数字监控系统设计方案.pdf

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1、数字视频监控系统设计方案 1 1. 概述 闭路电视监控系统的发展经历了三个不同阶段：模拟闭路电视监控、 多媒体微机平台 （嵌 入式系统） 的数字闭路电视监控、基于嵌入式网络视频服务器技术的数字化网络闭路电视监 控。 1、模拟闭路电视监控系统 模拟监控系统发展较早，目前常称为第一代监控系统，系统特点： 1) 视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式，质量最高。 2) 经过几十年的发展，技术成熟，系统功能强大、完善。 3)模拟视频系统局限性： A. 只适用于较小的地理范围 B. 与信息系统无法交换数据 C. 监控仅限于监控中心，应用的灵活性较差 D. 不易扩展 2、基于微机平台的数字闭路电视监

2、控（DVR ） DVR是近几年迅速发展的第二代监控系统，采用微机和Windows平台，在计算机中安装 视频压缩卡和相应的DVR软件，不同型号视频卡可连接1/2/4等路视频， 支持实时视频和音 频，是第一代模拟监控系统升级实现数字化的可选方案，实现远程视频传输 （超过 1-2 公里） 的系统。 DVR系统特点： A. 视频、音频信号的采集、存储主要为数字形式，质量较高 B. 系统功能较为强大、完善 C. 与信息系统可以交换数据 D. 应用的灵活性较好 DVR系统从监控点到监控中心为模拟方式传输，与第一代系统相似存在许多缺陷，要实 现远距离视频传输需铺设（租用） 光缆、在光缆两端安装视频光端机设备

3、，系统建设成本高， 不易维护、且维护费用较大。 随着信息处理技术的不断发展，嵌入式 DVR系统近几年异军突起，由于其可靠性高、使 用安装方便在银行系统应用特别广泛，我们通常称嵌入式DVR为 2.5 代监控系统。 3、基于嵌入式视频服务器的网络化数字闭路电视监控 数字视频监控系统设计方案 2 网络数字监控就是将传统的模拟视频信号转换为数字信号，通过计算机网络来传输，通 过智能化的计算机软件来处理。系统将传统的视频、音频及控制信号数字化，以IP 包的形 式在网络上传输，实现了视频/ 音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化以及管理的 智能化。 为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求

4、，创造一个安全、 舒适、 温 馨、高效的办公与生活环境，并根据各种不同建筑类别的需要，从项目的具体实际出发，做 到配置合理，留有扩展余地，技术先进，性能价格比高，确保系统性能高质量，高可靠性。 本方案根据项目提供的相关文件，并根据项目的实际需求，参照有关国际标准和国家标 准，并结合我公司从事过的多个项目所积累的经验，编制出这套技术方案。若对本方案的内 容或其它方面有不详尽之处，我们随时欢迎您们的宝贵意见。 2. 设计原则 本项目 方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施 工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计 内容是系统的

5、、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原 则： 1、先进性与适用性 系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时， 系统的安装调试、软件编程和 操作使用又应简便易行，容易掌握， 适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际上众多先 进技术于一身， 体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发 展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、 安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。 2、经济性与实用性 充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适 合现场情况、符合用户要求的系统配置

6、方案，通过严密、 有机的组合， 实现最佳的性能价格 比， 以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。 3、可靠性与安全性 系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确 数字视频监控系统设计方案 3 性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略， 可以保证系统的运行安全。 4、开放性 以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展 趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45 网络通讯口，可实现远程控制。 5、可扩充性 系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升

7、级的可能。并 根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时， 本方案在设计中留有冗余，以满足今 后的发展要求。 6、追求最优化的系统设备配置 在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系 统设备配置，以尽量降低系统造价。 7、保留足够的扩展容量 该项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保 留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。 8、提高监管力度与综合管理水平 本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。 本系统通过中央控制系统对各子系统运 行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。闭

