安防企业员工培训教程 ：安防技术从入门到精通

安防企业员工培训教程

 

安防技术从入门到精通

 

编者按：

安防行业从 20 年前的模拟监控到现在的数字化、网络化、信息化经历了一个漫长的发展过程，在此过程中，还没有一本专门的培训教程，绝大多数的安防行业人士都是通过自身的技术基础和工作实践进行学习和提高，在现今社会的飞速发展过程中，已经没有更多的时间来用于学习，工作的压力和知识不足或者片面性形成了一个不可忽视的矛盾，庆幸的是，网络的飞速发展为我们带来信息传递的便利性，在互联网我们可以学习到更多的知识和掌握技术发展的前沿，在此，本论坛为广大网友和安防行业人士提供一部经过多次搜集、整理后的可用于员工培训的教程，以望能够对广大朋友有所帮助。

在此，我们要向那些欣然贡献自己知识的网友表示崇高的敬意，是你们的慷慨，让我们能有机会学习到更多的知识，再次表示衷心的感谢，谢谢你们！

 

 

 

特别声明：

本培训教程是搜集于互联网，著作权归原作者所有，尽管无法考证原文出处，但是我们相信每一个知识点都来自于不同的拥有奉献精神的作者，请不要将本著作商业化，我们仅仅希望本著作能带给更多人知识，快速提高和掌握安防相关的知识，提高工作效率。

 

目 录

目录…………………………………………………………………………………………………………………………………2

第一章 弱电系统与应用电视系统……………………………………………………………………………………6

第一节、弱电系统的内容与分类……………………………………………………………………………….6

一、火灾自动报警与自动灭火系统…………………………………………………………………….6

二、通信系统…………………………………………………………………………………………………….6

三、电缆电视和卫星电视接收系统…………………………………………………………………….6

四、扩音与音响系统………………………………………………………………………………………….7

五、安全防范系统……………………………………………………………………………………………..7

六、建筑物自动化系统（BA）………………………………………………………………………….8

第二节、应用电视简介……………………………………………………………………………………………..8

第三节、应用电视的种类与发展方向………………………………………………………………………10

一、应用电视的分类………………………………………………………………………………………..10

二、闭路电视的发展方向…………………………………………………………………………………12

第四节、安全防范应用电视系统的组成…………………………………………………………………..13

第二章 前端部分的主要设备…………………………………………………………………………………………15

第一节、摄像机………………………………………………………………………………………………………15

一、CCD摄像机的分类……………………………………………………………………………………15

二、CCD传感器的技术发展趋势……………………………………………………………………..17

三、CCD摄像机的技术性能、特点及进展……………………………………………………….18

四、CCD摄像机常见性能和主要性能指标……………………………………………………….19

五、一体化摄像机……………………………………………………………………………………………23

六、球型摄像机……………………………………………………………………………………………….25

七、低照度摄像机……………………………………………………………………………………………27

八、网络摄像机……………………………………………………………………………………………….28

九、摄像机的日常维护…………………………………………………………………………………….30

第二节、镜头………………………………………………………………………………………………………….31

一、镜头分类…………………………………………………………………………………………………..31

二、镜头参数…………………………………………………………………………………………………..32

三、镜头接口…………………………………………………………………………………………………..33

四、镜头的发展……………………………………………………………………………………………….33

五、CCTV中的特殊镜头…………………………………………………………………………………34

第三节、报警探测器……………………………………………………………………………………………….38

一、红外报警探测器………………………………………………………………………………………..38

二、微波探测器……………………………………………………………………………………………….40

三、玻璃破碎探测器………………………………………………………………………………………..42

四、震动探测器……………………………………………………………………………………………….42

五、超声波探测器……………………………………………………………………………………………43

六、开关式报警器……………………………………………………………………………………………44

七、周界报警探测器………………………………………………………………………………………..44

八、双技术与双鉴报警探测器………………………………………………………………………….48

九、商品电子防盗系统…………………………………………………………………………………….48

第四节、解码器………………………………………………………………………………………………………51

第五节、云台………………………………………………………………………………………………………….52

一、云台的分类……………………………………………………………………………………………….52

二、云台的内部结构………………………………………………………………………………………..53

三、通用型云台的性能指标……………………………………………………………………………..53

四、特殊用途的云台………………………………………………………………………………………..56

第六节、防护罩………………………………………………………………………………………………………59

一、通用型防护罩……………………………………………………………………………………………59

二、特殊用途护罩……………………………………………………………………………………………61

第七节、红外灯与其它辅助照明设备………………………………………………………………………64

一、普通照明设备……………………………………………………………………………………………64

二、红外灯的原理……………………………………………………………………………………………66

三、红外灯的种类……………………………………………………………………………………………66

四、红外灯的选择与使用…………………………………………………………………………………68

第三章 信号传输部分……………………………………………………………………………………………………71

第一节、同轴电缆传输……………………………………………………………………………………………71

一、同轴电缆…………………………………………………………………………………………………..71

二、电缆补偿器……………………………………………………………………………………………….72

三、同轴电缆基带传输易出现的干扰……………………………………………………………….72

第二节、光纤传输方式……………………………………………………………………………………………74

一、光纤传输的特点………………………………………………………………………………………..74

二、光纤结构与传输机理…………………………………………………………………………………75

三、光缆………………………………………………………………………………………………………….78

四、光源………………………………………………………………………………………………………….79

五、探测器………………………………………………………………………………………………………83

六、光纤传输系统……………………………………………………………………………………………83

第三节、双绞线传输……………………………………………………………………………………………….86

一、双绞线传输视频信号的基本原理……………………………………………………………….87

二、双绞线与双绞线传输图像的优点……………………………………………………………….87

三、远程供电器……………………………………………………………………………………………….89

第四节、无线传输方式……………………………………………………………………………………………90

第四章 中心控制部分……………………………………………………………………………………………………91

第一节、四画面分割器……………………………………………………………………………………………91

第二节、多画面处理器……………………………………………………………………………………………92

第三节、视频／音频切换器…………………………………………………………………………………….93

第四节、报警处理器……………………………………………………………………………………………….95

第五节、多媒体控制设备………………………………………………………………………………………..96

一、多媒体监控系统所具备的功能：……………………………………………………………….96

二、多媒体监控系统的特点：………………………………………………………………………….97

三、多媒体监控系统控制部分的组成：……………………………………………………………98

第六节、其它设备…………………………………………………………………………………………………..98

一、时间、日期发生器：…………………………………………………………………………………99

二、字符叠加器：……………………………………………………………………………………………99

三、视频分配器：……………………………………………………………………………………………99

四、时基校正器：……………………………………………………………………………………………99

五、云台、镜头控制器：……………………………………………………………………………….100

第五章 记录、显示部分的设备……………………………………………………………………………………101

第一节、传统录像机……………………………………………………………………………………………..101

第二节、数字硬盘录像机………………………………………………………………………………………102

第三节、网络视频服务器………………………………………………………………………………………107

第四节、数字硬盘录像机与视频服务器的区别………………………………………………………109

第五节、图像显示设备………………………………………………………………………………………….110

一、CRT（Cathode Ray Tube）监视器：………………………………………………………..110

二、大屏幕投影设备………………………………………………………………………………………112

三、平板显示器件………………………………………………………………………………………….123

四、图像的输入……………………………………………………………………………………………..125

第六章 监控系统应用案例分析与设计………………………………………………………………………….126

1、DVR 的现在及未来市场分析……………………………………………………………………………126

2、农村信用社安防应用需求及产品设计……………………………………………………………….132

3、可视化水文监测系统………………………………………………………………………………………..142

4、智能小区监控系统方案与实践………………………………………………………………………….149

5、公安机关视频会议系统…………………………………………………………………………………….156

6、平安城市监控系统分析与实现………………………………………………………………………….161

7、平安城市实际案例（江苏省常熟市平安城市监控项目）…………………………………..180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一章 弱电系统与应用电视系统

所谓弱电是针对电力、照明用电相对而言的。通常情况下，把电力、照明用的电能称为

强电；而把传播信号、进行信息交换的电能称为弱电。强电的处理对象是能源（电力），其

特点是电压高、电流大、功耗大、频率低，主要考虑的问题是减小损耗、提高效率；弱电的

处理对象主要是信息，即信息的传送与控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，

主要考虑的问题是信息传送的效果，如保真度、速度、广度和可靠性等。

 

第一节、弱电系统的内容与分类

 

一、火灾自动报警与自动灭火系统

该系统也称火灾自动报警与联动控制系统，或火灾自动报警与消防控制系统，是通过安

装在现场的各种火灾探测器对现场进行监控，一旦发生火灾警情产生报警并联动相应的灭

火、疏散、广播等设备，达到预防火灾的目的。

二、通信系统

随着信息时代、知识经济时代的到来，自动控制技术、计算机技术和通信技术的高度发

展对建筑物内的信息系统的建设起到了很大的推动作用，真正实现建筑物自动化（BA）、

通信自动化（CA）、办公自动化（OA）以及住宅自动化（HA），而独立系统之间必然要通过各种方式（如局域网）连接起来，共享所积累的数据资源，转送和处理数据，并由通信

系统与外界公用通信网连接，形成综合通信系统。

三、电缆电视和卫星电视接收系统

电缆电视和卫星电视接收的应用和推广是为了解决大城市高层建筑或电视信号覆盖区外的边远地区因电视信号反射或屏蔽严重而影响电视信号良好接收问题和丰富节目内容而设置的。

电缆电视系统（Cable Television），缩写 CATV，是由早期的功用天线电视系统（Community Antenna Television）发展而来，开始时是以共用一组接收天线的系统传送，后来发展到以闭路形式或以有线传输方法传送各种电视信号， 尤其是扩宽到卫星直播电视节目的接收、微波中继、录像和摄像、自办节目等，使 CATV系统合成信息社会综合信息网的组成部分。

电缆电视系统也是属于应用电视系统， 但是由于与当前使用的以监视控制为目的的电视

监控系统从传输的信号方式到应用范围都有很大的差别， 因此现在已经单独作为一个弱电系统出现。

四、扩音与音响系统

扩音与音响系统基本上有三种类型：一是公共广播（PA），属于有线广播系统，包括

背景音乐和紧急广播功能；二是厅堂扩音系统；三是专用的会议系统。

五、安全防范系统

安全防范系统的全称为公共安全防范系统，是以保护人身财产安全、信息与通讯安全，达到损失预防与犯罪预防目的。

㈠防盗报警系统

防盗报警系统是通过安装在防护现场的各种入侵探测器对所保护的区域进行人员活动的探测（入侵），一旦发现有入侵行为将产生报警信息，以达到防盗的目的。

㈡电视监控系统

电视监控系统是以图像监视为手段，对现场图像进行实时监视与录像。监视监控系统可以让保安人员直观地掌握现场情况，并能够通过录像回放进行分析。电视监控系统是应用电视系统的重要组成部分，也是安防系统的重要组成部分。当前电视监控系统已经与防盗报警系统有机地结合到一起，形成一个更为可靠的监控系统。

㈢出入口控制系统

出入口控制系统又称门禁系统，其功能是控制人员的出入，还能控制人员在防范区域内的活动。在防范区域内， 必须使用各类卡片、 密码或通过生物识别技术经控制装置识别确认，才能通过。停车场管理系统实际上也属于出入口控制系统。

㈣楼宇保安对讲系统

楼宇保安对讲系统为访客与室内人员提供双向通话或可视通话、遥控开锁以及报警功能。

㈤电子巡更系统

在大型楼宇或场院中，出入口很多，来往人员复杂，必须有专人巡逻，较为重要的地点应设巡更站，定期进行巡逻。电子巡更系统是保安人员在规定的巡逻路线上，在指定的时间和地点向中心控制室发回信号以示正常。

六、建筑物自动化系统（BA）

建筑物设备自控系统（Building Automation System——BAS）主要是建筑物的变配电设备、应急备用电源设备、蓄水池、不停电源设备等监视、测量和照明设备的监控；给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等运行、工况的监视、测量与控制；空调系统的次热源设备、空调设备、通风设备及环境检测设备等运行工况的监视、测量与控制；热力系统的热源设备等运行工况的监视；以及对电梯、自动扶梯设备运行工况的监视。通过 BAS实现对建筑物内机电设备的控制与管理，节约能源和人力资源，提高物业管理水平，创造更舒适、安全的环境。

第二节、应用电视简介

应用电视系统是弱电系统工程的一个重要的子系统。应用电视是指除广播电视系统以外，在其它领域中应用的一切电视系统，由于首先用于工业所以习惯上也称工业电视，随着科学技术的发展应用电视以其传输质量高、系统功能强、应用范围广、施工方便、操作简单、 使用安全和不占空间频率等优点，被广泛应用于工业、农业、科研、教育、军事等行业。目前应用电视以其独特的功能和优点在扩展人们的视野，提高工作效率、减轻劳动强度，实现安全生产、经营等方面已经显示出广阔的发展前景和巨大的使用价值。

应用电视和有线电视都采用同轴电缆或光缆作为电视信号的传输介质，其特点是不向空间发射频率，故称闭路电视。闭路电视在信号传输过程中普遍采用两种传输方式，一种是射频信号传输，又称高频传输；另一种是视频信号传输，又称低频传输。有线电视系统采用射频传输方式， 而工业电视、 交通管理电视、 电视台节目制作系统等都采用视频信号传输方式。

我们把采用视频信号传输方式的闭路电视系统称作应用电视系统。

电视信号的闭路传输方式有：视频传输方式和射频传输方式。其中视频传输方式又称基带传输，指不经频率变换等任何处理，直接传送摄像机、录像机等设备输出的视频信号和音频信号。视频传输方式具有如下特点。

设备简单，成本低，可直接传输高清晰度电视。

工作稳定，图像质量好。传输距离近，系统容量小。

视频信号频带很宽，并且起始频率很低，音频信号频率则更低。音频信号范围是20HZ～20KHZ，视频信号在 30HZ～4.5MHZ 之间。所以信号在电缆传输中其振幅在高频端和低频端的衰减差很大，特别是相位失真太大就难以用简单的电路进行补偿。由此传输干线距离受到很大限制，也决定系统用户和传输路数不能太多。

占有电缆多，节目换接麻烦。

抗干扰能力差。

同轴电缆的屏蔽层对于频率越低的信号屏蔽性能越差， 因此易受到载波电话、 有线广播、音频通信等信号干扰。若线缆采用架空明线时还会因天线效应受到频率为 500KHZ～1600KHZ 的中波广播电台信号的干扰。射频信号传输是把射频和音频信号对高频载波信号进行调制，使之成为我国标准电视广播信号（射频信号），然后送往干线电缆进行传输，与视频传输相比具有如下特点。

设备复杂，匹配要求严格。

该传输方式要增加频率变换设备。由于载波频率高，容易产生失配反射（驻波），造成用户收看时图像重影，因此要求设备与设备之间、设备与电缆之间的连接要阻抗匹配，以保证图像传输质量。

容易与当地电视台节目争用频道。

射频传输方式主要是有线电视系统采用， 有线电视系统就是将多个调制在不同频道的射频信号混合在一起，通过一根同轴电缆或光缆传输到不同用户进行收看。该系统易与广播电视节目争用频道，但可通过占用当地空用频道得到解决，具体方法可由调制器确定频道。传输距离长，系统容量大。

由于可使用同一电缆传输多路节目， 在干线传输部分安装放大器后可延长传输距离到几公里。因此节省大量线缆并携带更多的用户。

增加节目方便，变换内容简单。

当节目增加时无需改动线路和增加设备，只需在前端混合部分增加一路输入接口即可实现。接收时只需按动电视机频道转换器即可接收增加后的节目。

容易与外界网络并网。

综上所述，射频传输和视频传输是闭路电视系统的两种信号传输方式，按传输方式的不同，可分为有线电视和应用电视两大类型。在许多场合下两者又可以结合在一起，组成一个多功能的综合的闭路电视系统。

第三节、应用电视的种类与发展方向

一、应用电视的分类

应用电视系统一般按使用部门、使用环境进行分类。

㈠通用工业电视

主要用于工业生产、试验、研究等现场的监视。安装后可提高工作效率、保证安全生产、改善工作环境。

㈡教学电视

电化教学已经逐渐地被认识和接受，并逐步得到普及。电化教学以直观、形象、生动、感染力强等特点使学生理解深、记忆牢，有助于加快教学进度和提高教学质量。同时降低教师的劳动强度，节省师资和教学设备。

㈢医用电视

应用电视系统在医疗领域具有广泛的发展前景。它不仅能进行一般的医疗监护，还可以配合其它电子医疗设备进行病理检查和治疗工作。另外，显微电视还能进行高难度的手术治疗。

㈣交通管理电视

在交通运输部门安装应用电视可以实现对城市交通要道、车站、港口、机场、隧道等现场的远距离监视，掌握交通要道的车辆情况，起到疏导旅客、保障运输畅通、防止事故发生的作用。

㈤通信电视

通信电视又称信息传递电视。在当今的信息时代，信号传输包括着巨大的信息流，应用电视可以传递图像信息和数据资料。

㈥检测电视

应用电视不仅可以传输供眼睛观看的图像信号，而且还具有非接触性质的电视测量，并且测量速度高、输出信号易于处理。这种电视系统配以电子计算机可以对移动目标的检测信号通过处理后转变成数字信号，输入计算机再进行处理。因此在宇宙观测和航天工程上得到广泛的应用。

㈦军事电视

这种电视可应用于观察火箭发射、 原子反应堆运行情况，也可用于战场侦察、目标瞄准、电视制导、空间遥感遥测、空间摄像等方面。在国际方面，应用电视以成为现代化的侦察工具之一，尤其是红外夜视电视。

㈧矿井下电视

这种电视主要用于光照度很低的井下采矿业和地质勘探的井下现场，配以自动控制系统还可实现自动化生产。

㈨农业电视

主要用于森林防火、大型养殖场和大型水库水位及河水水位的监视。

㈩水下电视

将特制的水下摄像机沉入海底，可看到美丽的海洋世界，研究海底的地质结构，探索沉船，检查桥坝、桥墩等水下建筑物。同时水下摄像机也越来越多地使用在水上项目的体育比赛中。

二、闭路电视的发展方向

随着科学技术的发展，闭路电视系统也不断地进步，同时以其巨大的优势而不断得到认可和普及。

闭路电视的发展方向可归纳为如下几点：

• 大型化，多路化。
• 系统功能更强。
• 能进行双向传输。
• 采用光纤作为传输介质。采用光导纤维作传输介质可为扩大用户量、增加功能、提高传输质量、延长传输距离、实现大容量双向传输提供了有利条件，是目前闭路电视的发展前途。
• 数字化、网络化。
• 集成化。

在当今的电视系统应用中，传统意义上功能单一的电视系统已经远远不能满足实际需要，因此各种弱电系统与电视系统的有机结合将形成一个综合性的弱电集成系统，如火灾自动报警系统、扩音音响系统、防盗报警系统、出入口控制系统、电子巡更系统、楼宇自控系统等。

第四节、安全防范应用电视系统的组成

应用电视系统一般由前端信号摄取部分、信号传输部分、中心控制部分、信号处理显示部分等四部分组成。小到单路系统，大到上百路、上千路系统，无论功能多少，都可以清楚的区分各部分的不同设备。

一、前端信号摄取部分：

这部分设备包括摄像机、镜头、云台、解码器、灯光、报警探头、防抢开关、监听器、支架、防护罩等等。可以根据不同的需要选择不同的设备，如银行柜员制系统只需选择摄像机、镜头及防护装置即可。

该部分的器材选择原则是能够全方位清楚、真实地监视并反映现场情况。

二、信号传输部分：

信号的传输需要不同的电缆，一般需有视频同轴电缆、带屏蔽层的多芯控制电缆、电源线等，其选择尤其是视频同轴电缆应选择优质电缆以避免由于电缆质量问题使视频信号的传输质量降低。必要时还可选择使用视频放大器、视频线缆补偿器等器材。

三、中心控制部分：

中心控制部分是闭路电视系统的心脏，有了这一部分才能实现相应的控制功能，而系统功能强弱、档次高低在很大程度上取决于中心控制部分器材的选择。一般情况下，该部分包括视频切换器、音频切换器、报警处理器、时间日期发生器、画面分割器、云台镜头动作控制器、视频分配器、其它自动控制设备等。

中心控制设备的种类、品牌很多，选用原则是根据实际需要功能，选择性价比高、能真实还原前端摄取信号的产品。

四、图像处理及显示部分：

该部分包括器材有录像机、电视机或专业监视器等。有时也将该部分与中心控制部分合并。

录像机、监视器的选用原则是与前端设备相配合，做到档次一致。如前端选择 460 线以上的清晰度较高的摄像机，则监视器应选与摄像机清晰度相差不大的电视或监视器，否则不能体现摄像机的高质量。同样若摄像机的清晰度不高，选择高清晰度的专业监视器也无法使观看到的图像达到高于摄像机指标的高画质。

 

第二章 前端部分的主要设备

第一节、摄像机

摄像机的发展速度很快，从摄像管到 CCD元件，以其构成的 CCD摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特点，同时清晰度、照度、可靠性等指标大大提高而被广泛应用。CCD是 Charge Coupled Device（电荷耦合器件）的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

被摄物体的图像经过镜头聚焦至 CCD芯片上， CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。

一、CCD 摄像机的分类

㈠按照成像色彩划分

CCD摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机两种。除色度处理方面不同外，其它原理基本一致。主要有光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。其中光电转换系统是摄像机的核心。

自然图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上， 彩色摄像机的光学系统中使用相干分色棱镜或特殊条状滤色镜将光信号分成红、绿、蓝三色光信号，光电转换系统通过摄像管或CCD 元件利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号，再经放大、处理、编码而成为全电视信号。

㈡按照分辨率划分

按照分辨率划分为 25 万像素左右，对应彩色 330 线/黑白 400 线的低档型；25 万至 38万像素之间，对应彩色 420 线/黑白 500 线的中档型；38 万像素以上，对应彩色大于或等于460 线黑白570 线以上的高档型。

㈢按照摄像机灵敏度划分

按照灵敏度可分为最低照度 1 至 3Lux(勒克司) 的普通型；0.1Lux 左右的月光型；0.01Lux 以下的星光型以及原则上可以为 0Lux，采用红外光源成像的红外照明型。

㈣按照 CCD靶面尺寸划分

摄像机摄像器件（CCD）的尺寸分为 1 英寸、1/2 英寸、1/3英寸、1/4 英寸等。其中以

1/3 英寸和 1/2 英寸最为常见。

CCD尺寸 水平（mm） 垂直（mm） 对角线（mm）

1 英寸 12.7 9.6 16

2/3 英寸 8.8 6.6 11

1/2 英寸 6.4 4.8 8

1/3 英寸 4.8 3.6 6

1/4 英寸 3.6 2.4 4

1/5 英寸的 CCD摄像机正待开发之中，将来也会在市场上占有一定比例。

一般来说，大的 CCD 芯片，其相应的象素面积也较大，接收所摄光的面积增大，必然使象素输出电荷增多，灵敏度上升，在弱光条件下具有较好的拍摄能力，容易使摄像机整体质量提高，图像细部明显细腻自然。而光学系统聚焦影像时的焦平面越小，则成像过程中丢失的细节就越多，得到的影像放大后细部过渡就可能有突变的现象，显得不自然。另外小尺寸 CCD 拥有更多的象素和更高的分辨率也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。单个像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄。每个象素上的信息趋于与在它附近的象素的信息混合（在电子学上这个概念叫做色度亮度干扰）。

二、CCD 传感器的技术发展趋势

CCD是摄像机的核心器件，因此其性能高低将直接影响摄像机的品质，并且 CCD的发展是摄像机更新换代的基础。

CCD 传感器有两种，第一种是特殊 CCD 传感器，如红外 CCD 芯片（红外焦平面阵列器件）、高灵敏度背照式和电子轰击式 CCD、EBCCD等，另外还有大靶面如 2048×2048、4096×4096 可见光 CCD 传感器、宽光谱范围（紫外光→可见光→近红外光→3-5µm 中红外光→8-14um 远红外光）焦平面阵列传感器等。目前已有商业化产品，并广泛应用于各个领域。第二种是通用型或消费型 CCD 传感器，在许多方面都有较大地进展，总的方向是提高CCD摄像机的综合性能。

㈠CCD传感器的像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展。

由于制造 CCD 传感器的硅片和加工成本都很高，所以很希望一片 6.5 英寸的硅片上光刻出更多的 CCD传感器芯片；由于光刻机的进步，所以在仍保持具有很高灵敏度的特性下，CCD 传感器的尺寸向 1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸、1/5 英寸的方向发展。在 1993 年，1/2英寸的CCD传感器占总产量的5%;1/4英寸的CCD传感器占总产量的10%； 1/3英寸的CCD传感器占总产量的 85%。在 1997 年，在总产量比 1993 年增加 200%以上的情况下，1/2 英寸的 CCD 传感器仍有很大发展，已占总产量的 15%（1/2 英寸由于靶面较大仍有许多场合需要，尤其在科研领域中）；1/4 英寸的 CCD传感占总产量的 60%。也就是说，1/2英寸较大靶面尺寸 CCD传感器仍有很大增长。 1/4 英寸的 CCD传感器的产量比 1/3 英寸的CCD传感器来说，占总产量的比例在减少。

㈡CCD传感器向高素数、多制式发展

各种 CCD 传感器的像面尺寸在减少，但其像素数在增加，已由早期的 512（H）×596（V）向 795（H）×596（V）发展，甚至出现超过百万像素的 CCD 传感器。为提高水平方向和垂直方向的分辨能力，已从通常的隔行扫描向逐行扫描格式发展。

㈢降低 CCD传感器的工作电压、减少功耗

在初期研制的 CCD摄像机有+24V、+22V、+17V和+5V等，目前通用的为+12V。为配合 PC 摄像机和网络图像传输的应用，逐步以+12V 和+5V两种工作电压为主。

㈣提高 CCD摄像机的制造效率

为了降低 CCD 摄像机的制造成本，实现高速自动化生产，制造厂家追求紧密性结构，致力于 CCD摄像机的小型化，即由 Dip On Board（DOB）过锡板工艺改进为 Chip On Board（COB）板上连接 IC 芯片的贴片方式。到目前为止，已实现多层板的 Multi Chip Module（MCM）多芯片集成模组化制造技术。

㈤CCD摄像机的数字化

在制造 CCD 摄像机时，从以往的 Analog 模拟系统逐步实现 DSP 数字化处理，可以借助电子计算机和专门软件系统实现对 CCD 摄像机，特别是对彩色 CCD 摄像机的各种参数的量化调整，可以确保 CCD 摄像机性能指标的优化一致性以及在特殊使用条件下的参数量化修改。

三、CCD 摄像机的技术性能、特点及进展

㈠Hyper-D 高动态范围 CCD摄像机

CCD 摄像机是一种用来模拟人眼的光电探测器。但是人眼在观察目标时，可以看清目标的最低照度为 1Lux，当目标照度达到 3×105Lux 时，即为人眼动态范围，这种摄像机被称为 Hyper-D CCD摄像机。

㈡从模拟 Analog CCD 摄像机向 DSP 数字处理 CCD摄像机方向的发展

采用 DSP（数字信号处理）技术， 可以使 CCD摄像机在数字检测和数字运算技术上能够有效实现智能化逆光背景补偿；能够自动跟踪白平衡，即可以在任何条件下检测和跟踪”白色”，并以数字运算处理功能来再现原始的景物色彩。

㈢电脑摄像机（PC camera）和网络摄像机（Network Camera）

由于计算机的进步和发展，可通过计算机主板上的 USB 接口通用串行总线和 IEEE1394高速串行综合数据传输接口以及 PCMCIA 来输入。USB 接口的传输速率是 12Mbps，IEEE1394 接口的传输速率是 100-400Mbps。随着国际信息高速公路的实施，对于 CCD摄像机作为系统的前端图像传感器正向着适合网络用户的方向发展。CCD 摄像机不仅需具有高分辨率的图像质量，而且还需具有小巧、使用简便、通用性强的特点。当前人们关注的Consumer CCD摄像机在不久的将来会普及到千家万户。

㈣逐行扫描（Progressive Scan）方式CCD摄像机

Progressive Scan CCD摄像机即逐行扫描 CCD，是相对通用的隔行扫描 CCD摄像机而言的。CCD摄像机的垂直分辨率一般仅能达到 350TV线，这是由于使用 2 场，每场以 311条线扫描，以 2∶1 隔行扫描，对运动的目标会由于奇场和偶场合为一帧，使用两个瞬间状态的信息被平滑了，分辨率会不降。而用 PC 逐行扫描方式摄像机拍摄的运动目标是在同一瞬间将两场图像同时采集成为一帧图像，达到提高垂直分辨率的作用。

综上所述，到 21 世纪，世界将进入信息时代，数字化、计算机化、通讯、电视融为一体的网络化即将成为现实，让人们去面对、去学习、去研究。从整个系统来讲，CCD 摄像机是核心的元件之一，但由于我国 CCD 摄像机制造技术和 CCD 传感器生产线正处于发展和不断完善的阶段，因此，目前我国 CCD 产业亟待发展，才能适应市场的需求。随着我国经济的高速增长，信息产业化进程的加快，CCD 摄像机的市场会越来越大，应用的领域将深入到每一个相关的专业领域，将给人们带来新的概念。

四、CCD 摄像机常见性能和主要性能指标

现在摄像机的功能很多，如自动白平衡调整、自动增益调整、电子快门、逆光补偿、多种同步方式、Y/C 分离输出等等。但考察摄像机档次的最主要指标是水平清晰度、最低照度（灵敏度）和信噪比。

㈠清晰度

清晰度数是衡量摄像机优劣的一个重要参数， 它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。当超过这一线数 时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。

工业监视用摄像机的分辨率通常在 380~460 线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到700 线左右。清晰度是由摄像器件像素多少决定的，显然摄像器件的像素越多，得到的图像越清晰，反之也然。清晰度越高，说明摄像机档次越高，反之越低。

㈡最低照度

最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。一般彩色摄像机的最低照度为 2～3LUX，照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。最低照度越小，摄像机档次越高。相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到 0.1LUX 在 F1.4 时，至于微光摄像机则更低。有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。

视频信号的标称值为 1Vp-p，标准值为 0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为 1/3 到1/2的标准植。所以摄像机在最低照度时的图像，决不会”如同白昼一样”。另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于 0%，白色反射率大于 89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。

㈢信噪比

信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。

所谓”信噪比”指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号 S/N来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20， 单位用dB表示。

