【安防知识网】电视监控系统

　　由于电视监控系统应用普及率高，有些安防专业人士认为它是专用的安防技术。其实不然，在安防领域尚未形成气候之前，CCTV作为工业电视已应用特种的工业环境，如人员不在现场的强辐射环境和易燃易爆的危险场所等。

　　安防领域的电视监控系统，国外又称闭路电视CCTV(Closed Circuit Television)，为区别国内普遍称为的电视CCTV，我国将CCTV称为应用电视。一般电视监控系统均由前端设备、传输系统和终端设备组成。前端设备与控制装置的信号传输以及执行功能均是通过解码器来实现的。

　　在CCD摄像机组中，大部分作为定点监视用，系带定焦镜头的固定式摄像机;只有小部分摄像机为配有电动云台和变焦镜头的摄像机，以作为背景了解之用。

　　微机系统根据需要，可以是通用型PC机，也可以是多媒体计算机。多媒体计算机包含声音卡、图像卡、CD-ROM、回放卡MPEG、触摸屏等硬件资源，在软件支持下，实现文字、声音、图形、图像的集中管理和显示，使视听一体化，拓宽计算机的应用领域，必要时还可联网运行。

　　CCD摄像部分位于闭路电视监控系统的最前沿，可以说是整个系统的“眼睛”，“眼睛”的好坏将影响整个系统的质量。CCD是电荷耦合器件(Charge Couple Device)的简称，它能够将摄入光线转变为电荷并将其储存、转移，把成像的光信号转变为电信号输出，完成光电转换功能，因此是理想的摄像元件。CCD摄像机就是以其构成的一种微型图像传感器。

　　一体化摄像机技术发展方向可从几个方面看：成像技术——镜头倍数更高，拍摄距离更广、更远;像素数更高——提高图像清晰度;实用性——开发商的思路、对市场的理解，决定其产品是否具有实用价值。一体化摄像机的技术有日夜自动转换功能、图像遮盖效果、图像翻滚、图像报警(针对特定检测区域的报警)等。与普通摄像机一样，一体化摄像机在数字化及网络功能上也有新的进展，主要是数字化处理技术，在一体机内部嵌入IP处理模块，具备网络功能。

　　IP摄像机是内置有IP服务器可以直接连接到网络上的摄像机，也被称为网络摄像机(LAN Camera)。

　　还有目标锁定、自动跟踪功能。理论上而言，自动跟踪功能可以很好地实现，可是实际应用中在多目标跟踪时一体机只能自动选择最大的目标进行锁定。网络功能与自动跟踪功能也是未来摄像机发展的方向。

　　安防集成系统包含防盗报警子系统、电视监控子系统、门禁管理子系统、停车场管理子系统、在线巡更子系统、考勤及访客管理子系统等。安全系统集成是在统一平台上对各子系统进行集中的控制与监控，它综合利用各子系统产生的信息，并根据这些信息的变化情况，让各子系统做出相应协调工作，这也意味着信息通过和跨越不同的子系统，达到信息的交换、提取、共享和处理。

　　早期三代电视监控系统都采用集中的监控方式。第四代监控系统产品基于TCP/IP网络，以分布式的概念出现，把典型模拟系统与不断发展的数字系统有机地结合，融为一体，采用分布式结构，多级多层管理。这样它既能作为一个纯模拟系统，又能作为纯数字系统;能满足现在的需求，又能适应未来的发展;既具有很强的使用性，又有很高的技术含量，淡化了监控中心，但是，在局域网范围内到处都可以是监控中心。第五代监控系统已经实现了从图像采集到录像、最终输出的全程数字化。该系统才是真正的数码监控系统，全数字化监控系统是未来监控系统发展的方向和趋势。采用分布式结构，既可以保证原由系统的独立性，又可把模拟系统、数字系统、远程系统有机地结合起来。它也完全可以配置为一个全数字化监控系统，操作上，网络对用户是透明的。

　　视频监控对存储的需求，从最高的磁带录像开始，就开始形成与其他数据存储不同的特点。与传统数据存储的高可靠性、高可用性、高性能、以及共享扩容需求不同，视频监控对性能、可靠性的需求并不是非常高，存储时间也相对较短。视频监控对存储需求有几个特点：[nextpage]

