1、實驗室網(wǎng)絡數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計方案北京同立在線系統(tǒng)集成有限公司一、總體設計思路1 設計原則結合各地用戶的實際需求和我公司多年來在信息系統(tǒng)集成方面的經(jīng)驗，在設計思路上遵循以下原則：1.1以可擴展性為設計基礎隨著技術的發(fā)展，各個智能系統(tǒng)都會面臨設備數(shù)量增加和技術升級的局面。因而在初期的設計中，應盡量選擇最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g和擴展性好的設備，以滿足人們不斷提高的實驗室安全管理的要求。b5E2RGbCAP1.2以安全性為設計的核心安全性設計必須放在智能化系統(tǒng)的核心地位，只有在安全的前提下才能談到其他各個方面。公共實驗室的視頻監(jiān)控除了符合普通公共場所視頻監(jiān)控的要求外，還要考慮防爆、防霧等特殊要求。p1Ea

2、nqFDPw1.3方便應用為智能化設計的主導思想本著科技以人為本的精神，系統(tǒng)應最大限度的服務于使用者和管理者，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性和方便性必須貫穿于智能化系統(tǒng)設計的始終。DXDiTa9E3d1.4以先進性為設計標準系統(tǒng)應充分遵循現(xiàn)有的國際通行設計規(guī)范。在設計和實施時，最大限度地利用當今先進、成熟、具有發(fā)展前途的計算機技術、通信技術、自動化技術。采用具有良好開放性的技術，采用國際標準或事實上的國際標準，從而保證系統(tǒng)能夠隨科技的發(fā)展而平滑升級。RTCrpUDGiT1.5以經(jīng)濟性為目標任何先進的技術和產(chǎn)品都必須以服務大眾為基礎，先進但不能貴族化，要考慮系統(tǒng)投資的漸進性、合理性、重要性。三者缺一不可。綜合

3、性價比高，是我們也要考慮的。5PCzVD7HxA二、設計依據(jù)和標準在總體結構上，根據(jù)行政劃分，至少設置一個中央控制室，所有實驗室的視頻圖像都上傳到這里，方便管理者對實驗室的整個情況統(tǒng)籌管理。發(fā)現(xiàn)問題可及時制止和報警，盡量避免人身傷害和設備的損壞。jLBHrnAILg為了更好監(jiān)看整個實驗室的情況，可按照全方位無死角部位進行設計。在個別實驗室，根據(jù)其特殊性，采用靜態(tài)攝像機通觀全局，動態(tài)攝像機查看細節(jié)，通對過云臺和鏡頭控制查看放大某個部位。通過數(shù)字硬盤錄像機作記錄，以便發(fā)生事故后備查。xHAQX74J0X設計依據(jù)包括：（1）根據(jù)用戶方要求（2）有關規(guī)范和標準：民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范GB01

4、98-94安全防范系統(tǒng)通用圖形符號GB/T74-94安全防范工程程序和要求GA/T74-94安全防范工程程序與要求GA/T74-94安全防范工程費用概預算編制方法GT/T70-94三、網(wǎng)絡數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成及性能指標視屏監(jiān)控系統(tǒng)按功能可分為三部分：前端攝像設備、信號傳輸、信號處理。3.1 前端攝像設備攝像部分的主體是攝像機，其功能為觀察、收集信息。攝像機的性能及其安裝方式是決定系統(tǒng)質(zhì)量的重要因素。光導管攝像機已被淘汰，由電荷耦合器件簡稱CCD攝像機所取代。其主要性能及技術參數(shù)要求如下：LDAYtRyKfE 1)色彩：攝像機有黑白和彩色兩種，通常黑白攝像機的水平清晰度比彩色攝像機高，且黑白攝像

5、機比彩色攝像機靈敏，更適用于光線不足的地方和夜間燈光較暗的場所。黑白攝像機的價格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場景的顏色，便于及時獲取、區(qū)分現(xiàn)場的實時信息。Zzz6ZB2Ltk 2)清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度兩種。垂直方向的清晰度受到電視制式的限制，有一個最高的限度。由于我國電視信號均為PAL制式，PAL制垂直清晰度為400行。所以攝像機的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對電視圖像水平細節(jié)清晰度的量度，用電視線TVL表示。dvzfvkwMI1目前選用黑白攝像機的水平清晰度一般應要求大于500線，彩色攝像機的水平清晰度一般應要求大于400線。 3)照度：單位被照面積