一般摄像机给出的信噪比值均是在 AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当 AGC 接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。CCD 摄像机信噪比的典型值一般为 45dB~55dB。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。

㈣自动增益控制（AGC）

AGC——Automatic Gain Control 的缩写。 所有摄象机都有一个将来自 CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关 AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。具有 AGC 功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。

㈤背景光补偿（BLC）

BLC——BackLight Compesation 的缩写，也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。通常，摄象机的 AGC 工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标，则此时确定的 AGC 工作点有可能对于前景目标是不够合适的，背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。

当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第 80 行 ~ 200 行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，AGC 放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。

当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其 AGC 工作点，此时如果前景目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。

㈥电子快门（ES）

电子快门的英文全称为 Electronic Shutter，是对比照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制 CCD图像传感器的感光时间。由于 CCD感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制 CCD感光时间的功能。

㈦白平衡（WB）

白平衡（White Balance），只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。

自动白平衡（AWB，Automatic White Balance）有分为连续白平衡和自动控制白平衡。

连续白平衡也称为自动跟踪白平衡（Automatic Tracking White balance，ATW），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为 2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，如场景大部分是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景比较昏暗的场合下，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。

自动控制白平衡（Automatic White balance Control，AWC），需要先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色参考目标，然后将通过菜单或开关设置从手动改变为自动方式，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为 2300~10000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。

手动白平衡关闭自动白平衡，通过手动调节红色或蓝色调整装置，以改变红色或蓝色状况，一般可调等级多达 107 个，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。

除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在 3200K（白炽灯水平）和 5500K（日光水平）等档次命令。

㈧同步方式

摄像机的同步方式一般有内同步、电源同步和外同步。

内同步（INT）是利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。

电源同步（LL，Line Locked），也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。

外同步（EXT）利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。同步信号可以是彩色复合视频或黑色突法信号（VBS）、黑白复合视频或复合同步信号（VS），也可以是如矩阵等外部设备的复用垂直驱动信号（VD2）和复合视频输出信号。

五、一体化摄像机

对于厂商而言，发展一体化特殊型摄像机的本意是为了提供消费者一个使用方便、安装简单、功能齐全的产品。因此厂商将镜头内建于摄像机中，使客户免除另外购买镜头及装配的步骤。

此外，一般传统摄像机造型呆板，以小型或特殊设计的外观取代旧式机种，甚至以多种附加功能，例如∶防水、防弹或电脑遥控、电源自动侦测等，提高产品价格，皆是厂商推出

一体化摄像机的目的。

㈠产品类型

就目前产品外型来看，一体化摄像机可大致分为特殊型以及一般型。所谓特殊型，是强调产品具备特殊防护功能，以免除防护罩的使用为设计出发点，其产品外壳多为圆柱体，项目包括防水型、防暴（爆）型、防弹型摄像机等。以防水型为例，采用特殊材质如铝合金，增强外壳防水等级， 强调不须外加防护罩。为了提升产品附加价值， 进而发展自动对焦功能，或提供 IR 光源，在夜间也能提供清晰图像。

一般型则是从原有的传统摄像机造型而来，同样具备四方外表，而镜头内建，体积较小。

相较于特殊型或传统摄像机，目前一般型的一体化摄像机皆具备各式基本功能，如自动光圈、自动变焦、460电视线以上的清晰度、自动白平衡、背光补偿等等。

㈡镜头为发展关键

一体化摄像机的技术关键部分在于镜头以及摄像机内部的线路设计。镜头决定其显像效果、光圈、对焦功能外，也是摄像机的最大成本。而线路设计则是影响摄像机各项功能运作的关键。

镜头就镜头的形式来看，不论是机板型（Board Lens）或一般型镜头，可藉由手动调整光圈以及焦距的伸缩镜头（Zoom Lens）发展已久，因此使用普及。而近年来，在镜头制造商技术进步的情况下，变焦镜头（Vari-focal Lens）以其自动对焦的优点而受摄像机制造商喜爱。由于变焦镜头体积较小、可自动变焦，因此广泛应用于快速球型摄像机以及一体化摄像机中。而伸缩镜头因体积大、价格较变焦镜头高出许多，因此一体化摄像机制造商多采用变焦镜头，使用率逐渐增加。据了解，目前以 3.5~8mm 的镜头使用最为普及。对一体化摄像机而言，由于体积较小，因此多半采用机板型镜头（Board Lens）。相较于一般镜头，机板型镜头价格便宜、尺寸较小，但由于镜头与摄像机的空隙较小，因此安装制造较为困难。在镜头尺寸部分，过去以 1/3″镜头使用最多，但 1/4″镜头较小更适用于一体化摄像机，加上近年来 IC 厂商大量生产晶片，带动 1/4″晶片的成本降低，使用量逐渐凌驾 1/3″镜头。然而，1/3″镜头所摄取的图像效果最好，仍有不少一体化摄像机制造商使用，因此仍有相当大的发展空间。

㈢线路设计

线路设计关系着如何依现有摄像机结构，搭配镜头的自动光圈线路，以做到最佳效果。

一般而言，自动光圈有二种驱动方式，一是 Video Driver，另一种是 DC Driver。Video Driver

镜头是将光圈马达的驱动电路板安装于镜头内，利用摄像机输出图像信号到驱动电路板，再由驱动电路板来改变光圈马达，使光圈变化，成本与施工都比较贵。DC Driver镜头是配合部分摄像机制造商，将原先安装于镜头中的驱动电路板转至摄像机中，因此镜头不需要驱动电路板，直接由摄像机输出 DC 电流来改变光圈马达，使光圈产生变化，由于接头固定，成本较低，施工也较为容易。目前一体化摄像机市场上两种都有使用。

另外，线路设计也同时影响著摄像机的附加功能，例如快门速度调整可从 1/60 到 1/100，000，自动白平衡、自动增益，或提供屏幕菜单功能，使用者可由 OSD调整各项功能。此外，图像放大（Zoom）也是厂商的强调重点之一。简单来说，放大方式有数字放大以及光学放大两种，数字放大是以图像模拟的方式放大，容易有画面失真、模糊（马赛克）的情况出现，而光学式放大则不会有此问题。因此，对使用者而言，在考虑图像放大的倍数时，应以光学式放大倍数为准。

㈣发展瓶颈

根据目前一体化摄像机发展情况来看，自动光圈镜头的控制、镜头与摄像机的搭配以及后续的扩充能力，仍是厂商的发展瓶颈。所谓后续的扩充能力，在于产品新功能开发、如何与其他周边整合以及小系统的建置，是厂商在设计开发的重点。

目前主要镜头供应地为日本及韩国，其中以日本的制造量最大、销售量最高，然而日本镜头价格高，连带的提高一体化摄像机的制造成本。

㈤未来发展

一体化摄像机是为符合客户安装便利的需求所开发出的产品，未来也将继续朝此目标迈进，例如∶如何让图像品质更真实，开发能与电脑结合的使用介面等。许多厂商表示，多工球型摄像机不但镜头内建，更能做到 360 度旋转监视、镜头、光圈、快门调整，以及定位点功能，当是”一体化摄像机”的发展极致。

六、球型摄像机

球型摄像机是指将摄像机、镜头等设备组合内置在球型防护罩内的摄像设备。以球型防护罩区分，有全球型和半球型；以球型摄像机的性能区分为定焦镜头球型摄像机或定焦镜头球罩型摄像机和内置摄像机、变焦镜头、云台、解码器等设备的一体化智能球机；以安装方式区分，有悬吊式、吸顶式和嵌入式等；以应用环境区分为室内型和室外型。

球型摄像机造型美观、安装隐密、使用方便、功能齐全，深受广大用户的青睐。特别是一体化智能球机以单一设备取代了传统的摄像机、变焦镜头、快速云台、遥控解码器等设备的组合，在性能价格比上占有很大的优势，成为球型摄像机的主流，因此我们常说的球机实际上是指这种智能球机。

㈠智能球机的功能

由于智能球机是多个前端设备的组合，因此需要具备这些设备的必需功能。一般来说，作为高端产品的智能球机应具有较高的摄像清晰度、自动电子快门、自动白平衡、电子与数码变焦、自动光圈与自动聚焦、水平连续旋转、高转速、预置位等功能。智能球机还根据使用环境的不同而具备多项辅助功能以满足不同的气候条件，如内置风扇、加热器等。

㈡智能球机的优势与不足

相对与传统的摄像机、镜头、云台、防护罩、解码器组合，智能球机安装结构简单，所需连接的线缆数量少，几乎不需要调试的特点降低了安装难度，减少故障发生率；其外观精美，体积小巧便于隐蔽监视，并且不影响现场美观程度；快速旋转能力更能准确快速追踪目标；造价相对低廉等。

智能球机也同样存在一定的不足之处。由于整机体积小，摄像机、 镜头体积也相应变小，摄像机以 1/4 英寸 CCD 居多，其清晰度和光通量不及 1/2 和 1/3 英寸 CCD 的摄像机；镜头虽然变焦倍数较大，常见的有 18 倍、22 倍，但起始焦距较小，一般为 4mm，因此最大焦距不超过 100mm，因此在需要监视大范围、远距离的目标时力有未逮；球机的防护罩外型为半球或球型，不能加装雨刷器，长时间使用后会因为积垢影响图像质量；球型罩对加工材料，光洁度、平整度、曲率、均匀度等加工工艺要求很高，劣质球罩会产生重影、透光率下降、反光、弧形失真等现象，影响监视效果。

㈢智能球机的发展

未来产品将会以小型化、智能化（具备自动追踪功能）、超低照度等功能为主。部份厂商更进一步的指出，快速球在工程中的应用已得到认同，单就利润方面来考量，应用场所多集中在社区监控（如高速公路、街道等）为多，而日夜两用（彩色黑白自动转换）的快速球型摄影机势必将更适合应用场所。另外，随著网络的普及，网络化、数字化乃大势所趋，通过网络进行控制并与现有的监控系统相兼容，也是厂商未来的发展重点之一。

七、低照度摄像机

顾名思义，低照度摄像机是指在较低光照度的条件下仍然可以摄取清晰图像的摄像机，目前 CCTV 产业的技术规格方面对此并无统一标准，因此也无法定义在最低照度为何值可称其为低照度摄像机。况且最低照度的数值与镜头的光圈大小（F 值）、电子灵敏度（ELECTRONIC、SENSITIVITY）、红外线开关状态等条件均有关系，因此需要在相同测试条件下考察摄像机的最低照度。

低照度摄像机在市场的演进简单分为以下三步： 白天彩色/晚上黑白 （COLOR/MONO） ；低速快门（SLOW/SHUTTER）及超感度摄像机（EXVIEW HAD）。

㈠白天彩色/晚上黑白（昼夜型摄像机 COLOR/MONO）

此类摄像机目前在市场上仍有其特定的需求群，昼夜型（COLOR/MONO）摄像机是利用黑白图像对红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将图像由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期像 PHILIPS（飞利浦）、IKEGAMI（池上）、日本 JVC 曾采用 2 颗 SENSOR（1 颗彩色、1 颗黑白）共用一组电路再行切换，目前此类摄像机已采用单一 CCD（彩色）设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时（一般在 1LUX～3LUX）即利用数字电路将彩色信号消除掉，成为黑白图像，且为了搭配红外线，亦拿掉了彩色摄像机不可缺的红外线滤除器，此种作法虽可在夜晚达到”低照度”的目的，白天却有图像模糊，色彩不自然的缺点，并且摄像机的摄像距离会受到红外灯照射距离的限制。然而，COLOR/MONO 摄像机是否属于”低照度”摄像机，仍相当具争议性，专家指出真正的”低照度摄像机”应指摄像机本身 （所采用的元件、技术）可达到的功能，而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于 CCD灵敏度，本身并无法改变，只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升，不能算是低照度摄像机。

㈡低速快门（SLOW/SHUTTER）

此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用电脑记忆体的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个图像清晰的画面，运用 SLOW SHUTTER 技术降低摄像机照度至 0.008LUX/F1.2（×128），并且画面能够累积的帧数 （128 帧）是属于甚至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，属性较静态场所的监视。此类型的低照度摄像机，大多数为进口品牌价格昂贵，且累积帧数少（32帧）。

㈢超感度摄像机（EXVIEW/HAD）

超感度摄像机（EXVIEW/HAD），又称24小时摄像机，为 98 年全世界最热门的机种，其彩色照度可达 0.05LUX，黑白则可达 0.003-0.001LUX（亦可搭配红外线以达 0LUX）不仅能清晰的辩识图像，更是实时连续的画面。

此类型摄像机主要是采用 SONY 元件厂于 97 年所推出的 EXVIEW/HAD/CCD（超感 CCD），其运用专利技术将 CCD每一像素的开口率提高，进而达到更低照度的要求，由于该 CCD的制造成本仍高，在 99 年统计时全球每个月的总量也还不到 4000 台；相对的成品制造商要研发此类摄像机的技术门槛也较高。专业人士认为若 EXVIEW/HAD/CCD 一旦普及，则此类摄像机将会是最具明日之星架势的监视摄像机。

八、网络摄像机

与低照度摄像机一样，目前业界对网络摄像机也没有统一的标准定义。有两种流行的说法：第一，直接连接网络的摄像机就是网络摄像机；第二，使用网络来传输图像的摄像机就是网络摄像机。

典型的网络摄像机包括一个镜头，一个滤光器，一个嵌入式图像感测器，一个图像数字转换器，图像压缩机，和一个具有网络连接功能的服务器。

㈠网络摄像机的功能

每一个网络摄像机都有自己的IP网址，数据处理功能，和内置应用软件，可担当网络服务器、FTP服务器、FTP用户端和邮箱用户端。许多高级的IP网络摄像机还包括其他特殊功能，比如移动探测、警报信号输出/输入设备和邮件支持功能，网络摄像机不但支持所有的标准模拟CCTV摄像机功能，而且为使用者提供更多的系统功能并能减少更多的成本。

网络摄像机采用了最先进的摄像技术和网络技术，具有强大的功能。内置的系统软件能实现真正的即插即用，使用户免去了复杂的网络配置；内置的大容量内存存储警报触发前的图像；内置的 I/O端口和通讯口便于扩充外部周边设备如：门禁系统，红外线感应装置，全方位云台等。提供软件包便于用户自行快速开发应用软件。

㈡网络摄像机的优势

网络摄像机最显著的优势之处有两个方面：集中管理和远距离。集中管理是指监控点很多的系统采用模拟CCTV 系统是难以控制其中，集中管理是指像布鲁塞尔国际机场有600个点的系统，采用传统模拟CCTV系统是难以控制的；远距离是指范围超过50公里的系统，采用传统模拟CCTV系统如光纤将使成本大大增加。

网络摄像机除能在世界的任何一个角落通过 Internet 进行远端监控之外，通过网络监控也可能有效地降低成本，它的”即插即用”功能，无须像模拟摄像机一样必须安装同轴电缆，

只要利用现有的网络就可以使用，这都是网络摄像机的优势之处。

㈢网络摄像机的压缩方式

无论在局域网或者其它媒体中传输高品质的图像都要受到带宽的限制， 因此图像品质与带宽的平衡是网络摄像机选择图像压缩格式的两难。由于MJPEG 压缩模式比起 H.263 和MPEG4 等压缩格式要占用大得多的带宽，早期因为比较容易实现而受到制造商欢迎的MJPEG图像压缩格式正在被放弃。目前，新型的网络摄像机产品大多都采用H.263和MPEG4等压缩格式。

如果网络摄像机价格调整到下来，在后端的电脑上随意安装一套软件将彻底代替目前的DVR。因此，DVR 只是在数字化道路上迈出的一小步，一旦网络摄像机的有利条件成熟，DVR 将毫无疑问地被取代。

㈣网络摄像机的特点

相较其它模拟CCTV或者 DVR 等监控产品，网络摄像机主要优势是：

• 节省费用：到目前为止，普通网络图像解决方案通常都是需要复杂的系统，涉及到PC、附加软件和硬件、工作站，有时还有视频电缆系统。而网络摄像机系统往往不需要一些不必要的设备和安装的投入，系统可以通过网络直接连接实现远端监控，省去了闭路电视，大幅度减少了线材及人力费用，降低了成本。
• 即插即看：网络摄像机具备了所有需要用来建立远程监控系统的构件。内置 Web server功能，只需要接入以太网，分配一个地址，就可以通过网络可直接实现远端监控，并随时用浏览器观察远程传输过来的图像。
• 系统性能高：系统画面设置灵活，可依应用不同及用户喜好自行设定画面的大小、解析度以及监控的地点，达到多点网络控的目的。如支持 W74GM 网络摄像机的NCS 软件，多用户可同时访问某个网络摄像机，当触发报警时，它可以自动存储报警前后一定时间段内的活动图像，具有许多功能。
• 网络中易于使用：基于全球业界标准，网络摄像机可以与各种类型的以太网设备无缝连接。在某种意义上，网络摄像机是一个标准的网络设备。而一但是网络设备，在全球单一网络的今天，易于使用、价格低廉等都将是网络摄像机的特点。
• 灵活集成：系统可以方便地联动其它安全防范设备，如湿度、温度、烟感、入侵等报警器；同时可以连动灯光、警号、锁具等动作设备，这使得它可以方便地组成一套功能强大的安全防范系统。相信网络摄像机在不久的将来将在CCTV的基础上占优势地位。

九、摄像机的日常维护

由于工业CCD摄像机是24小时不间断地工作，因此作好摄像机的日常维护将对其使用寿命和效果具有很大的影响，摄像机的日常维护应注意如下几点：

㈠通电以前应保证摄像机各种状态设置正确。

㈡避免在高温、潮湿、强磁场的环境工作。

㈢避免阳光或强光长时间直射，以免损坏摄像靶面。

㈣注意摄像机的工作电源的稳定性。

㈤注意摄像机的日常清洁。

㈥注意光圈调整，降低或避免由于景物对比度的较大反差引起的”拖尾”现象。

第二节、镜头

摄像机镜头的作用是把被观察目标的光像呈现在摄像机的靶面上，也称光学成像。将各种不同形状、不同介质（塑料、玻璃或晶体）的光学零件（反射镜、透射镜、棱镜）按一定方式组合起来，使得光线经过这些光学零件的透射或反射以后，按照人们的需要改变光线的传输方向而被接收器件接收，即完成了物体的光学成像过程。

光学镜头应满足成像清晰、透光率强、像面照度分布均匀、图像畸变小、光圈可调等要求。

一般来说每个镜头都由多组不同曲面曲率的透镜按不同间距组合而成。间距和镜片曲率、透光系数等指标的选择决定了该镜头的焦距。

一、镜头分类

摄像机镜头按其功能和操作方法分为常用镜头和特殊镜头两大类。

常用镜头又分为定焦镜头（自动和手动光圈）和变焦镜头（自动和手动光圈）。特殊镜头是根据特殊工作环境而专门设计的，一般有广角镜头、针孔镜头等。

二、镜头参数

㈠相对孔径

光圈的主要作用是通过控制镜头光量的大小满足成像所需的合适照度。光圈越大，靶面成像照度越大，摄像机输出信号强度越大，信噪比越高。若光圈的实际孔径为ψ，由于光线通过透镜后的折射使镜头的有效孔径D比实际孔径大，光圈的相对孔径等于有效孔径与镜头焦距之比，即：A=D/f，f为镜头的焦距。

㈡光圈系数

通常将表征镜头光圈大小的参数定义成光圈系数，用F表示。光圈系数为镜头光圈相对孔径的倒数。F值的规律是后一个值正好是前一个数值的√2倍，这是由于成像面中心亮度与（1/F）2 成正比。F值越小相应灵敏度越大。常用值为 1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22 等几个等级。

㈢视场角

我们常用视场角来表征观察景物的范围。所谓视场角是指在视场角内的景物可全部落入成像尺寸内，而视场角以外的景物将不被摄取。因此，镜头的视场角与摄像机的靶面及镜头的焦距有关。

根据几何原理可以得到视场角的计算公式如下：

ωH＝2tg-1（h/2f） ωV＝2tg-1（v/2f）

式中 ωH 为水平视场角，ωV 为垂直视场角，f为镜头的焦距，h为摄像机靶面的水平宽度，v 为摄像机靶面的垂直高度。具体数值可参阅摄像机一节。

当成像尺寸确定后，焦距越短，视场角越大。因此可将镜头分为长角镜头（视场角小于45°）、标准镜头（视场角为 45°～50°）、广角镜头（视场角大于 50°）、超广角镜头（视

场角接近 180°）、鱼眼镜头（视场角大于 180°）等。

另外，我们还可以得到如下公式以计算其中任一未知项数据。

f/v＝D/V f/h＝D/H

其中：

f───镜头焦距； D───镜头至景物距离；

h───靶面宽度； H───靶面高度。

三、镜头接口

镜头的安装方式有 C 型安装和 CS 型安装两种。C 型安装接口指从镜头安装基准面到焦点的距离为 17.526mm，而 CS型接口的镜头安装基准面到焦点距离为 12.5mm。因此将C 型镜头安装到 CS接口摄像机时需要加装一个 5mm厚的接圈。

四、镜头的发展

镜头是影响图像品质的重要关键，如果镜头品质不佳，自然难拍摄出清晰的画面，传统的摄像机镜头所采用的镜片，可以通称为球面镜头，这是以镜头内镜片的表面曲线为球面形状来命名的。顾名思义，非球面镜头就是采用了不同于球面曲线的技术，也就是镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，这将依据设计功能上的不同而会有不同形状的曲线，因此统称为非球面镜头。

传统球面镜头为了校正相差、色差、球差、彗差、畸变、相散等问题，必须采用多片镜片来校正，这使得镜头的体积变的较大，由于每个镜片多少会有精度上的误差，因此要达到理想值并不容易，非球面镜头由于在设计时便已经考量到校正的因素，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确，镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也可以缩小。

以往非球面镜头多应用在仪器、机械加工设备上，但随著加工技术的提升，使得品质、效能提升，因此应用越来越广。目前非球面镜头除了具备高清晰度，录制的图像能够当作法律证据外，新推出的非球面镜头还具备变倍高、物距短、光圈大的特性，变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，使得应用领域日渐宽广。而在 CCTV 应用领域中也推出了非球面镜头，可以使用于一些如银行这类对于摄像品质要求较高的场所。

五、CCTV 中的特殊镜头

在特殊的CCTV安全镜头族群中，值得一提的品种包括光纤镜头、管道镜头、分像镜头、拐角镜头、中继镜头、自动聚焦镜头、安定镜头和长程镜头。这些镜头各有所长，可以实现普通镜头所无法完成的特殊功能。

㈠光纤镜头和管道镜头

设计难度较大的监控系统中往往需要使用粘连光纤束镜头。与通常用于视频信号传输的单模光纤和多模光纤不同，这种光纤束是由上千根单独的玻璃光纤粘连在一起组成的。它可以将物镜得到的光学图像传输到十几厘米到几米远的地方。中继镜头从光纤束处理到图像后，再将其传送到摄像机的传感器上。通过光纤镜头取得的画面，其质量不如通过普通镜头取得的画面好。因此，这种镜头只能用在普通镜头无法解决问题的场合。光纤镜头分为刚性和柔性两种。

高分辨率（450 线）的粘连光纤束中有几万根玻璃纤维，光学图像就是通过这些纤维从一端传输到另一段，每根光纤在光纤束两端的几何阵列中所处的位置完全相同。完整的”光纤镜头”除了包括这个光纤束外，还需要在前面加装成像用的物镜，在后端加装传递图像用的中继镜头（以便图像会聚到传感器上）。

光纤镜头通常用于穿过厚墙对隔壁房间的监视，有时也用在必须将摄像机与镜头分开一端距离的场合。

另一种常用的长距离采光镜头是管道（borescope）镜头。管道镜头由直径为 0.04～0.5英寸、长 6～30 英寸的通光管、杆状镜头和多联式中继镜头共同组成。中间的镜头用于将物镜形成的光学图像传送给后面的镜头，进而传送到摄像机传感器上。单杆镜头使用的是独特的 GRIN（graded index，渐变折射率）玻璃杆，光学图像在通过它之间能够重新聚焦。由于杆和镜头的直径都很小，只有少量的光线能透入摄像机内部，因此这种系统的光学速度较慢，通常为 f/11 和 f/30。这一特性使得管道镜头只能与光线充足的场景和高灵敏度的摄像机配用。因为管道镜头中使用的都是玻璃透镜，它的图像质量比光纤镜头要好一些。

㈡分像镜头

能够将两个单独场景同时成像的同一摄像机上的镜头称作分像镜头或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜获取两个场景的图像后，再将其投射到摄像机的传感器上，其中的两个透镜焦距可能相同，也可能不同；可能朝向同一方向，也可能朝向不同的方向。

分像镜头的转接器可以起到同样的作用。除了用于连接摄像机的接口外，转接器上还有两个C 型接口或CS接口，可以连接两个普通镜头，从而实现”一机两景”。根据双焦镜头设计的不同，最后得到的双景图像可以是左右分割的，也可以是上下分割的。所以定焦镜头、变焦镜头、针孔镜头或其它镜头，只要其接口是 C 型或 CS型的，就都可以用到这种转换器上。 侧镜位置安装的可调式反射镜可以改变镜头观察的方向。在侧镜旁边再加装一只反射镜，就可以让两中镜头对准同一场景。在这种情况下，如果前镜使用广角镜头（6.5mm），侧镜使用狭角镜头（75mm），就构成一个双焦镜头，与之相连的摄像机可以同时看到同一场景的广角和狭角的图像。在左右分割时，每个镜头的水平视场都变为正常情况下的 1/2（每个镜头只能使用传感器的一半宽度）。将分像镜头旋转 90°，可以得到上下分割的图像。双焦镜头在监视器上形成的图像是倒转的，因此需要将摄像机倒转过来安装。

三向光学分像镜头可以同时观察三个不同的场景。三分镜头主要用于观察丁字型走廊，但是也可以作其它用途。使用三分镜头，可以同时观察三个不同的场景（放大倍数可以相同，也可以不同），而这三个场景是显示在同一监视器上。这样，我们就节省了两只摄像机、两台监视器和一只画面分割器。每个场景占据在监视器屏幕的 1/3 面积。镜头上的可调光学器件允许分别调节三个物镜的仰角，以适用长短不同的走廊需要（长走廊镜头接近水平，短走廊需要镜头略微冲下）。与双分镜头一样，摄像机也要倒转安装。

㈢拐角镜头

拐角镜头使得摄像机可以做贴墙式的安装，即摄像机与轴线与墙面相平行。

在墙壁后面的空间比较有限的场合，像柜员机、天花板或升降机内，拐角镜头将会是一个很好的解决方案。拐角光学镜头使得 2.6mm 镜头的轴线变得与摄像机的轴线相垂直，因为 2.6mm 镜头的视场可以达到 110°，所以使用反光镜来解决这个问题将是不可能的。因为平面反射镜无法将全部场景反射到摄像机镜头上。这种黑边（vignitting）现象将使得我们无法在监视器上看到场景的部分边缘。

拐角转接器可以套接所有焦距的镜头，但镜头必须带有 C型或 CS型的接口。

㈣中继镜头

中继镜头用来将镜头或粘连光纤束聚焦的光学图像传送到摄像机传感器上。这种镜头必须与其它物镜一起使用，其自身不能成像。在与光纤镜头配用时，它将光纤束输出端上面的图像投射到传感器上。与分像镜头或拐角镜头配用时，它也可以将双景图像或改向的图像投射到传感器上。中继镜头可以被看作是一个没有放大倍数的附加镜头，在与普通镜头配用时，它的主要作用是使得镜头和传感器之间的距离适当增大。

㈤自动聚焦镜头

自动聚焦镜头在安全方面的应用相当有限，这是因为它的价格比普通的手动调焦镜头要昂贵。自动聚焦镜头主要用于便携式家用摄录机。这种机器所使用的镜头都是变焦镜头。自动聚焦技术共有三种：主动红外测距、超声波定位和固态三角测量。

主动红外自动聚焦使用的是三角测量原理。镜头中有一个发光二极管，可以向变焦镜头场景中心区域发射一小束红外线。接收透镜将反射回来的红外光投射到镜头旁的两个硅探头上。镜头内的微处理器电路再根据镜头聚焦环的物理位置和 CCD 传感器上得来的数据计算出目标与摄像机之间的距离。之后，微处理器电路会控制变焦镜头上的电动聚焦环，使中心目标清晰地聚焦在传感器上。

自动聚焦镜头不能适用于所有的工作场合。如果目标不反射红外光，或目标将所有红外光都反射到了其它方向，从而致使摄像机接收不到回光，或目标超出了系统的工作范围，都将无法触发系统的自动聚焦功能。

㈥安定镜头

在安全系统中，当镜头和摄像机在观察场景时晃动或震动时，就需要使用安定镜头。安定镜头广泛应用在手提式摄录机、车载摄像机、空中平台摄像机和船载摄像机系统中。安定镜头可以抵消摄像机因风吹而引起的严重晃动。这种镜头系统内部设有活动光学器件，并通过这种器件的反向移动来抵消摄像机和场景之间相对移动。

第三节、报警探测器

报警探测器是用来探测入侵者的入侵行为。需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的点、线、面，甚至是整个空间。探测器由传感器和信号处理器组成。在入侵探测器中传感器是探测器的核心，是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量（电压、电流、电阻等）。信号处理器的作用是把传感器转化的电量进行放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。

一、红外报警探测器

凡是温度超过绝对0℃的物体都能产生热辐射，而温度低于 1725℃的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。

近红外：波长范围 0.75～3µm

中红外：波长范围 3～25µm

远红外：波长范围 25～1000µm

人体辐射的红外光波长 3～50µm，其中 8～14µm占 46%，峰值波长在 9.5µm。

㈠被动红外报警探测器

在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。 被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等部分组成。其核心是红外探测器件，通过光学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是 8～14µm，人体辐射的红外峰值波长约为 10µm，正好在范围以内。

被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）根据其结构不同、警戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束 PIR 采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在 5°以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成型， 若干个小透镜排列在一个弧面上。警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型 PIR 的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于 90°，垂直视场角最大也可以达到 90°，但作用距离较近。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会报警。

红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能报警，不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。否则不断变化的热气流将引起误报警。为了解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入侵探测器。安装在顶棚上向下 360°范围内进行警戒，只要在防护范围内，无论从哪个方向入侵都会触发报警，在银行营业大厅，商场的公共活动区等空间较大的地方得到广泛使用。