　　·存储容量非常大：在很多行业(全球眼、平安城市、银行监控等)，监控摄像头数量非常多，从数百个到多达数万个!24小时不间断录像，对存储的容量需求非常大，存储容量通常以数百TB甚至数千TB;

　　·存储空间增长空间大：存储容量的多少随着画面质量的提高、画面尺寸的增大、视频线路的增加都会成倍的增加;

　　·性能要求不高：监控数据量非常庞大，但是正常情况下，数据读写流量并不大;

　　·数据保存周期短：视频数据保存周期，一般在1个月到半年之间，过时的数据被删除，释放空间。

　　视频监控技术，经历了模拟视频监控、数字视频监控，正逐渐过渡到网络视频监控阶段。与之相对应，视频监控存储也经历了磁带存储、硬盘录像机存储(DVR)，正走向集中存储。

　　集中存储视频监控

　　视频监控系统建设的最主要目的，在于可以在需要的情况下，调用过去某个时段内任何时刻的录像数据，进行回放和分析。但是，随着监控点的增多，监控清晰度的更高要求，原有的分离存储方式已无法满足视频监控应用，视频监控集中存储方式的出现，正是新的监控需求催生的结果。它不再局限于简单地完成对视频信号的处理、传输、控制，其核心乃是对基于IP网络的多媒体信息提供一个综合、完备的管理控制平台。

　　集中存储监控数据，是解决模拟和DVR监控存储的最好方式。通过将所有监控数据，保存到监控中心受RAID保护的专业存储设备上，实现数据的可靠保护和高性能保存、回放。集中存储监控存储网络架构如图1所示。

　　监控前端主要由视频采集服务器(DVR或DVS)、摄像机等设备组成，主要负责图像监控系统的数据采集和控制命令的执行。监控中心主要负责现场音视频接收，用户登录管理，优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。系统中，视频服务器接收DVR的视频数据，并将数据保存到网络中的存储中;存储设备甚至可以直接为DVR提供存储空间，消除视频服务器产生的性能瓶颈。视频回放服务器和监控终端实现监控数据的检索、回放功能，可以通过只读的方式，共享存储中的磁盘空间。[nextpage]

　　随着网络和通信的发展及数字监控的应用，利用计算机网络(ISDN、ATM、PSTN)进行远程图像传输已成为高质量远程图像传输的主要方法之一。视频传图像可在Internet网(简称IP网)上传输。数字式网上视频切换是采用IP作为视频传送载体，而与频矩压缩标准无关，这样中继次数将不受限制，可跨越不同传输介质的网络平台，实现大规模的视频联网，迎来数字式视频矩阵切换的新时代。

　　虽然在很多场合“安防”与“自动化”系统还自成体系，但不可质疑的是，闭路电视监控系统的加入，至少从某些方面保证了安全生产自动化系统的正常运行，并有效减轻了人力资源的投入。因而，将“安防”与“自动化”系统相结合，将使传统概念的自动化系统更加完备，这也是未来的发展趋势。

　　网络监控系统在工业中的应用

　　电视监控系统(CCTV)是现代化企业生产调度、管理、安全防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。

　　电视监控系统能实时、形象、真实地反映多地点、多区域、远距离监视控制事件、对象的画面，是现代化管理中一种极为有效的信息采集、应用工具。管理人员在控制中心甚至办公室就可观察许多区域，甚至远距离区域的真实图像。是现代化管理、事故防范、事件调查、安保工作等之必须手段，对现代化企业、建筑、机场、港口等起到极为重要的作用。

　　[nextpage]电视监控系统结合一些探测器及报警设备提供了一种有效的保安手段。探测器可以及时检测到设备故障、险情、火警、匪情等意外情况，能及时发出警报通知运行操作人员、管理者、保安人员等采取相应措施。同时，系统真实记录现场，并且可通过自动拨号和语音系统向有关人员、部门、机关自动报警。

