社区电视监控系统设计

贵州省新闻出版广电局七五一台　刘　骏　柴　霖　李贵勇



社区电视监控系统设计

贵州省新闻出版广电局七五一台刘骏柴霖李贵勇

【摘要】根据电视监控系统的结构和设备组成原理，制作了电视监控系统设计图。视频信号通过视频线传输到视频分配器，经过视频分配器的分配再分别传输给DVR硬盘录像机、矩阵切换器、画面分割器、监视器等设备，从而完成记录、视频切换、多画面显示等功能。控制信号则是由控制线传输，通信方式是RS-485，通过控制键盘来控制云台、摄像机及镜头的转动、变焦。供电方面采用集中供电模式。

【关键词】电视监控；DVR硬盘录像机；画面分割器；控制键盘；摄像机

科技的进步和时代的发展都在与时俱进，人们的需求也日益广泛，安全良好的生活质量是居民的需求。其中，运用电视监控系统对社区各个区域进行24小时不间断地监控及记录，监管并保障着人们的生命及财产安全[1]。提高安全管理效率，达到对各区域的统一管理，构建安防系统具有重要的现实意义。

电视监控技术，能够真切地显示被监视的目标，获得详细讯息，住宅社区以及各大场合的管理效率被高效率提升，与此同时，能够及时处置突发事件，便于管理，它不仅可以进行24小时不间断监控现场实时监测，监测内容还能够被清晰地记录。电视监控系统所需设备主要是：摄像机、视频分配器、矩阵切换器、控制键盘、DVR硬盘录像机、监视器等[2-6]。在传输部分，选择一种视频传输方式也极为重要，它决定着传输速度和成像质量，与此同时，要全面考虑到社区的实际环境因素。

1　电视监控系统技术

1.1电视监控系统的组成及原理

电视监控系统主要由四大部分构成，分别是前沿的摄像部分、中间的传输部分、后台的显示记录部分以及控制部分。摄像部分就像人的“眼睛”，将看见的信号转变成电信号，通过相应的电缆传送到矩阵机或者硬盘录像机，同时也将接收的信号显示在监控中心的监视器上；控制部分起到的作用是能够控制云台摄像机全方位转动和镜头的聚焦、变倍等功能；显示部分则是将被摄物场景实时显示或重现，通过监视器监控画面，通过录像机进行画面存储。

1.2系统组成及结构

1.2.1摄像部分

（1）摄像机

摄像机是系统的前置部分，安装位置要选择视角宽阔的地方，并做到24小时不间断监控。如今某些高档区域在摄像机上安装了可遥控配置和可变焦镜头，使摄像机观察距离更远、图像更清晰。同时，摄像机被安置在电动或手动的云台上面，使摄像机视角能够水平、垂直转动，这样一来，可增大摄像机的监控面积。摄像机的光电转换配置都是CCD（电耦合）器件，将画面成像，再由CCD电荷转移，完成光电转换，最后经过放大等处理，变为标准电信号传输给监视器。由于CCD摄像机性价比高、体积较小、耐用等特点，在监控系统中广泛引用。并且CCD摄像机的灵敏度高，尤其对红外光比较敏感，加上红外光源后在黑暗地区可充分发挥作用。如果在光线较暗的情况下使用，要求能够清楚地反映录像细节情况，可采用黑白摄像机；如果要求采用可辨别颜色的摄像机，可采用彩色摄像机。

（2）镜头

镜头是电视监控系统的重要组成部分，大致分为以下几类：

1）定焦距镜头：此类型镜头的焦距是固定不变的，由生产厂家设置参数。但它的光圈大小是能够变化的。适合拍摄焦距固定的景物。

2）电动变焦距镜头：可控制光圈大小，在光照度变化较多的的地方，适合用此镜头，可对视角和被拍摄景物进行变焦距拍摄，能够拍摄较远距离的目标，用起来很方便。在镜头的选择方面，要求要在机械安装方面保持一致，与摄像机的成像规格和摄像机靶面规格相符合。

（3）云台与防护罩

云台固定摄像头，可以控制摄像头的水平、垂直转动，大致可分为以下几类：

1）室内云台、室外云台：室内云台的承受力较小，比较轻便且不安置防水配件。而室外云台则考虑到天气、气候的影响，有防雨、防冻、防火等配件。

2）承重度：室内云台承重量为1.5~7kg左右，室外云台承重量为7kg~50kg左右。

3）有线控制电动云台：这种类型的云台较为常用，有5个控制输入端口，分别是电源公共端、上、下、左、右控制端。如果将电源一端接在公共端口，另一端接上、下、左、右其中之一的端口，则云台就会往接口的那一个方向转动。

