中型控制系统

第四节

第一部分解码器组成及原理中型视频安防监控系统的配置及应用任务一：解码器的选用、安装与调试

任务二：硬盘录像机的选用、安装与调试

解码器的选用、安装与调试

学习目标 能够了解常用解码器的种类和性能，掌握解码器与前端设备的连线及解码器的选用。任务引入 在视频安防监控系统中，对于前端被控设备距监控中心较远且相对比较分散的应用系统，一般采用前端设备解码控制方式。解码控制方式是在控制室内操纵监控系统主机通过通信网络控制解码控制器，再由解码控制器经局部多芯电缆将控制电压加到被控设备上。远端解码器接受主控端的控制指令、对其译码并执行主控端要求的动作。通过RS-485通信总线与控制器（系统主机、硬盘录像机）相连。安装在配有云台、电动镜头的摄像机附近，通过多芯控制线直接与控制设备相连。解码器不能单独使用，必须与控制设备（系统主机）配合使用。一、解码器的功能1．前端摄像机电源的开关控制。

2．对来自主机的命令进行译码，控制云台与镜头。３．通过固态继电器提高对执行动作的驱动能力。４．与切换控制主机间的传输控制。

二、解码器的分类1．按照云台供电电压分：交流解码器、直流解码器

2．按照通讯方式分：单向通讯解码器、双向通讯解码器

3．按照通讯信号的传输方式分：同轴传输、双绞线传输

三、工作原理

在具体的视频安防监控系统中系统工程中，解码器是属于前端设备的，它一般安装在配有云台及电动镜头的摄像机附近，有多芯控制电缆直接与云台及电动镜头相联，另有通信线（通常为两芯护套线或两芯屏蔽线）与监控室内的系统主机相联。因此，从对外控制的功能看，解码器的功能实际上相当于前面介绍的直接控制器，只是对它的控制操作不再是在本地面板上，而是改在了经由通信总线连接的控制器的控制面板上。

继电器是解码器中的动作发生器，通常解码器会匹配九只继电器，其中有五只较大的继电器，是控制云台的上下左右动作，其余四只较小继电器是控制三可变镜头光圈、变倍、聚焦。解码器的通信芯片主要是负责485总线上数据信号的接收。解码器的动作是由CPU控制继电器的吸合来实现的。

解码器一般不能单独使用，而必须与系统主机配合使用。当选定了系统主机后，解码器也必须选用与系统主机同一品牌的，这是因为不同厂家的解码器与系统主机的通信协议及编码方式一般是不相同的，除非某解码器在说明书中特别指明该解码器是与某个另外品牌的主机兼容。解码器的通信协议大约有100多种，其中比较常见的还有多个版本，最常使用的派尔高D协议。通信部分（RS-485通信方式）用于多个点之间的通信联系，数据率可达10Mb/s，通信距离可达1200m。

平衡差分信号传输采用两线平衡差分信号传输方式，即两条通信线上的信号极性正好相反。传输介质：双绞线。可有效减少高速率长距离传输数字信号时常见的辐射电磁干扰和接收电磁干扰。减少干扰的原因双绞线的特性阻抗：120欧姆终端匹配：高频长距离传输要求：终端电阻要接在传输电缆的最远端，其阻值应该与传输线的特性阻抗相等。若不等，会在信号传输过程中发生反射，使信号产生失真。若反射足够大，还会使传输的数据产生误差。

使用不同终端匹配电阻时的波形终端电阻为54欧姆终端电阻为120欧姆不接匹配电阻时RS-485信号的波形不接匹配电阻波形

正常匹配波形匹配电阻位置不合适时RS-485信号波形

正常匹配波形匹配电阻位置不合适时波形RS-485通信芯片包括发送、接收两部分两种工作方式：半双工通信：一对双绞线分时完成双向通信全双工通信：两对双绞线RS－485通信中继器

RS－485通信标准规定的驱动输出电压（平衡差分信号电压）幅度的上下限分别为6～1.5V和－6～－1.5V，最大通信长度为1.2km。如果增加双绞线的线径，则通信长度可适当延长。当长度再长或节点数过多时，由于信号衰减过大，要用中继器。RS－485中继器实际就是一个RS－485通信的收发器，它接收因长距离传输而衰减的平衡差分信号，经放大整形后再发送出去。RS－485通信的连网方式

注意：

要在整个通信线路上两个最远的终端处（一个为数据发送端，一个为最远的数据接收端）并接120欧姆的匹配电阻。RS－485通信协议要求各中间节点（即非最远端的数据接收器处）与通信总线并接时的连线尽可能地短，且不需加匹配电阻。

