需要使用多台监控摄像头，这种情况下如果再使用USB摄像头，其性价比就很低了，并且多台US

8、B摄像头同时工作对于监控主机的处理器来说要求较高。因此，在商铺可使用模拟摄像头加采集卡的监控方案。大多数商铺为长方形状，适合在四角架设摄像头选用设备监控主机：会长时间开启监控设备的商铺对监控主机的稳定性要求较高，奔睿平台（1GB内存）可以满足此类需求。此外，的硬盘大小也不容忽视，通常为了能存储4台摄像头一周的监控数据，需要500GB以上的硬盘。模拟摄像头：由于商铺的监控环境需要使用四台以上的摄像头，为了提高监控效果，降低使用成本，因此采用模拟摄像头（最好带有自动照明功能）。选择自带红外线照明的摄像头可以省去再架设红外线照明灯的步骤视频采集卡：由于模拟摄像头只是简单的将光信号转换成电信号，没有后

9、期视频编码芯片，因此需要使用视频采集卡实现影像数据收集。由于很多小店铺只用到四台摄像头，电脑CPU能够任视频编码任务。基于性价比的原因，在小商铺监控方案中使用软采集卡较好。软采集卡不带视频编码处理器，因此售价通常较为低廉传输线缆：采集卡和模拟摄像头之间的数据传输介质采用的是同轴电缆，同轴电缆和USB线相比，其有着传输距离长、赖老化等优点，而且单条传输距离可达到100米。同轴电缆的传输距离是USB线材无法比拟的实现方法小商铺的视频监控主机搭建和家庭用户类似，尽量保证监控主机少装软件，唯一不同的是，需要安装视频采集卡。摄像头的架设就比较复杂了，由于要避免出现监控死角，对于规则的四边形环境，可以在四

10、个边角架设四部摄像头，并且要采用广角甚至超广角摄像机镜头。如果监控环境复杂，则需要采用更多监控摄像头完成监控。考虑到监控成本，通常在重要的区域放置有重点监控摄像头，而其他非重点区域则尽量用广角镜头提高拍摄角度，减少监控摄像机的架设数量，从而控制成本，甚至很多商铺使用仿真摄像机对窃贼进行威慑。仿真摄像机内置移动物自动感应器，侦测到物体或人体移动时红灯闪烁起到警示作用多台摄像机架设后一定要记得进行监控角度的调试，查看最后的安装效果是否在重要的监控点还留有监控死角。至于红外线照明，由于我们使用的是自带照明设备的红外线摄像头，因此无需进行干预。采用多路监控摄像头的画面要让老板省心：办公室环境监控方案实

11、现费用：3万元公司办公室一直是一个敏感的地方，商业机密和办公财产都需要保护，同时还有监督员工的作用，这要求视频监控设备具有良好的延展性和可塑性，办公室视频监控系统的搭建要符合监控软件设置灵活、监控硬件组合/拆分简单便捷的原则。为了应付复杂的办公室监控环境，可以选择“可塑性”非常强的网络摄像机监控方案，以500平方米、60人的办公环境为例，采用有线网络或无线网络进行视频监控，增/减监控摄像头不受视频采集卡的限制。只要把网络摄像头和监控主机接入内部局域网，就可完成视频的传输，并且在很多无法布线的区域，还可以使用无线网络摄像头。结构复杂的办公室可选择多种方案组合应用选用设备监控主机：办公室环境的监控

12、主机其选购标准可以参照小商铺的监控主机配置网络摄像头：网络摄像头和USB摄像头一样，除了集成有光电转换电路外，还附带视频编码处理器，可以直接输出视频图像，不过基于网络的网络摄像头使得视频传输变得十分简单，而且网络摄像头其本身就相当于独立的监控服务器，用户可以脱离监控主机，利用网络访问网络摄像头查看监控图像。此外，还可选择无线摄像头。网络摄像头自身带有操作系统可以独立访问和工作网络交换机：通常一个公司需要有多个网络摄像头进行协同工作，需要用网络交换机进行网络接口的扩展。由于视频数据流庞大，在网络交换机的选择方面，尽量要使用千兆带宽的交换机产品，以满足传输要求。无线节点：对于需要使用无线网络摄像头

