视频监控系统基础知识

安防监控系统一、安防监控简介安防监控系统是应用光纤、同轴电缆或微波在其闭合的环路内传输视频信号，并从摄像到图像显示和记录构成独立完整的系统。它能实时、形象、真实地反映被监控对象，不但极大地延长了人眼的观察距离，而且扩大了人眼的机能，它可以在恶劣的环境下代替人工进行长时间监视，让人能够看到被监视现场的实际发生的一切情况，并通过录像机记录下来。同时报警系统设备对非法入侵进行报警，产生的报警型号输入报警主机，报警主机触发监控系统录像并记录。二、安防监控系统的构成前端部分：前端完成模拟视频的拍摄，探测器报警信号的产生，云台、防护罩的控制，报警输出等功能。主要包括：摄像头、电动变焦镜头、室外红外对射探测器、双监探测器、温湿度传感器、云台、防护罩、解码器、警灯、警笛等设备（设备使用情况根据用户的实际需求配置）。摄像头通过内置CCD及辅助电路将现场情况拍摄成为模拟视频电信号，经同轴电缆传输。电动变焦镜头将拍摄场景拉近、推远，并实现光圈、调焦等光学调整。温、湿度传感器可探测环境内温度、湿度，从而保证内部良好的物理环境。云台、防护罩给摄像机和镜头提供了适宜的工作环境，并可实现拍摄角度的水平和垂直调整。解码器是云台、镜头控制的核心设备，通过它可实现使用微机接口经过软件控制镜头、云台。传输部分：这里介绍的传输部分主要由同轴电缆组成。传输部分要求在前端摄像机摄录的图像进行实时传输，同时要求传输具有损耗小，可靠的传输质量，图像在录像控制中心能够清晰还原显示。控制部分：该部分是安防监控系统的核心，它完成模拟视频监视信号的数字采集、MPEG-1压缩、监控数据记录和检索、硬盘录像等功能。它的核心单元是采集、压缩单元，它的通道可靠性、运算处理能力、录像检索的便利性直接影响到整个系统的性能。控制部分是实现报警和录像记录进行联动的关键部分。电视墙显示部分：该部分完成在系统显示器或监视器屏幕上的实时监视信号显示和录像内容的回放及检索。系统支持多画面回放，所有通道同时录像，系统报警屏幕、声音提示等功能。它既兼容了传统电视监视墙一览无余的监控功能，又大大降低了值守人员的工作强度且提高了安全防卫的可靠性。终端显示部分实际上还完成了另外一项重要工作——控制。这种控制包括摄像机云台、镜头控制，报警控制，报警通知，自动、手动设防，防盗照明控制等功能，用户的工作只需要在系统桌面点击鼠标操作即可。防盗报警部分：在重要出入口、楼梯口安装主动式红外探头，进行布防，在监控中心值班室（监控室）安装报警主机，一旦某处有人越入，探头即自动感应，触发报警，主机显示报警部位，同时联动相应的探照灯和摄像机，并在主机上自动切换成报警摄像画面，报警中心监控用计算机弹出电子地图并作报警记录，提示值班人员处理，大大加强了保安力度。报警防范系统是利用主动红外移动探测器将重要通道控制起来，并连接到管理中心的报警中心，当在非工作时间内有人员从非正常入口进入时，探测器会立即将报警信号发送到管理中心，同时启动联动装置和设备，对入侵者进行警告，可以进行连续摄像及录像。系统供电：电源的供给对于保证整个闭路监控报警系统的正常运转起到至关重要的作用，一旦电源受破坏即会导致整个系统处于瘫痪状态。系统的供电可以采用集中供电和分散供电两部分，用户可以根据实际的需要进行选择。以上仅是一个的典型安防监控系统介绍，在实际应用中会有不同种类型的方案出现，安防监控系统方案一般会根据用户的不同要求而量身订制。对于安防监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个安防监控系统划分为七层——表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。当然，由于设备集成化越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。三、安防监控系统雷电防护概述现代的安防监控设备均系微电子化产品,这些监控设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性。因安防监控电子设备的精密,耐过电压能力下降,其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感,使得监控系统设备极易遭雷击过电压破坏,造成整个监控系统瘫痪。为了能够准确、有效地提供安防监控系统的防雷解决方案,首先应准确分析安防监控系统遭受雷击损坏的主要原因以及可能的雷击过电压的入侵途径。在此基础上,选用合适的防雷保护装置,研究和探讨合理的信号、电源线路布线,明确屏蔽及接地方式,方可给出准确的、系统的防雷解决方案。3·1安防监控系统遭受雷击损害的主要原因(1)直击雷。直接击中露天的摄像机,直接损毁设备;直接击在线缆上,造成线缆熔断、损坏。(2)雷电侵入波。安防监控系统的电源线、信号传输线或进入监控室的其它金属线缆遭到雷击或被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线、导体侵入设备,导致高电位差使设备损坏。(3)雷电感应。电磁感应:当附近区域有雷击闪络时,在雷击落地通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势,以致损坏、损毁设备。静电感应:当有带电的雷云出现时,在雷云下面的建筑物和传输线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。一旦雷云放电后,束缚电荷迅速扩散,即引起感应雷击。电磁感应和静电感应引发的雷击现象均称为感应雷,又称二次雷,发生的机率大,据统计,感应雷击事故约占雷击事故的80%以上。(4)地电位反击。