RS－485通信中遇到的问题系统控制“时有时无”故障排除：

改进方法：

不接终端电阻时通信效果最好四、解码器的连接（一）RS485通信总线链式连接图：链式连接图是标准的接线方式，所有解码器均挂接在485总线上，通信距离远，传输数据稳定，最后一个解码器需要跳线接通120Ω电阻，用来改善通讯质量，施工时尽量利用此种布线方式。解码器采用RS485通讯方式，采用二芯屏蔽双绞线，连接电缆的最远距离应不超过1200米。解码器可采用链式和星式连接，RS+（A）、RS－（B）为信号端，接主机RS485的A和B，不可接反。控制线采用双绞线，如采用平行线，通讯产生干扰，通讯距离将会缩短。（二）解码器与镜头云台的连接（三）解码器与主机的连接

RS485总线是一种半双工的差分串行总线，传输介质为双绞线，最大传输距离为1200米。在电视监控系统中，大多数主机通过RS485总线控制前端的解码器，来完成对云台、镜头和其它辅助设备的控制。标准的RS485总线须采用“链式（T型）连接”：

在“T型连接”系统中，当线路距离较长（500米以上）时，会由于线路阻抗不匹配引起信号反射干扰，可能造成通讯失败。此时需要考虑在最远的两个节点的A、B端上各并接一个120欧的平衡匹配电阻，以保证通讯的正常进行。但是注意不能在其他节点上并接平衡匹配电阻。实际工程中，绝大部分的主机对解码器的控制是单向的，即采用单向的RS485传输控制信号，这时对布线的要求就可以不那么严格，大量的实际工程证明解码器的星型连接是可行的。

这种布线方法在解码器数量和最远距离上有所限制，经验数值是，解码器数量10个以内，最远距离400米以下。拨码开关：现场测试功能：自检状态手检状态8位拔码开关的1、2位ON＝1OFF＝0

序号

波特率

拔码开关位置

备注01200／19200根据协议不同，自动识别这两种波特率12400

六、注意事项1．解码器到云台、镜头的连接线不要太长，因为控制镜头的电压为直流12伏左右，传输太远则压降太大，会导致镜头不能控制。另外由于多芯控制电缆比屏蔽双绞线要贵，所以成本也会增加。2．室外解码器要做好防水处理，在进线口处用防水胶封好是一种不错的方法，而且操作简单。3．从主机到解码器通常采用屏蔽双绞线，一条线上可以并联多台解码器，总长度不超过1500米（视现场情况而定）。如果解码器数量太大，需要增加一些辅助设备，如增加控制码分配器或在最后一台解码器上并联一个匹配电阻（一般以厂家的说明为准）。第二部分硬盘录像机教学目的和要求：了解监控系统中常用的数字硬盘录像机的基本原理，熟悉并掌握其特点。了解数字监控系统的结构。教学重点和难点：数字硬盘录像机的特点。硬盘录像机的选用、安装与调试

学习目标

了解硬盘录像机的作用、种类和特点，掌握硬盘录像机的录放功能、录像机对前端设备的控制及相互间的接线关系。任务引入

1.记录

2.控制功能主要内容一、数字硬盘录像机二、数字监控系统一、数字图像压缩编码技术目前，常用的图像压缩编码标准主要有MPEG4、H.263、H.264、M-JPEG等。

1．MPEG4

所谓MPEG标准就是指由ISO的活动图像专家组制定的一系列关于音视频信号以及多媒体信号的压缩与解压缩技术的标准。到目前为止，已经制定完成并批准执行的有：1991年批准的MPEG1、MP3;1994年批准的MPEG2;1999年批准的MPEG4和MP4。正在制定的标准有：MPEG7和MEPG21。2．H.263H.263由于能在低带宽上传输高质量的视频流而日益受到欢迎。H.263在H.261建议的基础上发展的，进一步降低码速率和提高编码质量。H.261视频压缩标准,约1991年H.262视频压缩标准(和MPEG-2第二部分内容相同),约1994年

H.263视频压缩标准,约1995年

H.263v2(也就是H.263+)视频压缩标准,约1998年

H.264视频压缩标准(和MPEG-4第十部分内容相同),约2003年

3．H.264

H.264是ITU-T(国际电信联盟电信标准化部)的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG4的第十部分。在相同的重建图像质量下，H.264能够比H.263节约50％左右的码率，比目前根据MPEG4实现的视频格式在性能方面提高33％左右。4．M-JPEG