13、的地方需要使用无线节点完成无线连接，如果无线节点采购困难，可使用无线路由器替代。传输线材：由于使用的是网络摄像头，因此网线就成了主要的监控传输介质，网线的标准的选择要至少达到超5类标准。网线的质量决定了其数据传输的稳定性实现方法办公室环境的视频监控由于像财务室、资料室、总经理室这样重要的环境都要单独监控，因此至少要使用10台以上的网络摄像机，如此多的监控探头同时传输监控数据对其监控主机也必须有一定的要求，特别是监控主机的网络和储存元件要求最高。首先要说的是监控主机的网卡，10台左右的网络摄像头，产生的监控数据是相当巨大的，因此当这些网络摄像头的监控视频数据流经过交换机最终传输到监控主机网卡的时

14、候，其流量可以达到10Mbps，这已经是百兆网卡的峰值传输速率了，如果办公室需要增加网络摄像头，百兆网卡就无法满足数据接收要求，因此在监控主机上必须启用千兆网卡，以保证监控数据的正常接收。另外要提到的是监控主机的硬盘，除了要满足十几台网络摄像头的监控数据存储以外，这些硬盘还要满足数据能够同时写入的需求，因此磁盘阵列就成了必备储存模式，可选择RAID5方式进行硬盘阵列组合。虽然办公室监控对监控主机要求较高，但是由于使用了能独立工作的网络摄像头，我们只要把摄像头架设完毕，并在每台摄像头上设置监控主机IP地址，然后使用网线将网络摄像头连接至网络交换机即可。当然，监控主机也必须安装监控软件。给温馨家园

15、添保安：小区环境监控方案实现费用：5万元20万元对于近期新建的住宅小区来说，配置视频监控系统已经成为必要的安防装备的。由于住宅小区面积庞大，住人员流动率相当高，场地复杂，需要架设的摄像头众多，因此对于小区视频监控来说，通常都使用的是专业的设备。复杂的小区环境，通常需要用十几个甚至是几十个摄像头才可以满足视频监控需求，因此对于小区监控系统来说，对设备的要求是本文这几种视频监控方案中最高的。我们以一个5万平方米的普通住宅小区来举例，各个主要出入口、楼道入口、停车场通常需要监控探头20台以上。复杂的小区建筑构造给视频监控提出了更高的要求选用设备监控服务器：很多人认为要应付十几路甚至几十路的视频监控数

16、据，监控服务器的性能要求必定很高，其实不然。再强悍的电脑都无法满足几十路视频监控的数据处理和储存要求，必须使用硬件采集卡、专业阵列柜来配合监控服务器工作。对于住宅小区的监控服务器来说，性能要求并不是最主要的，最主要的是设备扩展性，由于扩展硬件采集卡和磁盘阵列柜需要PCI接口，因此监控服务器采用的主板必须拥有较多PCI接口。在CPU、硬盘方面，由于有硬采集卡、磁盘阵列柜，对这两个元件的性能要求并不高。同时，住宅小区使用的视频监控采集卡就要有硬件采集压缩功能，减轻监控服务器的数据处理量。硬件采集卡：要满足十几路甚至几十路的视频监控数据，就必须借助硬件编码功能的采集卡，并且单台采集卡的输入数量要达到

17、16甚至32路。多路采集卡需要输入线路过多需要由扩展线材进行输入分配监控摄像头：复杂的监控环境使得带有变焦镜头、红外线辅助照明以及可移动云台的监控摄像头成了必需设备。有云台支持的摄像头可安装在小区的各个区域磁盘阵列柜：要满足十几TB甚至是几十TB数据的储存，需要10个以上的硬盘组成阵列，传统机箱已容纳不下如此多的硬盘，其数据接口也无法满足需求，因此需要启用磁盘阵列柜进行辅助储存。实现方法小区视频监控的搭建环境复杂，要根据实际环境定制搭建要求，因此这个部分我们并没有展示，有需要的读者可以实地咨询当地的监控施工人员。但是需要提醒有施工意向的创业者，由于小区复杂、恶劣的使用环境，而且设备保修时间较长

18、。因此，在选择监控设备的时候一定要注意设备的耐用性，以及施工质量，否则后期频繁的维修会耗费大量的人力物力，使得整体盈利水平大幅度下降。创业分析一、监控市场分析目前视频监控市场的需求量非常大，特别是家庭、小商铺、办公室这些场所，由于群众安全意识的提高，几乎都存在明显的市场需求。而小区监控由于需要专业的架设施工团队，因此准入门槛较高，对于初次尝试视频监控市场的创业者来说基本无法胜任。二、收入分析安装视频监控，其主要的收入在于设备的利润和安装调试费用，对于安装家庭环境的视频监控来说，由于整体投入较小，因此利润通常不高，只有一百多元，但是家庭用户的监控设备安装快、调试简单，利润虽低，却很容易赚到钱。此