被动式报警探测器由于探测性能好、易于布防、价格便宜而被广泛应用。其缺点是相对于主动式探测误报率较高。

㈡主动式红外探测器

主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。主动式红外探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。由于光束较窄，收发端安装要牢固可靠，不应受地面震动影响，而发生位移引起误报，光学系统要保持清洁，注意维护保养。因此主动式探测器所探测的是点到点，而不是一个面的范围。其特点是探测可靠性非常高。但若对一个空间进行布防，则需有多个主动式探测器，价格昂贵。主动式探测器常用于博物馆中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓库的门窗封锁、购物中心的通道封锁、停车场的出口封锁、家居的阳台封锁等等。

主动式红外探测器有单光束、双光束、四光束之分。以发射机与接收机设置的位置不同分为对向型安装方式和反射式按装方式， 反射型安装方式的接收机不是直接接收发射机发出的红外光束，而是接收由反射镜或适当的反射物（如石灰墙、门板表面光滑的油漆层）反射回的红外光束。 当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出报警信号。 当使用较多的探测器进行防范布局时应该注意消除射束的交叉误射。

二、微波探测器

微波探测器分为雷达式和墙式两种。

㈠雷达式微波探测器

雷达式是一种将微波收、发设备合置的探测器，工作原理基于多普勒效应。微波的波长很短，在1mm～1000mm之间，因此很容易被物体反射。微波信号遇到移动物体反射后会产生多普勒效应，即经反射后的微波信号与发射波信号的频率会产生微小的偏移。此时可认为报警产生。

采用多普勒雷达的原理，将微波发射天线与接收天线装在一起。使用体效应管作微波固态振荡源，通过与波导的组合，形成一个小型的发射微波信号的发射源。探头中的肖基特检波管与同一波导组成单管波导混频器作为接收机与发射源耦合回来的信号混频， 从而得到一个频率差，再送到低频放大器处理后控制报警的输出。微波段的电磁波由于波长较短，穿透力强，玻璃、木板、砖墙等非金属材料都可穿透。所以在安装时不要面对室外，以免室外有人通过引起误报。金属物体对微波反射较强，在探测器防范区域内不要有大面积（或体积较大）物体存在，如铁柜等。否则在其后阴影部分会形成探测盲区，造成防范漏洞。多个微波探测器安装在一起时，发射频率应该有所差异，防止交叉干扰产生误报。另外，如日光灯、水银灯等气体放电光源产生的 100Hz 调制信号由于在闪烁灯内的电离气体容易成为微波的运动反射体而引起误报。使用微波入侵探测器灵敏度不要过高，调节到 2/3 时较为合适。过高误报会增多。与超声波一样家庭也可以使用。

探测器对警戒区域内活动目标的探测范围是一个立体防范空间，范围比较大，可以覆盖60°至90°的水平辐射角，控制面积可达几十到几百平方米。雷达式微波探测器的发射能图与所采用的天线结构有关，采用全向天线（如 1/4波长的单极天线）可产生近乎圆球形或椭圆形的发射范围， 这种能场适合保护大面积的房间或仓库等处。 而采用定向天线 （如喇叭天线）可以产生宽泪滴形或又窄又长的泪滴形能图，适合保护狭长的地点，如走廊或通道等。

㈡墙式微波探测器

微波墙式探测器利用了场干扰原理或波束阻断式原理，是一种微波收、发分置的探测器。墙式微波探测器由微波发射机、发射天线、微波接收机、接收天线、报警控制器组成。微波指向性天线发射出定向性很好的调制微波束，工作频率通常选择在9至11GHz，微波接收天线与发射天线相对放置。当接收天线与发射天线之间有阻挡物或探测目标时，由于破坏了微波的正常传播，使接收到的微波信号有所减弱，以此来判断在接收机与发射机之间是否有人侵入。

墙式微波探测器在发射机与接收机之间的微波电磁场形成了一道看不见的警戒线，可以长达几百米、宽2到4米、高3到4米，酷似一道围墙，因此称为微波墙式探测器或微波栅栏。

三、玻璃破碎探测器

利用压电陶瓷片的压电效应（压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷），可以制成玻璃破碎入侵探测器。对高频的玻璃破碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对 10kHZ 以下的声音信号（如说话、走路声）有较强的抑制作用。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。

玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽 10 到15KHz）的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的声控报警探测器。另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。 声控-震动型是将声控与震动探测两种技术组合在一起，只有同时探测到玻璃破碎时发出的高频声音信号和敲击玻璃引起的震动，才输出报警信号。

次声波-玻璃破碎高频声响双技术探测器是将次声波探测技术和玻璃破碎高频声响探测技术组合到一起， 只有同时探测敲击玻璃和玻璃破碎时发出的高频声响信号和引起的次声波信号才触发报警。

玻璃破碎探测器要尽量靠近所要保护的玻璃，尽量远离噪声干扰源，如尖锐的金属撞击声、铃声、汽笛的啸叫声等，减少误报警。

四、震动探测器

震动探测器是以探测入侵者走动或破坏活动时产生的震动信号来触发报警的探测器。震动传感器是震动探测器的核心部件。常用的震动探测器有位移式传感器（机械式）、速度传感器（电动式）、加速度传感器（压电晶体式）等，震动探测器基本上属于面控制型探测器。

机械式常见的有水银式、重锤式、钢球式。当直接或间接受到机械冲击震动时，水银珠、钢珠、重锤都会离开原来的位置而出发报警。这种传感器灵敏度低、控制范围小，只适合小范围控制，如门窗、保险柜、局部的墙体。钢珠式虽然可以用于建筑物，但只有 4m2 左右，很少使用。

速度传感器一般选用电动式传感器，由永久磁铁、线圈、弹簧、阻尼器和壳体组成。这种传感器灵敏度高，探测范围大，稳定性好，但加工工艺较高，价格较高。加速度传感器一般是压电式加速度计，是利用压电材料因震动产生的机械形变而产生电荷，由此电荷的大小来判断震动的幅度，同时籍此电路来调整灵敏度。

震动探测器应该与探测面安装牢固，否则不易感受到震动，应该远离震动干扰源。

五、超声波探测器

利用人耳听不到的超声波（20000Hz以上）来作为探测源的报警探测器成为超声波探测器，它是用来探测移动物体的空间探测器。

按照其结构和安装方法不同分为两种类型，一种是将两个超声波换能器安装在同一个壳体内，即收、发合置型，其工作原理是基于声波的多普勒效应，也称为多普勒型。其发射的超声波的能场分布具有一定的方向性，一般为面向方向区域呈椭圆形能场分布。另一种是将两个换能器分别放置在不同的位置，即收、发分置型，称为声场型探测器，它的发射机与接收机多采用非定向型（即全向型）换能器或半向型换能器。非定向型换能器产生半球型的能场分布模式，半向型产生锥形能场分布模式。

收、发分置的超声波探测器警戒范围大，可控制几百立方米空间，多组使用可以警戒更大的空间。安装超声波探测器的空间密封性要求高，不应有大容量的空气流动，不能有过多的门窗且需紧闭。应该避开通风设备及气体的流动。用超声波探测器保护的空间隔音性能要好，以减少外界噪声引起的误报。 超声波对物体没有穿透性，因此使用时应避免物体的遮挡， 玻璃、隔板、房门等对超声波的反射能力较差，因此不应正对安装。超声波是以空气作为传输介质的，因此空气的温度和相对湿度会影响其探测灵敏度。当温度为21℃、相对湿度38%时，超声波的衰减最为严重，探测范围也最小。

六、开关式报警器

开关式报警器是通过各种类型开关的闭合和断开来控制电路产生通、 断，从而触发报警。常见的开关有磁控开关、微动开关、压力垫，或用金属丝、金属条、金属箔等来代用的多种类型开关。磁控开关又称磁控管或磁簧开关，由永久磁铁及干簧管组成。磁控开关应该避免直接安装在金属物体上，必须使用时应使用钢门专用型磁控开关或改用微动开关或其它类型开关器件。

七、周界报警探测器

在一些重要的区域，如机场、军事基地、武器弹药库、监狱等处，为了防止非法的入侵和各种破坏活动， 传统的防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些屏障， 如围墙、 栅栏、钢丝篱笆网等，并安排人员巡逻。但是人力防范往往受到时间、地狱、人员素质和精力等因素的影响，难免出现漏洞和失误。因此需要应用一些先进的周界探测报警系统形成一道人眼看不到的”电子围墙”。 前面介绍的主动红外探测器和微波墙式探测器是最为常见的周界报警探测器，其中微波墙式探测器需要防范的周界具有较好的平直度，曲折过多或者地面高低起伏不平地点就不宜采用微波墙式探测器； 而主动红外探测器在室外使用时受环境气候影响较大，如雾、雪、雨、风沙等，能见度的下降必然引起作用距离的缩短。除了上述两种以外，还有多种周界报警探测装置。

㈠泄露电缆式报警探测器

泄露电缆是一种具有特殊结构的同轴电缆，与普通的同轴电缆不同的是，泄露电缆在其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔，所以又称为开槽电缆。电缆内部传输的一部分高频电磁能可以由这些槽孔以电磁波的形式向外部辐射， 同时又可以通过槽孔接收外部的电磁波，加上同轴电缆原有的传输性能，可以说，泄露同轴电缆兼有传输线和收、发天线的功能。

利用泄露电缆作为传感器组成的周界探测报警系统由两根平行埋在周界地下的泄露电缆和发射机、接收机组成。一根泄露电缆与发射机相连，向外发射能量。另一根泄露电缆与接收机相连，用来接收能量。发射机发射的高频电磁能经发射电缆向外发射，一部分能量耦合到接收电缆，收发电缆之间的空间形成一个椭圆形的电磁场的探测区。两根电缆之间的电磁能的电磁耦合对扰动非常敏感。当有人进入此探测区时，会干扰这个耦合场，使接收电缆收到的电磁能量发生变化。通过信号处理电路提取这个变化量、变化率和持续时间等，就可通过电子电路触发报警。在国外生产的这类报警器中，是将电缆收到的信号数字化，在无探测目标时，可得到一个方形曲线存储在存储器中，当有人侵入时，又增加多个部分由入侵者反射到接收电缆的反射波，从而产生干扰的曲线。通过与原存储曲线比较后即可探测到入侵者的闯入行为。另外可以对接收泄露电缆接收到的返回脉冲信号进行检测，通过对发射与接收脉冲信号的持续时间、周期和振幅进行严格的对比，就可以探测到电磁场内的细微变化，甚至能准确指出入侵者的位置。如可以在显示器上显示周界的轮廓图，并利用其上的闪动光标来指示入侵者的入侵位置。

泄露电缆是一种隐蔽式的周界探测传感系统，一般埋在地下或装入墙内，因此不会影响现场的外观而且又属于无形探测场，入侵者是无法察觉探测系统的存在，所以就无法避开或破坏系统。电缆可环绕任意形状的境界区域，不受地形和地面平坦度等因素的影响，其探测灵敏度也不受环境温度、湿度、风雨烟尘等恶劣气候条件的影响，是十分理想的周界探测设备。

㈡驻极体震动电缆报警器

驻极体震动电缆是一种经过特殊充电处理后带有永久预置电荷的介电材料，利用驻极体材料可以制作驻极体话筒。驻极体电缆又称为张力敏感电缆或麦克风式电缆，其基本结构和普通的同轴很相似，只不过是一种经过特殊加工同轴电缆。在制作时对填充在其内、外导体之间的电介质进行静电偏压，使之带有永久性的预置静电荷。当驻极体电缆受到机械震动或因受压而变形时，在电缆的内外导体就会产生一个变化的电压信号，此电压信号的大小和频率与受到的机械震动力成正比。与外电路相连就可以检测出这一变化的信号电压，并检测到较宽频域范围内的信号。由于驻极体电缆传感器的工作原理与驻极体麦克风相类似，故又称为麦克风电缆。

使用时通常将驻极体电缆用塑料带固定在栅栏或钢丝上，其一端与报警控制电路相连，另一端与负载电阻相连。当有人翻越栅栏、铁丝网或切割栅栏、铁丝网时，电缆因受到震动而产生模拟电压信号即可触发报警。此外，由于驻极体电缆实际上就是一种精心设计的特制麦克风，因此利用它把入侵者破坏或翻越栅网、出动震动电缆时的声响以及邻近的声音传送到中心控制室进行监听，用来判断是否有入侵。

㈢电磁感应式震动电缆报警器

在电磁感应式电缆的聚乙烯护套内，其上、下两部分空间有两块近于半弧形充有永久磁性的韧性磁性材料。它们被中间两根固定绝缘导线支撑着分离开来。两边的空隙正好是两个磁性材料建立起来的永久磁场，空隙中的活动导线是裸体导体，当此电缆受到外力的作用而产生震动时，导线就会在空隙中切割磁力线，由电磁感应产生电信号。此信号由处理器（又称接口盒）进行选频、放大后将 300—3000Hz 的音频信号通过传输电缆送到控制器。当此信号超过一定的阈值时，便立刻触发报警电路报警，并通过音频系统监听电缆受到震动时的声响。

控制器可以制成多个区域，多区域分段控制可以使目标范围缩小，报警时便于查找。例如一个四方形的院子一般不用一根电缆把它围起来，因为有人爬墙时不好判断哪个部位。可采用多段传感电缆来敷设，分多个控制区域来控制。

电磁感应式震动电缆安装简便，可安装在原有的防护栅栏、围墙、房顶等处，无需挖地槽。因电缆易弯曲，布线方便灵活，特别适合在复杂的周界布防。震动电缆传感器是无源的长线分布式，很适合在易燃易爆等不宜接入电源的地点安装。震动电缆传感器对气候、气温环境的适应性能强，可在室外各种恶劣的自然环境、气温环境和高低温的环境下正常地进行全天候防范。

㈣光纤传感器周界报警器

随着光纤技术的不断发展，传输损耗不断降低，传输距离不断加大，价格下降，加上在技术性能上又有独到的优点，光纤报警器在安防系统中越来越多地得到应用。光纤传感器基本由红外光发射器、光导纤维、红外光接收器组成。红外发射器内的发光二极管发射脉冲调制的红外光，此红外光沿光纤向前传播，最后到达光接收器，并把经光电检测后的信号送往报警控制器，从而构成一个闭合的光环系统。

根据防范的不同场合和要求，光纤可以构成各种形状，环置于需要防范的周界，当入侵者侵入时会破坏光纤使其断裂，这时就会因光信号中断而触发报警。由于光纤极细，可以很方便地进行隐蔽安装，如安装在周围防御的钢丝网上，当发生因攀登、翻越、切断钢丝引起的光纤断裂时，通过报警控制器发出报警。也可以将透明的光纤埋在用纸、塑料或防止纤维等物制成的壁纸中或放到墙皮里或门板里，当入侵者凿墙、打洞或撕裂壁纸时产生报警。

㈤地音周界报警探测器

当一个人行走时， 每一步都会从地面接触发出小的但是可以探测到的地震波向各个方向扩散，用来探测入侵者地震波的探测器称为地音探测器或地震式周界报警探测器。埋在地下的鉴别和探测传感器分别将探测到的地震波信号传送到处理器， 处理器可以鉴别防护区外的车辆、声震、地震及人走路等地震干扰，只有真正发生入侵时，处理器才会启动报警装置。

㈥电场感应式探测器

将两根或多根（如8到10根）高强度带塑料绝缘层的导线通过绝缘子平行架设在一些支柱上。这些导线有些是场线，有些是感应线，一根场线和一根感应线紧靠在一起安装构成一组。低频信号振荡器产生的频率为 1—40kHz的低频振荡信号电压送到各条场线中，在场线周围就会产生磁场。将感应线与报警控制器相连。如果有人侵入，探测区的电磁场受到干扰，从而使感应线输出的感应感电压发生变化，只要测出信号变化的幅度、速率或干扰的持续时间等方面的变化超过规定的阈值就会发生报警。

㈦电容变化式探测器

基于电桥测量电容的基础，利用电容的变化触发报警的探测器称为电容变化式报警探测器。由于电桥的平衡状态受桥臂上元器件值的影响，探测灵敏度较高，但受环境（温度、湿度等）影响较大。设计成差分方式工作则可有效地降低因环境影响而造成的误报警。传感器的平衡电桥伸出的感应线细小、轻便、柔软，安装不受地形限制，安装在入侵者可能翻越、靠近的场所。

八、双技术与双鉴报警探测器

双技术报警探测器又称为双鉴器、复合式探测器或组合式探测器，是将两种探测技术结合以”相与”的关系来触发报警， 即只有当两种探测器同时或者相继在短暂时间内都探测到目标时才可发出报警信号。常见的双技术报警探测器有微波-被动红外双鉴器和超声波-被动红外双鉴器，从实际的可信度和误报率来看，微波-被动红外双鉴探测器性能最佳，其误报率是单技术探测器的 421倍，是其它双技术探测器的 270 倍，因此被广泛地应用到实际的工程项目之中。

需要说明的是在某些特殊的应用场合中，需要使用不同探测技术的报警探测器，此时的探测器决非双鉴报警探测器，其应用目的是尽量避免漏报警，对误报警没有要求，实际使用的应该是不同探测技术”相或”关系的探测器或者是两种不同探测技术的报警探测器。

九、商品电子防盗系统

EAS（Electronic Article Surveillance）又称电子商品防窃（盗）系统，是目前大型零售行业广泛采用的商品安全措施之一。EAS于 1960 年代中期在美国问世，最初应用于服装行业，现在已经扩展全世界 80 多个国家和地区，应用领域也扩展到百货、超市、图书各种行业，尤其在大型超市（仓储）的应用得到充分的开发。

EAS 系统主要由三部分组成：检测器（Sensor）、解码器（Deactivator）和电子标签（Electronic Label and Tag）。电子标签分为软标签和硬标签，软标签成本较低，直接粘附在较”硬”商品上，软标签不可重复使用；硬标签一次性成本较软标签高，但可以重复使用。硬标签须配备专门的取钉器，多用于服装类柔软的、易穿透的物品。解码器多为非接触式设备，有一定的解码高度，当收银员收银或装袋时，电子标签无须接触消磁区域即可解码。也有将解码器和激光条码扫描仪合成到一起的设备，做到商品收款和解码一次性完成，方便收银员的工作，此种方式则须和激光条码供应商相配合，排除二者间的相互干扰，提高解码灵敏度。未经解码的商品带离商场，在经过检测器装置（多为门状）时，会触发报警，从而提醒收银人员、顾客和商场保安人员及时处理。

就 EAS 系统检测信号载体而言，已经有六、七种不同原理的系统。由于检测信号载体的特性不同，因而各种原理的放到系统的性能也有很大差别。到目前为止，已出现的六种原理的 EAS系统依次为电磁波系统、微波系统、无线电/射频系统、分频系统、自报警智慧型系统以及声磁系统。电磁波、微波、无线电/射频系统问世较早，但受其原理的限制，性能上没有每大提高。如微波系统尽管保护出口宽，能方便灵活地安装（如隐蔽于地毯下或吊置于天花板上），但易受液体如人体屏蔽的不足，已经逐渐退出 EAS 市场。分频系统只有硬标签，主要用于服装服饰的保护，不能用于超市；自报警智慧型系统主要用于贵重物品如高档时装、皮革、裘皮大衣等等；声磁系统是电子防盗技术的一个重大突破，令 EAS 误报现象得到很好改善，自 1989 年推出以来，已经成为全球许多零售商喜爱的电子防盗系统。EAS 系统性能评估指标有系统检测率、系统误报、抗环境干扰能力、受金属物屏蔽的程度、保护宽度、保护商品的种类、防盗标签的性能/尺寸、消磁设备等。

㈠检测率

检测率是指单位数量的有效标签以不同方向经过检测区域的不同位置时的报警次数。 由于某些系统的标签存在方向性，所以检测率的概念应以综合各个方向的检测率平均值为基准。就目前市场上最常用的三种原理来说，声磁系统的检测率最高，一般超过 95%；无线电/射频系统的检测率在 60-80%之间；电磁波的检测率一般在 50-70%之间。检测率低的系统在商品被带出时发生的漏报率可能性要大， 因此检测率的高低是评估防盗系统好坏的主要性能指标之一。

㈡系统误报

系统误报是指非防盗标签触发系统的报警。 如果有非标签物品触发报警将会给工作人员的判断处理带来困难，甚至引起顾客与商场之间的冲突。由于受到原理的限制，目前常见的EAS系统都无法完全排除误报，但性能上会有差别，选择系统的关键是看误报率。

㈢抗环境干扰能力

当设备受到干扰时（主要是电源与周围噪声的干扰），系统会在无人经过或无任何触发报警物品经过时发出报警信号，这种现象称为虚报或自鸣。

无线电/射频系统因为易受环境干扰，常常会出现自鸣现象，所以有些系统安装了红外线装置，相当于加装了一个电动开关，只有当人员经过系统，阻挡了红外线，系统才开始工作，没有人经过时，系统处于待机状态。这样虽然解决了无人经过时的自鸣，但仍然不能解决有人经过时的自鸣情况。

电磁波系统也易受到环境的干扰，特别是磁性介质以及电源的干扰，影响系统的性能。声磁系统由于采用了独特的共振远离，并配合智能技术，系统由微机控制、软件驱动，对周围环境噪声自动检测，因而能够很好适应环境，有较好的抗环境干扰能力。

㈣受金属物屏蔽的程度

商场、超市中的很多商品带有金属物品，如金属锡箔纸包装的食品、香烟、化妆品、药品等；还有本身自带金属的商品，如电池、CD/VCD盘片、美发用品、五金工具等；另外商场提供的购物车、购物篮等。含金属的物品对 EAS 系统的影响主要是对感应标签的屏蔽作用，使系统的检测装置检测不到有效的标签存在或检测灵敏度大大下降，导致系统不发出报警。

受金属屏蔽影响最严重的是无线电/射频 RF 系统，这可能是无线电/射频在实际使用当中表现的主要局限之一。电磁波系统也会受到金属物品的影响，当大块金属进入电磁波系统的检测区域时，系统会出现”停机”现象，当金属购物车、购物篮经过时，里面的商品即使有有效标签， 也会因为屏蔽而不产生报警。 声磁系统除了对纯铁制品如铁锅等， 会受到影响外，其它的金属物品/锡箔纸、金属购物车/购物篮等超市常见物品均能正常工作。

㈤保护宽度

商场需要考虑防盗系统的保护宽度，以免支座之间宽度过柴，影响顾客进出。况且商场都希望出入口宽敞一些。

㈥保护商品的种类

超市内的商品一般可以分为两类。一类是”软”商品，如服装、鞋帽、针织品，这类一般采用硬标签保护，可以重复使用；另一类是”硬”商品，如化妆品、食品、洗发液等，采用软标签保护，在收银台进行消磁，一般一次性使用。对硬标签来说，各种原理的防盗系统保护商品的种类差不多。但对软标签来说，由于受到金属物的影响不一，差别很大。

㈦防盗标签的性能

防盗标签是整个电子防盗系统中的一个重要组成部分，防盗标签性能的好坏，影响着整个防盗系统的性能。有些标签容易受到潮湿气的影响；有些不能弯曲；有些标签能够很容易地隐蔽在商品的包装盒内；有些会盖住商品上的有用的说明文字等等。

㈧消磁设备

消磁设备的可靠性与易操作性也是选择防盗系统的重要因素。 目前较先进的消磁设备都是非接触性式，它产生一定高度的消磁区域，当有效标签经过时瞬时完成标签的消磁，无需接触消磁器，这样方便了收银员操作也加快了收银速度。EAS 系统常常与其它防盗系统联合使用，常见的有闭路电视监控系统（CCTV）和收银机监视系统（POS/EM）。收银机监视系统是针对收银人员每天接触大量现金，容易发生盗窃欲念而设计的。它采用收银操作界面与闭路电视监控画面相叠加的技术，以确保商场管理人员得知收银时的实际情况。

未来的 EAS发展方向主要集中在两个方面：一是防盗源标签计划（Source Tagging），另一个是无线识别技术（Smart ID）。由于 Smart ID受其技术成熟度以及价格因素的影响，将不会很快地直接被用户使用。

源标签计划实际上是商家为了降低成本、提高管理、增加效益的一个必然结果。EAS系统的使用最麻烦的是在各种商品上贴电子标签，增加了管理难度。解决这一问题的最好办法也是最终的解决办法就是将贴标签的工作转给商品的生产厂家， 在商品的生产过程中把防盗标签放到商品或包装里。源标签实际上是销售商、制造商以及防盗系统的制造商合作的结果。源标签使可开架销售的商品增加，给顾客带来更多方便，另外标签的放置也更加隐蔽，减小被破坏的可能，提高防盗效率。

第四节、解码器

解码器，国外称其为接收器/驱动器（Receiver/Driver）或遥控设备（Telemetry），是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动电源并与控制设备如矩阵进行通讯的前端设备。通 常，解码器可以控制云台的上、下、左、右旋转，变焦镜头的变焦、聚焦、光圈以及对防护罩雨刷器、摄像机电源、灯光等设备的控制，还可以提供若干个辅助功能开关，以满足不同能够用户的实际需要。高档次的解码器还带有预置位和巡游功能。

解码器按照云台供电电压分为交流解码器和直流解码器。 交流解码器为交流云台提供交流 230V 或 24V 电压驱动云台转动；直流云台为直流云台提供直流12V 或24V 电源，如果云台是变速控制的还要要求直流解码器为云台提供0-33或36V 直流电压信号，来控制直流云台的变速转动。

按照通讯方式分为单向通讯解码器和双向通讯解码器。单向通讯解码器只接收来自控制器的通讯信号并将其翻译为对应动作的电压/电流信号驱动前端设备；双向通讯的解码器除了具有单向通讯解码器的性能外还向控制器发送通讯信号， 因此可以实时将解码器的工作状态传送给控制器进行分析， 另外可以将报警探测器等前端设备信号直接输入到解码器中由双向通讯来传诵现场的报警探测信号，减少线缆的使用。

按照通讯信号的传输方式可分为同轴传输和双绞线传输。 一般的解码器都支持双绞线传输的通讯信号，而有些解码器还支持或者同时支持同轴电缆传输方式，也就是将通讯信号经过调制与视频信号以不同的频率共同传输在同一条视频电缆上。

解码器的电路是以单片机为核心，由电源电路、通讯接口电路、自检及地址输入电路、输出驱动电路、报警输入接口等电路组成。

解码器一般不能单独使用，需要与系统主机配合使用。

第五节、云台

摄像机云台是一种安装在摄像机支撑物上的工作台，用于摄像机与支撑物的联结，云台具有水平和垂直运动的功能。

一、云台的分类

云台按照可以运动功能分为水平云台和全方位（全向）云台。

按照工作电压分为交流定速云台和直流高变速云台。

按照承载重量分为轻载云台、中载云台和重载云台。

按照负载安装方式分为顶装云台和侧装云台。

根据使用环境分为通用型和特殊型。通用型是指使用在无可燃、无腐蚀性气体或粉尘的

大气环境中，又可分为使用型和室外型。最典型的特殊型应用是防爆云台。

二、云台的内部结构

全方位云台内部有两个电机，分别负责云台的上下和左右各方向的转动。其工作电压的不同也决定了该云台的整体工作电压， 一般有交流 24V、 交流 220V及直流 24V。 当接到上、下动作电压时，垂直电机转动，经减速箱带动垂直传动轮盘转动；当接到左、右动作电压时，水平电机转动并经减速箱带动云台底部的水平齿轮盘转动。

需要说明的是云台都有水平、垂直的限位栓，云台分别由两个微动开关实现限位功能。当转动角度达到预先设定的限位栓时，微动开关动作切断电源，云台停止转动。限位装置可以位于云台外部，调整过程简单，也可以位于云台内部，通过外设的调整机构进行调整，调整过程相对复杂。但外置限位装置的云台密封性不如内置限位装置的云台。

室外云台与室内云台大体一致，只是由于室外防护罩重量较大，使云台的载重能力必须加大。同时，室外环境的冷热变化大，易遭到雨水或潮湿的侵蚀。因此室外云台一般都设计成密封防雨型。 另外室外云台还具有高转矩和扼流保护电路以防止云台冻结时强行起动而烧毁电机。在低温的恶劣条件下还可以在云台内部加装温控型加热器。

三、通用型云台的性能指标

㈠云台的转动速度

云台的转动速度衡量云台档次高低的重要指标。云台水平和垂直方向是由两个不同的电机驱动的，因此云台的转动速度也分为水平转速和垂直转速。由于载重的原因，垂直电机在 启动和运行保持时的扭矩大于水平方向的扭矩， 在加上实际监控时对水平转速的要求要高于垂直转速，因此一般来说云台的垂直转速要低于水平转速。

交流云台使用的是交流电机，转动速度固定，一般为水平转动速度为 4°/秒～6°/秒，垂直转动速度为 3°/秒～6°/秒。有的厂家也生产交流型高速云台，可以达到水平 15°/秒，垂直9°/秒，但同一系列云台的高速型载重量会相应降低。

直流型云台大都采用的是直流步进电机，具有转速高、可变速的优点，十分适合需要快速捕捉目标的场合。其水平最高转速可达 40～50°/秒，垂直可达 10～24°/秒。另外直流型云台都具有变速功能，所提供的电压是直流 0 至 36V 之间的变化电压。变速的效果由控制系统和解码器的性能决定，以使云台电机根据输入的电压大小做相应速度的转动。常见的变速控制方式有两种，一种是全变速控制，就是通过检测操作员对键盘操纵杆控制的位移量决定对云台的输入电压，全变速控制是在云台变速范围内实现平缓的变速过渡。另外一种是分档递进式控制，就是在云台变速范围内设置若干挡，各档对应不同的电压（转动速度），操作前必须先选择所需转动的速度档，在对云台进行各方向的转动操作。

㈡云台的转动角度

云台的转动角度尤其是垂直转动角度与负载（防护罩/摄像机/镜头总成）安装方式有很大关系。云台的水平转动角度一般都能达到 355°，因为限位栓会占用一定的角度，但会出现少许的监控死角。当前的云台都改进了限位装置使其可以达到 360°甚至 365°（有 5°的覆盖角度），以消除监控死角。用户使用时可以根据现场的实际情况进行限位设置。例如安装在墙壁上的壁装式，即使云台具有 360°的转动角度，实际上只需要监视云台正面的 180°角度，即使转动到后面方向的 180°也只能看到安装面（墙壁），没有实际监控意义。因此壁装式只需要监视水平 180°的范围，角装式只需监视 270°的范围。这样避免云台过多地转动到无需监控的位置，也提供了云台的使用效率。