直击雷防护装置在引导强大的雷电流流入大地时,在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压,对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差,这个电位差引起的电击就是地电位反击。3.2、安防监控系统防雷解决方案要点、常见问题及注意事项3.2直击雷防护直击雷防护,是防雷保护不可或缺的重要基础,是整个防雷保护系统重要组成部分。3.2.1前端设备的直击雷防护安防监控系统前端设备有室外和室内两种,安装在室内的设备一般不会遭受直接雷击,可不考虑直击雷防护。而安装于室外的设备,多数处于相对的开阔地带,直击雷风险较大,则必须考虑直击雷防护问题。安防监控系统前端设备,如摄像头等,应置于接闪器有效保护范围之内。为了防止电磁感应,摄像机的电源线和信号线应穿金属管敷设,金属管应可靠接地。3.2.2传输线路的直击雷防护为了使传输线路免遭直击雷的侵害,传输线路应尽量避免架空架设,最好穿金属管埋地敷设,金属管的两端应可靠接地。3.2.3终端设备的直击雷防护终端设备机房(监控机房)所在建筑物应采取防直击雷保护措施,应满足《建筑物防雷设计规范》GB50057294(2000年版)要求。3.2.4防雷接地系统所有防雷保护系统均应有可靠、有效的接地。接地系统是防雷系统必要组成部分之一。安防监控系统前端、终端设备均应有良好的防雷接地,接地系统应符合规范要求。一般独立于监控机房所在建筑物的前端设备均须设有独立接地。但在此需要特别指出的是:若不满足独立接地要求,则应做共用接地。3.2.5布线应注意的问题为减小雷害风险,任何导线、金属线路均应尽可能避免与直击雷防护装置平行捆扎,而应按照有关规范要求布线,预留一定的安全距离。3.2.6交流电源浪涌保护器的选用对于安防监控系统的所有交流电源进线端均作有效的防雷保护。前端设备的交流电源进线处应安装相应的电源浪涌保护器。进入到监控机房的电源线应考虑三级防护,可在建筑物的总配电房的电源进线处安装一级电源浪涌保护器,在监控机房所在楼层配电箱的电源进线处安装二级电源浪涌保护器,在监控机房重要设备的电源进线处安装三级电源浪涌保护器。3.2.7传输线路的防护最安全的布线方式,应采取全程穿金属管埋地敷设,同时,金属管两端务必做有效接地。实际工程中,很多情况下条件不允许时,可以全程穿金属管架空走线;或者不作全程穿金属管,但在电缆进入监控机房和前端设备前务必穿金属管埋地敷设,埋地长度应不小于15m,在入户端将电缆金属外皮、金属管与防雷接地有效连接。所有传输线路的两端均应安装相应的浪涌保护器。3.2.8光纤通讯线路的防护一般来讲,光纤线路不必作加装防雷电浪涌保护装置,因为光纤线路本身不属于导体,也就不会感应、传递过电压浪涌。但应注意,光纤线缆一般有金属加强芯和金属铠层用于保护光纤线缆,则在光纤进户端必须做好接地保护。3.2.9视频信号防雷的注意事项视频信号防雷,概念比较简单,但也常常出现因工作环节上的疏忽导致防雷保护失败,同时导致视频防雷自身遭到损坏。目前,市场上大部分信号防雷产品,一般采用两级保护方式,前一级作为粗保护,一般采用气体放电管作为保护器件,后一级为细保护,一般采用TVS作为保护器件。3.2.10直流电源防护,控制线信号保护直流电源防护、控制线信号保护与视频信号保护的常见问题一致,连接方式一般为压接式。现场工程人员必须注意,正确连接此类防雷器。3.3日常维护要则(1)避雷针、避雷带、支架、接地引下线、接地体、连接线等部件,均应采用热镀锌等方法,有效防止锈蚀,日常使用应经常进行除锈防腐。(2)应定期检查避雷器的使用情况,发现有损坏、老化的情况应及时更换。在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或CCD（ChargeCoupledDevice）即电荷耦合器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。四、CCD概述摄像头的主要传感部件是CCD，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，CCD是电耦合器件（ChargeCoupleDevice）的简称，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像元件。是代替摄像管传感器的新型器件。CCD的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。CCD摄像机的选择和分类CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。五、摄像机的分类1、依成像色彩划分彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。黑白摄像机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。2、依分辨率灵敏度等划分影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。影像像素在38万以上的高分辨率型。3、按CCD靶面大小划分CCD芯片已经开发出多种尺寸：目前采用的芯片大多数为1/3和1/4。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。1英寸--靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。2/3英寸--靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线1