五．方案总体设计

许多远程视频监控系统的实现，经常会遇到的问题是如何远程传输现场的模拟视频监视信号。使用同轴电缆传输模拟视频信号，在距离上会受到限制，超过几百米便需要放大中继，因此，常规的视频监视系统只适合在一座建筑物内或一定区域范围内使用。此外，常规系统在一路同轴电缆上只能传输单一视频信号，传输控制信号和话音需要单独敷设电缆。远距离传输视频的可行方法是将模拟视频信号数字化并压缩编码，在可利用的数字通讯线路上传输。 数字视频相比模拟视频有技术上具有优势，实现上不但能够完成模拟视频系统的所有功能，而且能够实现很多模拟视频不能实现的功能。随着信息技术和网络技术的高速发展，利用现有的通信网 与 计算机网络 相结合，组建网络图像监控系统，将运行现场的 图像 、 数据信息 、 报警信号 等远程传输到监控中心，已经成为趋势。

．设计原理图

．设计阐述

我们把数字视频监控系统分为网络、监控、录像、报警、控制几个主要部分，各部分的实现如下：

1) 网络。 总公司与分公司之间采用专线连接，各办事处与分公司之间也采用专线连接。这也就相当于组成了一个覆盖各分公司、办事处的企业网，可以把该网络看作是一个以太网，在该网络中的设备可以通过 TCP/IP 协议可以互相访问。

2) 监控。 前端监控设备根据实际需求采用彩色摄像机 , 同时为摄像机加装室内防护罩及支架。根据实际情况，可以给需要的监控点配备云台及云台解码器，实现控制摄像机的镜头和转动，扩大监控范围。为了把现场图像远传到监控中心，监控点的景象通过摄像机采集后，由我公司网络视频编码器进行压缩，将模拟信号转换为数字信号再经由无线网传输到监控中心，中心的控制人员或保安人员可以通过多画面监控软件对监控点进行监看。

3) 录像。 监控中心配置 1 台安装 9 路录像软件的服务器负责录像。录入的图像数字化后存贮在计算机硬盘里，可用软件进行调整存储图像的帧率、分辨率等参数以减少磁盘的占用。存贮的图像文件自动循环删除，硬盘中图像文件保留的时间取决于：硬盘空间大小、图像分辨率、图像压缩比等，系统可以日复一日，年复一年地无休止工作。还可以根据用户需要，加大硬盘以扩展存储周期，或增加其他外存设备。

4) 控制。 利用DN4000提供的透明数据通道 , 通过网络使用 PC 就可以方便的控制前端设备。对于已经安装云台和云台解码器的监控点进行控制，包括控制镜头的拉近拉远、摄像机的左右俯仰运动等，以及摄像机镜头的变倍、聚焦、光圈调节和摄像机的切换。同时也可以对不同区域的图像画面进行帧率、码率、色度、饱和度等设置。为了实现多级控制，在北京总公司还设有一台管理服务器。用户需经授权才能进入监控系统，而且不同的用户拥有不同的权限等级，例如：低权限的用户只能观看监控点的图像，而不能对设备进行操作。监控人员的登录和操作过程，都在管理服务器的安全日志中有所记录。在使用过程中，未经认证通过的用户不能进入监控系统。总公司的控制级别最高、分公司的级别其次、各办事处级别最低。当级别高的用户控制前端摄像机时，低级别的用户不能控制前端摄像机，而当级别低的用户控制前端摄像机时，高级别的用户可以夺取对前端摄像机的控制权。

注： 透明数据通道说明

专们用于串口设备转以太网的桥梁，透明的数据通道就可以通过网络控制任意串口设备（ RS422/485 ），可以用于控制设备，也可以用于数据采集。网络对于串口设备来讲是透明的，串口设备仍使用串口通信协议。

5) 报警。 通过安装玻璃破碎探测器和双鉴探测器，对人员进出、玻璃破坏的报警联动设计。报警触发后，在监控 pc 屏幕上显示报警信息，指出报警地点，同时发出声音报警。此时录像采用视频移动侦测报警录像或报警触发录像，就是说在布防后有人在公共场所或通道口活动或进入或其他的原因触发报警器后系统才进行录像。

3 、设备选型

3.1 各监控点前端设备

前端设备指位于各办事处监控系统控制范围内的重要的出入口和公共场所、设施等所安装的摄像机、镜头、云台、云台解码器等监控设备。

3.1.1 摄像机，镜头

本系统设计在过道、大厅等需要监控的地方安装室内彩色摄像机。 摄像机是前端视频图像采集的关键设备，为网络视频编码器EN4000提供视频源。摄像机的选型直接影响到整个监控系统的性能和质量。摄像机应选择具有较高灵敏度、较高清晰度和低照度，并考虑逆光补偿和高亮度抑制。应明确照明设计的最低标准，同时必须确定灯光管理模式，主要是夜间的照明管理。如走廊、停车场等公共场所的灯光在夜间关闭，视频监控系统就失去了工作的意义；如果黄昏的照度过低，此时照明系统还没打开路灯，普通彩色摄像机的图像信号会变差，为获取更清晰的取证图像，应选择性能优良的超低照度彩色摄像机，或选择照度更低的黑白摄像机（星光级），满足夜间照度过低的情况下的得到更好的监控效果。