顶装式云台的垂直转动角度一般为+30°至-90°，侧装的垂直转动角度可以达到±180°，不过正常使用时垂直转动角度在+20°至-90°即可。

㈢云台的载重量

云台的最大负载是指垂直方向承受的最大负载能力。摄像机的重心（包括防护罩）到云台工作面距离为 50mm，该重心必须通过云台回转中心，并且与云台工作面垂直，这个中心即为云台的最大负载点，云台的承载能力是以此点作为设计计算的基准。如果负载位置安装不当，重心偏离回转中心，增大了负载力矩，实际的载重量将小于最大负载量的设计值。因此云台垂直转动角度越大，重心偏离也越大，相应的承载重量就越小。

云台的载重量是选用云台的关键， 如果云台载重量小于实际负载的重量不仅会使操作功能下降，而且云台的电机、齿轮也会因长时间超负荷损坏。云台的实际载重量可从 3kg 到50kg 不等，同一系列的云台产品，侧装时的承载能力要大于顶装，高速型的承载能力要小于普通型。

㈣使用环境指标

室内使用的云台的要求不高，云台的使用环境的各项指标主要针对室外使用的云台。其中包括使用环境温度限制、湿度限制、防尘防水的 IP 防护等级。一般室外环境使用的云台温度范围为-20℃至+60℃，如果使用在更低温度的环境下，可以在云台内部加装温控型加热器使温度下限达-40℃或更低。湿度指标一般为 95%不凝结。防尘防水的 IP等级应达到 IP66以上。IP 防护等级的高低反映了设备的密封程度，主要指防尘和液体的侵入，它是一种国际标准，符合 1997 年的BS5490 标准和 1976 年的IECS529 标准。IP后的第一个数值表示抗固体的密封保护程度，第二位表示抗液体保护程度，第三位表示抗机械冲击碰撞。另外在实际使用中应根据环境选择使用相适合的材料和防护层， 如铁质外壳不适合使用在潮湿和具有腐蚀性的环境中。

IP等级含义 （IPxx）

IP 第一位 第二位

0 无保护 无保护

1 固体物质达 50mm，如手偶然接触 水的垂直下落，如冷凝

2 固体物质答案 12mm，如手指 水的直接喷洒，倾斜不超过 15°

3 固体物质超 2.5mm，如工具、电线 水的喷洒，倾斜不超过 60°

4 固体物质超过 1mm，如工具、细电线 水从各个方向喷洒，允许有限侵入

5 防尘——有限侵入（保证对设备无损害） 水从各个方向低压喷射，允许有限侵入

6 安全防尘 水从各个方向高压喷射，如船舱，允许有限侵入

7 浸入水下 15cm至 1m

8 长时间浸入水下

㈤回差

回差也称为齿轮间隙（Gear Backlash），是考察云台转动精度的重要指标。

㈥可靠性

云台的可靠性一般以平均故障（间隔）时间 MTBF、平均修理时间 MTTR、平均无故障

时间 MTTF及为动开关的极限次数等指标衡量。

四、特殊用途的云台

云台的应用范围很广，各种特殊行业也对云台产品有一定的需求，由于使用环境特殊因此需要云台产品具有满足现场环境特殊防护性能，常见的有水下型、高温型、低温型、防腐型和防爆型。特殊云台对使用的材料、防护等级、防护方式等都有严格的要求，并必须遵守相应的行业特殊标准。其中以防爆型云台最为突出。

㈠防爆设备简述

石油、化工、煤炭和国防等许多工业部门，在生产、加工、运输和贮存的各个过程中，经常可能泄露或溢散出各种各样的易燃易爆气体、液体和各种粉尘及纤维。这类物质与空气混合后，可能成为具有爆炸危险的混合物，当混合物的浓度达到爆炸浓度范围时，一旦出现火源即会引起爆炸和发生火灾等严重事故。当前已经研制出隔爆型、本质安全型、增安型、正压型、充油型、充砂型、无火花型等多种型式的防爆电气设备。

可燃性气体、蒸汽级别、温度组别举例如下，其它表中没有列出的可参阅 GB3836.1 附录 A。

凡是用于煤矿井下的防爆设备为 I 类设备，其它用于工厂的防爆设备为 II 类设备。在II 类设备中按适用于爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流比分为 A、B、C三级。T1 值 T6 为设备允许表面最高温度，T1—450℃、T2—300℃、T3—200℃、T4—135℃、T5—100℃、T6—85℃。

I 类设备的表面可能堆积粉尘时，允许最高表面温度为 150℃；II 类设备的允许最高表面温度为 T4—135℃、T5—100℃、T6—85℃。

对于电压不超过 1.2V、电流不超过 0.1A，且能量不超过 20 微焦或功率不超过 25mw 的电气设备，在经过防爆检验部门认可后，可直接使用于工厂爆炸性气体环境中和煤矿井下。

㈠防爆原理

防爆设备的应用原理一般有间隙型、防止接触型、采用安全措施型及其它如利用爆炸的滞后特性支撑超前断电等其他防爆原理。 其中适用于电视系统的有间隙防爆原理和采用安全措施防爆原理。

⒈间隙防爆原理

电火花及电弧可以引燃爆炸性混合物。由德国建立起来的间隙隔爆结构，是防止电弧等引燃周围爆炸性混合物较可靠的方法。它具有一个足够牢固的外壳，能经受内部爆炸气体混合物产生的最大爆炸压力，确保不变形或损坏，并具有一定结构间隙以使喷射出来的燃烧生成物通过一定的法兰长度冷却到低于外部爆炸性混合物的自燃温度。 结构间隙可以是平面结合面或圆筒结合面组成，还可以是曲路、螺纹或屏障式等结构组成。除此之外。如微孔、网罩、叠片、充砂等结构也属于这种原理的防爆形式。

⒉采用安全措施的防爆原理

在设备上采用一系列的安全措施使其在最大限度内不致产生火花、电弧或危险温度，或采用有效的保护元件使其产生的火花、 电弧或温度不能引燃爆炸性混合物， 以达到防爆目的。防爆增安型、本质安全型等电气设备都采用这一原理制造的。

㈢防爆设备的标志

隔爆型防爆设备”d”、本质安全型设备有”ia”和”ib”。设备外壳的明显处应设置清晰永久性凸纹标志”Ex”。 同时设备外壳的明显处还应设置铭牌， 并可靠地固定。 上应该有”Ex”标志，防爆型式标志，并顺次标明防爆型式、类别、级别、温度组别等；防爆合格证编号；出产日期、产品编号、产品标准中指出必须注明的内容等。

例如”d II BT3″表示隔爆型 II类 B 级T3 温度组防爆设备。

㈣防爆设备的材料

对于隔爆型防爆设备外壳应能承受 1.5 倍内部实际最大爆炸压力，但不得小于 3.5×105 Pa。用于I 类采掘工作面的设备，外壳须采用钢板或铸钢制成；I 类非采掘工作面的设备，其外壳可用牌号不低于 HT25-47 灰铸铁制成；I类携带式设备和II类设备，外壳可用抗拉强度不低于 117.6N/mm2（12kg /mm2）、含镁量不大于 0.5%（重量比）的轻合金制成。

本质型设备的外壳材质可用含镁量不大于 0.5%（重量比）的轻合金或表面电阻不大于1×109Ω 的塑料制成。

第六节、防护罩

为了保证摄像机、镜头工作的可靠性，延长其使用寿命，必须给摄像机装配具有多种特殊性保护措施的外罩，称为防护罩。除此之外，防护罩还可以尽量防止对摄像机和镜头的人为破坏。 与云台设备相似，防护罩一般分为通用型和特殊用途型， 又可分为室内型和室外型。

一、通用型防护罩

室内防护罩必须能够保护摄像机和镜头，使其免受灰尘、杂质和腐蚀性气体的污染，同时要能够配合安装地点达到防破坏的目的。室内护罩一般使用涂漆或经阳极氧化处理的铝材、涂漆钢材、黄铜或塑料制成，如果使用塑料，应当使用耐火型或阻燃型。防护罩必须有足够的强度，安装界面必须牢固，视窗应该是清晰透明的安全玻璃或塑料（聚碳酸酯）。电气连接口的设计位置应该便于安装和维护。

摄像机工作温度为-5℃～45℃，而最合适的温度是 0℃～30℃，否则会影响图像质量，甚至损坏摄像机。因此室外型防护罩要适应各种气候条件，如风、雨、雪、霜、低温、曝晒、沙尘等。室外型防护罩会因使用地点的不同配置如遮阳罩、内装/外装风扇、加热器/除霜器、雨刷器、清洗器等辅助设备。

首先，室外防护罩密封性要高，以避免雨水进入。同时进线口要开在防护罩的下方，避免雨水顺线缆倒流入防护罩。在防护罩前方还应安装雨刷，以便及时清理所积雨水和污垢，使摄像机能通过玻璃，摄取清晰的图像。罩前或玻璃上除霜器，在视窗积霜、积雪时将其融化。

其次，防护罩内应装有加热器，在温度较低的环境中进行加热，提升防护罩内部温度，确保摄像机/镜头正常工作；内装或外装风扇可以使罩内空气流通，降低防护罩内的温度；在多风沙少雨水的地点还要考虑配置清洗器，以便和雨刷器配合随时对视窗玻璃进行清洁，保证图像监视效果。

室外型防护罩的辅助设备控制功能有自动控制和手动控制两种，像加热器/除霜器、风扇都是由防护罩内部的温度传感器自动启动或关闭的，而像雨刷器、清洗器等动作是由控制人员通过对控制设备的操作来实现的。

室外护罩一般使用铝材、带涂层的钢材、不锈钢或可以使用在室外环境的塑料制造。制造材料必须能够耐受紫外线的照射，否则回很快出现裂纹、褪色、强度降低等老化现象。在需要护罩耐用、具有高安全度、可抵抗人为破坏的环境中应该使用不锈钢护罩；经过适当处理的铝护罩也是一种性能优良的护罩，处理方法有三种：聚氨酯烤漆、阳极氧化、阳极氧化加涂漆。在有腐蚀性气体的环境中不应该选择铝制或钢制互助；在盐雾环境中应使用不锈钢或特殊塑料制成的护罩。 另外为增加防护罩的安全性能，防止人为破坏，很多防护罩上还装有防拆开关，一旦防护罩被打开将发出报警信号。监控系统中的防护罩种类繁多，一般可按照其形状分为矩形护罩、墙壁或天花板用护罩、球型护罩、角装护罩、坡形护罩等。

㈠矩形护罩

矩形护罩是监控系统最为常见的防护罩，成本低、结实耐用、尺寸多样、样式美观。室内型矩形护罩不需要进行特殊的防锈处理，一般使用涂漆或阳极氧化处理的铝材、钢材或高抗冲塑料，如聚氯乙烯（PVC）、工程塑料（ABS）或聚碳酸酯（如 Lexan）等材料。矩形防护罩的开启结构有顶盖拆卸式、前后盖拆开式、滑道抽出式、顶盖撑杆式、铰链悬吊式、顶盖滑动式等，各种结构方式都是以安装、检修、维护方便为目的。

㈡球型护罩

球型护罩有半球型和全球型两种，一般室外应用大多采用全球型球罩，室内应用中则会根据现场环境选择半球或全球型护罩。全球型防护罩一般使用支架悬吊式或吸顶式安装，半球型防护罩最常见的是吸顶式和天花板嵌入式安装。

能够为罩内镜头提供场景光线的塑料球罩有三种：透明、镀膜（镀有半透明的铝或铬）和茶色。在球罩只作为保护摄像机、镜头而不需要隐蔽摄像机的指向时，常采用透明球罩。透明球罩的光线损失最小（10%到15%）。如果希望隐藏摄像机的指向，以获得附加的安全效果，就需要选用镀膜或茶色球罩。光线通过镀膜球罩后回衰减约两个 f-stop（约相当于衰减 75%），茶色球罩相对来说效果较好，光线衰减只有约 1 个 f-stop，约 50%。与矩形护罩视窗使用的平面塑料或玻璃的出色光学质量和透光性能不同， 所有球罩都会给图像带来一定程度的光学失真，高质量的球型护罩的光学失真很小。摄像机的轴线必须与球罩相交点的外切平面垂直，这样失真至少是均匀的，最主要的影响是镜头的焦距产生微小的变化，这种变化一般是不易察觉或者不另人生厌，否则图像会出现水平或垂直方向的拉伸，尤其在球罩内装有云台是摄像机经常转动时，图像的失真就很容易被发现。因此，光学失真是检验球罩的重要指标。

室外型的球罩也和矩形护罩相似，除了密封防护等级要满足室外环境使用外，内部装有风扇、 加热器等装置以补偿室外环境温度的变化。 由于球罩不能像矩形护罩那样安装雨刷器，因此一般都配有如防雨檐或其它类似的装置，以防止过多雨水经下球罩滴落，形成水渍，同时还具有一定的遮阳效果。

㈢角装护罩

角装护罩是专为室内墙角（两面墙和天花板的结合处）设计的护罩。一般安装在面积较

小的房间或厅内、电梯轿厢、楼梯井或监狱的囚室内。

摄像机倾斜安装在角装护罩内，指向天花板下面的监视区域，护罩的观察窗口与镜头轴

线相垂直。还有一种角装护罩比较特殊，摄像机在防护罩内指向天花板的上方，摄像机上方

装有前表民反射镜， 可以将天花板下的场景反射给摄像机， 反射镜的位置可以上下左右调整，以改变摄像机的视场范围。由于反射镜的场景图像是倒像，因此摄像机必须颠倒安装。

㈣嵌入式护罩

嵌入式护罩通常在天花板和墙上，部分外露，部分内藏。这种防护罩适合需要较为隐蔽安装的场合。

二、特殊用途护罩

有时，摄像机必须安装在高度恶劣的环境下，不仅要像通用室外防护罩一样具有高度密封、耐高寒、耐酷热、抗风沙、防雨雪等特点，还要防砸、抗冲击、防腐蚀，甚至需要在易爆环境下使用，因此必须使用具有高安全度的特殊护罩。

㈠高安全度护罩

这种防护罩一般也称作铠装防护罩， 这种防护罩适合安装在监狱或其它容易政治遭到破坏的场所，是由 0.134 英寸厚的 10 号焊接钢制成，窗口材料为 1/2 英寸厚、经过抗磨损处理的聚碳酸酯。护罩可经受铁锤、石块或某些枪弹的冲击而不会遭到洞穿或开裂。机壳以大号机械锁封闭，不宜被拆开。

㈡电梯用特殊防护罩

这是专为电梯使用，经过硬化处理设计的护罩。 该护罩用不锈焊接钢制成具有防撬功能、引入线在护罩背面，一般人无法触及；视窗是耐磨损的聚碳酸酯。摄像机最佳指向是与两面互相垂直的厢壁各成 45°角， 同时与天花板平面成向下45°角， 在水平视场角超过 90° （广角）时可以观察整个轿厢，不会有任何死角。

㈢高防尘护罩

高防尘护罩与通用护罩类似，不同的是这种护罩与外界完全隔绝，可以在多沙和多灰尘

的环境使用，如果使用不锈钢材料还可以用于腐蚀性的环境中。视窗材料是回火玻璃，可提

供最大的安全性、耐腐蚀和耐磨损性。为避免罩内温度过高，常配有遮阳罩和风扇，也可以

通过经过过滤的外部压缩空气源来维持找内温度。

㈣防爆护罩

防爆防护罩与防爆云台的原理相同，也必须符合防爆和防粉尘爆炸电器设备的安全规定。所用材料与云台相同，通常为厚壁全铝结构或不锈钢结构。防爆防护罩的直径一般为 6″、8″、10″等，引入线借口都配有防爆密封件。如果防爆防护罩内空间在容纳摄像机、镜头组件之外还能内装解码器将避免解码器重新制作防爆外壳的烦恼。

㈤高压护罩

高压护罩可在有害大气中使用。通过在机壳内填充加压惰性气体，可以达到国家防火协会的要求。这种护罩采用经过耐腐蚀处理的厚壁铝材制造，视窗为 1/2英寸厚的回火抛光玻璃。护罩中填充压力为 15 磅/平方米的低压氮气。氮气是完全惰性的，可以避免护罩内的电火花或电气故障引起的爆炸。护罩本体与外盖之间垫有密封用的 O 型密封圈。所有的电气连线都要经过气密型密封圈引出。

㈥高温护罩

高温护罩是指摄像机应用在大于40℃，靠自然对流和辐射换热不能达到正常工作温度的环境时，保护摄像机、镜头正常工作的护罩。对于高温环境，防护罩应采取特殊的冷却降温手段。常见的冷却系统有风冷系统、水冷系统、半导体冷却系统，还有涡旋致冷、氟利昂、氨致冷等方式。

风冷系统仍然使用的是空气流动冷却原理，采用强迫通风的方式将冷却剂（净化空气）送入防护罩或防护罩隔层中，将防护罩内热量带出，达到冷却目的。强迫通风冷却系统有直接冷却和间接冷却两种。

在环境温度大于80℃（如加热炉、炼钢炉等）靠强迫风冷已无法控制温升时，可采用强迫水冷系统。水的导热系数和比热均比空气要大，因此与风冷相比，大大减少了有关换热环节的热阻，提高了换热效率。护罩含有内建的水夹套，可以有效地将摄像机和镜头与外界环境隔离。根据用途的不同，材料可以是铝材或者不锈钢。护罩内部装有风扇，使罩内空气往复循环，以提高热传递效率。强迫水冷系统有两种基本型式，一种是水冷防尘型，其结构较为简单，不带报警装置和空气滤清系统，镜头可使用定焦或变焦镜头，用于 80℃的环境。另外一种是炉内高温型，可用于温度高达 1600℃的环境，其结构较为复杂，整个系统有报警、空气滤清系统、维修快门和高温自动退出系统。

高温自动退出系统在探测到摄像机冷却功能发生故障时， 电动气动控制的退出装置会自动地把摄像机从燃烧室中退出，避免摄像机、镜头损坏。一般出现下列情况时退出系统启动：

⑴探头顶部的冷却水温度超过预定值（≤40℃）；

⑵压缩空气故障或压力降到预定值（≤0.4Mpa）；

⑶探头处净化空气孔道故障或压力降到预定值（≤0.02MPa）；

⑷水流量小于预定值（≤6.8 升/分）；

⑸空气或水监测线路中断；

⑹主电源电压故障；

⑺控制装置或控制中心室发出退出命令。

半导体冷却系统又称为温差电致冷，是建立在几个不同的半导体效应基础上的冷却方法。当两种不同的导体组成一电偶，通以直流电流时，电偶的相应接头处会发生吸热和放热现象，这种效应在金属中很若，而在半导体中则比较显著。半导体致冷无机械转动部分，具有无噪音、无震动、寿命长、结构简单、安装容易、可靠性高等特点，不需要冷却剂，致冷程度可根据电流进行调节，其缺点是消耗规律较大，必须使用直流电，工作电流大。

第七节、红外灯与其它辅助照明设备

为了使摄取的图像层次清楚、对比度合适，必须保证摄像机的最佳照度，在环境照度不能满足要求时，需要配置辅助照明设备以达到摄像要求。

视频信号的标称值为 1Vp-p，标准值为 0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为 1/3 到1/2的标准植。所以摄像机在最低照度时的图像，决不会”如同白昼一样”。另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于 0%，白色反射率大于89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。

一、普通照明设备

电视监控系统使用的光源种类取决于观察时的具体时间，尤其是是外应用场合。在白天，工作条件会随着天气情况的变化（晴天、阴天、雨天等）而变化，因为天气的变化会引起室外光线光谱组成的变化。辅助照明设备很多，可以使用民用照明设备即可，在夜间，最常用的有钨丝灯、卤钨灯、钠灯、水银灯和高强度放电金属弧光灯等。

每种自然光源和人造光源都有其独特的色谱组成，这可能对某种摄像机有利，也可能对其不利。大部分黑白系统的图像质量只取决于照明光线的总能量，或摄像机所接收到的能量，而无法辨别光纤中的不同颜色。如果光源的光谱曲线正好落在传感器的敏感区域内，照明光线就可以得到最高效率的运用。

彩色CCTV 系统的情况就复杂多了。对于可以感知可见光谱中所有这些颜色的光。而为了取得较好的彩色平衡，光源的光谱曲线必须与传感器的灵敏度相匹配。大多数彩色摄像机都具有自动白平衡控制功能，它可以通过电子电路自动进行调整，以实现合适的彩色平衡效果。光源中必须包括所有可见光中的彩色，这样才能在监视器上重视这些颜色。太阳、钨丝灯、卤钨灯、氙灯等宽带光源可以产生相当好的彩色图像，因为它们的光谱中含有所有颜色的频率。汞弧光灯和钠蒸气灯等窄频光源的光谱不连续，因此颜色再现效果较差。水银灯发出的红光很小，因此在汞弧灯下，红色物体就会变成黑色的。同样道理，高压钠灯发出大量的黄色光、橙色光和红色光，蓝色或蓝绿色的物体在这种灯光下也会变成黑色、灰色和褐色。低压钠灯只产生黄色灯，因此不能用于彩色 CCTV系统。

使用人工照明时，还要考虑照明光束的角度和镜头的视场角。宽束泛光灯能以相当均匀的照度为大面积区域提供照明，从而产生亮度均匀的图像。窄束光源或聚光灯只能照到小面积区域，照不到的区域会非常暗。照度不均匀的场景所形成的图像也会具有不均匀的亮度。为了提高光线的利用率，摄像机镜头的视场角最好与光源的光束角相匹配。如果灯光只能照亮场景的一部分、摄像机的视场角应该调整到观察区域所需要的角度。使用自然照明时，不存在光束角问题，自然光源通常能够均匀地为整个场景提供照明。

所有具有一定温度的物体都可以发光。改变发光体的温度可以改变光线的强度和颜色。例如，铁块在逐渐加热时，首先会变成暗黑色，接着变成血橙色；在钢铁厂里，铁水呈现黄白色，因为它的温度比血橙色的低温铁块高。白炽灯里的钨丝在加热时发出的光几乎全是白光。物体加热到能够发光的状态成为”白炽”，这也是”白炽灯”的由来。彩色电视系统中常用到的”色温”就是指物体被加热到不同颜色时的温度。

有的发光物体被加热时会同时在不同频率上发出同等强度的光。科学家称该物体为黑体辐射体。黑体辐射体根据一定的物理定律发射紫外光、可见光和红外光。

钨丝灯和太阳的发光特征与黑体类似，它们能够发出含有连续光谱的光，也就是说，它们所发出的光包括所有波长的单色光。其它像水银灯、荧光灯、钠灯和金属弧灯等光源发出光在光谱上就不是连续的它们的发光频带较窄，水银灯只发出蓝绿色光，钠灯则只发出橙黄色。

二、红外灯的原理

采用常规的可见光照明，不仅不能隐蔽，反而更加暴露监控目标（在居民小区还有扰民问题）。隐蔽的夜视监控，目前都是采用红外摄像技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度以上都有红外光发射，人体和热机发出的红外光较强，其它物体发出的红外光很微弱，利用特殊的红外摄像机可以实现夜间监控。但是，这种特殊的红外摄像机造价昂贵，而且不能反映周围环境状况，因此在夜视系统中不被采用。 在夜视系统中经常采用主动红外摄像技术， 即采用红外辐射”照明”，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，辐射”照明”景物和环境，应用普通低照度黑白摄像机、白天彩色夜间自动变黑白摄像机或红外敏感型低照度彩色摄像机，感受周围环境反射回来的红外光实现夜视。

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（10-9m）到 1 毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为 380nm – 780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。

普通 CCD黑白摄像机不仅能感受可见光，而且可以感受红外光。这就是利用普通 CCD黑白摄像机，配合红外灯可以比较经济地实现夜视的基本原理。而普通彩色摄像机不能感受红外光，因此不能用于夜视。

三、红外灯的种类

红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二极管）红外灯和热辐射红外灯两种。其原理及特性我们介绍如下：

㈠红外发射二极管（LED）红外灯

由红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓 GaAs）制成 PN 结，外加正向偏压向 PN 结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长 830 — 950nm，半峰带宽约 40nm左右，它是窄带分布，为普通 CCD黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴，（采用 940～950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。

红外发光二极管的发射功率用辐照度 µW/m2 表示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的最大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。

红外发光二极管的伏安特性与普通硅二极管极为相似。当电压越过正向阈值电压（约0.8V左右）电流开始流动，而且是一很陡直的曲线，表明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。

红外发光二极管辐射功率随环境温度的升高（包括其本身的发热所产生的环境温度升高） 会使其辐射功率下降。 红外灯特别是远距离红外灯， 热耗是设计和选择时应注意的问题。

红外发光二极管最大辐射强度一般在光轴的正前方， 并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的 50%的角度称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。

㈡热辐射红外灯

热辐射现象是极为普通的，物体在温度较低时产生的热辐射全部是红外光，所以人眼不能直接观察到。当加热500 度左右时，才会产生暗红色的可见光，随着温度的上升，光变得更亮更白。在热辐射光源中通过加热灯丝来维持它的温度，供辐射继续不断的进行。维持一定的温度而从外部提供的能量与因辐射而减少的能量达到平衡。

辐射体在不同加热温度时，辐射的峰值波长是不同的，其光谱能量分布也是不同的，经特殊设计和工艺制成的红外灯泡，其红外光成分最高可达92 – 95%。其光谱范围是很宽的，普通黑白摄像机感受的光谱频率范围也是很宽的，且红外灯泡一般可制成比较大的功率和大的辐照角度，因此可用于远距离红外灯，这是它最大的优点。其最大不足之处是包含可见光成份，即有红暴，且使用寿命短，如果每天工作10小时，5000小时只能使用一年多，考虑散热不够，寿命还要短。 在克服热辐射红外灯缺点方面，首先是研制和应用了高通红外滤波钢化玻璃。波长愈长，红暴愈小，甚至可达到全无红暴，但是，红外光的效率愈低，红外灯发热就愈高。红外玻璃的波长可根据用户对红暴要求高低加以选择，一般而言，相同有效辐照距离时，对红暴要求愈高，造价愈高。红外玻璃经过钢化，可以耐受急冷急热的变化，在内部红外灯泡由于可见光滤除的部分，转化产生热量，温度会很高，外部冷风及雨雪的突袭下，急冷而不致损坏。为提高热辐射红外灯的寿命，采用了光控开关电路，以减小其工作时间；采用了变压稳压整流电路，使其发光功率得以充分发挥而且提高了红外灯的寿命；而更重要的是考虑灯丝冷阻是非常小的，如100W 红外灯泡，灯丝热阻为529Ω，这时的工作电流只有0.4348A，而冷阻只有36Ω，红外灯接通电源瞬间为6.39A 瞬时功达到 1470W，这一瞬间灯丝负荷过载达几十倍，这对灯丝寿命有非常大的影响。人们研制的灯丝保护电路，相信红外灯灯泡的工作寿命会成倍增长。此外，还增加了延时开关电路以防环境的光干扰。

四、红外灯的选择与使用

红外灯的选择最重要的问题是成套性，即红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等的成套性。在设计方案时对所有器材综合考虑设计，把它作为一个红外低照度夜视监控系统工程来考虑设计。有的人买完了摄像机、镜头、防护罩、电源之后甚至安装之后才去考虑购买红外灯，这是不正确的，在考虑成套性时，特别要注意以下几个问题。

㈠用黑白摄像机或特殊彩色摄像机

CCD 图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明也可使CCD图像传感器清晰的成像。而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从 CCD器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基色视频信号，然后合成彩色电视信号，其感光光谱只在可见光区域。

随着技术的进步出现白天彩色/晚上黑白摄像机， 它采用两个 CCD进行切换或采用一个CCD 利用数字电路的切换来实现，但是存在黑白照度偏高、有的对彩色色彩的不利影响等缺点。而红外低照度彩色摄像机红外感度比一般摄像机高 4 倍以上，随着成本的降低，会成为发展趋势的。

㈡要求选用低照度摄像机

摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时，还应特别注明镜头的光圈 F的大小。

例如使用 F1.2 的镜头，当被摄影景物的照度值低到 0.02Lux 时，摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值 700mv 的 50%-33%，则称此摄像机的最低照度为 0.02Lux/F1.2。有的摄像机生产厂家给出不同光圈 F 时的最低照度。当选择摄像机最低照度高于红外灯要求时，红外灯的有效距离将受到一定影响。 应当提醒用户的是市场上出售的摄像机技术性能标出的最低照度有两种不正常情况，一种是摄像机制造商所标的最低照度是所谓的靶面照度，即 CCD图像传感器上的光照度， 它比景物照度低 10 倍左右；另一种是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照度。目前市场上比较经济的黑白摄像机，有的最低照度标为 0.01～0.02lux，它们的实际最低照度仅为 0.1～0.2Lux，如果，使用的红外灯要求摄像机的最低照度为0.02Lux，必然影响红外灯的有效照射距离，而购买最低照度 0.02Lux 的摄像机，价格可能比 0.1～0.2Lux 摄像机最少高一倍左右。

㈢要求摄像机的尺寸规格

摄像机标称尺寸日趋小型化，目前市场上的摄像机尺寸规格有 1/2″、1/3″、1/4″，摄像机尺寸大，接收的光通量大，摄像机尺寸小，接受的光通量少，如红外灯标称的有效距离是1/2″摄像机条件下试验的，如采用 1/3″或者 1/4″摄像机，有效距离也将受到一定影响。1/3″摄像机光通量只有 1/2″摄像机光通量的 44%。

㈣镜头的尺寸规格

与摄像机的尺寸规格同理，不再赘述。需要注意的是红外光源由于波长长，反映到普通非红外镜头上会比可见光焦点略深一些，所以在用了红外灯夜间成像时，会感觉焦距稍微模糊一点。

㈤摄像机和镜头的功能要求

摄像机有自动电子快门功能，AGC 自动增益控制功能，镜头有自动光圈，以适应昼夜照度很大的变化。

㈥电源供应

电视监控系统前端设备的电源供应要统一考虑设计。红外灯的电源供应，考虑到红外管的工作电流对供电电压十分敏感，而电缆长度不同对直流电压衰减不同。在多个红外灯距控制室的距离相差较大时，采用 DC12V集中供电可能使距控制室近的红外灯供电电压高，距控制室远的红外灯供电电压低。加之电源电压调整上的偏差，可能造成电压过高的红外灯寿命缩短甚至烧坏，电压低的红外灯发射功率不足。因此建议尽可能采用 AC22V供电或配一对一的直流稳压电源，这种直流稳压电源有的在电网电压波动在 AC100V-245V时输出直流电压都是稳定的，保证红外灯红外辐射功率都是稳定可靠的。