19、外，家庭用户还是其他用户的基础，很多其他的大型监控业务都是由安装了家庭监控系统的客户推荐而来，因此千万别小看利润少的家庭视频监控安装。对于小商铺和办公室监控，由于其设备的使用和布线都较为繁琐，因此存在有很大的利润空间，特别是办公室的监控系统，由于采用的都是刚刚推出的网络摄像头，因此市场垄断性较高，利润自然也丰厚。三、开店准备1布线工艺布线工艺是一个需要长期培训的技术，铺设的线路要整齐美观，如果创业者刚刚涉足监控领域，这方面的人员可以采取市场临时雇用的模式，待到自己的客户稳定成熟，再考虑组建自己的工程施工团队。2设备选择设备是视频监控系统销售的主要利润来源，因此要想拿到较低的设备价格，首先要考察

20、市场，建立自己的进货渠道，可能开始由于合作不深入，拿到的设备价格并没有竞争力，但是随着你和商家的深入合作，以及你进货量的不断增长，进货价格会逐渐降低，如果自己的业务量大，还可找到设备厂家要求直接供货。3安装调试监控系统软件安装调试是整个监控系统的核心，因此需要创业者自己学习掌握，这个过程一般可以自己摸索也可以到专门的技术学校学习。 附录资料：不需要的可以自行删除 永磁同步电机基础知识PMSM的数学模型交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电

21、磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设：忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的；不考虑涡流和磁滞损耗；当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波；驱动开关管和续流二极管为理想元件；忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下：(l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示:其中，Rs为定子电阻；ud、uq分别为d、q 轴上的两相电压；id、iq分别为d、q轴上对

22、应的两相电流；Ld、Lq分别为直轴电感和交轴电感；c为电角速度；d、q分别为直轴磁链和交轴磁链。若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，如下式所示。(2)d/q轴磁链方程：其中，f为永磁体产生的磁链，为常数，而是机械角速度，p为同步电机的极对数，c为电角速度，e0为空载反电动势，其值为每项绕组反电动势的倍。(3)转矩方程：把它带入上式可得:对于上式，前一项是定子电流和永磁体产生的转矩，称为永磁转矩；后一项是转子突极效应引起的转矩，称为磁阻转矩，若Ld=Lq，则不存在磁阻转矩，此时，转矩方程为：这里，为转矩常数，。(4)机械运动方程：其中，是电机转速，

23、是负载转矩，是总转动惯量(包括电机惯量和负载惯量)，是摩擦系数。直线电机原理永磁直线同步电机是旋转电机在结构上的一种演变，相当于把旋转电机的定子和动子沿轴向剖开，然后将电机展开成直线，由定子演变而来的一侧称为初级，转子演变而来的一侧称为次级。由此得到了直线电机的定子和动子，图1为其转变过程。直线电机不仅在结构上是旋转电机的演变，在工作原理上也与旋转电机类似。在旋转的三相绕组中通入三相正弦交流电后，在旋转电机的气隙中产生旋转气隙磁场，旋转磁场的转速（又叫同步转速）为： （1-1）其中，交流电源频率，电机的极对数。如果用表示气隙磁场的线速度，则有： （1-2）其中，为极距。当旋转电机展开成直线电机

24、形式以后，如果不考虑铁芯两端开断引起的纵向边端效应，此气隙磁场沿直线运动方向呈正弦分布，当三相交流电随时间变化时，气隙磁场由原来的圆周方向运动变为沿直线方向运动，次级产生的磁场和初级的磁场相互作用从而产生电磁推力。在直线电机当中我们把运动的部分称为动子，对应于旋转电机的转子。这个原理和旋转电机相似，二者的差异是：直线电机的磁场是平移的，而不是旋转的，因此称为行波磁场。这时直线电机的同步速度为v=2f,旋转电机改变电流方向后，电机的旋转方向发生改变，同样的方法可以使得直线电机做往复运动。图1永磁直线同步电机的演变过程 图2 直线电机的基本工作原理 对永磁同步直线电机，初级由硅钢片沿横向叠压而成，