　　网络数字化电视监控系统具有失真小、精度高、传输特性好、抗干扰性能强，布线系统结构通用性好、易于扩展等特点。最为重要的优势在于能适应信息时代现代化管理需要的“二网合一”或者“三网合一”的发展趋势。

　　1、工业企业网络数字化电视监控系统设计方案实例

　　某工业企业网络监控系统设计共有监视点72点，根据摄像点区域分布及网络节点分布，将监视点划分为7个物理区域，每区域的摄像机信号经视频服务器数字化处理后，接入各区交换机。7个区域的交换机通过光纤传输线路接入综合楼主交换机，构成完整的网络监控系统。

　　2、华北某电厂输煤生产线电视监控系统

　　该厂采用了多媒体电视监控体系结构，在20条输煤履带沿途关键部位及卸煤沟和油区共布置了70台摄像机，其中2/3的摄像机属于远距离强电磁干扰环境下传输，分别采用了射频调制及光纤传输的混合传输模式，既有效抑制了电磁干扰，又不致过多地增加成本。实用中，当输煤控制室内的值班人员在用鼠标启动了自动化输煤输送链后，只要观察一下大屏幕电视墙上的各相关监视画面，就可知道该输煤线路是否正常工作，这显然比巡检工的视野开阔得多，一旦哪个部位出现问题便可立即发现并及时采取处置措施，因而大大提高了系统运行效率。

　　3、“有人远程值守”变电站

　　湖南某电业局，为了保证无人值守电站的正常远行，有人提出了将变电站的“无人值守”状态改为“有人远程值守”，即借助其SDH环网的E1信道传送变电站的可视图像以及其他安防相关信息，从而在电业局内实现对各远程的集中“可视”值守，该远程监视系统同时与相应的防入侵报警系统和远程联动(遥控)系统相结合，保证了“有人远程值守”的有效实施。

　　图像型火灾探测器

　　现今，CCD摄像机不仅作为电视监控系统前端设备广泛应用于安防领域，亦应用于消防领域，如LAl00型大空间火灾安全监控系统，利用图像型遥感探测技术较好的解决了大空间场所消防探测及灭火这一世界难题，实现了大空间建筑早期火灾的探测和三维空间定位。[nextpage]

　　LAl00型大空间火灾安全监控系统由前端探测部分、主机控制部分和联动部分三个部分组成。前端探测部分包括双波段图像火灾探测器、光截面图像感烟探测器、激光图像早期火灾探测报警器(吸气式)，由它们进行火灾探测，并将采集到的现场图像信号送回系统主机。双波段图像火灾探测器属于感火焰型火灾探测器件，具有同时获取现场的火灾信息和图像信息的功能。光截面图像感烟探测器属于感烟型火灾探测器件，它可对被保护空间实施任意曲面式覆盖，具有分辨发射光源和其它干扰光源的功能。

　　目前大空间火灾探测系统可用于房间高度大于8米的场所，如展览中心、体育馆、大型剧院、会议中心、机场、机库、大型物资仓库以及环境恶劣的工业场所等。

　　图像型火灾探测报警子系统采用高分辨率CCD传感器作为前端探测器件，属于非接触式探测方式，在显著增大探测距离和探测灵敏度的同时，有效地消除环境干扰，并具有良好的密封性和防腐蚀特性。

　　双波段火灾探测器属于智能型火灾探测设备，它具有感火焰防火功能，适用于大空间和其它特殊空间场所。它由红外CCD和彩色CCD组成，可将采集到的红外视频图像信号/彩色视频图像信号传送给信息处理主机，使火灾探测和图像监控得到有机的结合双波段火灾探测器采用非接触式探测，可以在防护罩内安装，具有防尘、防潮、防腐蚀功能，对环境因素适应能力强(灰尘、潮湿、温度、一般腐蚀性气体或防爆场所等)，可用于环境恶劣的工业场所。产品型号DCl020双波段火灾探测器的保护范围：最大监控距离100(米)，保护角度(水平×垂直)17°×13°。双波段火灾探测器保护区域示意图如图2所示。