防护罩对红外灯的效果也有影响，红外光在传输过程中，通过不同介质，透射率和反射率也不同。不同的视窗玻璃，特别是自动除霜镀膜玻璃，对红外光的衰减也不同。

 

第三章 信号传输部分

传输系统将监控系统的前端设备与终端设备联系起来。前端设备所产生的图像信号、声音信号、各种报警信号通过传输系统传送到控制中心，并将控制中心的控制指令传送到前端设备。

根据电视监控系统的规模大小、覆盖面积、信号传输距离、信息容量、对系统的功能及质量指标等不同要求以及传输信号的种类可以采用不同的传输方式。 由于图像信号的信息量大，带宽宽，监视时直观性强，因此传输的重点就是视频图像信号的传输。

第一节、同轴电缆传输

电视监控系统一般多是中短距离的中小型系统，几乎都采用同轴电缆传输视频图像信号。视频基带是指视频信号本身的频带宽度（0 至 6MHz）。将视频信号采用调幅或调频的方式调制到高频载波上，然后通过电缆传输，在终端接收后再解调出视频信号，这种方式称为调制传输方式，它可以较好地抑制基带传输方式中常有的各种干扰，并可实现一根电缆传送多路视频信号。但是在实际的监控系统中，由于摄像机布置地点比较分散，并不能发挥频分复用的优势， 而且增加调制、解调设备还会增加系统成本， 因此在传输距离不远的情况下，仍然以基带传输为主。而高频传输方式大多出现在有线电视系统中。

一、同轴电缆

同轴电缆是由两个同轴布置的倒导体组成，传输的信号完全封闭在外导体内部，从而具有高频损耗低、屏蔽及抗干扰能力强、使用频带宽等显著特点。同轴电缆从外至内结构为铜单线多根铜线绞合的内导体、绝缘介质、软铜线或镀锡丝编织层和聚氯乙烯护套。同轴电缆的特性阻有 50 欧姆、75 欧姆等。主要型号有 SYV 型，它的绝缘层为实心聚乙烯；SBYFV型，它的绝缘层为泡沫聚乙烯；SYK 型。其绝缘层为聚乙烯藕芯。电视监控系统中常用的是 SYV和 SBYFV型 75欧姆阻抗的同轴电缆。

泡沫聚乙烯材料比聚乙烯更不易损耗视频信号，还增加了电缆的灵活性，安装方便，但容易吸潮从而改变电气性能。实心聚乙烯因其刚性，比泡沫材料保形性好，能承受以外挤压的压力。

同轴电缆屏蔽层铜网能屏蔽电磁干扰或 EMI 的无用外部信号干扰，编织层中绞合线的多少和含铜量决定了其抗干扰的能力。编织层松散的商业电缆能屏蔽 80%干扰信号，适合于电气干扰较低的场合，如果使用金属管道效果更好。高干扰的场合要使用高屏蔽或高编织密度的电缆。铝箔屏蔽或包箔材料的电缆不适用于电视监控系统，但可用于发射无线电频率信号。

同轴电缆越细越长，损耗越大，信号频率越高，损耗越大。以 SYV 型电缆为例，国内的同轴电缆有 SYV75-3、SYV75-5、SYV75-7、SYV75-9 等规格。使用同轴电缆传输使图像时，距离在 300 米以下的一般可以不考虑信号的衰减问题，在传输距离增加时可以考虑使用低损耗的同轴电缆，如 SYV75-9、SYV75-18 等，或者加入电缆补偿器。

二、电缆补偿器

电缆补偿器又称为电缆均衡器，通过电缆校正电路来进行高频特性的补偿，以使信号传输通道的总频率特性基本上是平坦的。电路主要由 RC 电路组成，每一组 RC 串联电路都有一个中心频率 f，将电缆衰减曲线分成几段，对应于各段都用一组 RC 电路进行补偿。一般加入一级补偿器可以使传输线路延长 500 米， 对于不同规格的电缆适当增加电缆补偿器可使有效传输距离增至 2km左右。

三、同轴电缆基带传输易出现的干扰

基带传输的一个缺点就是抗干扰能力差， 同轴电缆的屏蔽层对频率越低的电磁波的屏蔽作用越差，因此易受到广播干扰和低频电磁波的干扰。

㈠广播干扰

同轴电缆在架空设置时，电缆线本身就成了一根很长的天线， 在受到广播电磁波感应时， 感应出电位差，这个电位差产生在电缆线屏蔽层两端（芯线也存在感生电位差，但很小），那么，屏蔽层、信号源内阻、芯线及芯线、75 欧姆负载、屏蔽层形成了回路，这个电位差通过回路形成干扰电流，并在负载电阻 75 欧姆上形成干扰压降叠加到视频信号上。这种干扰一般在几百 KHz 到几 MHz，对图像产生较为稳定的网纹干扰，干扰频率越高，网纹越细越密，大于 10MHz 的干扰基本上不影响观看效果。

抑制这种干扰的最好办法是电缆埋地铺设，或采用铅包电缆，也可以采用具有外屏蔽层的对称平衡电缆作为传输线。当只能采用同轴传输时，应使电缆线屏蔽层单端接地，同时在接收端设置对称输入的电缆补偿器。采用高电平传输方法也可以很好地抑制广播干扰，方法是将 1Vp-p 的视频信号放大到 5 至 8Vp-p 后再进行传输，在接收端干扰电平相对于视频信号就减小了，传输的距离也可以更远。

㈡低频干扰

低频干扰主要是指50Hz工频干扰。这种干扰使图像产生水平黑色滚条，严重时使图像无法观看并失步。形成 50Hz 干扰的主要原因是地电位差。在用电设备多、设备功率大的地方会因三相不平衡或接地方式不同时，就会形成较大的地电流，这个电流通过具有地电阻的大地时就会在两地之间形成电压降，如果电缆两端接地，就会通过信号源内阻在电缆上形成电流，产生干扰。 抑制这种干扰的最好方法是电缆单端接地。

㈢特性阻抗失配

同轴电缆的特性阻抗为 75 欧姆，由于视频带宽很宽，同轴电缆在低频和高频所表现的阻抗不是完全相同的，无法做到完全的匹配。但图像的细节都在 1MHz 以上的频域内，所以保证高频段阻抗匹配就基本能够满足传输要求，即使在低频段有微小的失配，也不会对图像造成明显的重影失真。

阻抗失配常常会出现若干条间距相等的竖条干扰，频率基本上是行频的整数倍。解决方法一般为”始端串接电阻”或”终端并接电阻”方法改善。

㈣其它干扰

使用同轴电缆传输常常会因传输距离过长、损耗过大、电缆质量不高、大功率可控硅设备使用造成电源不洁净等原因造成的干扰，这些干扰相对来说比较容易解决，如加装电缆补偿器、使用净化电源、选用高质量电缆等。

第二节、光纤传输方式

同轴电缆由于线材本身特性的问题，使得传输距离受到限制，在充斥着电磁波的使用环境中，电磁波的干扰更使同轴电缆传输的效率降低，若安装地点位于多雷区，两端设备还会因雷击遭到破坏。光纤传输具有同轴电缆无法比拟的优点而成为远距离视频传输的首选设备。

一、光纤传输的特点

㈠传输损耗低

损耗是传输介质的重要特性，它只决定了传输信号所需中继的距离。光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点。如使用 62.5/125µm 的多模光纤，850nm 波长的衰减约为3.0dB/km、1300nm 波长更低，约为 1.0ddB/km。如果使用 9/25µm 单模光纤，1300nm 波长的衰减仅为0.4dB/km、 1550nm波长衰减为0.3dB/km， 所以一般的LD光源可传输15至20km。目前已经出现传输 100公里的产品。

㈡传输频带宽

光纤的频宽可达1GHz以上。一般图像的带宽为 6MHz 左右，所以用一芯光纤传输一个通道的图像绰绰有余。 光纤高频宽的好处不仅仅可以同时传输多通道图像， 还可以传输语音、控制信号或接点信号，有的甚至可以用一芯光纤通过特殊的光纤被动元件达到双向传输功能。

㈢抗干扰性强

光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤其是强电干扰。同时由于光波受束于光纤之内，因此无辐射、对环境无污染，传送信号无泄露，保密性强。

㈣安全性能高

光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤传输不像传统电路因短路或接触不良而产生火花，因此在易燃易爆场合下特别适用。光纤无法像电缆一样进行窃听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此安全性更强。

㈤重量轻，机械性能好

光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会因为芯数增加而成倍增长，而电缆的重量一般都与外径成正比。

二、光纤结构与传输机理

光纤是光波传输的介质，是由介质材料构成的圆柱体，分为芯子和包层两部分。光波沿芯子传播。在实际工程应用中，光纤是指由预制棒拉制出纤丝经过简单被复后的纤芯，纤芯再经过被复，加强和防护，成为能够适应各种工程应用的光缆。

㈠光纤传光机理

光波在光纤中的传播过程是一个复杂的电磁场的边界问题，一般来说，光纤芯子的直径要比传播光的波长高几十倍以上，因此利用几何光学的方法定性分析是足够的，而且对问题的理解也很简明、直观。

当一束光纤投射到两个不同折射率的介质交界面上时，发生折射和反射现象。对于多层介质形成的一系列界面，若折射率 n1＞n2＞n3…＞nm，则入射光线在每个界面的入射角逐渐加大，直到形成全反射。由于折射率的变化，入射光线受到偏转的作用，传播方向改变。光纤由芯子、包层和套层组成。套层的作用是保护光纤，对光的传播没有什么作用。芯子和包层的折射率不同，岂折射率的分布主要有两种形式：连续分布型（又称梯度分布型）和间断分布型（又称阶跃分布型）。

当入射光经过光纤端面的折射后进入光纤，除了与轴向方向一致的光沿直线传播外，其余的光线则投射到芯子和包层的交界面：一种在界面形成全反射，这些光线将与光轴保持不变的夹角，呈锯齿状无损耗地在光纤芯子内向前传播，称之为传播光；另外一种在界面处只有一部分形成反射，还有一部分折射进入包层，最后被套层吸收，反射的光线再次到达界面时又会有一部分损耗，因而不能传播，称为非传播光。

实际上进入光线的大部分不是上面所将的轴面光，因此还有一种称为泄漏光，如果芯子和包层的界面十分平坦，这些光线将形成全反射而得到传播，但事实上仅部分反射，尽管损耗比非传播光小还是不能很好地传播。对于长距离传输来说只有传播光是有意义的。进入光纤的光线在向芯子包层界面传播时，由于芯子折射率逐渐减小，受到一个向心偏转的作用，与轴线夹角 θ 小于一定值的光纤不能到达界面或到达界面形成全反射，因而受束于芯子内、呈波浪状无损耗地向前传播，成为传播光。其余的光由于有一部分在界面处折射进入包层，逐渐被吸收掉而不能传播。 因此，光纤芯子和包层的折射率及折射率的分布与光纤的转播特性有密切关系。

㈡光纤的分类

可以从不同的角度对光纤进行分类，如构成光纤的材料、制造方法、光纤芯子包层折射率的分布和光纤可以传播光的模数等。构成光纤芯子和包层的材料主要有：多组合玻璃、高纯度石英玻璃和低损耗卤化物材料等。不同的材料其预制棒的制备和光纤的拉制方法也不同。目前应用叫多的是高纯度石英玻璃光纤（石英光纤），其材料制备技术、光纤的传输特性和强度等方面具有综合的优越性。

光纤芯子和包层的折射率分布与光纤材料、拉制方法以及光纤的结构有关，除了前面提到的梯度分布型和阶跃分布型外还有单材料光纤、环形光纤、W 型光纤等都属于阶跃分布型光纤，结构上各有特点。

也可以按照传播光的模数来区分。我们可以将一条光线理解为代表一个模，或者是不同的模代表不同的角度的入射光， 光的波动原理认为光纤只能允许有限的离散树木的光 （或模）传播。光纤中可传播的数目是芯子的横截面积和芯子中心与包层间的折射率差的函数，与其成正比关系。当光纤就只允许一个模的光传播就是单模光纤。单模光纤由于只传播轴线关，因此不存在模色散，具有很大的信息载送容量。多模光纤一般可有几百和低损耗的传播模。容易与光源和大面积探测器耦合。

按照制造方法还可以分为 CVD（化学汽相沉淀法）、MCVD（改进化学汽相沉积法）等。

㈢光纤的特性

光纤的特性包括传播特性、几何参数和芯子包层折射率差等基本特性。传输特性则主要表现在光纤的损耗和带宽两个方面。

⒈数值孔径 NA

它代表光纤芯子与包层之间的折射率差，是光纤一个最重要的基本特性。NA是反映光纤芯子包层折射率关系的参数，折射率差越大，NA越大，光纤可以接收并传播的光越多，即与光纤可传播的模数成正比。因此在某种意义上数值孔径表示了光纤集光的能力。

⒉传输损耗

这是光纤一项重要的光学特性，它很大程度上决定了传输信号所需中继的距离，也关系到系统经济性。引起光纤损耗的原因有材料吸收、散射损耗和结构缺陷等。

材料吸收是一种损耗机理。由于光纤不可能是完美的圆柱体，某些参数会沿长度方向呈周期的变化，这些参数既可以是折射率分布，也可以是几何参数，即可以是沿长度方向的变化，也可以是轴线相对于直线的偏离。这就会引起一个传播上光功率部分地转移到另一模上去，这就是散射。如果转移模为非传播模就产生了散射损耗。散射损耗是按 1/λ4 的比例形成的，因此选择长波工作是有好处的。有些小的参数变化，如材料成分、应力等是可以通过改进制作技术来减小的， 但有些小的折射率变化是光纤拉制过程中热扰动形成的不能完全消除，它决定了光纤散射损耗的最低极限。

光纤结果缺陷，如芯子包层界面不光滑、气泡、应力、直径的变化和轴线弯曲等都会引起光纤的传输损耗，所以提高光纤结构的完美和一致性是拉纤工艺的重要任务致意。光纤的损耗是以每公里分贝（dB/km）来计量。石英光纤有三个低损耗波长区——0.85µm、1.3µm、 1.55µm。氟化物光纤的损耗更低。

⒊传输带宽

它表示光纤的传输速率，主要受到光纤色散的限制。当光脉冲沿光纤传播时，每个脉冲都会随着距离的增加而展宽，最后相邻的脉冲发生重迭，这就限制了光纤传送信息的速率，限制了光纤传输带宽，导致光脉冲展宽的机理是光纤的色散，包括材料色散、波导色散和模色散。

材料色散的物理意义是：光在介质中的传播速度与折射率成反比，光纤材料的折射率是随波长变化的，因此不同波长的光在光纤中传播的速度不同。波长越短，色散越严重。波导色散是由于波长不同的光线在光纤中运行的轨迹不同、渡越时间也不同所造成的。对于同一模来说，不同波长的光在光纤中将走循不同的轨迹，有着不同的渡越时间，引起波导色散。

与材料色散相反，波长越长波导色散越严重，同时光纤芯子直径越小，波导色散越严重。 模色散也称模间色散。对于同一波长的入射光，不同入射角的光纤代表不同的模，不同模在光纤中行走的路径不同，渡越时间也不同，从而形成模色散。模色散随着光纤芯子直径的减小而减小，当直径小到一定程度时光纤成为只允许传输一个模的单模光纤，就不存在模色散了。

在 1.3µm 波长处，光纤的波导色散与材料色散相抵消，因此理论上可以制造 1.3µm 的零色散单模光纤，如果将石英单模光纤的零色散波长 1.3µm移到最低损耗波长 1.55µm处，就可以制造色散移位（DS）单模光纤。如果能够在长波长范围内的两个零色散波长，使光纤在宽范围内色散都很低，即可制成色散平坦单模光纤。

光纤的色散与光纤的长度或信号的传输距离有关， 因此光纤的传输带宽是传输距离的函数， 常用带宽距离乘积来计量光纤的传输带宽， 而对单模光纤则常用色散值来表示传输特性。

三、光缆

光缆是对光纤进行防护、加强后使之成为具有实用价值的传输介质。

㈠光缆的设计目标

光缆设计应考虑以下几点：避免产生纤芯的微弯损耗；避免使纤芯的表面受到损伤；保证光缆具有足够的机械强度、良好的密封性和防潮性能；对多芯光缆要便于识别每根纤芯；合理的重量、体积和纤芯空间分布。

㈡光缆的结构

常用的光缆分为层绞式和骨架式，其它还有单位式、软线式、带状等型式。

层绞式是一根限位加强塑料或钢丝构成中心加强件外环绕一层缓冲层， 多根纤芯均匀地分布在缓冲层外、螺线状环绕着中心加强件，纤芯层的外面再形成一缓冲层，最后是防水被复，通常采用聚乙烯铝被复。

骨架式光缆采用一包含一根中心钢丝的特殊形状的塑料骨架， 纤芯疏松地放置在骨架周围的空腔中。纤芯同样是螺线状地环绕着中心钢丝，这就保证了在光缆折弯时，避免纤芯承受附加的应力。光缆最外层也是防水被复。为了提高光缆的防潮性能，有些光缆在骨架的空腔中灌注防潮密封胶，纤芯是浮在密封胶中，因此具有极好的防潮密封性。

多芯单元式结构是将几根纤芯疏松地装在一个护套中，形成一个单元，几个单元再环绕中心加强体的周围。

中心加强件（中心钢丝）在施工中承受绝大部分牵引力，因此决定了光缆的抗拉强度，铝套和骨架则提高了光缆的抗侧压强度。

根据光缆所含纤芯数量分为单芯和多芯光缆，干线应用中多为多芯光缆，各点分路时多为单芯光缆。

四、光源

㈠光纤传输用光源

光源是光纤传输系统中的重要器件之一。 光纤传输用的光源与其它应用的光源具有完全不同的要求。其本声本身并不需要很大的功率，但要有很好的稳定性和足够的寿命。其几何尺寸和结构型式应与光纤相匹配， 并保证有足够的光功率进入光纤。 为了得到好的传输效果，光源应在光纤的低损耗和低色散波长处输出。同时要求信号调制容量大，调制频率可低至音频，高至几 GHz 以上。根据这样的要求，能够适用于光纤传输的光源就仅限于少数体积小、价格低又易于调制的固体器件。

⒈发光二极管（LED）

发射波长为 0.8～0.9µm或 1.1～1.5µm的发光二极管是最简单的固体光源，在光纤传输中得到大量的应用。它可以提供足够的输出规律和中等程度的光谱宽度，可以方便地直接调制，有长的工作寿命，价格也较低廉。

LED 的设计要求之一是具有能够输出其辐射的结构，获得有效的外部光功率，便于与光纤耦合，产生较高的入纤功率。有两种结构型式的 LED：表面发光二极管和端面发光二极管。

表面发光二极管在小面积的有源区发光， 光沿着垂直于结平面的方向通过有源区上面的一个很薄的或透明的半导体层输出。小面积的有源区有利于较高电流密度的散热，把有源区作成小的圆面，直径通常为 75～100µm，上面的半导体层非常薄（10～15µm），这样光纤的端面可以非常接近有源区，获得很好的耦合。散热 LED 很重要的问题，结温度的上升将引起输出功率的下降。异质结型比同质结型 LED 发光效率和输出光效率高，但散热性能不如同质结型。

端面发光二极管是直接从暴露的有源区的一个端面输出辐射。 高效率的端面发光二极管发射出来的光形成一个比较定向的光束，因此有利于把发射光耦合进光纤，特别对于小口径光纤这种方式就更优越了。由于有源层的折射率高于两侧，形成波导效应，将发射光限制于有源层内，在一个端面镀上全反射膜，而在另一个相对的端面（即输出端面）镀上抗反射膜，就会使光线比较集束的从一个端面发射出来。由于光是从十分小的端面发射出来，所以端面的有效亮度非常高，与光纤耦合时，在端面放置一个很有效的，因为器件的出光面要小于光纤的横截面积。

⒉半导体激光器（LD）

半导体激光器所发射的光谱宽度比发光二极管要窄得多，一般都小于 1nm。在材料色散是限制传输带宽的主要因素时是非常优越的。激光器即使有几个模式同时振荡，在与多模光纤耦合时效率高于 50%，比 LED 高得多。因此，与 LED 发出相同输出功率的激光器耦合进入光纤的光功率要比 LED 高 15 至 20dB。同时，在正常的偏置条件下，其调制频率可高达 1GHz 以上，所以在长距离、高速率传输系统中非常适用。

㈡光源的特性

⒈光谱特性

这是光源的基本特性，通常采用光源的波长 λ 和光谱宽度 ∆λ（光功率 3dB 的宽度，又称为半值宽度）来表示。传输损耗和由材料色散所限制的传输速率均与光源的波长和光谱宽度有关。

⒉功率效率

对于光源的工作效率，尤其是 LED，测量总的输出功率是没有实际意义的，因为不是所有加到二极管上的电功率都能转换为输出光功率， 更不是所有的输出光功率都能耦合进入光纤获得实际应用。所以一般采用有用功率效率这一指标，它表示实际接收的光功率与加到二极管上的电功率之比。实际接收的光功率是与光源的结构、光纤的耦合方式有关，如表面发光二极管采用大数值孔径光纤在二极管碗口处直接耦合来提高有用功率， 也就提高了有用功率效率。

耦合效率也是一个十分有用的指标，它是注入光纤的光功率与光源输出光功率之比。一般 LED 的耦合效率为百分之几，LD 的耦合效率可达 50%。另外，出纤率也是一个经常使用的指标。

⒊输出特性

光源的输出特性表示了工作电流和输出光功率（或出纤率）之间的关系。LED 的输出特性在很宽的范围内具有良好的直线性，当注入电流达到一定值时，呈现饱和状态。LD的输出特性曲线出现有一个拐点，它对应于受激发光的阈值，注入电流低于阈值时，只有很低的发射输出，器件处于 LED 状态；当注入电流超过阈值时，开始产生受激发射，产生高功 率的光输出，有一段很好的线性区。

光源的输出特性是设计光发射机时选取静态工作点、确定电信号的调制幅度的重要依据。保证光源工作在良好的线性段是保证传输系统线性的关键，尤其是对模拟信号，如视频信号的传输减小非线性时针是该很重要的。

⒋效率和调制带宽

光源的输出功率、功率效率与注入电流有关，也与光源有源层的几何尺寸、材料掺杂浓度等因素有关。光源的调制速度（直接由载有信息信号电流加以调制）也与这些因素有关。

目前的工艺对于影响效率和调制速度的参数可以做适当的调节，但二者相互制约，不可能同时获得大的输出功率和高的调制速度。调制带宽对应于直接调制速度，是按照电信号的带宽定义的，也就是说，高输出的器件只能以低速率直接调制，具有较低的调制带宽。若要获得高的调制速度就必须牺牲输出功率。

⒋寿命

工作寿命表示光源的输出功率降低至初始值一半时的工作时间。LED一般可达 107，比LD的寿命长得多。

㈢光源的调制

与电波通讯一样，必须把信息搭载到光波上，也就是对光波进行调制。调制可以是模拟的，也可以是数字的，采用方法要根据系统要求、综合光纤传输特性、探测器特性以及光源自身特性决定。模拟方式设备简单、价格有优势，尽管其要求的高信噪比限制了其只能应用于较窄带宽和较短距离的场合。数字方式是应用于宽带长距离系统的理想方式。

对于发光二极管，改变注入电流的就可以 LED 的输出光功率，也就实现了光强调制。

对于半导体激光器，通过改变驱动电流来进行直接调制。常见的调制方式包括：IM（光强调制）、PCM（脉码调制）、FM（调频）、AM（调幅）、PFM（脉冲频率调制）。

五、探测器

探测器与光源一样也是光纤传输系统中的另一主要器件，与光源相反，探测器解调光信号，把光信号的变化转换为电信号的变化。对探测器的主要要求有：在工作波段上有足够的灵敏度和带宽；引入的噪声要低，工作稳定性好；结构上便于与光纤耦合及与处理电路组合等。常用的探测器有半导体光电二极管和雪崩二极管（ADP）。

六、光纤传输系统

㈠光纤传输系统的结构

光纤传输的是光信号，因此光发射机完成 E/O 转换核心器件是光源，而光接收机完成的是O/E 转换，核心器件是探测器。因此光纤传输系统的三要素为光源、光纤、探测器。

⒈光载波波长的选择

应该从两个方面考虑，一是在该波长处探测器能良好的工作，二是光纤在该波长处的损耗和色散性能良好。传输距离较短的系统对光纤损耗和色散要求不十分苛刻，波长选择时应实际考虑光源和探测器的成本。

⒉光源的选择

光源的选择除了与波长有关外，还要涉及系统的调制方式、传输带宽（传输速率）及成本因素。LD 价格比 LED 要高，驱动电路也比 LED 复杂，寿命比 LED 短。因此。LED 是一种实用、廉价的光源器件，对于大多数 5km以下的应用是足够的。

LD 的入纤功率比 LED 要高 10 到 25dB，在噪声为主要限制因素的应用中，LED 显然是很不利的，况且 LD在避免材料色散方面也很有利，所以在高速度、长距离系统中 LD要优于 LED。

⒊探测器的选择

与 PIN二极管相比，雪崩二极管可以提高接收机的灵敏度，但价格较高，对温度敏感，需要一个复杂的电路来保证工作稳定。

⒋光纤的选择

光纤的选择主要考察的是单模与多模之间的选择，也包括折射率差和折射率分布等。采用 LED做光源，为了传输尽可能多的光功率必须选择多模光纤，而且希望有大的折射率差。梯度光心对于减小模间色散有一定好处。

采用 LD做光源，既可以使用单模光纤，也可以采用多模光纤。单模光纤截面积小（5～10µm），光纤接续比多模光纤要困难。在高速率的系统中 LD与单模光纤耦合最佳。

㈡视频传输的系统

宽带是视频信号的特点，应用电视中主要采用模拟基带方式和 PFM 方式传输。

⒈传输的特性

信号噪声比（S/N）：S/N 影响图像分辨力，关系到主观测试效果。影响 S/N 的因素主要有光路（光纤）的损耗，光源的功率和探测器的灵敏度。除了合理的选择光源和探测器外，在计算光路损耗时要包括光源与光纤的耦合，光连接器的损耗，光纤接头的损耗，当然主要是光纤的长度损耗，首先提出探测器的接收光功率，然后根据光路损耗折算出光源功率。采用 PFM 方式可以减小损耗对 S/N 的影响，但会出现三角噪声，这一点可通过对视频信号进行预加重来减轻。

幅频特性：构成10MHz 传输带宽的光纤传输系统很容易，所以对于基带传输来说不存在大的问题。幅频特性决定了图像的分辨力，而幅频特性的平坦性又影响到彩色图像的色饱和度和色调。一般来说光系统对幅频特性的影响不大，大对于多路视频传输来说，光源的调制带宽和探测器的响应速度将会引起图像的线性失真。

线性失真：通常采用脉冲和条子信号来测试，影响线性失真的主要因素是光纤的色散，而光源的光谱宽度也有一定的关系，激光器与单模光纤的耦合具有极小的线性失真。

非线性失真：主要指 DG 和 DP，主要是由光源的非线性引起，需要通过光端机电路进行补偿 。

⒉典型的视频传输系统

视频模拟基带传输是一种最为简单的系统，通常可以得到 10MHz 以上带宽，传输距离可达数公里，是电视信号传输应用最广泛的方式。这些系统多 LED光源。

PFM 传输方式具有模拟和数字调制两者的优点，比模拟方式更适合于长距离传输并便于中继放大，又不像数字方式那样高成本，是视频信号传输的一种经济实用的方式。PFM的关键在于调制与解调，光源驱动和光接收预放等与其它型式的系统相同。采用 LD光源和APD探测器 PFM 可以实现几十公里高质量的无中继传输。

㈢常见的多路传输方式

实现多路传输对降低系统成本、提高资源利用率很有好处。常见方式有频分复用（FDM）和波分复用（WDM）方式。前者是利用电信号的频分多路技术，将多路信号形成一宽带载频信号，然后由一路光纤传输，在接收端再分路解调形成多路输出。而后者是利用光波波长的复用，在一路光纤中传输多路光载波。

㈣光路的建立

⒈光纤的接续

光纤的接续有两种方法：一是熔接，二是使用连接器。前者是在永久性系统和要求低损耗和高可靠性的场合采用的方法。后者是一种可拆卸的方式，适合于短期系统。光纤连接器大部分采用精确的几何定位的方法，使良好的光纤端面能够精确地对中，保证光功率能从一根光纤最大限度地进入另一个光纤。连接器的主要型式有圆椎定位型和异槽型定位型。按照光耦合方式分，有直接耦合和透镜耦合方式。单模光纤的芯径很小，对连接器的精度要求就更高。 连接器造成的光纤接续的偏差同熔接是一样的，要求有高精度的加工以减小光纤轴向、横向和角度差，保证良好的光耦合，同时要有足够的插拔次数，反复使用仍具有高的精度。

⒉合光器和分光器

合光器和分光器是实现波分复用多路传输的光学器件。分光器的结构型式有棱镜、干涉膜滤波器和衍射方式。分光与合光是互逆的器件，只要把入射和出射方向更换一下分光器就变成合光器了。对于复用波长较少的情况采用干涉膜容易实现，工艺稳定。光纤与干涉膜的偶合常采用平凸棒透镜和自聚焦透镜方式。后者是一种经济方便的方式，由于自聚焦透镜（聚焦棒）在1/4λ 节距时，具有准直光饿会聚光的作用，故而耦合效率高，易于调节。

波分复用是光纤传输提高传输信息容量的一项有效方法。它可以降低成本，尤其在已经铺设好光缆的情况下，使传输容量成倍增加。

⒊光缆接头的防护装置

由于熔接后的光纤是裸露的因此必须进行防护。防护装置的功能主要有：

⑴保证接头部分的密封性，防止潮湿进入防护腔内。因为潮湿是引起光纤损耗增加和寿命降低的主要原因。另外也防止内部机械件的锈蚀而失去原有的功能。

⑵能够很好地安放剩余的光纤。光纤的熔接必须有一定的余量，还可能出现余量长度不同的情况，因此必须安放这些光纤，这就要求有足够的尺寸，使之可在最小折弯限度以上顺畅的盘放，并很好地固定。