6、上接受到的光通量稱為照度。Lux(勒克斯)是標稱光亮度(流明)的光束均勻射在lm2面積上時的照度。攝像機的靈敏度以最低照度來表示，這是攝像機以特定的測試卡為攝取標，在鏡頭光圈為0.4時，調(diào)節(jié)光源照度，用示波器測其輸出端的視頻信號幅度為額定值的10%，此時測得的測試卡照度為該攝像機的最低照度。所以實際上被攝體的照度應該大約是最低照度的10倍以上才能獲得較清晰的圖像。rqyn14ZNXI 目前一般選用黑白攝像機的最低照度，當相對孔徑為F1.4時，最低照度要求選用小于0.1Lux;選用彩色攝像機的最低照度，當相對孔徑為F1.4時，最低照度要求選用小于0.2Lux。EmxvxOtOco 3)同步：要求

7、攝像機具有電源同步、外同步信號接口。對電源同步而言，使所有的攝像機由監(jiān)控中心的交流同相電源供電，使攝像機場同步信號與市電的相位鎖定，以達到攝像機同步信號相位一致的同步方式。SixE2yXPq5 對外同步而言，要求配置一臺同步信號發(fā)生器來實現(xiàn)強迫同步，電視系統(tǒng)掃描用的行頻、場頻、幀頻信號，復合消隱信號與外設信號發(fā)生器提供的同步信號同步的工作方式。6ewMyirQFL 系統(tǒng)只有在同步的情況下，圖像進行時序切換時就不會出現(xiàn)滾動現(xiàn)象，錄、放像質(zhì)量才能提高。 4)電源：攝像機電源一般有交流220V，交流24V，直流12V，可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇攝像機電源但推薦采用安全低電壓。選用12V直流電壓供電時，往往達

8、不到攝像機電源同步的要求，必須采用外同步方式，才能達到系統(tǒng)同步切換的目的。kavU42VRUs 5)自動增益控制(AGC)：在低亮度的情況下，自動增益功能可以提高圖像信號的強度以獲得清晰的圖像。目前市場上CCD攝像機的最低照度都是在這種條件下的參數(shù)。y6v3ALoS89 6)自動白平衡：當彩色攝像機的白平衡正常時，才能真實地還原被攝物體的色彩。彩色攝像機的自動白平衡就是實現(xiàn)其自動調(diào)整。M2ub6vSTnP7)電子亮度控制：有些CCD攝像機可以根據(jù)射入光線的亮度，利用電子快門來調(diào)節(jié)CCD圖像傳感器的曝光時間，從而在光線變化較大時可以不用自動光圈鏡頭。使用電子亮度控制時，被攝景物的景深要比使用自動

9、光圈鏡頭時要小。0YujCfmUCw 8)逆光補償：在只能逆光安裝的情況下，采用普通攝像機時，被攝物體的圖像會發(fā)黑，應選用具有逆光補償?shù)臄z像機才能獲得較為清晰的圖像。eUts8ZQVRd3.1.1鏡頭選擇鏡頭按功能和操作分類：1)攝取靜態(tài)目標的攝像機，可選用固定焦距鏡頭，當有視角變化要求的動態(tài)目標攝像場合，可選用變焦距鏡頭。鏡頭焦距的選擇要根據(jù)視場大小和鏡頭到監(jiān)視目標的距離而定。sQsAEJkW5T F=A L/B式中 F焦距(mm)； A像場、寬(mm)； L鏡頭到監(jiān)視目標的距離； B視場高(L、B采用相同的度量單位)。 2)選擇鏡頭焦距時，必須考慮攝像機圖像敏感器畫面的尺寸，有2/3”、1

