安防视频监控系统的设计与应用

2011-08-15国家图书馆中央控制室史晓峰

智能建筑与智慧城市 2011年3期

文｜国家图书馆中央控制室史晓峰

安监视器墙等组成部分；在进行其方案设计时尤其要重视备用电源的配置，另外还必须对前端摄像机的照明加以考虑。

（3）前端摄像装置应包括各种类型的摄像机、定焦或变焦变倍镜头、高清晰摄像一体机、球机等，以及实现摄像机上下左右运动及旋转扫描的云台、保护摄像机与镜头的防护罩、摄像机补光照明灯和接收并执行命令的解码器等。对于比较重要的场所，还可以安装拾音器，用于提取现场的音频数据，与相关联的前端摄像机匹配连接，使记录的数据更完整。

（4）传输部分是连接前端摄像机与后端数字硬盘录像机及控制部分的关键环节。视频图像向主机传输的常用通道有同轴电缆、光缆、网络线、双绞线等有线通道，以及由发射机、接收机组成的无线传输通道。其中，有源、无源双绞线传输是目前比较先进，而且性价比较高的一种。在工程中使用双绞线视频传输器的优势如下：

◆ 节省传输材料成本；

◆ 简化施工布线；

◆ 延长传输距离；

◆ 增强抗干扰能力；

◆ 获取图像清晰；

◆ 提高防雷效果；

◆ 安装更加简便；

◆ 使用维护方便。

（5）控制部分是安防视频监控系统的核心。安防视频监控系统主机用于接收/传输来的多路视频图像并按需要将其切换到指定的各个监视器上供观看、监控，对云台运动防视频监控系统是智能建筑现代化管理、检测、控制的重要工具之一，能形象、真实地显示特定监视现场实时，以及过去一定时间内发生事件的画面，有助于及时获取大量信息，极大地提高处理安防事件的准确性和可靠性。随着科学技术的迅猛发展，安防视频监控的技术水平得到了极大的提高，安防视频监控系统的应用更加广泛。为了使科学化的监控手段更好地发挥功效，其系统设计应遵循以下指导原则：

◆ 采用先进、成熟及实用的技术；

◆ 系统应能实现集中统一管理，为实现现代化的智能建筑管理提供方便；

◆ 系统应具有开放性、可扩充性、兼容性和灵活性；

◆ 系统设计和设备选型应标准化、规范化、国际化；

◆ 系统必须具有安全性、可靠性、容错性；

◆ 系统应具有合理的性能价格比。

1 安防视频监控系统的方案设计

（1）首先，要结合需要应用安防视频监控系统的建筑的实际结构情况和安全防范等级，充分考虑安防系统工程的特殊性；广泛考察当前世界最先进的安全防范视频监控技术和设备；依据中华人民共和国公共安全行业标准——《视频安防监控系统技术要求》（GA/T 367-2001）进行总体的方案设计。

（2）以电视监控为主的安防视频监控系统主要包括前端摄像机、数字硬盘录像设备、中央矩阵切换/控制主机、控制键盘、录像系统工作站、控制台、数字硬盘录像显示器、进行控制，对镜头进行变光圈、调焦和变倍调节控制，控制云台的运动和镜头设置按预置位快速定位，执行摄像机定日期或定时间巡回扫描等控制操作；启动移动侦测或对实时视频图像进行录像记录，调阅录像资料，将系统所有发生的操作动作记录和打印、归档，在接收到视频移动探测或常规传感器发出的报警信号后自动将显示图像切换为产生报警区域的影像并予以记录、存储。

2 在安防视频监控系统需求设计中应注意的问题

（1）对于以视频监控为主的安防系统，笔者建议选用嵌入式数字硬盘录像机。具体的选择应对所采集图像清晰度的不同要求为依据。目前市场上的主流图像格式有CIF（分辨率为352×288）和D1（分辨率为704×576）两种，而今后安防视频监控的发展方向是数字智能高清系统和远程网络视频系统；因此为了保证图像能够完好再现，笔者认为至少应选用D1格式的数字硬盘录像机，并注意在存储数据的文件容量较大时适当提高硬盘存储器的容量。

（2）安防视频监控系统一般都采用实时图像监控和储存的工作方式，所以应为其配置具有一定容量的UPS不间断电源供电系统——一般情况下应能够提供至少8小时，即一个日班工作时长的断电工作容量，以保证基本供电系统正常维修工作的完成。这项设计无疑会抬高系统的设计成本，因此一般的设计公司不会主动进行这项设计。但是，这项设计对于使用方而言是绝对不可忽略的：一方面，一旦供电系统出现问题，安防视频监控系统就如同是一个“瞎子”，失去了视频监控和图像数据记录的功能；另一方面，引入这项设计还可以降低和缩小破坏分子蓄意破坏的风险和破坏范围。另外，整个安防视频监控系统，包括前端的摄像机等均由同一个UPS不间断电源系统供电，且整个系统的设备共地连接完好，能够保证系统工作电源的独立性和可靠性，避免由于远端摄像机现场断电造成摄像机不能正常工作，无法监视现场和记录视频图像。