25、次级也是由硅钢片叠压而成，并且在次级上安装有永磁体。根据初级，次级长度不同，可以分为短初级-长次级结构和长初级-短次级的结构。对于运动部分可以是电机的初级，也可以是电机的次级，要根据实际的情况来确定。基本结构如图3所示，永磁同步直线电机的速度等于电机的同步速度： （1-3）图3 PMLSM的基本结构 矢量控制（磁场定向控制技术）矢量控制技术是（磁场定向控制技术）是应用于永磁同步伺服电机的电流（力矩）控制，使得其可以类似于直流电机中的电流（力矩）控制。矢量控制技术是通过坐标变换实现的。坐标变换需要坐标系，变化整个过程给出三个坐标系：静止坐标系（a，b，c）：定子三相绕组的轴线分别在此坐标系的a，

26、b，c三轴上；静止坐标系（，）：在（a，b，c）平面上的静止坐标系，且轴与a轴重合，轴绕轴逆时针旋转90度；旋转坐标系（d,q）:以电源角频率旋转的坐标系。矢量控制技术对电流的控制实际上是对合成定子电流矢量的控制，但是对合成定子电流矢量的控制的控制存在以下三个方面的问题：是时变量，如何转换为时不变量？如何保证定子磁势和转子磁势之间始终保持垂直？是虚拟量，力矩T的控制最终还是要落实到三相电流的控制上，如何实现这个转换？从静止坐标系（a，b，c）看是以电源角频率旋转的，而从旋转坐标系（d,q）上看是静止的，也就是从时变量转化为时不变量，交流量转化为直流量。所以，通过Clarke和Park坐标变换（

27、即3/2变换），实现了对励磁电流id和转矩电流iq的解耦。在旋转坐标系（d,q）中，已经成为了一个标量。令在q轴上（即让id=0），使转子的磁极在d轴上。这样，在旋转坐标系（d,q）中，我们就可以象直流电机一样，通过控制电流来改变电机的转矩。且解决了以上三个问题中的前两个。但是，id、iq不是真实的物理量，电机的力矩控制最终还是由定子绕组电流ia、ib、ic（或者定子绕组电压ua、ub、uc）实现，这就需要进行Clarke和Park坐标逆变换。且解决了以上三个问题中的第三个。力矩回路控制的实现：图中电流传感器测量出定子绕组电流ia,ib作为clarke变换的输入，ic可由三相电流对称关系ia+

28、ib+ic=0求出。clarke变换的输出i,i ，与由编码器测出的转角作为park变换的输入，其输出id与iq作为电流反馈量与指令电流idref及iqref比较，产生的误差在力矩回路中经PI运算后输出电压值ud,uq。再经逆park逆变换将这ud,uq变换成坐标系中的电压u ,u。SVPWM算法将u,u转换成逆变器中六个功放管的开关控制信号以产生三相定子绕组电流。电流环控制交流伺服系统反馈分为电流反馈、速度反馈和位置反馈三个部分。其中电流环的控制是为了保证定子电流对矢量控制指令的准确快速跟踪。电流环是内环，SVPWM控制算法的实现主要集中在电流环上，电流环性能指标的好坏，特别是动态特性，将全

29、面影响速度、位置环。PI调节器不同于P调节器的特点: P调节器的输出量总是正比于其输入量; 而PI调节器输出量的稳态值与输入无关, 而是由它后面环节的需要决定的。后面需要PI调节器提供多么大的输出值, 它就能提供多少, 直到饱和为止。电流环常采用PI控制器，目的是把P控制器不为0 的静态偏差变为0。电流环控制器的作用有以下几个方面：内环；在外环调速的过程中，它的作用是使电流紧跟其给定电流值（即外环调节器的输出）；对电网电压波动起及时抗干扰作用；在转速动态过程中（起动、升降速）中，保证获得电机允许的最大电流-即加速了动态过程；过载或者赌转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。电流环的控制指标主要是以跟随性能为主的。在稳态上，要求无静差；在动态上，不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流电流在动态过程中不超过允许值。双闭环电机调速过程中所希望达到的目标：起动过程中: 只有电流负反馈, 没有转速负反馈。达到稳态后: 转速负反馈起主导作用; 电流负反馈仅为电流随动子系统。双闭环电机具体工作过程：根据检测模块得到的速度值和电流值实现电机转速控制。当测量的实际转速低于设定转速时，速度调节器的积分作用使速度环输出增加，即