视频监控及网络知识培训

第一讲第二讲一、视频监控系统基础知识一、网络基础知识与架构二、以太网交换基础内容安排第三讲第四讲一、项目案件简介一、项目产品知识介绍二、设备室内外运行环境要求及注意事项三、日常维护重点四、专用维修工具的使用第一讲视频监控系统基础知识一．视频监控系统的发展二．视频基础知识三．前端设备简介四．平台架构简介一、视频监控系统的发展引言随着城市化加速、流动人口增加、反恐形势发展，治安对经济的保障发挥着越来越重要的作用。监控应用面临着IP化、智能化、大联网、可靠性等一些列新的需求，一些新的技术也在监控领域得以应用。行业：政府、铁路、武警、公安、消防等2002年起，本地监控为主，以DVR为核心设备，图像数字化，管理和控制能力弱模拟监控2008年起，前端数字化，传输网络化，流媒体管理，异构平台对接未来，全IP，标准化系统，接入多样化，图像数字化，720P成为主流，物联网技术融合,大集成平台下多业务融合90年代，完全本地化监控；以VCR为核心设备；模拟交换、存储；模拟图像数模监控网络监控平台高清智能综合监控平台视频监控系统发展趋势传统模数结合视频监控系统采集传输管理、控制电缆控制键盘存储显示视频矩阵DVR硬盘录像机云台摄像机固定摄像机显示器光端机光端机模拟视频模拟控制(RS485)光纤图例：这是一个传统监控方案的基本组网，包含视频源、传输、切换和控制、视频显示、视音频存储这五部分功能模块，采用了模拟的采集、传输和显示系统，其中监控存储部分已经数字化了，多采用DVR（数字硬盘录像机）。传统模数结合视频监控系统的局限8VCR/DVR光纤视频源传输切换和控制电缆控制键盘视频音频存储视频显示矩阵前端：每增加一个新的节点，需同时增加线路、光端机、视频分配器、矩阵端口、DVR存储等系统扩容升级困难。系统管理：存在模拟和数字两套架构，规模联网面临标准不一至，异构系统架构复杂，很难实现有效管理。线路：大量线路、转接头，各种模拟、数字设施和集成软件工程实施复杂，后期维护困难。存储：海量存储需要大量DVR，存储空间无法统一管理，检索效率低管理复杂，存储数据缺少保护可靠性低。系统维护：缺乏全系统自动定位手段故障需要依靠人工排查维护复杂。系统融合：标准化差，采用大量私有技术，很难与行业应用集成，业务升级复杂面对规模的扩展和新应用的增加，系统无论在设计、应用、管理、维护等各方面，都越来越复杂，出现了无法逾越的瓶颈从业务联网看监控IP化看控本地存全局看全局控全局存联动分析看控联动全局管模拟监控数模结合联网监控全局应用用•一部分“看”和“控”需要从局域走向城域、广域，这是基础的联网需求；•对监控信息的存储和管理需要从物理分散走向系统化，这是联网需求的根本原因；•联网是业务驱动的，代表了监控系统的发展方向。采集传输管理、控制电缆控制键盘存储显示视频矩阵DVR硬盘录像机云台摄像机固定摄像机显示器光端机光端机模拟视频模拟控制(RS485)光纤图例：采集传输管理、控制电缆控制键盘存储显示视频矩阵DVR硬盘录像机云台摄像机固定摄像机显示器光端机光端机模拟视频模拟控制(RS485)光纤图例：IPSAN/NVR数字存储代替VCR/DVR存储视频编码数字采集（编码器/IPCAM）代替模拟采集以标准信令（SIP）代替厂商私有控制协议，并独立为管理平台IP网络代替“光纤＋光端机/电缆＋矩阵”以分层、开放、模块化的架构代替模拟、封闭的架构传统监控向IP网络监控的演变存储编码器解码器管理平台交换机云台摄像机固定摄像机编码器显示器解码器采集传输管理、控制显示客户端交换机模拟视频模拟控制(RS485)IP网络图例：IP-SANIPCIP网络监控系统二、视频基础知识视频监控利用视频探测手段对目标进行监视、控制和信息记录。组成一般由前端、传输、控制及显示记录四个主要部分组成。视频监控系统原理视频监控系统概述控制部分摄像部分传输部分显示与记录视频视频：动态图像，是一组图像按时间顺序的连续展示。利用人眼视觉暂留的原理，通过播放一系列的图片，使人眼产生运动的感觉。