10、/2”、1/3”、1/4”四種型式，這四種模式都具有垂直X水平尺寸為3X4的方位比，而四種模式攝像機對應于某一個鏡頭，則下一個模式正好與它上一個模式攝像機相差一個鏡頭焦距的檔次。如專1/2”攝像機使用16mm鏡頭的視角范圍正好與1/3攝像機使用12mm焦距的鏡頭相同。以此類推。GMsIasNXkA3)對景深大、視場范圍廣的監(jiān)視區(qū)域及需要監(jiān)視變化的動態(tài)場景，一般對應采用帶全景云臺的攝像機，并配置6倍以上的電動變焦距帶自動光圈鏡頭。TIrRGchYzg4)使用電荷耦合器件(CCD)時，一般均應選擇自動光圈鏡頭，對于室內(nèi)照度恒定或變化很小的時可選擇手動可變光圈鏡頭，電梯轎箱內(nèi)的攝像機鏡頭應根據(jù)轎箱體

11、積的大小選用水平視場角大于70的廣角鏡頭。7EqZcWLZNX5)隨著小型化需要，鏡頭尺寸需縮小，除通常攝像機鏡頭的標準C接口外，引入了Cs接口。由于Cs接口比C接口短5mm，減小了鏡頭與敏感件的間距，故Cs接口系統(tǒng)體積小、輕，且Cs接口鏡頭價格較便宜。Cs接口攝像機可配用Cs接口鏡頭，也可使用C接口鏡頭再加上引入5mm隔條環(huán)。而C接口攝像機只能配用C接口鏡頭，不能使用Cs接口的鏡頭。lzq7IGf02E6)攝像機鏡頭應從光源方向?qū)时O(jiān)視目標，避免逆光。鏡頭的焦距和攝像機靶面的大小決定了視角，焦距越小，視野越大，焦距越大，視野越小。若要考慮清晰度，可采用電動變焦距鏡頭，根據(jù)需要隨時調(diào)整。zvp

12、geqJ1hk7)通光量：鏡頭的通光量是用鏡頭的焦距和通光孔徑的比值(光圈)來衡量的，一般用F表示。在光線變化不大的場合，光圈調(diào)到合適的大小后不必改動，用手動光圈鏡頭即可。在光圈線變化大的場合，如在室外，一般均需要自動光圈鏡頭。NrpoJac3v13.2 傳輸系統(tǒng)監(jiān)視現(xiàn)場和控制中心總有一定距離，從監(jiān)視現(xiàn)場到控制中心需要圖像信號傳輸圖像信號，同時從控制中心的控制信號要傳送到現(xiàn)場，所以傳輸系統(tǒng)包括視頻信號和控制信號傳輸兩部分。1nowfTG4KI3.2.1 視頻信號傳輸一般采用同軸電纜傳輸視頻基帶信號，也可采用光纜傳送電視信號以及用平衡電纜對也就是利用電話電纜傳送。由于電纜對外界的靜電場和電磁波有

13、屏蔽作用，可減少串擾，傳輸損失也較小。但當電纜作為長距離傳送媒體時，會發(fā)生對地不平衡低頻地電流的影響，有時也會有高頻干擾。信號傳輸帶寬為50Hz4MHz，當傳輸距離在200m以內(nèi)時，用同軸電纜傳送，其衰減的影響一般可不予考慮；當傳輸距離大于200m時，電纜衰減量較大，為了能把整個帶寬內(nèi)不同頻率的信號進行傳輸，必須使用電纜補償放大器。某些場合，布線非常困難時，可以采用無線傳輸如微波定向傳輸，但它要占用頻率資源，需經(jīng)無線電管理委員會核準。fjnFLDa5Zo3.2.2 控制信號傳輸對于CCTV，常用的控制方式有直接控制、編碼控制、同軸視控。目前直接控制由于線纜過多，很少采用。編碼控制是將全部控制命