摄像机的安装选位是图像复核和取证的关键。根据中华人民共和国公安部《安全防范工程程序与要求》（ GA/T75-94 ）的有关规定、要求。完成后的系统视频图像质量按“五级损伤标准”评定不低于 4 级。

技术指标

在摄像机标准照度下，图像画面的灰度不低于 8 级，彩色图像水平清晰度不低于 380TVL ，监视图像质量按五级损伤标准评定不应低于 4 级（见附图 1 ）。

附图 1 五级图像质量损伤主观评价表

由于考虑到监控后端显示设备需要放大显示，有的监控点场景需要将细部清晰显示，以及今后监控系统升级等诸多因素，推荐在重要场合使用 420TVL 的摄像机。

摄像机镜头收集被摄物发出的光线，将其汇聚成摄像机传感器可以感知的光学图像，针对现场情况，选择不同的标准 / 广角 / 变焦变倍镜头。选用自动光圈镜头与固定摄像机配合使用，选用电动变焦镜头与云台摄像机配合使用。为了便于统一安装和维护，前端采用模拟摄像机加网络视频编码器的数字化方案。

3.1.2 云台，云台解码器

在监控范围较大的监控点，需要配备云台和云台解码器，用于控制摄像机的俯仰、左右的转动 , 从而扩大了监控的范围。若监控点设在室外，云台和云台解码器应考虑防水、防尘，以及可以在严寒、炎热天气下 24 小时保持工作的可靠性。

3 .1.3 防护罩

对各监控点位摄像机选型的依据是：欧、美、日进口流行品牌，可放中型防护罩，同时适应在逆光、光照度不足、冬季寒冷、夏季炎热、雨天的情况下正常工作。

防护罩能保护摄像机和镜头不受灰尘、有害化学物质和天气变化的影响。防护罩材质分别为金属、有机玻璃、 ABS 工程塑料等。金属防护罩能增加摄像机的防护程度，同时可对监看区域形成威慑力，应根据现场的实际情况分别选择防护罩。

3.1.4 监控现场设备安装要求

摄像机安装在监视目标附近并且不易受到损伤的地方。安装位置不影响现场设备运行和人员正常活动，固定摄像机的安装高度距地面 2.5-5.0M （或根据现场情况确定安装高度），全方位电动云台摄像机的安装位置距地面 2.5-8M （或根据现场情况确定安装高度），附近没有妨碍云台正常旋转的物体。

摄像机镜头从光源方向对准监视目标，避免逆光安装。摄像机镜头避免强光直射，以保护摄像管靶面不受损害。镜头视场内没有遮挡重要监视目标的物体。

摄像机的种类较多，常用的有普通工业摄像机和一体化球形摄像机。我国采用的摄像一般为 PAL 制式，与我国的电视制式相同， 625 行隔行倒相， 25 帧 / 秒。用于监控的摄像机为了能较长距离传输视频信号，一般采用复合视频输出，即亮度、彩色和同步等信号复合在一起传输。

目前常用的摄像机一般采用 CCD 器件，有色彩逼真、噪声低、图像清晰、重量轻、寿命长等特点。摄像机的主要指标为分辨率 （常用线数表示）和信噪比。

普通摄像机头必须加配镜头才能摄取图像，再配上云台就能转动和俯仰了。一体化摄像机将云台、镜头和控制解码器做在了一起，采用微电机技术，一般采用 RS485 接口进行控制，并具有预置功能，使用和安装都非常方便，可靠性也大大提高。

3.2 视频编码器 E N4000

视频编码器是数字监控的关键设备，它主要负责 实时的把模拟视频图像转换为数字信息之后在计算机网络上进行传输。我们选择博研新洲公司的 EN4000 产品 , 它采用 MPEG-4 的标准压缩算法，并且能与标准的会议电视系统兼容。使经压缩的图像信号可以在 LAN 、 WAN 、 INTERNET 等以 TCP/IP 为标准网络传输协议的网络上进行传输。

表 1-2: 视频编码器 前 / 后面板配置图

　

● E N4000 编码设备将视频、数据、报警信号编码、打包在 TCP/IP 网络中传输，本地的和远程的用户可以通过 PC 机用视频监控软件软件进行图像的解压、录制、抓拍、回放；可对报警信号接收、记录详细日志。