⑶可靠地固定光缆接头，以保证加上防护装置后，光缆仍有一定机械强度。

⑷要便于现场的操作与使用。光缆接头防护主要在室外，防护装置最好不需要特殊工具和方法就能安装，具有好的工程性能。

常用的防护装置一般是一些机械结构件为腔体结构， 内部有防止剩余光纤的空间和固定光缆端头和光纤的结构。光缆的出入口要采用一定的密封技术，腔体的结合处也要采用密封装置。

第三节、双绞线传输

在智能大厦综合布线中，安防系统具有非常重要的地位。在传统的设计和施工中，往往将网络布线与安防监控布线分开考虑， 由于使用的介质差异使人们无法将它们很好地同意到一起。但是在大厦的安防监控点不断增加的情况下，较为粗硬的同轴电缆布线数量增多会占用大量的管道资源，而且布线难度很大，况且在楼内或大楼周围布线的长度过大时还会引起图像质量的下降。

新的布线技术的出发点就是将网络布线与安防布线尽量统一到一个平台上，减少布线的难度和造价。在这种布线技术中采用网络布线中广泛使用的非屏蔽电缆（如5类缆）来传输图像信号，同时利用非屏蔽电缆中的空余线对为是摄像机供电。为实现这种技术需要使用两种关键的设备：双绞线视频传输设备和远程供电器。

一、双绞线传输视频信号的基本原理

视频信号正在双绞线内传输要解决两个问题：阻抗匹配和衰减补偿。

标准视频信号接口一般是 75Ω、非平衡方式，而双绞线传输时是 100Ω、平衡方式，这样用双绞线传输视频信号就要设法解决 75Ω←→100Ω 以及非平衡←→平衡的转换问题。有两种方法可以完成这种转换：一种是采用传输变压器的无源方式，它无须供电，但是会对信号有一定损失，驱动能力有限；另外一种是采用有源方式，通过宽带放大器和专用芯片，不仅可以完成阻抗和平衡方式的转换，而且可以提供较强的驱动和对图像信号的放大补偿，缺点是需要供电才能工作。

另外，视频信号是一种高频宽带信号，带宽达到 6MHz，如果直接在双绞线内传输，信号的幅度会受到较大的衰减，在监视器上表现为图像的色彩变淡以及亮度变暗。因此，视频信号在双绞线上要传输较远距离必须进行放大和补偿，以保证图像质量。

双绞线视频传输设备就是用来完成以上功能的，考虑到智能大厦的特点，楼内的监控点到中心控制室一般不会超过二、三百米，可以采用两种双绞线传输方案。第一种是在前端摄像机处使用无源发射设备， 而中心控制室使用有源接收设备， 可以对图像信号进行放大补偿。

第二种是收发两端都使用有源设备，可以保证更好的图像传输质量，但是需要在前端对双绞线发射设备供电

二、双绞线与双绞线传输图像的优点

㈠双绞线

双绞线，Twisted Pair wire，是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根 22～26 号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆（也称双扭线电缆）内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在 38.1cm至 14cm内，按逆时针方向扭绞，相临线对的扭绞长度在 12.7cm以上。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。

双绞线可以分为屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）两大类。

其中屏蔽双绞线分别有 3 类和 5 类二种，非屏蔽双绞线又分别有 3 类、4 类、5 类、超5 类甚至 6 类等多种。3 类双绞线的速率为 10Mb/S，5 类双绞线的速率可达 100Mb/S，超 5类更可达 155Mb/s 以上，只能有五类或超五类才能上 100Base-TX。屏蔽双绞线因为电缆的外层有一层铝泊包裹用以减小幅射，制作比较麻烦，再加上价线较非屏蔽双绞线贵，所以我们在 10Base-T 或 100Base-TX网络中常用的是非屏蔽 5 类和超 5 类双绞线。

㈡双绞线传输图像的优点

双绞线在很多工业控制需要中和干扰较大的场所以及远距离传输中都有使用，应用广泛的局域网也是使用了双绞线对，它具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、节省空间、价格低廉等等优点。目前通过采用先进的技术和专用芯片，已经能够在双绞线上传输高质量的图像信号。

⒈布线方便，线缆利用率高。

楼宇大厦内广泛铺设的非屏蔽双绞线任取一对就可以传送一路视频信号，由于一根 5类缆内有 4个双绞线对，因此可以传输 4 路视频图像，这对于监控点多、需要密集布线的楼宇大厦来说，无疑大大减轻了布线施工的难度。另外 4 对双绞线中的 1 对传送视频信号，其余的还可以传输音频信号、控制信号、电源等，提供了电缆的利用率，避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价，克服了同轴电缆布线困难、占用管道资源多的缺点，使综合布线的种类更趋统一化。

⒉抗干扰能力强。

双绞线能有效地抑制共模干扰， 即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图像信号。例如楼宇的电梯、设备房等处都会存在很强的干扰，处于闹市区的建筑物也会受到来自周围环境的各种干扰，双绞线的强抗干扰能力比同轴电缆既有更大的优势。

⒊可靠性高、使用方便。

利用双绞线传输视频信号，在前端要接入专用发射机，在控制中心要接入专用接收机。这种双绞线传输设备价格便宜，使用简单，工作稳定。

⒋总体造价降低。

5类非屏蔽电缆在目前的智能楼宇综合布线中被广泛使用，其价格比同轴电缆要低，随着5类缆在通信中的大量应用，价格还会进一步下降，因此使用双绞线的经济性和便利性更为突出。

⒌实时传输，即时监控。

双绞线传送的图像信号采用的是模拟信号技术，保证了监控系统的实时性，在控制室可以实时监控现场的图像。

三、远程供电器

在智能大厦安防工程中，摄像机的供电是必须考虑的。摄像机数量的增加使供电线路变得复杂。如果能结合网络布线将摄像机的供电和图像信号传输一起进行考虑，则大大节省了布线资源、提高效率。另外如果在已经布线完毕的大厦中增加新的监控点，对摄像机的供电就更加困难。

远程供电器可以通过 RJ45 接口利用 5 类缆内的空余双绞线对为摄像机提供一、二百米以内的直流供电，使摄像机的供电与图像信号可以同在一根 5 类缆中传输，解决了摄像机集中远程供电的问题。

第四节、无线传输方式

无线传输又称为开路传输方式，是将传输信号调制到高频载波上，通过发送设备、发送天线将信号送至空间， 而后由相应的接收机从天线接收到信号进行解调、处理后在进行显示。

当摄像机或检测点（例如天车控制室内）处于经常移动状态，有线连接很不方便甚至不可能时，采用这种方式非常有效，但距离一般不要超过 500 米。因为开路传输时高频信号容易辐射干扰到周围临近地区，这是不允许的。因此发射机功率要严格控制，在有金属屏蔽的建筑物或厂房内使用最好。

当传输距离比较远，达到几公里以上而架设电缆有不方便或不容许时，采用微波比较有利。其优点是：不需要铺设电缆，施工工作量小；设备架设灵活，移动方便图像质量高，可以双工传输。其缺点是：维护技术的水平要求高；一路信号要一套微波手法设备，系统维护费用增加很多；如果检测点需要遥控，则需要另里一套遥控信号系统；当需要传送的信号路数比较多而传输的方位角又比较窄时，容易产生交叉干扰从而产生限制了信号的路数；发送和接收两端一定要在可视直线范围内，中间不能有物体阻挡。

距离比较近时可采用小功率无线发送和接收设备，距离较远的传输则采用微波传输方式。

第四章 中心控制部分

中心控制部分是整个监控系统的核心，系统的各项功能均由控制部分的各种设备实现。

中心控制设备接收传输设备传送的视频、音频、数据、报警等各种信号，对接收的信号进行各种方式的控制、操作、处理、整合以实现系统所需要的功能并使的信号的格式符合重现设备的要求。

第一节、四画面分割器

四画面分割器是一种专业的视频处理设备。它可以将四个画面压缩组合后显示在同一个画面上。其优点是节省多个其它的视频设备，直观性强。

考察画面分割器的质量和档次的标准是：

㈠显示图像是否为实时图像，包括录像的重放。

㈡每幅小画面的图像信息量的多少。

㈢时基较正性能是否良好。

㈣亮度、色度、灰度级别。

㈤录像回放功能。

㈥字符设定、调整功能。

㈦其它诸如报警、操作、时间日期发生等功能。

㈧尺寸、外观等物理特性。

㈨工作电压、功耗等电器特性。

画面分割原理是这样的：外来的图像信号经模拟/数字转换器（A/D）转换为数字信号后，分别在水平和垂直方向上按照2：1的比率压缩、取样、存储。存储器内的各路样点信号在同一时钟的驱动下顺序输出，再经数字/模拟转换器（D/A）转换成一路的模拟信号进行显示。

画面分割器除具有分割图像显示外，还可通过操作设定视频图像的顺序切换、单画面显示、分割显示等。 较高档次的画面分割器可使录像机录制的分割图像进行单画面的放大回放。

第二节、多画面处理器

这里所讲的多画面处理器是另外一种高级的视频图像处理设备。 在港台称之为画框处理器（Frame Processor），欧美地区称之为数字多工处理器（Digital Multiplexer）。由于采用的是场切换或帧切换技术，因此也可以称之为帧场切换处理器。

一帧图像是由两场扫描组成，因此帧切换的时间间隔为 40ms，场切换的时间间隔为20ms。在实际应用中，帧场切换器必须与录像机配合使用，它可以将各监控点传来的多路视频信号以帧/场间隔进行切换并用一台录像机进行记录。回放时通过帧场切换器进行多画面或单画面的回放。录制的单帧图像是与实际监视相同的未压缩画面，对细节分析十分有利。但是由于是切换式录像，存在丢帧/场现象，因此同一监视点记录的图像在回放时会产生卡通效应。

在帧场切换器中经常会提到单工与双工类型。所谓双工处理从电路结构上看，其一部分电路要处理送往录像机的视频信号，另一路要处理送往监视器的视频信号。但是对于双工的定义，各个厂家定义不同，我们习惯于美国公司的定义方式，即能够在记录或重放录像带的同时可以监看多路图像分割显示。 这样的双工处理器可实现两台录像机同时放像和录像而互不影响，同时在录像的同时不影响观看分割图像。

可以讲，帧场切换器的性能和档次要高于四画面分割器，但是其录像的丢帧现象却给安防记录带来不便。因此欧美国家的一些厂家采用了一种基于视频图像移动监测技术的”动态时间分配”输出方式，通过对画面的活动情况进行连续分析，并根据画面的活动状况确定优先处理的摄像机， 使该路图像获得更多的录像时间。 这样就能有效降低活动画面的丢帧数量，使录制的图像接近于实时。

帧切换器一般有 4 路、8 路、9 路、16 路等，场切换器一般有 4 路和 8 路。帧场切换器除为我们带来强大的录像功能外， 还具有多项画面处理和其它操作功能， 如画中画显示、单画面显示、多画面任意组合分割显示、图像数码变焦放大、视频信号丢失检测、时间发生、图像通道名称标题编辑以及报警处理功能等。

第三节、视频／音频切换器

视频和音频切换器电路基本一样，由于视频处理比音频处理要复杂得多，因此以视频切换器为例讲述其工作原理。

我们知道，原始的监控系统是没有切换器的，是一台摄像机接驳一台录像机或监视器。即使现在，在需要的场合如柜员制系统中仍有使用。但当通道数量增多，如成百上千并且无需逐一不间断监视时，一对一实现势必造成监视器、录像机增多，从造价、监控室布局等方面形成浪费、臃肿的状态。同时现代多功能监控系统需要的多种联动功能也无法实现。所以视频/音频切换器应运而生。

经过多年的探索和努力，切换器从简单的琴键开关式、继电器切换式发展到大规模模拟开关集成电路切换式。

从输入输出的切换方式分类有矩阵式切换器、顺序切换器、分组切换器。顺序切换器功能简单，已经成为监控系统中的一种附属设备，而不再作为系统主控制器使用。分组切换器的多项功能已经在矩阵切换器中得到应用，所以使用的场合较少。现在最为常见的是矩阵式切换器。

矩阵是一个数学名词，下面给出了一个 n 列、m行的矩阵。其中元素用 a 来代表。

1 2 . . . . . . n1

a11 a12 . . . . . . a1n2

a21 a22 . . . . . . a2n3

a31 a32 . . . . . . a3

am1 am2 . . . . . . amn

从这个矩阵可以看出，矩阵中的每一种元素均代表一种状态。我们把行作为矩阵式切换器的输入，那么矩阵中行的数量 m 就代表摄像机的数量或系统输入通道数量；把列作为矩阵式切换器的输出，那么矩阵中列的数量 n 就是监视器的数量。因此矩阵中每一种状态代表系统的输入、 输出状态。 如 a32 代表第三路摄像机图像在第二个监视器上显示，依次类推。

因此所有通道的图像都可以在任何一个监视器上显示；同理所有监视器都能显示任何一个通道的图像，而相互不影响。这就是矩阵式切换器的巨大优势，有时也可以讲具有这样的高级图象切换功能的才是矩阵切换器。基于此功能，矩阵切换器对于图象的切换就不仅仅是原始的手动定点切换，而增加了更多的如序列切换、分组切换、群组切换、图象巡游等功能，有的矩阵厂家干脆称为”万能切换”。同时输出口的增多，又可以增加分控显示的数量，满足了现代监控系统的需要。

视频/音频切换器的电路大同小异，只是矩阵电路规模不同。一般分为输入、切换、输出电路。在输入电路中主要解决视频图像信号的阻抗匹配和放大。输出电路同样解决的是阻抗匹配和放大问题。在矩阵电路中，除必须的模拟开关集成电路或专用视频矩阵切换集成电路外，多用微处理器通过软件程序进行控制，数据信息的交换在数据总线上进行，各对应选择地址将在地址总线上进行通讯。在当前的矩阵切换器中绝大多数都采用了模块化设计，除了必须的 CPU 控制卡外，分别有视频输入卡、视频切换输出卡、云台镜头控制的通讯卡、报警接口卡、与计算机通讯的通讯卡等。模块化的设计对于系统的扩容、维护都极为方便。

现阶段的控制器对前端的操作都使用标准计算机通讯编码，另外报警等功能的联动使得控制器中还应有编码电路和报警信息接收电路。 这部分电路根据报警处理方式的不同和编码的特殊性而具体分析。总的来说，切换器接收到报警信息（包括报警通道的号码和报警类型等）后，将其置入数据总线，CPU 按软件程序的设定进行响应，在地址总线上输出对应通道的地址码，使矩阵电路将对应通道的图像显示于主监视器上，完成报警后图像自动切换功能。

键盘动作一般来说是这样实现的：键盘的每一个键都有自己的键值，CPU 按软件程序中的约定随时对键盘进行扫描或者在按键动作时向 CPU 发出响应请求由 CPU 进行瞬时响应。当按下某键后，CPU 得到该键的键值，并进行相应的标准编码，编码过程可以在切换器中进行，也可在键盘中直接完成。动作命令经编码后从线缆传至前端解码器，得到了动作的遥控实现。若属对视频或报警的操作，则切换器将该编码通过数据总线送入 CPU 处理，得到对应动作的地址码或通讯数据，来使其它电路及矩阵电路响应。有的控制器键盘并不是随时对键盘进行扫描，而是当键盘发出控制命令时，CPU卡接收分析加以响应的。

第四节、报警处理器

报警处理器是将所有前端报警信号收集，将发生报警通道的信号进行处理并输出多个开关量控制灯光、录像机等设备的自动启动，同时输出报警通道编码并传送至主控器（切换器） 。

报警处理器按处理方式的不同分为总线式和多线式。

总线式是指所有前端探头的信号均由一根双绞线传输，各探头有自己的地址，处理器将传来的信号进行分析，得到报警探头的地址码，再按多线方式进行响应。总线式报警处理设备多、结构较复杂，尤其是前端需有解码器对探头信号进行变换，同时对地址码进行设置。处理器中也要有相应的信号变换和识别电路。总线制的优点是可大大节省电缆，降低费用，并给施工带来方便。十分适用于前端探头较多并且较为集中的情况。

多线式处理方式就是各个探头互不干扰地将信号线和电源线汇集至控制室，并分别将探头信号线与报警处理器的对应通道输入端相连。多线式方式仍为现今报警处理的主导方式。

报警处理器电路可分为信号输入、信号识别、响应输出等部分。信号输入部分的作用是将各种报警信号变成微处理器或逻辑电路能够处理的电平信号； 信号识别电路将信号进行分析，确定报警与否，同时将该报警信息按设定的方式提取对应的地址；响应输出部分电路的作用是将得到的地址信息转换成与切换器对应的编码信息并送入切换器， 同时对报警信息进行响应触发报警输出电路，如警报声音、继电器输出等。

报警处理器可以作为单一的控制设备使用， 也可以与切换器等其它设备共同组成综合性监控系统。

第五节、多媒体控制设备

多媒体监控系统是集中了多媒体计算机技术，尤其是数字图像处理及图像传输的最新技术的新一代监控系统。它融音视频处理、系统信息管理、系统控制及网络通信于一体，代表了监控系统的发展潮流，且被越来越多的闭路电视监控系统所选用。

对于简单的多媒体系统来说，仅仅是在原来的监控系统中添加多媒体计算机和相应的控制软件以及图像采集卡，仍然保留原系统中的控制器。计算机与系统控制器之间通过 RS-232串行通信口实现控制。系统控制软件的界面类似于系统控制键盘（模拟键盘），或根据矩阵控制器的协议将控制命令编辑在多媒体显示/操作界面中，当用鼠标点击模拟键盘或控制界面的相应按键时，系统控制软件即可根据控制协议将控制指令通过 RS-232 通信口送入系统主控制器完成控制操作。系统的前端解码器仍然靠 RS485 通信口与主控制器连接。这种多媒体实际上只是为用户提供了一个更为友好的人机操作界面，并增加了一些信息管理、电子地图等功能，同时计算机的使用也为将来的功能扩展提供方便。通常这种多媒体控制方式称为图形用户界面（Graphic User Interface，简称 GUI）而真正意义的多媒体监控系统是指系统的主控制器由高性能的工控机取代，并且将主控端的全部设备（如视频矩阵切换卡、音频矩阵切换卡、远程通信卡、数字化视频处理卡、汉字叠加卡、网络通信卡等）都以功能卡的形式装进工控机的机箱中，因而系统的集成度更加完善、稳定性进一步提高。当整个监控系统中各分控端也是由多媒体计算机承担时，如果这些计算机已经联网，则各个分控计算机与系统主机的通信可以直接根据 TCP/IP 协议经由网络传输，实现对整个监控系统的控制。

一、多媒体监控系统所具备的功能：

㈠对安装者、系统管理员、各级操作员可分别授予不同的权限，以适应安全保密的要求，防止系统被非法使用。

㈡授权安装者可使用软件对整个系统进行任意设置。

㈢系统软件窗口具有很强的系统编程设置功能，具有了工程应用中二次开发能力。

㈣可使用电子地图了解监控区域的全貌，同时使用鼠标器点击监控点后的图像、声音自动弹出，操作更加直观、方便。

㈤真正意义的多媒体系统在图像处理中还加入了多画面分割显示功能， 取代了由帧场切换器或四画面分割器实现的原有功能。

㈥图像观察尺寸可以在一定要求下由用户自行设定。

㈦具有短时间的压缩或未压缩的数字录像功能，十分利于报警后录像的要求。

㈧操作的界面集成于显示器的屏幕上，操作灵活。

㈨采用工控机的多媒体监控系统还加入了视频报警功能。

二、多媒体监控系统的特点：

㈠安全性

多媒体监控系统提高了对灾害和突发事件的防御能力，它不受各种人为因素的干扰，按部就班地按照预先设定的程序完成每一步工作； 电子地图的引入使监控布局更加合理、 直观，能最大限度地避免遗漏；视频报警功能使布防更加灵活，报警更为可靠。

㈡灵活性

模块化的设计大大降低了施工难度，给维护也带来极大的便利。因此从系统配置、工程安装调试到系统扩容都更为灵活。

㈢信息化

计算机和网络建设的发展为多媒体监控系统提供了一个以计算机为中心的监控平台， 为今后网络信息化的建设奠定了坚实的基础。

㈣智能化

以多媒体计算机为控制中心， 通过系统软件实现控制界面的可视化及控制环境的多媒体化，可方便地实现灵活机动智能化控制。各部分有机地组合，由计算机统一分析、统计、处理，完成预定的每一步操作，真正实现临危不乱。

㈤现代化

多媒体技术的应用不仅使安防理论上升到一个新的高度，而且从系统的结构、技术的实现到通信接口技术的应用无不体现了最现代化技术的实际应用。

三、多媒体监控系统控制部分的组成：

㈠图形用户界面（GUI）

在GUI监控系统中，除了原有的主控制器（包括视频切换、音频切换、报警处理各个单元）外，增加了多媒体计算机、图像捕捉设备以及控制软件。多媒体运行的软件环境多以Microsoft Windows软件作为操作平台。

图像、声音采集卡是多媒体系统中不可缺少的专业设备。图像卡主要用于在屏幕上开窗口以显示切换器输出的活动视频图像，并进行冻结、实时采集、存储；声卡则用于对输入的音频信号通过有源音箱还原监听。一旦音视频信号以文件形式被采集到计算机中，就可以用计算机对其进行各种处理。

㈡多媒体监控系统

这里以工控机为核心，包括远程通信卡、视频矩阵切换卡、音频矩阵切换卡、数字化视频处理卡等。除了组成部分与功能的不同外，其它的软件运行环境、硬件配置等与普通多媒体系统相同。

第六节、其它设备

视频处理产品很多，如时间日期发生器、字符（中、英文）发生器、视频分配器、线缆补偿器、 时基校正器、 视频存在丢失检测器、 云台镜头控制器以及高速数字图像传输系统等，由于有的技术原理十分复杂，有的在实际中不常应用，有的属于较低档产品，因此其工作原理在这里不作专门讨论。现就一些主要设备的功用作一下介绍。

一、时间、日期发生器：

该设备可产生与实际相吻合的时间和日期，并能通过简单操作进行调整，再通过内部视频、字符叠加电路将产生的时间、日期字样显示到屏幕上。这样，使用时间日期发生器后，图像就有了时间记录，方便了档案存储和查询。

二、字符叠加器：

这个设备与时间日期发生器一样，可产生英语或汉语字符显示在图像上，使用户观看一目了然。汉字字符有两种实现形式。一种是固定的，需要将所需汉字固化在存储器中，这种方式简单、价格低、实现容易，但不能修改，一旦前端设备由于需要作位置变动时，字符的修改就需要专业的厂家或原厂家实施，过程麻烦、时间长，现在已经逐渐被淘汰。另一种是动态字符叠加器，可以与 PC 机相连，由用户使用字符设置软件进行字符的动态设置，字符的内容、显示方式等都可以由用户设定，这种方式操作灵活、易于扩充、修改方便，是当前字符叠加器的主流。

三、视频分配器：

由于系统中某路图像可能需要供多个处理设备，如监视器、矩阵切换器、多工器、录象机等，根据视频信号的特点，必须加入视频分配器对视频信号进行分配。其作用是对分配后视频信号进行阻抗匹配、放大、同步调整等，避免视频信号衰减、阻抗不配引起的图像质量下降。

四、时基校正器：

电视图像信号在电－磁和磁－电的变化过程以及传输过程中会产生特殊的相位畸变，引起单位时间内的图像信号不能在单位时间内转化或恢复，我们称其为时基误差。严重时会使图像出现错误的色调和同步丢失，造成信号滚动、跳动、闪烁等现象。

时基校正器是一种校正时基误差的专用设备。这种设备可将信号重新排列整齐，即给信号不同的延时，使提前的部分多延时一些，滞后的部分少延时一些，所以时基校正器是一个延时量可控的延时设备。

现在应用的时基校正器多是数字式，校正范围宽。其校正方法是对重放信号进行脉码调制（PCM），将其变为数字信号，然后存入与该信号同步的时钟存储器中，同时由基准同步信号产生的读出时钟又连续地从存储器中取出数字信号，由于读出速度是均匀的，所以信号的排列是整齐的。将读出的信号再进行数字/模拟转换输出，从而保证了图像信号的传输质量。

五、云台、镜头控制器：

该设备适用于规模较小，无解码器的前端使用。一般都采用多线制控制，其原理也极其简单，只是将云台和镜头的工作所需电压产生，通过线缆传至前端与对应动作连接即可。操作则使用按键或一般的琴键开关即可实现。

第五章 记录、显示部分的设备

该部分的设备是将中心控制设备处理过的信号还原为可以进行直观监控的信号， 如将视频信号还原为图像、音频信号还原为声音、报警信号转换为声、光信号显示等。

第一节、传统录像机

鉴于录像机在人们日常生活中经常使用，普及率也逐年上升，同时各种介绍录像机原理和维修的书籍很多，所以在这里不详细介绍录像机的工作原理，只是对录像机的一些指标和专业的时滞录像机进行简单的介绍。

按档次的高低可分为广播级、专业级和家用录像机，其主要区别就是使用磁头与驱动电机的类型不同。录像机放像时得到的水平清晰度也不同。应用电视的带宽为 6～8MHZ，水平清晰度在 500～600 线，最低也在 300 线以上。而录像机即使是高档如广播级录像机，其带宽仅为 4.5MHZ 水平清晰度在 300线左右；一般家用录像机带宽在 3MHZ，清晰度在 240线左右。现在的录像机普遍将清晰度提高，一般能做到 250～280 线，基本满足监控系统要求。

在监控系统中我们常常见到时滞录像机这种专业器材。 它可以用一盘三小时录像带录制出长达 24 小时，甚至 960 小时的内容，故而又称其为长时间录像机。时滞录像机与普通家用录像机不同，它可以进行间歇录像，以延长录像时间，另外时滞录像机的磁头转动方式、机械结构及耐久性都远远超过家用录像机。但是由于间歇性录像，所以存在较为严重的卡通效果。近年来出现的实时/时滞录像机可大大降低丢帧现象。

实时/时滞录像机以降低磁带转动速度并减少磁迹宽度来提高实时性。正常录像时的带速是 23.39 毫米/秒，在 8 小时录像状态下磁带转速变为 11.70 毫米/秒，用 240 分钟录像带可以连续录制 8 小时实时图像；在 24 小时录像状态下带速为 3.9 毫米/秒，同时记录间隔延长为标准间隔的 3 倍，即 60ms，这样用 240 分钟录像带录像及回放时可以达到 16.667 场/秒（8.333 帧/秒）。

由于时滞录像机的非实时性，使一些需要连续、实时的监控系统望尘莫及。录像机的选择除了根据现场情况和清晰度要求外，还应考察录像机的信噪比、功能及品牌等，名牌产品相对各项指标的真实性较强，同时可靠性也比非名牌产品好。

第二节、数字硬盘录像机

硬盘录像机，严格来讲是数字视频记录仪（Digital Video Recorder），是CPU性能、多媒体技术、存储技术高度发展的产物，它是一种将视音频信号数字化后压缩，然后记录在硬盘上的设备。

目前，硬盘录像机主要有两种：基于PC平台的硬盘录像机（PC-based DVR）和基于嵌入式平台的硬盘录像机（Embedded DVR）。硬盘录像机不仅具有传统模拟录像机的所有功能，并且由于其数字特性，具有传统模拟录像机所不具备的功能。与传统的模拟录像机相比，硬盘录像机具有较大优越性，表现在：

¾ 录像时间长，最大录像时间取决于连接的存储设备的容量，一般可达几百小时；

¾ 支持的视音频通道数多，可同时进行几路、十几路、甚至几十路同时录像；

¾ 记录图像质量不会随时间的推移而变差；

¾ 功能更为丰富，不象传统的模拟录像机那么单一；

¾ 硬盘录像机解决了大容量数据的检索问题和数据传输问题。

硬盘录像机的功能

不同的应用领域对硬盘录像机有不同的功能要求。例如用于监控行业的硬盘录像机应当具备以下功能：

¾ 压缩功能： 能对输入的模拟视音频信号进行数字化采样， 然后对采样数据进行压缩；

¾ 录像功能：能把数字化后压缩的视音频信号记录到硬盘上，并具备多种

¾ 放像功能： 能把记录在硬盘上的视音频信号在模拟监视器上或电脑显示录像触发方式，如手动录像、定时（计划）录像、报警录像、移动侦测录像等等；

¾ 备份功能： 能把记录在硬盘上的视音频信号通过 USB 接口或 1394 接口备份到各种移动介质上；

¾ 网络功能： 能数字化后压缩的视音频信号或记录在硬盘上的视音频信号通过网口输出；

¾ 云台、镜头控制功能：能通过键盘、面板或网络控制云台、镜头；

¾ 报警输入输出：能接受、处理和输出报警信号，即具备报警联动功能。

不同厂商设计、生产的硬盘录像机并不一定具备上面所列的所有功能，当然，也有可能具备上面所没有列出的功能。功能设置的依据，完全是厂商对用户需求的把握。硬盘录像机中的录像技术在硬盘录像机中，录像功能和很多其它功能相关联，如放像功能、网络功能、备份功能等等，因此采用什么样的录像技术，直接关系到整个硬盘录像机的性能和硬盘故障率。

录像技术分两个方面：

一是采用什么样的文件系统，这通常与采用的操作系统有关，不容易自主选择；

二是在已选定文件系统的条件下，应用系统如何发挥文件系统的优势，同时避免其弱点对整个系统造成影响。

目前市场上，PC-based DVR 一般基于 Windows 系统，文件系统一般采用 NTFS 或FAT32；而 Embedded DVR 所采用的文件系统则与厂商选择的嵌入式操作系统有密切的关系。目前 Embedded DVR 中所采用的嵌入式操作系统有 pSOS、Embedded Linux、vxWorks等等，而采用的文件系统则有较多种类，如 MS-DOS 兼容文件系统、UNIX兼容文件系统、Windows兼容文件系统，还有各种专有的文件系统等等。