8、路电视监控大大减少劳动强度，减 少设备运行维护人员；另外， 系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下 运行， 既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管 理水平。 数字视频监控系统设计方案 4 3. 设计规范和依据 1、 智能建筑设计标准(GBT 50314 2000) 2、 建筑智能化系统工程设计标准（ DB32/191-1998 ） 3、 城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范（CECS/119-2000） 4、 建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范（GB/T50311-2000） 5、 民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92 ） 6、 民用

9、闭路监视电视系统工程技术规范(GB/50198-94) 7、 系统接地的型式及安全技术要求（GB14050-93） 8、 安全防范工程程序与要求（GA/T75-94） 9、 安全防范工程验收规则（GA/T308-2001） 10、 工业电视系统工程设计规范(GBJ 115) 11、 安全检查防范系统通作图形符号（GA/74-94 ） 12、 消防联动控制设备通用技术条件（GB 168061997） 13、 火灾自动报警设计规范（GB50116-98） 数字视频监控系统设计方案 5 4. 系统功能和特点 本着系统既要先进、实用、成熟、可靠，又要做到系统开放性、可扩展性好，兼顾投 资合理、效益最佳

10、的目的。数字监控系统对现场设备进行集中监视、控制和管理，使这些设 备得以安全、可靠、高效地运行，最大限度地发挥智能管理的作用，创造安全、健康、舒适 宜人和能提高工作效率的优良环境，节约能源，并减少维护人员。根据本项目的环境需要, 并接合功能需求建立本项目数字监控系统， 1、系统具有以下功能： CCTV主要任务是对建筑物内重要部位的事态、人流等动态状况进行宏观监视、控 制，以便对各种异常情况进行实时取证、复核，达到及时处理目的。 1) 实现各种遥控信号 云台控制：上、下、左、右 镜头控制：变焦、聚集、光圈 录像控制：定点录像、时序录像 防护罩控制：雨刷、除霜、风扇、加热 2) 对视频信号进行时序

11、、定点切换、编程。 3) 察看和记录图像，应有字符区分并作时间( 年、月、日 ) 的显示。 4) 实现同步切换：电源同步或外同步。 5) 接收安全防范系统中各子系统信号，根据需要实现控制联动或系统集成。 6) 内外通信联系。 7) 安保监视电视系统与安全报警系统联动时，应能自动切换、 显示、 记录报警部位的图 像信号及报警时间。 8) 电源控制 摄像机应由安保控制室引专线统一供电，并由安保控制室操作通、断。对离安保控 制室较远的摄像机统一供电确有困难时也可就近解决，如果系统采用电源同步方式的， 则必须与安保控制室为同相的可靠电源。 2、系统具有以下特点： 1)MJPEG算法压缩技术 MJPEG

12、 是指 Motion JPEG ，即动态 JPEG ，按照 25 帧/ 秒速度使用JPEG 算法压缩视频信 数字视频监控系统设计方案 6 号，完成动态视频的压缩。是由JPEG专家组制订的，其图像格式是对每一帧进行压缩，通 常可达到6：1 的压缩率， 但这个比率相对来说仍然不足。就像每一帧都是独立的图像一样。 MJPEG 图像流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。因为每帧都可任意存取，所以MJPEG 常被 用于视频编辑系统。动态JPEG能产生高质量、全屏、全运动的视频，但是，它需要依赖附 加的硬件。而且，由于MJPEG 不是一个标准化的格式，各厂家都有自己版本的MJPEG ，双方 的文件无法互相识

13、别。 MJPEG 的优点是画质还比较清晰，缺点是压缩率低，占用带宽很大。一般单路占用带宽 2M左右。 2)H.264 压缩技术 H.264 视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。 H.264 采用运动视频编码中常见的编码方法，将编码过程分为帧内编码和帧间编码两个部 分。埃帧内用改进的DCT 变换并量化，在帧间采用1/2 象素运动矢量预测补偿技术，使运 动补偿更加精确，量化后适用改进的变长编码表（VLC ）地量化数据进行熵编码，得到最终 的编码系数。 H.264 标准压缩率较高，CIF 格式全实时模式下单路占用带宽一般在几百左右，具体占 用带宽视画面运动量多少而不同。