● 监控软件端通过网络、 EN4000 编码设备的透明数据通道将控制信号发给监控系统前端的可控设备。实现远程控制。

● 适应带宽可以从 128k-15M( 适用 PSTN 、 ISDN 、 ADSL 、 DDN 等链路 ) 。

● 带宽足够的条件下，图像的传输分别对 PAL 和 NTSC 的制式达到 25 帧、 30 帧。图形分辨率达 720*576 像素点。

● 监控软件集成单、多画面，有不同级别的多用户的管理功能，实现对多用户的分级别、分性质的统一管理。

● 软件和硬件嵌入系统部分随技术的不断进步可智能升级。

3.3 各办事处监控中心设备

各办事处监控中心，主要负责对本地各监控点的视频、报警信号进行显示、处理。需要的设备包括监控主机、录像服务器 。

3.3.1 监控主机

各监控中心配备 1 台 高性能 PC 作为分 监控终端，安装 9 画面监控软件 IPView1000-Nouser 。

监控软件 IPView1000-Nouser

九画面监控软件 IPView1000-Nouser 是配合 DN2000 来使用的，可以实现在 PC 机上同时远程监视和远程控制多达 16 台 IPView1000-Nouser 的目的。使用九画面监控软件 IPView1000-Nouser 可以与前端 DN2000 建立通讯，响应 DN2000 上接入的报警输入信号，实现联动录像、联动警笛、警灯、门磁等等。

3.3.2 录像服务器

各监控中心配备 1 台 高性能的服务器作为录像服务器 ， 安装 16 路视频数字录像软件。

· 定时开启录像，定时停止录像；

· 报警联动开启录像，报警终止延时停止录像，延时时间长度可以事先设定；

· 硬盘空间动态提示。

· 集中查询录像文件，可以有多种检索方法，比如以日期、时间、报警纪录等条件组合检索录像记录。

3.4 各分公司设备

同办事处的配置相同。 各配备 1 台 高性能 PC 作为分 监控终端，安装 16 画面监控软件 IPView1000-Nouser 。考虑到与各办事处的带宽限制，建议把视频编码率设置在低于 200Kbps 。

3.5 总公司设备

同样需要配备 1 台 高性能 PC 作为分 监控终端，安装 16 画面监控软件 IPView1000-Nouser 。建议把视频编码率设置在低于 200Kbps 。 IPView1000-Nouser 可以实现系统的多级控制，同时还可以记录所有人员在监控主机的登录、操作、修改、设定等工作日志。

3.6 监控中心设计要求：

为保证中央控制室的正常、安全、可靠运行和工作，监控中心应根据普通计算机房的技术要求：

（ 1 ）相应增设架空防静电活动地板，装有空调，保证室内温度为 15-28 ℃度，相对湿度为 30%--85% ，控制台与建筑结构连接固定、抗震。

（ 2 ）照明、空调用电与设备供电经配电柜分路敷设，铺设专用接地干线（铜芯绝缘电缆或电线），地线电阻参数≥ 4 Ω，截面积≥ 25mm2 。

（ 3 ）监控中心供电容量：双路， 10KW （不包括空调用电），单项三线制供电，过流电压保护。

（ 4 ）大厦监控中心应配备在线式单相 UPS 不间断电源，保持电压稳定，并保证断电情况下能够保持 8 小时工作，以便做应急处理。向各类前端设备供电的电源配电箱应接地。

监控中心

系统抗干扰措施

系统抗干扰措施对一个综合保安系统来说十分重要，针对本系统的特点，采用下列抗干扰措施：

1 、在管线敷设时，应尽量考虑采用单独接地方式，接地点远离强电接地点，接地电阻小于 4 Ω，若采用综合接地时，接地电阻应不大于 1 Ω。

2 、在系统设计和安装调试时，应采用一点接地方式以避免由于接地电位差而引起的交流杂波等干扰，这包括下列几项措施：

（ 1 ）系统中前端设备安装时应采取绝缘措施，设备架空以避免多点接地；

（ 2 ）系统中信号电缆和控制电缆采用专用电缆；

（ 3 ）系统中电缆接头制作应符合规范；

（ 4 ）在系统控制室所有设备的外壳机箱均应接地。

3 、在系统中，为了增加设备的抗干扰能力，考虑使用交流稳压器，对原端与付端电源进行隔离。

4 、在设备选型时，采用输入电源为交流，低压的设备，这样可以避免引入不必要的干扰。

5 、建筑物内电梯、大功率空调，附近大型电器等设备的开关动作等都会在电源电路中产生超大电流，称为“浪涌现象”。造成计算机数据丢失、计算机死机和乱码、数据失真、系统瘫痪、画面不清晰、音质模糊。可以采用抗电流能力强的保护插座来克服浪涌现象的发生。