选定哪一种文件系统作为嵌入式硬盘录像机中的文件系统，取决于很多因素，如公司的研发能力、财力、文件系统本身的特性等。应该说，选择任何一种文件系统都不会妨碍嵌入式硬盘录像机中录像功能的实现。有的公司甚至自己组织开发文件系统来满足需求，当然我 们并不赞同这样做，原因在于这样做可能会花费较长的时间来稳定，从而使设备上市的时间延长；另外，这种做法不符合现代社会分工越来越细、越来越专业的潮流，很难做到像专业软件厂商推出的文件系统那样稳定可靠。文件系统选定后，可供开发人员发挥的平台就确定了。各个嵌入式硬盘录像机厂商在选定平台上应用系统中的录像模块设计的合理与否，直接决定了嵌入式硬盘录像机推向市场后的表现。例如，有的厂商用删除老文件的方式来达到循环录像的目的。为了使文件删除的时间尽可能短，就采用了每分钟生成一个码流文件的方式录像；还有的厂商则采用每小时生成一个文件的方式来录像。这些方式的共同弱点是不能保证嵌入式硬盘录像机的长时间稳定运行。因为压缩芯片输出的码流位率变化是比较大的，这就导致每分钟、每小时产生的文件的大小都不一样，而且可能相差很大，长时间运行后就会导致硬盘上充满碎片，从而使系统运行效率急剧下降。这就是目前市场上有些品牌的嵌入式硬盘录像机初期安装时表现良好，但是过一段时间后就容易发生丢资料、坏硬盘的现象的原因。为解决这一问题，有公司如部分厂家提出了磁盘预分配技术，保证在硬盘循环记录过程中，永不出现碎片。 文件系统对磁盘的管理，有一套链表构成的文件检索机制，包括 FAT表和目录区，如果关机的时候，正在写修改的 FAT 表或目录区，这个 FAT 表扇区或目录扇区被破坏， 就会导致一组磁盘文件丢失。 在硬盘录像机的使用过程中， 几乎在不停地写硬盘，如果非正常关机，出现 FAT 表扇区或目录扇区被破坏的概率非常高，这也是为什么非正常关机次数多了， 无论 PC式硬盘录像机还是嵌入式硬盘录像机， 经常找不到记录文件的原因。

为解决这个问题，先进的 DVR 厂商提出了 FAT 表和目录区冻结技术，保证在非正常关机过程中，不会导致 FAT 表和目录区被破坏。

现在的小尺寸硬盘，也叫温盘（是 IBM 的专题小组在温切斯特大楼发明的，叫温切斯特硬盘，简称温盘，现在都叫硬盘，非温切斯特技术的硬盘几乎没有），是机械结构，有两个电机，一个是主轴电机，一个是磁头寻道电机（目前几乎都采用音圈电机）。在一台硬盘录像机中，一般会有多个硬盘，在录像时，多路图像同时尽量记录在一个硬盘上，让其它硬盘主轴电机停止旋转，一方面延长硬盘寿命，同时也降低硬盘录像机的功耗（硬盘在休眠状态下的功耗约为正常工作下的 1/10），这称为硬盘休眠技术。在硬盘休眠技术的基础上，进一步提出了低寻道技术，可以进一步提高硬盘录像机性能和延长硬盘的寿命，针对硬盘盘片磁粉逐步损坏脱落及相关问题，提出了硬盘失效预警技术。 嵌入式硬盘录像机中的录像技 术国内硬盘录像机，经历了一段时间的市场探索，从家庭娱乐进入监控领域，如今已经形成了一个正在不断快速发展的产业，在产品方面也经历了多次换代，比如目前市场上推出的TM88 系列嵌入式网络硬盘录像机，是监控行业中新一代的硬盘录像机。 这款嵌入式硬盘录像机与传统的硬盘录像机相比，推出了很多新颖的概念，如 D1 和 CIF分辨率支持、位置可灵活调整的 OSD和通道名称、可灵活选择的 OSD格式、完善的异常处理功能、完善的日志功能、方便的本地云镜控制方式、可灵活定制的用户权限、定时开关机支持、远程开关机支持等等。除上述富有特色的功能外，这款设备数据存储技术，也就是录像技术方面，吸取了上一代设备的经验和教训， 拥有一套全新的方式来解决上一代设备以及市场上大多数的硬盘录像机所碰到的问题。针对硬盘录像，采用了磁盘预分配技术、FAT 表和目录冻结技术、硬盘休眠技术、低寻道技术、硬盘失效预警技术，这些技术的采纳，提高了系统记录的可靠性，延长了硬盘寿命。现在的硬盘及其文件系统是为计算机外存设计的，并不完全适用于硬盘录像机。硬盘录像机的产业规模太小，硬盘是高投入的产业，磁头垂直飞行高度和磁头水平定位精度都是亚微米级的， 在 0.1um左右，不可能生产适合于硬盘录像机的硬盘。 为此，很多硬盘录像机的厂商正在做很多有益的工作，在硬盘的操作上进行改良。

为什么数字硬盘录像机能够迅速火爆起来？

自 1996 年以来，市面上已出现了100 多种数字硬盘录像机（DVR） 。因此，市场也就充斥着大量的相关信息和宣传资料。 能真正辨别 DVR 的类别，并向你的客户成功推荐并以数字录像取代录像带的关键是要清晰了解真正的数字录像机的基本特征和优点。

真正 DVR的5个决定特征相对于VCR,DVR最显而易见的优点是图像质量高，免维护，无需磁带和存贮带的空间。尽管上述都属实，但如果你的目标是要把一个录像带用户变为你的数字录像机用户，仅仅这些就远远不足。要想成功取代 DCR，具备真正 DVR 的 5 个决定性特征是你的 DVR 必不可少的：

1. 能将记录的图像下栽到外部存贮媒体上很多低档的数字录像机缺了一个录像带的重要特征。当诸如抢窃等的突发事件发生，警察局就会向你索要带子。对于录像带用户，这非常简单，只需将带子取出送交警方并换上一盘新的带子即可。令人讶异的是，市场会有部分数字录像机很难为警方提交事发的图像拷贝，它们只能把整部录像机交给警方，使得现场无法再进行录像。因此，你所挑选的数字录像机必须能让你的用户迅速便利的将图像下栽到某些外部存贮媒体上譬如压缩盘。

2． 现场或遥控同步观看与记录图像 具备同时录像 3 与录像回放能力是 VDR 一个非常巨大的优点。VCR 则完全做不到这点，我们必须关注这点，因为并不是所有的数字录像机都具备这个特征。当处于回放状态时，有些数字录像机就停止录像，而真正的数字录像机会让你很放心，因为它们不会终止实时录像。 这同样适用于观看实时录像，真正的数字录像机必须具备同时进行录像和录像回放或实时观看的多重任务处理能力。

3． 远程切换实时或已记录的影像 数字录像机须具备远程观看实时或已记录影像的功能，这是 DVR 最具有吸引力的特征之一。仅这点就能让你的客户产生兴趣，并会令他们作出购买的决定。 用户能迅速从安全的角度，意识到他们的办公室里进行多点控制的好处。

光帮您缩短的行走时间就足以证实它的价值所在。 远程连接的方式同样也是一个需要考虑的因素。用户拥有多种选择至少可通过标准电话线进行远程连接。

4． 内置移动检测大大优化了存储与搜索功能 当前市面上大多数的数字录像机均可存储图像长达 90 天甚久，原因之一是硬盘的价格显著下跌，消费者也能承受内存足够大的硬盘的价格。 但更重要的是 DVR 具备内置移动检测的功能。该特性有效延展了硬盘的存储能力，有些甚至提高到 50%。 存储能力提升是因为 DVR 可设置成当硬盘只在检测到有移动的情况下进行记录。而且，每当摄像机检测到动作时，带内置移动检测的录像机会自动生成一个可共搜索的标记。当进行图像搜索时，移动索引标记便成为 DVR 最为重要的特性。

不象录像带，数字录像机可即刻通过日期或时间查找图像。同样，你只需查看内容有变化的图像。

5． DVR 是多功能的装置 真正的数字录像机是一个多功能的装置。它不仅取代了录像机，还可以取代以 VCR为基础的 CCTV系统的全部配件。除了摄像机，它无需再天加多画面处理器，切换器或其他装置。 有些自称是数字录像机的产品要求用户另配多画 面处理器或其他装置。 一旦消费者了解 DVR 具备多功能实效， 这类产品就会难以存活。 在你劝说客户转为 DVR 用户时，上述五点基本特征必须一一向他们提示。漏掉任何一点，你都无法赢得客户，而你的竞争对手或许就获得了成功。

6. DVR 能以高分辨率记录并能保持优质的图像质量 比起 VCR，数字录像机的另一个优点是能以更高的分辨率记录图像，只要压缩比不太大，DVR 的像素率符合 CCTV 的安全标准，这可令你拥有更好地图像质量。 更为重要的是，数字录像机的图像质量不受时间的影响，而录像带存储的信息随时间逐渐模糊。在调查几个月前发生的事件并需回放事发录像时，这点就显得尤为重要。现在很多机构都要求录像信息要保持 3 至6 个月。DVR 能使记录的图像如当天般清晰，相对于 VCR，这显然是又一个优点。

第三节、网络视频服务器

网络视频服务器，即 Network Video Server。

所谓视频服务器，我们可以看作为不带镜头的网络摄象机，或者是不带硬盘的 DVR，它的结构与网络摄象机相似，是由一个或多个模拟视频输出口、图象数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器构成。

简单地说，视频服务器就是将输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上的专用设备，从而实现远程实时监控的目的。由于视频服务器将模拟摄象机成功地转化为网络摄象机，因此它也是网络监控系统与当前 CCTV 模拟系统进行整合的最佳途径。

随着各地城市监控项目的需求，国内网络应用的稳定与高带宽的飞速发展，这些都成为推动网络监控走向市场的的外部因素。和视频服务器类似的产品就是视频编码器了，但很多时候我们把视频服务器和视频编码器等同起来， 但真正的视频服务器和编码器的最大区别是视频服务器更重视视频编码数率和低带宽传输，真正做到优秀的视频算法和产品的结合。而视频编码器的主要概念很多还停留在常用高带宽传输图象。

由于传统的 DVR 以及在它的基础上扩展了网络功能的 DVR 产品，这样使得更多的用户可以进行访问，正是由于这种产品开发的理念，使得无论是带网络功能的 DVR 产品还是传统意义上的 DVR，其主要功能仍然是储存，这也决定了他的市场定位是在小范围内的网络环境中，监控点也有限。这成为阻碍 DVR 发展的一大障碍，而视频服务器则不受这一点的限制。

在过去的一段时间内，有人认为 DVR（数字硬盘录象机）是最新最好的技术，而且还有人误以为 DVR 已经是全数字化的网络技术。但是事实上他并不是。

DVR 与传统的视频卡带录象机（VCR）对比起来确实有许多优势所在，例如：无需更换磁带， 连贯的图象保证以及快速的搜索功能。 但你仍然摆脱不了那些复杂的模拟视频电缆，它们会大大的降低图象的质量，而且整个系统下来价格也颇为不菲。而视频服务器就具备了DVR 的所有优势而且还有更多 DVR 不具备的优势。

独具特色的视频服务器

1．与传统监控设备相比，视频服务器具有更多的独特之处。

2．将多通道、网络传输、录象与播放等功能简单集成网络。

3．远程可控性，视频服务器通过网络技术，可以实现只要能够上网的地方就可以浏览画面，所有的视频信息，无论是实时的还是已经录制下来的，都可以在世界的任何角落安全的获得。采用配套的解码器则可以不需要计算机设备直接传输到电视墙等方式浏览，极大的节约了远程监控的成本。

4．视频服务器的扩展性非常好，可以从一台扩充到上千台的容量。可以无限制的提供实时的用户可选帧率输出。

5．视频服务器具有更加经济高效的基础的架构，现在的大多数设备都由双绞线接入，这就为视频服务器提供了很好的前期准备，只需接入网络线就可以轻松搞定一切。因为所有的数据、视频、声音以及其它都是通过网络线进行传输和管理的。

6．更低的系统维耗费。视频服务器是目前所有的摄象机安装方式中最为经济型的选择。它基于开放的标准网络协议，这就使它对比于 DVR 的优势得以凸显出来。需要存储图象信息只不过是一块硬盘罢了。而它简洁的安装和简单的维护却是 DVR 不能比拟的。

所以说，信息化时代的来临，人们对网络应用提出了更高的要求，视频服务器可以在世界的任何角落通过 Internet 进行远端监控，免去了复杂的网络配置和布线。大大减少了工程成本，在远距离集中监控的环境中起到了不容忽视的作用。网络监控已被证明是一种具有吸引力的方案。在越来越多的原用行业中，这种革命性的技术正逐步取代传统的监控系统，在提高安全性的同时也降低了成本，并且应用到了许多新的领域，也因此开创和激发了许多新的市场。正是由于它系统的可扩展性，网络监控逐渐巩固了其现有监控和远程监控行业应用的地位。因此，视频服务器的发展前景是无限的。永横人愿意与您共同发展、共同进步。共同创造安防行业的新未来。

第四节、数字硬盘录像机与视频服务器的区别

数字硬盘录像机的区别可以用一个对比表格来进行比较：

序号 比较项目 数字硬盘录像机 网络视频服务器

1 音视频数字化压缩 是 是

2 网络传输功能 有 有

3 长时间录像 可以 可以（选择）

4 多通道视频压缩、传输 可以 一般是 4 路一下

6 本地操作，独立使用 可以 不行，需要网络才可以工作

7 本地回放 是 否

8 主机体积 大 小

9 多硬盘支持 是 一般最多用一个硬盘，多数不用硬盘

10 主要适用场所 各种需要进行数字视频 记录的区域和行业 比较分散的监控点

从上表中可以得出一个简单的结论： 数字硬盘录像机和网络视频服务器并非是完全对立的产品，更多的是一种用户需求的补充。可以简单的说，硬盘录像机能用的地方，视频服务器都能用，但是成本过高；反过来，有些适合用视频服务器的监控点，使用硬盘录像机并不合适。硬盘录像机是一个可以独立工作，进行本地操作的监控设备，视频服务器需要借助网络才能进行监控。

因此，合理的选择监控产品对于成本和用户体验来说都是极为重要的事情。

第五节、图像显示设备

一、CRT（Cathode Ray Tube）监视器：

监视器的功能是把摄像机输出的全电视信号还原成图像信号。按照使用的阴极射线管（CRT）不同可以分为高档 CRT 监视器（600～800 线）、高质量 CRT 监视器（370～500线）、图像监视器（300～370 线）和收监两用 CRT 监视器（小于 300 线）。

专业监视器的功能与电视机基本相同，但由于监视器的特殊使用要求和标准，所以线路结构和技术指标有较大差别。相比之下，监视器具有如下特点：

㈠应用电视系统中监视器的输入信号是未经调制的正极性的全电视信号（视频信号）。而电视机虽有视频、音频输入端子（收监两用机），但最基本的是接收射频信号。

㈡监视器必须是百分之百地显示被摄物体的原貌，不能有任何附加影响，包括被摄体的不足之处也不能加以纠正。而电视机尤其是彩色电视机是为了满足人们视觉享受，因此尽可能的修改被摄体的缺陷并在色彩上加以处理，所以能够观看到鲜艳的、漂亮的图像。

㈢监视器的清晰度远高于电视机。 一般电视机的清晰度只有 270 线而专业监视器一般都能达到 400线（彩色）、500 线（黑白），至于广播级监视器可以达 800 线（彩色）、1000线（黑白）。

㈣监视器具有较多的调节装置和外部控制机构， 这主要因为监视器线路不能设计任何补偿、平衡线路所致。

㈤一般监视器没有高放、变频、中放等部分，有的还不带音频。

㈥一般专业监视器的显像管与电视机的不同，尤其是清晰度高的监视器。根据我国的电视标准，1MHZ 的频带宽度对应于 80电视线清晰度，那么 6MHZ 频带就可以通过 480线的图像信号。 但该信号能否在荧光屏上显示出来，还需看显像管的分辨力能否达到要求。否则再宽的频带的电视机也不能改装成高清晰度的监视器。

此外， 监视器的视频通道的频率响应不同于一般小信号放大器的概念， 其负载是显像管，显像管的激励要达到一定的光亮度反差。因此，监视器的视频末级放大器的工作状态具有高反压、宽频带、中功率、容性负载等特点。

对于要求不算太高的监控系统，可以选用带视频、音频输入端子的收监两用机代替价格昂贵的专业监视器。

监视器/电视的尺寸大小不一，应根据现场情况和其它设备的配置比较选择。除清晰度外现场观察清楚与否和观看的距离有着直接关系。一般说来，尺寸越大，观看距离应越远；尺寸越小，观看距离越近。小于或大于合理的观看距离都会造成图像感觉上的不清楚，眼睛也容易疲劳。一般 14 寸监视器的最佳观看距离是 1.0 米～1.5 米，21 寸为 1.6 米～3.0 米。

另外，随着电视技术和计算机技术的日益发展，CRT 的性能也在不断提高。当前全平显示器的出现成为 CRT新的亮点，而采用 100Hz 数码扫描（Digital Scan）技术能够完全消弱运动物体图像的震颤现象， 画面更加稳定， 更益于视力的保护。 采用逐行扫描 （Progressive Scan）使行水平扫描线倍增，垂直清晰度大大提高。另外减少辐射量，充实环保和健康的TCO 标准将被普遍采纳以及 16：9、100 线支持 1920×1080i 显示格式的高分辨率全数字式监视器的推出都会给 CRT 监视器带来新的活力， 因此 CRT 监视器还不会很快被新型图像显示设备取代，并将在很长的时间内与新型显示设备共存。

二、大屏幕投影设备

随着信息时代的到来，计算机多媒体技术的迅猛发展，网络技术的普遍应用，大到指挥监控中心、网管中心的建立，小到临时会议、技术讲座的进行，都渴望获得大画面、多彩色、高亮度、高分辨率的显示效果，而传统的 CRT 显示器很难满足人们这方面的要求。近些年来迅速发展起来的大屏幕投影机技术成为解决彩色大画面显示的有效途径， 应用范围进一步拓展，市场也因需求的增长日渐活跃。

到目前为止，投影机主要通过三种显示技术实现，即 CRT投影技术、LCD投影技术以及近些年发展起来的 DLP投影技术。

按照投影方式的不同分为前投式、背投式和组合拼接三种。投影设备的显示屏幕一般远远大于 CRT显示器，因此在监控系统中常常用做主监视器使用。

㈠CRT 投影机

CRT 是英文（Cathode Ray Tube）的缩写，译作阴极射线管。作为成像器件，它是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。这种投影机可把输入信号源分解成 R（红）、G（绿）、B（蓝）三基色，它们控制电子束分别打在 RGB三个 CRT 管的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光，在荧光屏上重现一个较亮的图像，经过光学系统放大、会聚，在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与 CRT 管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机。由于使用内光源，也叫主动式投影方式。CRT技术成熟，显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；但其重要技术指标图像分辨率与亮度相互制约，直接影响 CRT 投影机的亮度值，到目前为止，其亮度值始终徘徊在 300lm以下。另外 CRT投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，不宜搬动。

有两个 CRT投影机的特有性能指标值得注意：

第一个是会聚性能，会聚是指红绿蓝三种颜色在屏幕上的重合。对 CRT 投影机来说，会聚控制性显得格外重要，因为它有 RGB 三种CRT 管，平行安装在支架上，要想做到图像完全会聚，必须对图像各种失真均能校正。机器位置的变化，会聚也要重新调整，因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷。会聚有静态会聚和动态会聚，其中动态会聚有倾斜，弓形，幅度，线性，梯形，枕形等功能，每一种功能均可在水平和垂直两个方向上进行调整。

除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整。

另外一个指标就是 CRT管的聚焦性能。我们知道，图形的最小单元是像素。像素越小，图形分辨率越高。在 CRT 管中，最小像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指最小像素的数目。CRT 管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进， 其优点是聚焦性能好， 尤其是高亮度条件下会散焦， 且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。

㈡LCD投影机

LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示）投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物，它利用液晶的电光效应，用液晶板作为光的控制层来实现投影。液晶的种类很多，不同的液晶，其分子排列顺序也不同（在 LCD 显示器中，采用了扭曲向列型液晶）。有些液晶在不加电场时是透明的，而加了电场后就变得不透明了；有些则相反，在不加电场时是不透明的，而加了电场后就变得透明了，透明度的变化与所加电场有关，这就是电光效应。

LCD 投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种。现在投影机主要采用 3 片式LCD板，在此重点说明 3 片式 LCD投影机的工作原理。

三片式 LCD 投影机用红绿蓝三块液晶板分别作为红绿蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组会聚到达分色镜组，红色光首先被分离出来，投射到红色液晶板上，液晶板记录下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。 绿色光被投射到绿色液晶板上，形成图像中的绿色光信息，同样蓝色光经蓝色液晶板生成图像中的蓝色光信息，三种颜色的光在棱镜中会聚，由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。

LCD 投影机分为液晶板和液晶光阀两种。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光， 工作性质受温度影响很大， 其工作温度为-55℃～+70℃。 投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。

⒈液晶光阀投影机

这种投影机也称为图像光学放大器 ILA（Image Light Amplifier），理论上可以将亮度与图像完全分离，从而显示高亮度、高对比度、高分辨率的画面。

它采用 CRT管和液晶光阀作为成像器件，是 CRT 投影机与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它是一种可控开关。通过 CRT 输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，通过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与 CRT 信号相复合，投射在屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达 6000lm，分辨率为2500×2000，适用于环境光较强、观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所。但其价格高，体积大，光阀不易维修。

⒉液晶板投影机

它的成像器件是液晶板，也是一种被动式的投影方式。利用外光源金属卤素灯，通过分光镜形成 RGB 三束光，分别透射过 RGB 三块液晶板；信号源经过模数转换，调制加到液晶板上，控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通断，再经镜子合光，由光学镜头放大， 显示在大屏幕上。 目前市场上常见的液晶投影机比较流行单片设计， 这种投影机体积小，重量轻，操作、携带极其方便，价格也比较低廉。但其光源寿命短，色彩不很均匀，分辨率较低，最高分辨率为 1024×768，多用于临时演示或小型会议。这种投影机虽然也实现了数字化调制信号，但液晶本身的物理特性，决定了它的响应速度慢，随着时间的推移，性能有所下降。

模拟信号显示达 450 线，数字信号为 1600×1280 以下，亮度集中在 400～1200lm。LCD投影机具有体积小、便于携带，使用时无需调整会聚的特点，其灯泡寿命大约 3000 小时左右。

㈢数字光处理 DLP

数字光处理 DLP（Digital Light Processing）德州仪器公司（Texas Instruments）研发的一套全数字化显示解决方案。DLP 技术的核心是 DMD（Digital Micromirror Device）——数字微镜器件。

⒈DLP的工作过程

DMD 器件是 DLP 的基础，一个 DMD 可被简单描述成为一个半导体光开关，50~130万个微镜片聚集在 CMOS 硅基片上。一片微镜片表示一个象素，变换速率为 1000 次/秒，或更快。每一镜片的尺寸为 14µm×14µm（或 16µm×16µm），为便于调节其方向与角度，在其下方均设有类似铰链作用的转动装置。 微镜片的转动受控于来自 CMOS RAM 的数字驱动信号。当数字信号被写入 SRAM 时，静电会激活地址电极、镜片和轭板（YOKE）以促使铰链装置转动。一旦接收到相应信号，镜片倾斜 10°，从而使入射光的反射方向改变。处于投影状态的微镜片被示为”开”，并随来自 SRAM 的数字信号而倾斜+10°；如显微镜片处于非投影状态，则被示为”关”，并倾斜-10°。与此同时，”开”状态下被反射出去的入射光通过投影透镜将影像投影到屏幕上；而”关”状态下反射在微镜片上的入射光被光吸收器吸收。简而言之，DMD的工作原理就是借助微镜装置反射需要的光，同时通过光吸收器吸收不需要的光来实现影像的投影，而其光照方向则是借助静电作用，通过控制微镜片角度来实现的。

通过对每一个镜片下的存储单元以二进制平面信号进行寻址，DMD阵列上的每个镜片以静电方式倾斜为开或关状态。 决定每个镜片倾斜在哪个方向上为多长时间的技术被称为脉冲宽度调制（PWM）。镜片可以在一秒内开关 1000 多次，在这一点上，DLP成为一个简单的光学系统。 通过聚光透镜以及颜色滤波系统后， 来自投影灯的光线被直接照射在 DMD 上。

当镜片在开的位置上时， 它们通过投影透镜将光反射到屏幕上形成一个数字的方形像素投影图像。当 DMD 座板、投影灯、色轮和投影镜头协同工作时，这些翻动的镜面就能够一同将图像反射到演示墙面、电影屏幕或电视机屏幕上。

DMD 可以提供 1670 万种颜色和 256 段灰度层次，从而确保 DLP 投影机可投影的活动影像画面色彩艳丽的细腻、自然逼真。

DMD 最多可内置 2048×1152 阵列，每个元件约可产生 230 万个镜面，这种 DMD 已有能力制成真正的高清晰度电视。

⒉DLP技术的优点

⑴抹去图象中的缺陷

DMD微镜器件非凡的快速开关速度与双脉冲宽度调制的一种精确的图像颜色和灰度复制技术相结合，使图像可以随着窗口的刷新而更加清晰，通过增强对比度，描绘边界线以及分离单个颜色而将图像中的缺陷抹去。

⑵避免”纱门”效应

在许多 LCD投影图像中，我们会看到当一个图像尺寸增加时，LCD图像中的缝隙将变得更大， 而在 DLP投影机中则不会出现这样的情况， DMD镜面的大小和形状决定了这一切。每个镜片 90%的面积动态地反射光线以生成一个投影图像，由于一个镜头与另一个镜头之间是如此的接近，所以图像看起来没有缝隙。DMD 镜片体积微小，每一侧边的长度为 16微米，相邻镜头之间的缝隙小于 1微米。镜头是方形的，所以每一个镜片显示的内容要比实际图像更多。再加上当分辨率增加时大小及间距仍保持一致，因此无论分辨率如何变化，图像始终能够保持很高的清晰度。

⑶与光亮并存

许多观众经常会希望在观看投影时保持亮度或打开窗帘，与传统投影机相比，DLP 投影机将更多的光线打到屏幕上，这也有赖于 DLP本身的技术特点。DMD的强反射表面通过消除光路上的障碍以及将更多的光线反射到屏幕上，而最大化地利用了投影机的光源。DLP技术依据图像的内容对图像进行反射，DLP 的光源有两种工作方式，或者通过一个透镜打到屏幕上，或者直接进入一个吸光器。更为有利的是，基于 DLP 技术的投影机的亮度是随着分辨率的增加而增加的。在如 XGA 和 SXGA 等更高分辨率的情况下，DMD 提供更多的反射面积，如此一来就可以更为有效地利用灯光的亮度。

⑶图象更加逼真自然

DLP 不仅仅是简单地投影图像，它还对它们进行了复制。在它的处理过程中，首先将源图像数字化为 8 到 10 位每色的灰度图像。然后，这些二进制图像输入进 DMD，在那里它们与来自光源并经过仔细过滤的彩色光相结合。这些图像离开 DMD后就成像到屏幕上，保持了源图像所有的光亮和微妙之处。DLP 独一无二的色彩过滤过程控制了投影图像的色彩纯度，此技术的数字化控制支持无限次的色彩复制，并确保了原始图像栩栩如生地再现。随着其它显示技术及摄影技术的出现，DLP 使得那些无生命的图像拥有了逼真的色彩。数字色彩的再现保证了图像与真实物质的还原性， 而且没有发亮的斑点或其它投影机典型的冲失现象。

⑷可靠性高

DMD不仅通过了所有的标准半导体资格测试，系统制造非常严格，需要经过一连串的测试，所有元件均经过挑选证实可靠才能用作制造数码电子部分驱动 DMD，而且还证明了在模拟操作环境中，它的生命期超过 10 万个小时。测试证明，DMD可以进行超过 1700 万亿次循环无故障运行，这相当于投影机的实际使用时间超过 1995 年。其它测试结果显示，DMD 在超过 11 万个电力周期和 11000 个温度周期下无故障，以确保在需求较大的应用领域中提供 30年以上的可靠运行期。

⑸更便利的可移动性

根据一般应用需求来看，一个单片 DMD就可以实现大小、重量和亮度的统一，目前，大部分的家用或商用 DLP 投影机都采用了单片结构，而更高级的三片结构一般只应用在数字影院或高端领域，因此，用户可以得到一个更小、更亮、更易于携带而且足以提供出色图像质量的系统 DLP技术是全数字底层结构，具有最少的信号噪音。

⒊DLP系统的分类

⑴单片 DLP系统

在一个单 DMD投影系统中，需要用一个色轮来产生全彩色投影图像。色轮由红、绿、蓝滤波系统组成，它以 60Hz 的频率转动。在这种结构中，DLP工作在顺序颜色模式。输入信号被转化为 RGB 数据，数据按顺序写入 DMD 的 SRAM，白光光源通过聚焦透镜聚集焦在色轮上，通过色轮的光线然后成像在 DMD的表面。当色轮旋转时，红、绿、蓝光顺序地射在 DMD上。色轮和视频图像是顺序进行的，所以当红光射到 DMD上时，镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到”开”，绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作。人体视觉系统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。通过投影透镜，在 DMD表面形成的图像可以被投影到一个大屏幕上。

⑵双片 DLP系统

这种系统利用了金属卤化物灯红光缺乏的特点。色轮不用红、绿、蓝滤光片，取而代之使用两个辅助颜色，品红和黄色。色轮的品红片段允许红光和蓝光通过，同时黄色片段可通过红色和绿色。结果是红光在所有时间内都通过，蓝色和绿色在品红－黄色色轮交替旋转中每种光实质上占用一半时间。一旦通过色轮，光线直接射到双色分光棱镜系统上。连续的红光被分离出来而射到专门用来处理红光和红色视频信号的 DMD上， 顺序的蓝色与绿色光投射到另一个 DMD上，专门处理交替颜色，这一 DMD由绿色和蓝色视频信号驱动。

⑶三片 DLP系统

另外一种方法是将白光通过棱镜系统分成三原色。 这种方法使用三个 DMD， 一个 DMD对应于一种原色。应用三片 DLP投影系统的主要原因是为了增加亮度。通过三片 DMD，来自每一原色的光可直接连续地投射到它自己的 DMD上。结果更多的光线到达屏幕，给出一个更亮的投影图像。这种高效的三片投影系统被用在超大屏幕和高亮度应用领域。