（3）安防中央控制中心电视墙的显示器数量应足够与硬盘录像机匹配，以便及时发现可能出现问题的前端摄像机和后台数字硬盘录像机。监视器的数量可根据前端摄像机的数量按一定比例配置（以能够保证对特定区域的跟踪监视为宜），并留有适当冗余。

（4）前端摄像机宜选择540线以上、1/3英寸或1/2英寸镜头的CCD摄像机（这样的摄像机镜头靶面大，更适合于近距离大场景环境的图像摄取），尽量选用全自动或电气性能指标高的摄像机——如摄像机具备自动增益控制（AGC）、逆光补偿（BLC）、电子曝光（EE）、自动白平衡（AWB）、自动光圈等功能，且能够选择匹配手动或电动调焦的镜头，其应用范围将更广，视频图像效果会更好。

3 安防视频监控系统在应用中需要注意的问题

3.1 数字硬盘录像机及其选用与设置

目前数字硬盘录像机主要有PC式数字硬盘录像机和嵌入式数字硬盘录像机两类。

（1）PC式数字硬盘录像机的特点是：既具有PC机的多任务处理功能，又有数字硬盘录像机的实时图像监控和图像数据储存功能；需要加装视频图像信息采集卡和视频监控系统管理软件。应用PC式数字硬盘录像机可以在不中断图像数据记录的情况下查阅和提取历史图像数据；还可以通过为其安装安防系统的控制软件和外接安防监控系统，构建起一个较为完整的安防报警监控系统，实现安防探测器报警联动报警区域图像画面显示，并驱动声光报警器报警，同时驱动电话拨号器向远端发出报警信息的功能；尤其有利于实现360。摄像球机与各种安防报警探测器的联动，使视频监视图像具备跟踪功能，能够全面记录现场的异常情况。

由于PC式数字硬盘录像机采用的实时图像监控方式，具有早期移动侦测功能，可以采取对移动侦测的图像数据设置提前记录的延时功能（可选范围是2～10秒）的方式，来提高有效数据的存储量和硬盘记录数据的效率，而且随着电子科学技术的不断发展，硬盘容量越来越大，以TB为单位的硬盘已经成为当前市场的主流产品；图像数据储存时长不足的问题已经得到了解决。因此，PC式数字硬盘录像机更适合于小型安防系统的应用（为了保证主机运行的可靠性和持久性，小型安防视频监控系统一般都选择质量可靠性高的工业控制级PC式数字硬盘录像机）。

（2）嵌入式数字硬盘录像机的特点是：操作系统及视频图像处理系统软件全部嵌入硬盘录像中，从而提高了数据的处理速度，增强了图像数据的记录功能；一般都采用目前比较先进的H.264图像数据压缩技术，使图像数据文件包的容量减小（一般情况下，一个摄像头一小时实时图像记录的数据量在200MB左右），图像清晰度提高；截取和处理图像数据的功能增强，可以进行图像局部放大、即时拍照截图处理。应用嵌入式数字硬盘录像机时要注意使图像的清晰度与选用的摄像头和数字硬盘录像机的技术等级相结合。只有采用高清晰度的摄像头（目前市场上的主流产品为540线摄像头，更好的是数字化A1摄像头，图像质量能够达到600线）、保证良好的光亮环境，才能保证记录图像的清晰度。

嵌入式数字硬盘录像机适合于大中型安防视频监控系统的应用。这主要是由于嵌入式数字硬盘录像机的集成度高，功能单一，运行的可靠性高，价格适宜；应用嵌入式数字硬盘录像机有利于组建视频监控网络，有利于保证图像数据记录格式的一致性，便于记录的下载、回放。特别需要注意的是，不同品牌的嵌入式数字硬盘录像机所使用的播放器格式是不同的。

（3）在使用数字硬盘录像机时要注意对各菜单相关功能内容的设置，避免出现只监控图像未保存图像数据的问题。采用移动侦测录像的功能可适当延长记录图像数据的总时长。

3.2 前端摄像机的布局、选用与维护

（1）前端摄像机的布局应以保证重点部位在摄像机的监视范围内，并监视尽可能大的范围为原则。电梯前厅、出入口、楼梯口可设置定焦摄像机；楼层走廊适宜设置半球型摄像机，且最好将其面面相视安装，以便使之相互监视、彼此照应；电梯轿厢设置针孔摄像机，以适应狭小空间的安装要求、扩大监控的范围；地下车库及车库出入口设置固定可变焦摄像机，提高狭长空间的监视效果。

（2）安装于逆光位置的摄像机应选用带有逆光补偿功能的摄像机，以减少黑脸现象，提高采集图像的清晰度和图像识别度。

（3）应随时掌握前端摄像机的完好性，在交接班时做好对前端摄像机工作情况的交接检查，以便及时发现问题，及时维修保养。此外，还应留有一台监视器，用于对全部数字硬盘录像机的轮巡检查，以确保数字硬盘录像机的正常运行。