4）内置继电器云台：该类型的云台有6个控制输入端口，除了电源端口、上、下、左、右端，还添置了自动旋转端。如果将电源的一端接在公共端口，另外一端接在自动旋转端口，云台则会带动摄像头进行上、下、左、右自动转动。

除此之外，选用云台要根据被监控场地的条件，要具备防水、耐高温、防盗、防冻、雨刷器等功能[8]。

（4）解码器

解码器在电视监控系统中是前端部分，安装在云台、镜头的摄像机附近，由多芯控制线与云台、防护罩、摄像机相连，另有通信线与系统主机相连。通信线和控制线是分开的，控制信号单用一条双绞线传输，通过控制键盘从视频切换，控制主机发出的控制信号，由一条双绞线传输到摄像端的解码器，再接出多根双绞线以便控制各个摄像机。采用RS-485的通信控制方式。

1.2.2传输部分

传输部分就是图像信号、音频信号、控制信号、报警信号等相关信号的“通路”，视频监控系统中信号传送常用的的传输方式有：

（1）视频基带传输：现如今最常用的的传输方式，传输媒介是同轴电缆，传输方法较为简易。它的特点是：传输距离短，在短距离内传输图像信号失真小，附加噪声低，不必增加如调整器、解调器等配置。缺点：传输距离短，超过300米距离时信号会衰弱，图像质量较差；一根电缆只能传送一路信号；其结构布线量大、维修困难、可拓展性差。

（2）光纤/光缆传输：传送距离为0.5～10km。顾名思义，是把视频及控制信号转变成光信号，由光纤传送，且光信号衰减最小。光缆传输方式的优点是：传送距离远，宽屏带，低衰减，重量轻，不会产生火花等。适用于长距离的大系统。部件有：光发射机、光放大器、光接收机、光分配器等。

（3）网络传输：适用于区域距离远、分散布置的监控体系，将视频信号、音频信号以压缩格式传输。其优点是：利用网络服务器，在联网情况下能够远程监控和控制。其缺点是：由于会受网速的影响，传输的画面是小图像，其质量较低；动画效果有延时，无法做到实时监控。主要有基于E1信道传输、基于N*64kbit/s信道传输、基于TP/IP网络传输等方式。

（4）直接电缆传输：是最基本的传输方式，前置摄像机和控制中心由电缆直接连接，其中，视频信号采用同轴电缆连接。

1.2.3显示与记录部分

显示记录部分由一台或多台监视器或电视机组成，能够将传送过来的图像信号显示出来。这些显示记录设备都安装在控制室内。

（1）监视器

一般采用电视机作显示器，画面质量良好，成本低。根据摄像头的数量来确定电视机的数量。

（2）视频切换器

信号的选取由视频切换器控制。在一些规模大的区域，要求各个方位都安装监控器，多路摄像头的录像信号会分别传输在不同的监视器上，可同步输出信号，也可独立输出，功能较灵活。目前使用的视频切换器一般都做成矩阵切换或者积木式切换。可根据系统中摄像头的数量以及摄像头对监视器的比例来选用视频切换器输入输出线路。

（3）多画面分割器

多画面分割器能够同时进行录像、实时监控，支持画中画、四画面、八画面、十六画面显示。可回放、放大单画面、画面局部放大、画面冻结。录像的画面都是压缩后的，所以画面比较清晰。

1.2.4控制部分

控制部分是整个视频监控系统的“大脑”，是系统的“指挥中心”。主要功能有（摄像机与控制中心距离较远的情况下）图像信号的切换、记录视频及音频信号、控制辅助部件（如镜头、云台、防护罩等），从而实现全方位监控。