M-JPEG技术即运动静止图像压缩技术，它把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩技术方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧地编辑。但M-JPEG只对帧内地空间冗余进行压缩，不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。二、数字硬盘录像机DVR（DigitalVideoRecorder）（一）DVR的种类PC式DVR嵌入式DVRPC式硬盘录像机外观几种嵌入式硬盘录像机外观硬盘录像机后面板（四）图像压缩技术1、分类：帧内压缩：把一幅动画分解成若干个固定的画面一幅一幅地传输帧间压缩：可区分每幅影像的差异并且只传送影像不同的部份2、常用的图像压缩技术：MotionJPEG：帧内压缩MPEG1：帧间压缩MPEG2：帧间压缩MPEG4：帧间压缩小波变换（wavelettransform）技术：帧内压缩3、图像压缩技术比较：压缩标准类别M-JPEGMPEG1MPEG2MPEG4压缩率620～3030～40200～500空间分辨率352×288352×288576720576或更高720时间分辨率25～30帧/秒25～30帧/秒50～60场/秒25～30帧/秒传输速率1.5Mbps1.15Mbps4～15Mbps10K～1Mbps主要应用视频编辑系统VCDDVD交互式多媒体应用图像质量一般一般很好可变（从VCD到DVD）标准化年代19921992199419994、MPEG4压缩技术为DVR的应用带来了新的曙光

存储空间得到节省图像质量高对网络传输带宽要求不高有可变带宽网络传输错误恢复能力强能对图像进行甑别（五）数字硬盘录像机的使用DVR控制键盘硬盘录像机的管理软件1、DVR控制键盘2、管理软件界面数字硬盘录像机（DVR）（一）数字硬盘录像机的分类从功能上分类：单路、多路、多功能

从所用操作系统上分类：

PC式DVR、嵌入式DVR

按编解码的方式分类：硬件编解码、软件编解码1、PCDVRPCDVR产品的问题主要有：（1）稳定性差。（2）PCDVR产品操作及维护需要有一定的技术基础，而操作系统有时还会“冲掉”一些系统配置及软件，这就使维护工作难度大。（3）PCDVR的数据存储及操作系统均在硬盘中，无论如何加密，均可以从PC的底层进入系统，对已记录的图像文件进行删改。（4）WINDDOWS操作系统的抗入侵能力非常差。（5）PCDVR的板卡均是大批量生产的产品，质量可以保证，但在组装为DVR产品时却很难做到规范化批量生产，所以整机的质量也难以确保。（6）PC机各类配件的发展非常快，1～2年原有产品就会淘汰，这对于只有长期使用才能体现性价比优势的DVR产品来说，PCDVR的维护费用较高，同时PC的板卡均不是生产DVR产品的厂家自已设计生产的，对其产品长期进行维修的保障可靠度较低。

PCDVR的优点主要有：（1）存储空间较大（容易扩展存储硬盘），适宜长时间录像。（2）良好的人机接口和文件管理等，通过鼠标、键盘只要用过计算机的人都可以很好地进行操作；（3）软、硬件升级比较容易，产品更新快。（4）维修成本比较低，一般的故障都可以通过更换部件进行维修，整机不会报废。2．嵌入式数字硬盘录像机（1）易于使用，无需具有PC操作技能。（2）系统稳定性高，软件容错能力更强，无需专人管理。（3）软件固化在FLASH/EPROM中，不可修改，可靠性高。（4）使用嵌入式实时操作系统，系统开关机快。（5）软硬件成本低。（6）机械尺寸较小，结构简单紧凑。几种嵌入式硬盘录像机外观硬盘录像机后面板（二）硬盘录像机的基本结构（三）DVR的功能1．多路画面实时录像2．多路画面实时显示3．图像压缩质量设置4．报警录像可外接1个报警控制器（该控制器可接16路防盗报警探头），录像机具有报警联动录像功能。5．音、视频自适应同步记录。6．字符、时钟叠加。

7．视频移动报警联动录像。

8．视频丢失报警。9．查询、回放。10．云台、镜头控制。11．视频参数设置。12．自动监测。13．自动覆盖。

14．远程图像显示。15．全中文操作界面。

DVR不仅仅是一个图像记录设备，它还具有其他一些重要的功能，如运动探测功能，它可以实现报警前记录和报警触发记录，保证了记录信息的有效性，并节省了存储空间；画面组合功能，可以形成多种图像显示方式；系统控制功能，对摄像机等前端设备进行各种功能控制。以上功能使之成为视频监控系统的中心设备．特别是对于中小型系统。DVR的网络功能使之成为分布式系统的节点设备，是实现远程监控的关键技术手段。（四）数字硬盘录像机的评价及技术指标1．数字硬盘录像机的评价一是要考虑到与