视频的三要素：空间分辨率（即屏幕上的点数）颜色分辨率（即每个点的颜色位数）时间分辨率（即每秒的帧数）图像扫描方式帧：一段视频中的每一幅图像称为一帧。根据视觉暂留原理，要使人的视觉产生连续的动态感觉，每秒钟图像的播放帧数要在24～30帧频（每秒播放的帧数）。扫描方式：传送视频图像时，将每幅图像分解成很多像素，按照一个一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收。扫描行数（扫描分辨率）越多，清晰度越高。分隔行扫描和逐行扫描。帧帧逐行扫描奇数场偶数场隔行扫描（PAL）TV制式NTSC(美国、日本）30帧/秒，525行/帧PAL(西欧、中国）25帧/秒，625行/帧SECAM（俄、法）注：电影是24帧/秒标准数字化电视分辨率：PAL：720*576NTSC：720*480pal:25帧/秒ntsc:30帧/秒TV制式NTSCPALSECAM帧频(Hz)302525行/帧525625625亮度带宽(MHz)4.26.06.0彩色幅载波(MHz)3.584.434.25声音载波(MHz)4.56.56.5电视制式图像分辨率D14CIF1×12CIF1×1/2DCIF3/4×2/3CIF1/2×1/2QCIF1/4×1/4PAL720×576704×576704×288528×384352×288176×144NTSC720×480704×480704×240528×320352×240176×120分辨率制式CIF（commonintermediateformat）通用中间格式图像分辨率4CIF576(PAL)480(NTSC)CIFQCIF2CIFDCIF528×384(PAL)各种图像分辨率介绍QCIF(176x144)CIF（commonintermediateformat）通用中间格式352x288（PALNTSC）10万像素，主流分辨率2CIF704x28820万像素4CIF704x57640万像素DCIF528×38420万像素（doubleCIF）D1720x576(PAL)40万像素VGA(VideoGraphicsArray)640x480QVGA320x240720P1080x720130万像素1080P1920x1080200万像素码流码流（BitStream）将图像压缩后形成的数据码率（BitRate）bps/Bps→对码流进行量化码率类型：定码率（CBR）、变码率（VBR）码流类型：视频流、音频流、复合流通过码率计算录像文件大小每小时录像文件大小（单位：M字节/小时）＝码率（Kbps）×3600秒÷8÷1024三、前端设备简介传输介质介绍同轴电缆－视频传输线SYV75－3（200米内）SYV75－5（300－500米）SYV75－7SYV75－9SYV75－12（1公里以上）其中75代表阻抗，3/5/7等代表线径。编数（指视频线屏蔽铜网的数量）:一般有64/96/128编,编数越多,抗干扰能力越强.控制线主要用于控制云台的转动及摄像机变焦等场合，控制信号常用-RS485通讯（最远1200米）。如：RVV6-0.5≤100米RVV6-0.75＞100米RVV2-1.5其中6与2代表线芯数量。补充：控制线也可采用三类双绞线UTP。同轴电缆－控制线补充知识BNC接头：用于同轴电缆AUI接口：“D”型15针接口，用于粗同轴电缆。传输介质介绍同轴电缆（图示）1同轴电缆（图示）2视频采集部分-摄像机（Camera）摄像机:视频监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”。当被监视场所面积较大时，在摄像机上加装变焦距镜头，使摄像机所能观察的距离更远、更清楚；把摄像机安装在电动云台上，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能覆盖的角度更大。为了防尘、防雨、抗高低温、抗腐蚀等，对摄像机及其镜头还应加装专门的防护罩，甚至对云台也要有相应的防护措施。