14、令數(shù)字化(調(diào)制)后再傳輸，到控制設備后再解調(diào)，還原成直接控制量，可節(jié)約線纜。這種方式傳輸距離長，目前工程中采用較多。tfnNhnE6e53.3 顯示及信號處理3.3.1 數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)數(shù)字硬盤錄像是當今安保電視系統(tǒng)領域最新型的、性能最卓越的數(shù)字化圖像記錄設備，它將監(jiān)控系統(tǒng)中所有的攝像機攝取的畫面進行實時數(shù)字壓縮并錄制存檔，可以根據(jù)任意檢索要求對所記錄的圖像進行隨機檢索。由于采用了數(shù)字記錄技術，能大大增強錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力，因此無論經(jīng)過多少次的檢索或錄像回放都不會影響播放圖像的清晰度，而傳統(tǒng)的模擬方式記錄的錄像帶在經(jīng)過若干次檢索及回放后，圖像質(zhì)量將會有一定的衰減并引起信號信噪比的下降

15、。當需要對已存儲的圖像進行復制時，數(shù)字記錄的圖像不存在復制劣化的問題，而模擬方式記錄的圖像每經(jīng)過一次復制就要劣化一次。HbmVN777sL數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)是集計算機網(wǎng)絡化、多媒體智能化與監(jiān)控電視為一體，以數(shù)字化的方式和全新的理念構造出的新一代監(jiān)控圖像硬盤錄像系統(tǒng)。系統(tǒng)在實現(xiàn)本地數(shù)字圖像監(jiān)控管理的同時，又能實現(xiàn)監(jiān)控圖像畫面的遠程傳送，加強了整體安全管理。在系統(tǒng)中，所有圖像數(shù)據(jù)均以數(shù)字形式保存，這與傳統(tǒng)的模擬信號系統(tǒng)相比較，打印出的照片具有更高的清晰度和逼真感，數(shù)據(jù)的傳輸更可靠，速度更快。系統(tǒng)以模塊化設計為基礎，各個模塊包括：信號采集模塊、監(jiān)控模塊、圖像錄制模塊、遠程訪問模塊和中央控制模塊。整個系

16、統(tǒng)維護簡便，易于安裝。V7l4jRB8Hs由于數(shù)字硬盤錄像設置在計算機系統(tǒng)中，信息可以自由傳遞到網(wǎng)絡能夠到達的范圍，因此監(jiān)控圖像的顯示不再拘于傳統(tǒng)的圖像切換方式，可以根據(jù)需要在任何被授權的地點監(jiān)控任何一處的被控圖像，使系統(tǒng)具有極強的安全管理能力。監(jiān)控圖像通過圖像錄制模塊以高壓縮率存儲于高容量磁盤陣列中，可隨時供調(diào)閱、快速檢索。也就是說，可將多個攝像機(目前最多為32個)的多路圖像實時顯示于一臺監(jiān)視器上，同時，還可將所有的圖像錄制于其內(nèi)置的硬盤驅(qū)動器中，以備回放、查找和轉(zhuǎn)換，并可將圖像備份至外置硬盤中。所有操作，都可在遙控器上完成，從而擺脫Windows操作系統(tǒng)，避免了死機現(xiàn)象。相對于傳統(tǒng)的磁帶

17、記錄方式，操作簡便，可靠性，回放質(zhì)量更高。所有記錄可供長時間保存，重復利用率極高。還可被轉(zhuǎn)錄制成光盤用于存檔保存。在大于40G的硬盤配置下，動態(tài)錄像約可以存儲一個月甚至更長時間。83lcPA59W93.3.2 數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)的主要特點(1) 高效率，耐用，節(jié)省維修費用。數(shù)字硬盤錄像，使已錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力大大增強，可以反復錄像、回放、檢索而不失真和破壞，高效耐用，節(jié)省了很多維修費用。與傳統(tǒng)的錄像帶的圖像存儲經(jīng)長期使用容易損壞相比較具有極大優(yōu)越性。mZkklkzaaP(2) 與現(xiàn)有的安保電視系統(tǒng)設備可兼容。在現(xiàn)有的安保電視系統(tǒng)配置設備的基礎上，只是更換舊的盒式錄像機和多畫面視頻處理器