　　基于安防技术的医院智能化子系统

　　现今，CCD摄像机不仅作为电视监控系统前端设备广泛应用于安防领域，亦应用于医学领域，智能化医院是在通常的医院大楼设计中增加了部分或全部智能医院的“智能”功能，是现代医院中的特殊类别。[nextpage]

　　如某医院若干个子系统中，基于安防技术的有医院视讯系统、远程会诊系统、呼叫系统、闭路监控及防盗系统、闭路监控及防盗系统和停车场管理系统。该系统将示教、慰视、远程会诊、监控系统融为一体。系统由固定摄像机及云台摄像机、矩阵控制主机、操作键盘、数字硬盘录像机、高清晰度监视器、红外报警探头、编解码器、供电电源等主要设备及信号传输媒介组成。控制室的监视屏要对前端摄像机实行全范围监视，经矩阵控制进行时序切换或人工切换交替显示。监视优先级：火灾→偷盗→违纪：通过操作键盘任意切换所需画面。系统支持网络互联及弱电系统有关接口、协议、数据库等方面的集成服务。该系统矩阵控制主机能通过与计算机多媒体系统联网，与火灾报警系统、防盗报警系统联动(配有与110报警系统联动接口)，由计算机发出指令启动CCTV系统矩阵控制主机将相应的摄像机摄取的图像切换至详情监视器并可录像记录。

　　慰视系统共若干路，点对点的信号传输到监控室的小型音视频矩阵，再由矩阵输出到监视器上。

　　远程会诊系统通过编解码器将数据流压缩打包，通过网络远程传输至分会场。主会场视频信号通过编码器压缩数据通过网络传输到分会场由解码器将数据解压在网上浏览。

　　示教系统若干路视频信号，其中移动式各路信号直接输入到长延时录像机上。再由录像机输出到监视器上。其余各路信号通过硬盘录像机的网络串口输出到局域网，各教室通过IP地址搜寻查询所录过程。

　　这是以网络为核心的系统，所有的子系统或设备均可挂上网运行，并通过网络完成信息的传送和交互，医院内部通过局域网运行;远程会诊系统通过广局域网运行;此时的监控装置完成基本监视与报警功能，网络通信实现命令传递与信息交换，计算机系统则统一整个综合数字网络管理系统的运行。其特点是可以实现综合性医院管理功能，从而有可能在图像压缩、多路复用等数字化进程基础上，实现将电视监控、示教、慰视、远程会诊这四要素真正有机结合在一起的综合数字网络，特别是将其建立在社会公共信息网络之上。

　　楼宇保安对讲系统

　　同样，由于楼宇保安对讲系统应用普及率高，有人认为它是专用的安防技术。其实亦不然，在楼宇保安对讲系统尚未问世之前，基于音频技术的医院病房呼叫系统早已获得应用，早期的对讲型(非可视)楼宇保安访客系统也是基于这类音频技术。

　　随着科学技术的发展和制造成本的下降，楼宇对讲系统逐渐向多功能和高科技方向发展。最近出现了带门禁的门口主机，采用感应读卡控制技术，住户用感应卡开启电控门锁，更新的技术是采用指纹识别技术开启电控门锁。运用小区楼宇对讲系统的网络通道，物业管理中心可向室内分机的显示屏发布有关信息，以实现物业管理部门与住户之间的信息交互。楼宇对讲系统其实已将住户与物业管理部门建立起一条“通道”，并使单纯的楼宇对讲系统向家庭自动化系统过渡。

　　联网型的楼宇对讲系统，使小区形成一个内部可视对讲或非可视对讲通信网，增强物业管理部门对小区的安全管理和为居住者提供更多的服务。它可接入的报警探测器主要有：

　　·门(窗)磁开关;

　　·被动红外探测器;

　　·报警按钮;

　　·燃气泄露报警器;

　　·烟感探测器。

　　如住户紧急报警(求助)功能，在住户分机上设有一个紧急按键，按下此键，立即向管理员机发出报警信号，此键不同于分机向管理员机的呼叫键，紧急按键具有高于呼叫键的优先传输级，并且在管理员机上产生报警声区别于呼叫的声音。