系统设备防雷

雷电及公共电网开关，建筑物内的设备造成的电涌，或瞬态过电会对系统造成极大的危害，缩短设备的使用寿命。根据系统和建筑物结构特点，为保证系统设备安全，选用设备的防雷技术指标适应所在地自然气候环境。

为确保安全防范系统设备运行和人员的安全，应当对雷电，特别是感应雷电进行必要的防范。

安全防范系统作为一个相对独立的、重要的系统，应在中心控制室设备终端设置专用防雷电涌保护器，在 5-10 毫秒之间处理最大电流，吸收能量，限制电压，防止供电系统电涌对安全防范系统的破坏影响。

3.7 系统信号传输

前端摄像机视频信号经压缩数字化全部进入监控网络，是完全建立在有信号传输的基础上。传线路的路由设计，尽量做到路由短捷、安全可靠、施工维护方便；尽量避开恶劣的环境条件或易使管线损伤的地方，尽量不与其它管线交叉跨越。整个电缆架设要考虑到环境因素、抗干扰、抗雷击等因素，要求信号线屏蔽效果好，视频线中间尽可能无接点（订制电缆），降低损耗以保证视频图像质量。系统各路视频信号在视频编码器输入端的电平值应为 1Vp-p ± 3dB ，采用设备、部件的视频输入和输出阻抗以及视频电缆的特性阻抗均为 75 W 。多芯护套线传送设备用电（视现场情况考虑是否需现场取电）。

线缆敷设穿管时，不应损伤线缆外皮（护套）。电缆穿入管子后，避免拉得过紧，应有一定的余量。穿放电缆时宜涂抹黄油或滑石粉。做到一线到位，避免电缆接续，出现接头。电缆的弯曲半径应大于电缆直径的 15 倍。

架设传输线路时按照《民用建筑闭路电视系统工程技术规范》（ GB50198-94 ）的规定，所有设备具备良好的自我抗毁能力，视频电缆或通信电缆必须敷设在金属管或线槽内，线路不影响通道畅通，并通过软管与设备相连接。任何强电电缆严禁敷设在弱电桥架或线槽线管中。

网络要求：

数字监控系统是一种基于网络的多媒体应用系统，因此这个系统的性能优劣是与网络的情况密切相关的。

总的来说，多媒体的应用，尤其是视频的应用还是属于一种高带宽的业务。而且从特性上分析，视频的业务，属于持续高码流，但是随机性、突发性不强的业务类型。因此，一方面要求网络必须能够提供一定的带宽保障；另一方面，最好将所有的视频监控点划入一个独立的 VLAN ，使视频业务和其他的业务（如数据业务等）分离开来，以免造成互相的影响。

而现在的局域网，应该都能满足这样的要求。因为现在的局域网基本上都是 100 兆甚至是千兆的骨干， 10 兆或 100 兆的桌面接入，网络中的交换机也有充分的背板交换能力对视频的应用提供足够的支持。同时对现在的交换机，支持 VLAN 的划分只是一个很基本的要求，市场上主流的产品应该都能满足要求。

每个 DN2000 ，产生的视频码流的速率从 128KBps 一直到 15MBps ，为了保证比较好的视频效果，在各办事处的局域网中，我们使它的速率保持在 3MBps 左右，而在分公司和中公司由于带宽的限制我们使它的速率保持在 200Kbps 左右。每个 DN2000 需要一个 RJ45 接头的以太网口，只需将报警点的输入接入到 EN2000 的报警输入端就可以通过网络传输报警信号。

4 ．总结

随着科学技术的不断发展，传统的管理模式和手段已经发生了深刻的变化。现代监控系统作为现代化管理的一个重要手段，从一开始出现，就受到广泛关注。随着科学的进步，其应用范围也不仅仅是企业内部的工业图像监控，而是集图像、声音、控制、数据、报警等多媒体信息的收集、传输和处理为一体的高科技集成系统。特别是通信事业发展，数字综合业务信息网络的建立，使得远距离、高保真、多元化的现代监控系统的建立成为可能。

本系统由 DN2000 、摄像机、云台、解码器、监控主机、服务器及相关软件等组成。本系统的设计，由于采用了最新的数字化多媒体信息的收集、处理、传输技术和产品，其产品及由其所构成的系统完全符合相关的国际标准，从而具有很高的先进性、可靠性、实时性。另外，由于系统采用了模块化设计，因而用户可随时根据自身发展的需要来进行扩充，可最大限度地保护用户的投资。按照用户技术要求，使得系统具有技术先进、运行可靠、系统成熟、扩充性强、图像清晰、功能完备等特点。