18、，仍可保留系統(tǒng)配置的其他設備。AVktR43bpw(3) 采用特殊的壓縮存儲技術。采用特殊的壓縮存儲技術，以滿足高活動性的動態(tài)清晰度錄像以及高效率的壓縮存儲這兩方面的要求，目前有的借用標準的MPEG壓縮存儲技術，有的采用D-TEG編碼壓縮方法來達到高效壓縮率比。ORjBnOwcEd(4) 高速搜索和清晰度靜像。由于系統(tǒng)采用硬盤存儲圖像，故系統(tǒng)能提供快速搜索功能和高清晰度靜像。圖像分辨率一般可達：752X 582或640X480像素。錄像速度：25幀s?；胤潘俣龋?5幀s。錄像和回放前都可以準確到年月日時分秒，并可以獨立調(diào)節(jié)每路畫面的色彩、亮度、對比度和色飽和度。2MiJTy0dTT（5）保密性

19、強。傳統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)中使用磁帶記錄所發(fā)生的實時圖像，但若一旦為犯罪分子所掌握，這就為犯罪分子銷毀證據(jù)、替換或抹掉錄像帶內(nèi)容等多項技術犯罪提供了機會，因為任何人員，只要能夠接觸到錄像機就可以進行各種操作。而數(shù)字化電視監(jiān)控系統(tǒng)中圖像的播放是由計算機程序來控制，對圖像存檔、回放和狀態(tài)設置等操作均有嚴格的密碼控制，即使是操作人員，如果不知道密碼或其密碼的權限不包含有上述操作內(nèi)容，就無法知道已錄制圖像的內(nèi)容。另外，由于采用的是硬盤錄像，不需要更換存儲媒體，任何人都很難取走硬盤，或者取走也無法回放，保密性極強。gIiSpiue7A3.3.3 顯示部分顯示部分主要由黑白彩色監(jiān)視器、液晶顯示器或液晶監(jiān)視器等設

20、備組成。黑白彩色專用監(jiān)視器是實現(xiàn)對攝像機視頻信號再現(xiàn)圖像的設備，一般要求黑白監(jiān)視器的水平清晰度應大于600線，彩色監(jiān)視器的清晰度應大于350線。uEh0U1Yfmh北京同立公司具有信息系統(tǒng)集成的豐富經(jīng)驗，在考察用戶現(xiàn)場情況和充分理解用戶需求后，會提出具體的視頻監(jiān)控方案。IAg9qLsgBX系統(tǒng)原理圖四、主要設備參數(shù)性能4.1 市內(nèi)采轉(zhuǎn)黑半球攝像機成像元件：1/3 inch SONY Super HAD CCD 掃描系統(tǒng)：PAL/NTSC水平分辨率：彩色600TV線，650TV線（黑白）固定鏡頭：f=3.8mm最低照度: 0.1Lux 視頻輸出：1.0Vp-p(75,復合視頻)信噪比(S/N)：

21、大于50dB(AGC關)自動增益：開/關背光補償：低/中/高/關電子快門速度：1/501/120,000白平衡：自動/手動/手動自控操作溫度：-10C45C(溫度)/30%80%(濕度)供應電壓：12VDC (10V15V）功率消耗：最大1.8W/150mA尺寸：113.2 x 79.15 mm重量：約210g4.2 防爆彩色半球攝像機成像元件：1/3 SONY CCD 掃描系統(tǒng)：PAL/NTSC水平分辨率：彩色480線固定鏡頭：f=3.6mm最低照度: 0.1Lux 視頻輸出：1.0Vp-p(75,復合視頻)信噪比(S/N)：大于50dB(AGC關)自動增益：開/關背光補償：低/中/高/關電

22、子快門速度：1/50-1/100,000秒白平衡：自動/手動/手動自控操作溫度：-20-50供應電壓：12VDC）功率消耗：最大1.8W/150mA尺寸：113.2 x 79.15 mm4.3 日夜全彩色超低照度攝像機成像元件：1/3”EM-CCD（電子增倍）掃描系統(tǒng)：PAL/NTSC水平分辨率：彩色480線最低照度: 0.0003LuxF1.2視頻輸出：1.0Vp-p(75,復合視頻)信噪比(S/N)：大于50dB光圈控制：DC驅(qū)動鏡頭接口：C/CS-接口(易對焦型)背光補償：自動電子快門速度：自動1/50120,000秒白平衡：自動操作溫度：-10-50；2090RH供應電壓：12VDC功率消耗：最大1.8