专业监控摄像机摄像机：将光信号转变为电信号的装置镜头：包括定焦镜头或二可变镜头，三可镜头（调焦、调聚、调光圈）云台：承载摄像机上下左右移动，分为轻载云台、重载云台防护罩。云台镜头摄像机摄像机基本构成摄像机主要由镜头、光电传感器（主要为CCD电荷耦合器件器件）、DSP等组成，被摄物体反射光线经过镜头聚焦至CCD上，CCD由多个X-Y纵横排列的像素点组成，每个像素都由一个光电二极管及相关电路组成，光电二极管将光转变成电荷，收集到的电荷总量与光线强度成比例，所积累的电荷在相关电路的控制下，逐点移出，经滤波、放大，再经过DSP处理后形成视频信号输出。Cmos:互补金属氧化物半导体D/A转换器增益背光补偿降噪。。。。A/D转换器CCD信号处理图像传感器模拟视频输出模拟摄像机摄像机原理枪型摄像机半球摄像机球形摄像机红外摄像机摄像机分类摄像机特点类别特点枪机价格便宜，但不具备变焦和旋转功能，只能完成一个角度固定距离的监视、隐蔽性较差；半球型摄像机具有一定的隐蔽性，同时外形小巧、美观，可以吊装在天花板上，弥补了枪机的某些不足；一体化摄像机内置镜头、可以自动聚焦，对镜头控制方便，安装和调试简单；红外日夜两用摄像机将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元综合成为一体的摄像设备，具有夜视距离远、隐蔽性强、性能稳定等优点；高速球摄像机集一体机化摄像机和云台于一身的设备，另外具有快速跟踪、360°水平旋转、无监视盲区和隐私区域遮蔽等特点和功能；网络摄像机又称IPcamera。它可以将图像采集后进行数字处理并加以压缩，通过IP网络将压缩的视频信号送入到服务器侧或客户端侧；在服务器端或客户端侧，通过软件就可以实时查看远端的图像。类别适用性备注半球摄像机适用于有吊顶的室内场所，如机房，办公区域，走廊等无需另外配支架，美观，安装简单固定枪式摄像机适用于普通固定监视场景，如走廊、电梯厅、楼梯口、各类入口、银行柜台、地下停车场等。需要配合支架安装快球一体化摄像机适用于室内、室外大范围监控并需要快速相应的场景，如各类建筑大堂、室内外停车场、小区、工厂、平安城市。集成了摄像机、变焦镜头、云台、解码器、防护罩于一体，只需配合支架完成安装PTZ枪式摄像机适用于大范围的室外监视应用，如铁路、机场、公路、码头等通常是变焦镜头、摄像机、防护罩、云台组装在一起，具有高性能。摄像机适用性编码器-DVRDVR:数字视频录像机（硬盘录像机）digitalvideorecorder，始于20世纪90年代末，是数字视频监控时代标志性产品功能：模拟视音频的数字化、编码压缩与存储。早期的DVR:数字化的存储设备后期的DVR:存储、网络化、软件管理DVR原理DSP芯片/ASIC芯片A/D芯片视频编码压缩A/D芯片DSP芯片/ASIC芯片实时存储实时浏览录像回放CPU硬盘网络PCIBUSMPEG-4/H.264硬压缩软压缩视频采集模数转换视频编码实时浏览硬盘写入录像回放DVR接口警笛继电器输出干接点输入摄像机显示器报警探测器视频输入报警输入VGA/DVICOMPTZ控制口报警输出音频输出网络接口USB风扇电源及开关BNC监示器单机工作架构RS232DVR软硬件构成硬件架构：PC式DVR/嵌入式DVR软件GUI良好人机界面设备管理，配置录像管理报警管理视频存储与备份视频浏览与回放设备网管维护用户管理手动启停录像动态触发录像报警事件录像时间表录像外部干接点报警方式外部API报警方式VWD报警方式手动创建标签报警虚拟矩阵视频浏览视频回放DVR模数混合构架网络摄像机（IPC）模拟摄像机DVSIPC真正实现数字化：IPC本地存储PoE摄像机镜头网卡软件操作系统IPC集视频采集、编码压缩、网络传输等多种功能于一体。视频分析、本地存储等功能将会是IPC的基本配置，不是奢侈品。IPC的未来是高清、智能、标准化。原理：CCDA/DDSP1NET光图像码流DSP2CCD网络摄像机工作流程示意图IPC技术优势•光电转换后仅需一次A/D转换，降低图像质量损失•嵌入式架构，编码压缩信号处理•采用逐行扫描方式，相