14、缺点是画质相对差一些，占用带宽随画面运动的复杂度而 大幅变化。 3)MPEG-1(VCD标准 ) 压缩技术 制定于 1992 年， 为工业级标准而设计，可适用于不同带宽的设备，如 CD-ROM, Video-CD、 CD-i 。它用于传输1.5Mbps 数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码，经过 MPEG-1标准压缩后，视频数据压缩率为1/100 1/200 ，影视图像的分辩率为36024030 （NTSC制） 或 36028825（PAL制） ， 它的质量要比家用录像系统（VHS-Video Home System） 的质量略高。音频压缩率为1/6.5 ，声音接近于CD-DA的质量

15、。 MPEG-1允许超过70 分钟的 高质量的视频和音频存储在一张CD-ROM 盘上。 VCD采用的就是MPEG-1的标准，该标准是一 个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准。 MPEG-1的编码速率最高可达4-5Mbits/sec， 但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。MPEG-1也被用于数字电话网络上的视 频传输，如非对称数字用户线路(ADSL)，视频点播 (VOD)，以及教育网络等。同时，MPEG-1 也可被用做记录媒体或是在INTERNET 上传输音频。 MPEG1 标准占用的网络带宽在1.5M 左右。 4)MPEG-2 (DVD标准 ) 压缩技术 制定于 1994 年，设

16、计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率，主要针对高 数字视频监控系统设计方案 7 清晰度电视 （HDTV ）的需要， 传输速率在3-10Mbits/sec间，与 MPEG-1兼容， 适用于 1.5 60Mbps甚至更高的编码范围。分辩率为72048030（NTSC 制）或 72057625（PAL制） 。 影视图像的质量是广播级的质量, 声音也是接近于CD-DA的质量。 MPEG-2是家用视频制式 （VHS ）录像带分辩率的两倍。MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道, 以及一个 加重低音声道，和多达7 个伴音声道 (DVD可有 8 种语言配音的原因) 。由于 MPEG-2在

17、设计 时的巧妙处理，使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据，如VCD 。除了做为 DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及多级多点的直播 (Direct Broadcast Satellite) 提供广播级的数字视频。MPEG-2的另一特点是，其可提供 一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。对于最终 用户来说，由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量( 如 DVD画面 ) 在电视上效果并不明显，到是其音频特性( 如加重低音，多伴音声道等) 更引人注目。 MPEG-2的画质质量最好，但同时

18、占用带宽也非常大，在4M15M 之间，不太适于远程传输。 5)MPEG-4压缩技术 如果说， MPEG- 1“文件小，但质量差”；而 MPEG-2则“质量好，但更占空间”的话， 那么 MPEG 4 则很好的结合了前两者的优点。它于1998 年 10 月定案，在1999 年 1 月成为 一个国际性标准，随后为扩展用途又进行了第二版的开发，于1999 年底结束。 MPEG 4 是 超低码率运动图像和语言的压缩标准，它不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码， 更加 注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4 标准主要应用于视像电话(Video Phone)，视像 电子邮件(Video Email)

19、和电子新闻(Electronic News)等，其传输速率要求较低，在 4800-64Kbits/sec之间，分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术， 压缩和传输数据， 以求以最少的数据获得最佳的图象质量。与 MPEG-1和 MPEG-2 相比，MPEG-4 为多媒体数据压缩提供了一个更为广阔的平台。它更多定义的是一种格式、一种架构， 而不 是具体的算法。 它可以将各种各样的多媒体技术充分用进来，包括压缩本身的一些工具、算 法，也包括图像合成、语音合成等技术。MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程 监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动( 不再只是观