2　视频监控系统工程设计示例

2.1系统设计规范和依据

（1）国家标准

《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94

《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T75-92

《电子计算机机房设计规范》GB50174-93

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

《安全防范工程程序与要求》GA/T 75-94

《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007

（2）产品标准

安全防范系统所选用的系统设备、产品应满足以下条件：

设备和系统要具备防火、防雷击、防爆、防高温、低温、湿热、烟雾、霉菌、雨淋、防射线辐射、防电磁干扰、防冲击、碰撞、跌落、防触电等性能；

同时应具有防破坏的保护壳体，具有防拆、防短路等。

2.2系统总体设计

（1）前端部分

监视点的配置以监视区域的大小、光照强弱和清晰度为主要依据。林业小区的监控系统一共安装了16台摄像机，安装位置主要有：

1）在小区停车场出入口设置选用了1台 ST-399枪式高清夜视监控摄像头。

2）住宅楼楼周界安装STJIATU思特佳图半球监控摄像头 ST-8603RH 4个。

3）住宅楼一楼入口上安装ST-399枪式高清夜视监控摄像头4个；

4）住宅楼一楼大厅安装飞STJIATU思特佳图半球监控摄像头ST-8603RH各一个，共计4个。

5）主干路入口和尽头各安装1个ST-399枪式高清夜视监控摄像头，共计2个。

6）大门口安装1个ST-399枪式高清夜视监控摄像头。

（2）系统的施工图设计

如图1所示，共设计16台摄像机，每台摄像机各配置一台解码器、云台，视频信号及电源线由75-5视频线+2*0.3mm电源线综合线传输，控制信号由RVVP-2*0.5屏蔽双绞线传输。视频信号经综合线传输到一进三出型的视频分配器，再由视频分配器分别传输给DVR硬盘录像机、矩阵切换器、16路画面分割器，从而完成记录、切换画面、多画面显示的功能。当矩阵切换器收到控制键盘发出的控制信号请求某一台摄像机的监控画面，监视器上就会显示那一个摄像机的画面。其次，控制键盘的旋钮可以操控云台的转向和镜头的变焦，通过RS-485的通信方式和解码器传输给前端的摄像机、云台及镜头。编号是1、2、3、4的监控器分别监控社区范围较大的场所，5号监视器显示16台摄像机提供的全部画面，由16路画面分割器按相同比例压缩成16个画面。图中部分标线为16根。

图1　 系统的施工图设计

如图2所示为模拟社区的平面图，圆形表示半球形摄像机，圆柱形表示枪式摄像机。各摄像机分别连接综合线及控制线。

图2　社区电视监控

如图3所示，设计了一个监控室的模拟图。其中，监控室的布局是要结合实际环境去设计，地下铺线槽和室外铺线槽的设置要避免人流走动处；除湿器和加湿器要及时解决室内潮湿、干燥的情况；机柜和配置电源要尽量靠墙。

图3　监控室布置

监控系统设备配置清单如表1所示：

表1　监控系统设备配置清单

3　结束语

随着科学技术、物质生产的迅速发展和人们生活水平、文化素质的不断提高，社区的基本功能和系统配置都会有所变化和增减，科技的进步给人们提供了一个安全、便利、舒适、受保护的空间。在具体应用时，还应该考虑到社区的类型不同、各地经济状况和客观条件以及人们生活习惯等，其基本功能的内涵和要求也会有所不同、社区的基本功能和系统配置必然成为多样化，随着人们的客观需要而发展，逐步符合完善、合理和实用的要求。

本文首先介绍了电视监控系统的发展阶段，并总结了各个阶段的特点。同时，详细的讲述了电视监控系统的结构组成，并对各个部分的原理进行了详细分析，对其中的主要设备的功能做了介绍，对电视监控系统的组成有了深度的认识。与此同时，在设计中还要考虑到系统供电和电缆布置问题，如供电方式、供电设备、电缆型号选择等。

在对电视监控系统做了研究之后，结合电视监控系统的设计原则、法规，提出适应林业社区环境的合理化建议，制作电视监控系统的设计方案，成功运用到每一个工程中。

参考文献

[1]张斌.安全防范技术在智能小区中的应用[J].智能建筑与城市信息,2006,08.

[2]梁华.建筑弱电工程设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[3]王云.视频火灾安全监控系统在大空间建筑中的设计及应用[D].山东:山东科技大学,2010.

[4]刘鹏.基于GIS的智能小区安防管理系统[J].南京理工大学学报,2004,28(3):243-247.

[5]唐艳.可视对讲智能化系统在国华经典小区中的应用[J].自动化技术与应用,2006(25).

[6]梁华编著.实用建筑弱电工程设计资料集[M].北京:中国建筑工业出版社,2001(10):117-145.

[7]尹世柱.智能小区视频安防监控系统[J].电脑知识与技术,2006(3):47-49,68.

[8]王涛.智能小区家庭安全系统的设计与实现[J].电测与仪表,2005.42(3):5-9.