20、看， 允许你加入其中， 即有交互性 ) 的动态图象标准；它的另一个特点是其综合性；从根源上说，MPEG-4试图将自然物体与人 造物体相溶合 ( 视觉效果意义上的) 。MPEG-4 的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。 MPEG4 标准的占用带宽可调，占用带宽与图像的清晰度成正比。以目前的技术，一般占 用带宽大致在几百K左右。 总之， 本数字监控系统是一个使本项目高度自动化、高效率的幽雅舒适、便利快捷、高 数字视频监控系统设计方案 8 度安全的环境空间。 5. 方案设计 根据设计原则、设计规范和依据及国际国内标准，并根据用户的需求，以及所提供的图 纸及相关资料， 并接合项目的实际情况及未来的发

21、展趋势，对该项目的监控系统进行方案设 计。 5.1. 系统构成及原理 闭路电视监控系统分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统四个部分构成, 还 具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。其原理如以下系统图： （1）模拟闭路电视监控系统原理图 （2）数字闭路电视监控系统原理图 数字视频监控系统设计方案 9 5.2. 用户需求分析及前端分布 根据用户需求，充分考虑了本系统高度的可靠性、先进性、灵活性、可扩充性、易 管理性及性能价格比高等优点，并根据所提供的图纸及相关料资，并根据项目实际情况及未 来的发展趋势，结合我公司从事过的多个项目所积累的经验，以及相关产品的性能等因素， 对本项目

22、方案实施。本项目前端分布情况，具体参见如下信息点统计表。 监控系统信息点统计表 一楼：大厅 1 个，监控整个大厅门口及前台的情况. 休息区 1 个，可监控整个休息区及东西走廊内 消防通道门口1 个，监控消防通道门口及转角后走廊内情况，保证走廊 无死角。 超市内 2 个，可有效监视收银台及整个超市内的状况。 办公区前厅 1 个，监控进入办公区内的人员情况。 二楼：休息区 2 个，可监视休息区及南北2 个走廊内的情况 走廊中间圆弧区域2 个，可监控圆形房间东面走廊及消防通道的人员情 况 超市内 2 个，监控整个超市内人员及收款台内。 三楼：服务台大厅1 个，监控整个大厅内人员情况 办公区走廊拐角处

23、1 个，监视走廊内人员情况 电梯：电梯内 2 个，每个电梯个一台蝶形摄像机。 数字视频监控系统设计方案 10 根据装修装饰的需要和保证整个ktv 内的美观，摄像机均选用半球型云台或全球 性云台。鉴于可能出现的局部区域内灯光昏暗等情况，我们将采用红外摄像机， 保证录像的清晰度。并可以任意旋转摄像机，对重点区域进行监控。本系统可 按需求存储一定时间内的视频监控录像以备今后调用。电梯内的摄像机为蝶形 摄像机，不影响电梯内整体效果。 5.3. 实施方案设备选型及配置 5.3.1. 前端系统 1、摄像机的选择 摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、 收集信息。 摄像机的性能及其安装方式是决 定系统质量的

24、重要因素。光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称CCD 摄像机所取 代。其主要性能及技术参数要求如下： 1)色彩： 摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且 黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白摄像 机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、 区分现场 的实时信息。 2)清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度两种。垂直方向的清晰度受到电视制式的限制， 有一个最高的限度，由于我国电视信号均为PAL制式， PAL制垂直清晰度为400 行。所以摄 像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对

25、电视图像水平细节清晰度的 量度，用电视线TVL表示。 目前选用黑白摄像机的水平清晰度一般应要求大于500 线， 彩色摄像机的水平清晰度一 般应要求大于400 线。 3)照度：单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux( 勒克斯 ) 是标称光亮度( 流明 ) 的光束均匀射在lm 2 面积上时的照度。摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是摄像机以特 定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为0.4 时，调节光源照度， 用示波器测其输出端的视频信 号幅度为额定值的10% ，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体 的照度应该大约是最低照度的10 倍以上才能获得较清晰的图像。 目前一般选用黑白摄像机的最低照度，当相对孔径为F1.4 时，最低照度要求选用小 于 0.1Lux; 选用彩色摄像机的最低照度，当相对孔径为F1.4 时，最低照度要求选用小于 0.2Lux 。