⒋DLP的潜在问题

人们常常提到的 DLP 投影机弱点只有一个，即”彩虹效应”，具体表现是色彩被简单地分离出明显的红、绿和蓝三种单色，看起来像雨后彩虹一样。这是由于用一个旋转色轮来调制图像色彩而产生的，同时因为有些人的视觉系统特别灵敏，能察觉出一种彩色转换到另一种彩色的过程，而不是像大多数人那样靠视觉暂留现象把几种单色混合成新的色彩。除了某些用户能把色彩分离出来，还有些用户可能因为色彩的迅速变化，而产生眼睛胀痛和头痛的情况。而 LCD投影机和三片式 DLP投影机都不会有这种现象，它们在物理结构上就是把三个固定的红、绿、蓝图像叠加而成。

但这一问题对不同的人，作用是不一样的。某些人能看出彩虹效应，甚至严重到画面几乎不能看。有些人只是偶尔会看到彩虹痕迹，远没到无法欣赏画面的程度。对于后者来说，DLP 的这一缺点就没有实用上的影响。更幸运的是大多数人既看不出彩虹痕迹，也不会被眼胀、头痛所困惑。请想想如果人人都能在 DLP 投影机上看到彩虹效应，DLP 投影机也就失去了存在的机会。

但不管怎样彩虹效应总是一个问题。德州仪器公司和用 DLP 技术制造投影机的厂商还是在尽力解决这一问题。第一代 DLP 投影机色轮每秒旋转 60 次，相当于帧频 60Hz，或每分钟 3600 转。在色轮中，红、绿、蓝像素各一段，所以，每种颜色每秒刷新也是 60次。这种第一代产品称为”1X”转速。

第一代产品还有少数人能看到彩虹效应，改进的第二代产品的色轮转速上升到 2X，即120Hz 和 7200RPM，能看到彩虹效应的人就更少了。今天，很多专为家庭影院市场设计的DLP投影机用六段色轮、色轮转一圈出现两次红、绿、蓝，且色轮又以 120Hz 或7200RPM旋转，这样在商业上就称之为 4X转速。不断提高色彩刷新速度，看得出彩虹效应的人数也就愈来愈少。但到目前，彩虹疚对少部份观众来说还是个问题。

㈣投影机的主要技术指标

投影机的性能指标是区别投影机档次高低的标志。投影机的性能指标有很多，这里只谈谈几个主要指标。

⒈光输出（LightOut）

是指投影机输出的光通量，单位为流[明]（lm）。与光输出有关的一个物理量是亮度，是指屏幕表面受到光照射时发出的光通量与屏幕面积之比，亮度常用的单位是勒[克斯]（lx，1lx=1lm/m2）。当投影机输出的光通量一定时，投射面积越大亮度越低，反之则亮度越高。决定投影机光输出的因素有投影及荧光屏面积、性能及镜头性能，通常荧光屏面积大，光输出大。带有液体耦合镜头的投影机镜头性能好，投影机光输出也可相应提高。

⒉水平扫描频率（行频）

电子在屏幕上从左至右的运动叫做水平扫描，也叫行扫描。每秒钟扫描次数叫做水平扫描频率， 视频投影机的水平扫描频率是固定的， 为 15.625kHz （PAL 制） 或 15.725kHz （NTSC制）。数据和图形投影机的水平扫描频率不是一个频率点，而是一个频段；在这个频段内，投影机可自动跟踪输入信号行频，由锁相电路实现与输入信号行频的完全同步。水平扫描频率是区分投影机档次的重要指标。频率范围在 15kHz～60kHz 的投影机通常叫做数据投影机，上限频率超过 60kHz 的通常叫做图形投影机。

⒊垂直扫描频率（场频）

电子束在水平扫描的同时，又从上向下运动，这一过程叫垂直扫描。每扫描一次形成一幅图像，每秒种扫描的次数叫做垂直扫描频率，垂直扫描频率也叫刷新频率，它表示这幅图像每秒钟刷新的次数。垂直扫描频率一般不低于 50Hz，否则图像会有闪烁感。

⒋视频带宽

投影机的视频通道总的频带宽度，其定义是在视频信号振幅下降至 0.707 倍时，对应的信号上限频率。0.707 倍对应的增量是-3dB，因此又叫做-3dB 带宽。

⒌分辨率

在投影机指标中， 分辨率是较易混淆的一个概念， 投影机技术指标上常给出的分辨率有：

可寻址分辨率、RGB 分辨率、视频分辨率三种。

对 CRT 投影机来说，可寻址分辨率是指投影管可分辨的最高像素，它主要由投影管的聚焦性能所决定，是投影管质量指标的一个重要参数。可寻址分辨率应高于 RGB分辨率。

RGB 分辨率是指投影机在接 RGB 分离视频信号时可达到的最高像素，如分辨率为1024×768，表示水平分辨率为 1024，垂直分辨率为 768，RGB 分辨率与水平扫描频率、垂直扫描频率及视频带宽均有关。

视频分辨率是指投影机在显示复合视频时的最高分辨率。这里，有必要将视频带宽、水平扫描频率、垂直扫描频率与 RGB 分辨率的关系作一分析：首先看看水平扫描频率与垂直扫描频率、垂直分辨率的关系。

水平扫描频率=A×垂直扫描频率×垂直分辨率

式中 A 为常数，约为 1.2，垂直扫描频率一般不应低于 50Hz，为了保证良好的视觉效果，希望垂直扫描频率高一些好。为了提高图像质量，也要提高垂直分辨率。这些都要求相应地提高水平扫描频率。可见，水平扫描频率是投影机的一个重要技术指标。例如：当垂直扫描频率为 70Hz，垂直分辨率为 768时，行频为 64.5kHz。

其次再来看视频带宽与水平扫描频率，水平分辨率的关系。

视频带宽=R×水平扫描频率×水平分辨率/2

式中 R 约为1.4，其中水平分辨率应比垂直分辨率高，这是由于图像水平与垂直幅度之比是 4：3，例如垂直分辨率为 768时，水平分辨率一般是 1024，此时信号带宽是 46MHz。

综合上述两个公式可以得出：

视频带宽=C×水平分辨率×垂直分辨率×垂直扫描频率/2

式中 C=A×R。由该公式可以知道要提高图像分辨率，就要提高视频带宽。因而视频带宽也是投影机的一个重要指标。因此，在区分投影机质量优劣时，应注重看行频和带宽，在看 RGB 分辨率时，还应注意它的垂直扫描频率，在行频一定时，垂直扫描频率不同时，最高 RGB 分辨率也不同。例如一台投影机的最高行频是 75kHz，当垂直扫描频率为 60Hz 时，允许最高 RGB 分辨率是 1280×1024。而如果将垂直扫描频率提高至 70Hz 时，就达不到1280×1024。

⒍CRT 管的聚焦性能

我们知道，图形的最小单元是像素。像素越小，图形分辨率越高。在 CRT 管中，最小像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指最小像素的数目。

CRT 管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是聚焦性能好，尤其是高亮度条件下不会散焦，且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦，中心聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可做到画面上每一点都很清晰。

⒎会聚

会聚是指 RGB 三种颜色在屏幕上的重合，对 CRT 投影机来说，会聚控制性显得格外重要，因为它有 RGB 三只CRT 管，平行安装于支架上，要想做到图像完全会聚，必须对图像各种失真均能校正。机器位置的变化，会聚也要重新调整，因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷。会聚有静态会聚和动态会聚，其中动态会聚有倾斜，弓形，幅度，线性，梯形，枕形等功能，每一种功能均可在水平和垂直两个方向上进行调整。除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整。有些投影机具有点会聚功能，它将全屏幕分为208 个点，在 208 个点上逐点进行会聚调整，所以屏幕上每一点都做到精确会聚。

㈤大屏幕拼接系统

一般用户在同时观看的信源较少时，适合选择单机使用。但在较为复杂的监控系统中，如大型邮电通信系统、道路交通管理、能源分配输送、过程控制、110报警系统等领域，需全景浏览，统一指挥，就必须选择大屏幕拼接系统。大屏幕拼接系统不再受单机分辨率和亮度的影响，例如一个 2×2 四个投影机的拼接系统，单机分辨率为 800×600，亮度为 500lm，则拼接后的系统分辨率为 1600×1200，亮度为 2000lm。拼接系统主要由三部分组成：大屏幕投影墙、投影机阵列、控制系统。其中控制系统是核心，目前世界上流行的拼接控制系统主要有三种类型：硬件拼接系统、软件拼接系统、软件与硬件相结合的拼接系统。

硬件拼接系统是较早使用的一种拼接方法，可实现的功能有分割、分屏显示、开窗口：即在四屏组成的底图上，用任意一屏显示一个独立的画面。由于采用硬件拼接，图像处理完全是实时动态显示，安装操作简单；缺点是拼接规模小，只能四屏拼接，扩展很不方便，不适应多屏拼接的需要；所开窗口固定为一个屏幕大小，不可放大、缩小或移动。

软件拼接系统是用软件来分割图像，如加拿大的 M3i 多屏拼接系统。采用软件方法拼接图像，可十分灵活的对图像进行特技控制，如在任意位置开窗口；任意放大、缩小；利用鼠标即可对所开窗口任意拖动，在控制台上控制屏幕墙，如同控制自己的显示器一样方便。

主要缺点是它只能在 Unix 操作系统上运行，无法与 Win95 上开发的软件兼容；PC 机产生的图形也无法与其接口；在构成一个几十台投影机组成的大系统时，其相应的硬件部分显得繁杂。

软件与硬件相结合的拼接系统，可综合以上两种方法的优点，克服其缺点。如比利时

Barco 公司的 X-WALL，法国 Synelec 的 XPRISM 系统。这种系统可以实时显示多个 RGB模拟信号及 XWindow的动态图形，是为多通道现场即时显示专门设计的。通过硬件和软件以及控制/传输接口，来实现不同窗口的动态显示。它透明度高，图像叠加透明显示，共有256 级透明度，令动态图像和背景活灵活现。并联扩展性极好，系统采用并联框架结构，多可控制上千个投影机同时工作。

三、平板显示器件

平板显示设备 FPD（Flat Panel Display），指显示器件的深度小于显示屏幕对角线 1/4长度的显示器件。

㈠液晶显示器（LCD）

液晶显示器（Liquid Crystal Display）是本身不发光的被动型显示器件，具有低工作电压、微功耗、体积轻薄、适于 LSI 驱动，易于实现大屏幕显示。液晶显示器的全色性能优良，现已进入薄膜晶体管驱动液晶显示器 TFT（Thin-Flim Transistor）的发展时代。没有高压磁场产生的辐射，没有扫描过程所产生的闪烁，占地面积小，正面可观看不失真图像达 160度，可直接数字传输。

㈡等离子体显示器（PDP）

PDP 的全称是 Plasma Display Panel，中文叫等离子显示器，与传统的 CRT 显象管结构相比，具有分辨率高，屏幕大，超薄，色彩丰富、鲜艳的特点。虽然目前 PDP 显示器的价格还非常的高，尚不普及，但是由于它自身所有的一些特点，使它将有可能在将来成为一种重要的显示输出设备，占据大屏幕显示市场。

⒈PDP 的技术原理和自身特点

PDP 的基本原理是在两张玻璃板之间注入电压，产生气体及肉眼看不到的紫外线，使荧光粉发光，利用这个原理呈现画面。由于 PDP 各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现显象管常见的图像几何畸变。PDP 屏幕的亮度十分均匀，且不会受磁场的影响，具有更好的环境适应能力，另外，PDP 屏幕不存在聚焦的问题，不会产生显象管的色彩漂移现象，表面平直使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。PDP 显示有亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快等优点。可以在明亮的环境之下欣赏大画面电视节目。另外，PDP 显示屏的视角高达 160 度，观赏范围大大宽于显示器。不过PDP 最吸引人的地方还是它的轻薄外形。和目前普通的 CRT 显示器相比，在相同的屏幕的尺寸下，PDP 的厚度仅为 CRT 显示器的 1/6。重量为其 1/10，因此非常的节省空间，可安装在任何您需要安装的地方，甚至可以将它挂在墙上。LCD 采用的是薄膜显示技术，无法将显示面积做得很大，20 英寸左右目前已是极限了。而 PDP 采用的是厚膜技术，它的尺寸可以充分的做大，目前基本上到达 40 英寸～70英寸。

⒉PDP 和目前几种主要的大屏幕输出设备相比较

⑴与大屏幕 CRT 显示器相比明显体现了 PDP 的轻薄。由于整个产品前后基本上都是平面，因此在设计上厂商是建议用户把它挂在墙上的，这样几乎不需占用什么空间。除了轻薄之外，PDP 显示器还具有无闪烁，低辐射的特点。传统的 CRT 显示器，由于是电子枪反复扫描，因此造成了画面的轻微颤抖，长时间使用眼睛会感到疲劳，并对眼睛造成不良结果。

但是在 PDP 中，因大幅度的增加了显示各个色彩的荧光体单位（红、绿、蓝）的自体发光及荧光体发光次数，完全消除了画面颤抖现象。即使长时间使用，对眼睛也不会造成伤害。

同时由于是两层玻璃板之间的紫外线、电流和荧光粉在发生作用，因此产生的辐射量非常的小。

⑵与多屏显示墙相比整体视觉效果更好。多屏显示墙是指通过多屏显示卡的分屏技术，将一个整体画面分割，然后通过多台较小的显示器分别显示其中的一部分，然后将这些显示器按照图像的分割布局来摆放，最后重新组合成一个整体的图像。由于是通过多台显示器分块显示的，因此多屏显示墙的视觉效果比较的差，整个图像有被分割的感觉，有些边缘地区还有被遮蔽的现象。而 PDP 由于自身就是一个整体，那么就当然不可能出现这样的情况了。

⑶与投影机相比显示效果更好。投影机的图像需要通过投影片来展现，而投影机由于多为软性材料，因此通过都有一些凹凸不平的情况，图像在上面便会出现一些失真，而 PDP则是完全的平面，完全不会出现这样的情况。投影机图像的可视角度相对较小一些，只有正面的用户可以看到比较好的效果，而偏离了一定的角度，效果便会大打折扣，而 PDP 的可视角度一般可以达到 140～160 度。同时在操作上投影机也相对繁琐一些，使用时需要做许 多调焦的设置工作，而 PDP 的操作则简单得多。

㈢其它种类的平板显示器件

除了上述的液晶显示器和等离子显示器外还有多种平板显示器，如电致发光显示（ELD）、有机电致发光显示（OELD）、场发射显示（FED）、真空荧光显示（VFD）、发光二极管显示（LED）等。其中发光二极管（LED，Light Emmiting Diode）在文字、图形显示中更为常见。

四、图像的输入

图像输入显示设备的方式有射频、视频、RGB、Y/C、计算机 VGA等。 射频是图像信号调制到载波信号上的高频信号， 输入显示设备后需要专门的解调电路才能还原原始的视频图像信号，一般专业的显示设备上没有高频（射频）输入端子，而收监两用机和家用的电视接收机才配置射频输入端子。

视频输入的信号是基带传输方式的复合视频信号。

Y/C 输入是指亮色分离输入。普通的彩色视频信号包括亮度信号和色度信号，是这两种信号的复合信号。在视频输入方式下，亮度信号存在于 4.43MHZ 上，而色度信号是存在于3.1～5.7MHZ 的频率上。所以在复合视频输入方式下，监视器/电视在提取这两种信号时，每种信号中都会出现另一种信号分量。为避免由于此类串扰引起的图像干扰等质量问题，经常要将串扰部分去掉。这样势必会造成色度信号中的部分频率丢失（即图像信息丢失），得到的图像就不会达到原有的清晰度。Y/C 输入方式就是传输亮度和色度分离的信号，这样前端摄取或视频设备播放的视频信号中色度、亮度信号将不会有任何丢失，因此经 Y/C 分离传输或显示的图像，其清晰度比复合视频信号输入方式有大大的提高。Y/C 输入在某些电视接收机中还被称为超级视频端子（Super Video，S端子）。

RGB 输入的是通过 CCD 或其它设备转换的 RGB 三个分量电信号，可直接驱动进行显示。RGB 信号输入对图像的损失更少，显示的质量更高。

第六章 监控系统应用案例分析与设计

1、DVR 的现在及未来市场分析

DVR 的概念还远不如 DVD在大家心目中的印象那么深刻，也就意味着 DVR 产品离标准化、民用化、普及化都还有很长的路要走，但是，DVR 还处于发展阶段吗？显然也不是，至少不是发展的初级阶段，准确的说，DVR 正在标准化的路上，此路或长或短。经过中国特色的市场经济洗礼之后的安防行业，现在又一次显得生机勃勃，各大公司都雄心壮志，特别是一些大型的网络运营商、电信运营商也试着以其强大的品牌优势进入安防行业，力争在安防蛋糕上分上一片，这正是 2007年安防行业的好戏看点。

国内 DVR的发展现状

目前国内的安防行业，特别是 DVR 一类的视频产品，仍然是国产产品占据主要市场，原因很简单，在早年 DVR 产品发展之初，高额的利润率确实培养和成长了一批安防企业，很多其他行业的企业也相继加入，在比较发达的地区，集中了若干家安防企业，或研发、或OEM/ODM。几年的市场拼杀，培养了大批的”超级用户” ，特别是在金融行业，一些用户甚至比安防企业的人还了解产品，经常会有用户说”你这个产品啊，这个 IC 多少钱，那个IC 多少钱…，成本就是 XXX，…” ，殊不知，DVR 除了硬件还需要软件才行，甚至需要高层次的软件、硬件工程师才能研发出完整的 DVR 产品，多个安防企业的高层曾经发出感慨”高科技产品还不如卖白菜”，在那年间， “低价中标、低利润销售”的恶性循环一直上演，若干企业因此走上迷途，有些企业悬崖勒马，改行了。庆幸的是，目前”低价中标”的情况似乎越来越少了，这可能源于用户在产品稳定性方面”深受其害” ，变得更加理性，低价中标的情况越来越少。

经过五、六年多的市场变化、技术发展，目前国产 DVR 产品的技术基本成熟，稳定性问题也基本解决，各家的产品基本都能独立、稳定的运行，网络化的今天，集中管理和集中监控当然是安防行业的主题，但是，没有行业标准的产品始终是难以实现”互联互通”的，大批做系统集成的企业因此而有了大量的工作可以做，可惜的是，国人对软件价值似乎并不那么认可，换句话说，专做软件是难以挣到钱的，不过，现在互联互通的需求也促使用户要开始认识到软件的重要性了，并开始愿意支付一定的软件费用，早期投入平台软件研发的企业也看到了新的希望，各大平台软件商都试图在平安城市等项目中争取自己的市场份额。就现在的平安城市项目来说，各个地区都有自己的操作模式，更多的情况还是大区分小区，实行各地方自行招标，这样就有各种中小型的系统集成商和这些大的平台软件商竞争的局面，不过，大型平台软件尽管具有功能和一体化管理的优势，但是价格因素决定了只能用于较大型的项目，其它中小型的监控项目还是主要使用中小型的中心控制平台软件，因此，中小型企业也有了自己的生存之道。

就功能方面来说，目前国产 DVR 产品已经完全趋于同质化，功能莫非就是录像、回放、报警、网传等，目前暂未出现独树一帜的产品，因此，竞争的主要焦点基本围绕价格和服务 两大块，如果谁能走出这个范围，谁就将走得更远。

嵌入式DVR的未来发展趋势

笔者以为，嵌入式 DVR的未来发展基本会围绕以下几个方面进行：

更高的分辨率

目前较高档的 DVR 已经使用 D1 编码效果，不过仍然处于发展阶段，还需要一段时间才能普及，主要取决于硬盘容量的发展、网络带宽的扩展、IC 技术和成本的变革等。

更有效的编码码率

目前主流的 DVR 采用 MPEG-4 视频编码算法，使用 CIF 格式进行编码时，如果要兼顾本地存储和网络传输，一般采用 384-512Kbps 的码率，主要为了适应 ADSL 的网络传输效果，但是这种码率下的图像效果实际上还不如一般 VCD 的图像效果，因此，视频编码效果仍然需要改善，最近各个厂家研发的 H.264 算法的产品效果有所改善，但是在 D1画质下仍然没有大的提高，改善图像效果，或者说提高码率的效率成为目前 DVR 产品进步的关键，如果谁能在 512Kbps 码率下，D1 的效果超过目前 MPEG-4 的效果，或者 384Kbps码率下，CIF 的效果超过 VCD 的效果，该产品一定是 DVR 产品的杰出者，目前从新一代改进 H.264算法的情况来看，该类产品指日可待。

更丰富的功能

人性化、智能化、更紧密地与监控系统相结合将更加有助于产品的应用和普及，举例来说，如果 DVR 的操作能和 DVD 的操作一样简单，DVR 进入家庭一定不是难事；DVR 产品在使用过程中仍然需要一些智能的系统分析和判断的措施， 以防止用户在进行误操作或者出现异常时不能自动恢复正常状态；DVR 需要提供更加丰富的软件接口，便于大型系统的接入，组成综合性的监控系统；未来的 DVR 产品需要更加人性化，如：行为分析、视频搜索等，更加便于用户的不同使用需求。

更好的产品性能

目前 DVR 的工作环境需求和普通 PC 机一样，一般是 0-55℃，实际上，很多监控现场的环境更加复杂，就温度来说，可能存在-20-65℃的情况，大多数的解决的办法是改善环境的状况，但是仍然有些地方是不能改善环境的，这就需要 DVR 产品能够有自我保护的功能，比如：温度较低时，暂时不启动系统，可以启动部分器件，改善机箱内部环境后再启动整个系统等；另一方面，系统长时间工作后，系统设备的维护和监控仍然是需要系统软件自身完成的，如内存管理等，这些都是需要不断改进才能提高产品性能。

更高的可靠性与稳定性

其实可靠性和稳定性已经在上一部分讲得比较清楚，单独提出来的目的是希望强调DVR 的长时间工作能力，专业来说就是提高 MTBF 值。

更宽广的应用领域

目前 DVR 主要用于金融、公安、交通、楼宇等行业的监控，实际上，有很多其他的领域也是可以使用到 DVR产品的，主要由于 DVR 产品当初主要为了满足金融市场的安保需要所设计，大多数的功能都按照金融系统的需求设计，其实像教学、医疗等领域的应用有着自身的需求特点（如：画面质量的即时变化、清晰度照片的抓拍等） ，因此，要完全适应这些行业的应用，需要重新进行需求分析后进行改进设计，以满足这些领域的 DVR 应用。

 

智能化DVR技术猜想

 

DVR 的大容量存储固然是 DVR 的优点，但是，大数据量的视频检索变得相对繁琐，文件管理问题依然是 DVR 将来面临的难题，如果在 DVR 上增加如下功能，将会是 DVR 产品的又一次革命：

智能化视频搜索技术

用户选定某个摄像机的某些区域，DVR 能把相关区域的视频事件（移动侦测）全部列举出来，当然，可以限定时间范围。

智能化生物识别技术

用户输入某个人的照片，DVR 能从大容量硬盘中搜索出该对象（人）在某时间段内出现的次数及视频记录。

智能化行为分析技术

用户输入某个人的行为（走路的姿势）视频，DVR 能从大容量硬盘中列举出该行为出现的次数和视频记录。

其实，目前在视频和生物识别、行为分析等方面已经有一些专业的软件技术正在产品化的过程中，如：遗留、偷盗、越界、速度分析、逆向判断等。如果这些技术能够在下一代的DVR 产品中得以实现，DVR产品将会有更多、更广泛的应用。

 

DVR 的营销模式分析

 

笔者非营销专业人士，但是有着多年的安防产品经验，根据对安防产品近几年的市场情况，大致介绍本人对 DVR 产品的营销模式的分析，以供讨论，笔者把 DVR的营销模式简单的分为三种：

A、通用 DVR 的渠道营销

渠道营销是大多数产品的惯用营销模式，DVR 产品也不例外，不过，随着 DVR 产品的利润率下滑，大多数厂家已经开始进行营销模式的转变，直接对甲方（终端用户）进行产品推介，进行强有力的品牌攻势，让甲方更深层次的了解产品，表面上，更大程度的让利给用户，事实上，无情的伤害了整个安防行业，直攻终端用户的结果是什么？产品价格的降低和利润率的降低，这样的结果必然阻碍 DVR 产品的发展和进步，试想，如果 DVR 厂家已经无力进行新产品的研发，而只有守住目前的微利确保企业的长存，新产品从何而来？新技术如何才能得到应用和发展。不过，任何营销方式都是市场化的结果，与任何个人行为无关，下面还是说说渠道营销本身吧。

渠道营销本身有两种操作模式：分支机构和多级代理制度。

采用分支机构进行产品营销的情况是：利润保证了，费用（销售成本）增加了，对于产品利润率比较高的产品来说，这种方式还是比较可取，至少可以获取一定的、稳定的市场份额。

采用多级代理制度进行产品营销，牺牲的是产品利润（利润分给了各级代理商） ，换来的是营销成本的降低，有效地利用了各级代理商在本地的地缘优势。

不管采取哪一种渠道营销模式，渠道营销最直接的效果就是见效快，可以在短期内获得立竿见影的市场效果，但是，目前的市场情况来说，DVR 还能这样支持多久？所以，笔者认为：除非有很强的品牌号召力，否则，这种方式很难有持续性和很好的获利效果，至少在中国大陆市场是如此。

B、半定制 DVR 的项目营销

项目营销简单说叫做项目攻关为主的产品营销方式， 项目营销最大的优点是可以产生较高的毛利率，缺点是可能存在较大的研发费用支出，为了满足项目的需要，进行一定的产品硬件、软件修改是必然的事情，因此，如果没有软硬件研发实力者，不是很适合该模式，当然不排除有些项目是不需要做特殊修改的，但是，这类项目的毛利率能有多少呢？因此，还是那句话，有自己独特的东西才是最值钱的。

C、半成品 DVR 的合作营销

合作营销主要用于对半成品的销售，或者是 OEM/ODM 合作产品的营销。合作营销类似于项目营销，不同的是，合作营销不需要太多的客户，只要与合作伙伴进行深度合作，销售的事情由合作方去处理，可以节省较大的销售费用，但是一旦合作关系崩溃，你的市场就将丢失一大块，因为你没有品牌。

中国的安防行业，套用一句改过的流行语”一流企业卖标准（中国还没有） ；二流企业卖品牌（中国也没有） ；三流企业卖服务（好像也没有） ；四流企业卖产品；五流企业炒货吧· · · ” ，似乎有鄙视中国安防企业的意思，其实不然，中国特色社会主义市场经济发展到今天，安防行业其实还没有真正领会真正的市场经济含义，这也是我们应该像发达国家学习的地方。对于发展中的安防行业来说，以上营销模式针对不同的企业情况，营销应用方面也会有所不同，可以进行不同的模式选择，任何事情都是相对而言的，在中国大陆的安防市场，也有品牌较好的，也有产品较好的，各种类型的企业都有，自然有适合自己的营销模式，如果你觉得你的品牌号召力不错，使用渠道营销吧；如果你觉得你的研发能力强，使用项目营销或者合作营销吧。任何营销模式都不是绝对的，企业在不同的发展阶段，可能需要适时地选择适合自己的营销模式，营销模式也不是一成不变的，很多时候我们都可以变通自己的方式，营销模式只是经营的方式，创造利润才是我们的唯一目标。

 

DVR 市场走向与应用中的困惑

 

电子产品的市场走势基本都会围绕着一个基本规律：从专业化走向平民化。

产品要从专业化走向平民化，其实主要有两个问题需要解决：一是降低使用门槛，更加人性化；二是降低成本，提高性价比。前者说的是要让产品成为使用简单、方便、人性化的产品，让普通百姓欣于接受，后者说的是，价格一定是要让大多数人能够接受。对于中国企业来说，后者不是太大问题，前者就需要好好研究研究了，做一个软件功能只是一个技术问题，技术问题对于产品来说是最简单的问题，但是要做到人性化的产品层次，就不再是一个”解决”的问题，而是一个”做精”的问题，可能这个问题就是最能解决的问题了。

DVR 产品的应用中的难点不是技术问题，而是标准问题，就目前来说，DVR 的行业标准、国家标准仍然是空白，DVR 厂家整日应对的是与各个系统进行”互联互通”的问题，这又是一个难题了，每个厂家的 DVR 产品，为了满足不同平台系统的接入，至少具有三套以上的主机系统程序，不要说软件维护升级的问题了，就是软件版本管理也是一个很大的问题。

各种应用难题的解决，除了企业自身需要努力之外，政府或者行业组织应该为行业的发展主持大局，才不会造成过多的资源浪费，企业才有精力把产品做好做精，才有可能与国际同行进行产品、市场竞争，我们希望行业相关标准能够尽早出台。

 

从技术发展趋势看07 年安防市场走向

就笔者鼠光之见，2007 年技术的发展带给安防行业的是产品成本的压缩和新型应用的诞生，但是，在 2007 年不一定能看到结果，就 DVR 产品自身而言，追加一些辅助功能以适应各种应用的需要是一个较为主要的内容，H.264 算法的应用还是处于初级阶段，真正意义上的 H.264 产品（就目标效果而言） ，仍需时日，尽管目前的 H.264 算法的效果比 MPEG-4算法的效果有很大改善，但还是需要进一步提高才会有本质的变化，至少是对 DVR 产生影响；另一方面，生物智能技术的应用可能会在 2007 年暂露头角，但是，普遍应用还需拉动市场需求。就 2007 年来说，由于平安城市等项目的紧迫性，各企业更多的可能是应对市场需求进行产品功能的调整，大的技术改进和产品升级换代的可能性不是很大，不过，由于今年有深圳大展，估计很多企业都会在展会前推出新一代的 DVR 产品，大家拭目以待吧。

笔者以为，2007 年，特别是新技术方面不会带来更多的惊喜，最大的惊喜可能是有更低成本的方案得到应用，集成度会进一步加强，产品性能方面整体会有比较大的提升。2007 年的安防市场应该是紧锣密鼓上项目的大好时机，所有大型项目都会在这一年进行阶段性完结，好让大家能在 2008年好好享受我们的奥运会。

2、农村信用社安防应用需求及产品设计

有人问我， 农村信用社的安防监控系统和一般的国有、 商业银行的安防监控有没有区别，这个问题不能简单的回答， 我们可以从具体的数据和我们在设计中遇到的问题进行一些分析和说明。 本文就农村信用社的现状和我们在实践过程中的经验和实际需求情况来做一个有关产品设计的分析和讨论。

 

农村信用社的现状

 

据权威部门调查，目前农村信用社网点分布如下：城区网点占 31%；乡村网点占 61%；城乡结合部占 8%，如下图所示。

城区网点 31%乡村网点 61%城乡结合部网点 8%

从上图中，我们可以看出，目前农村信用社的网点分布情况，乡村网点占了一半以上，城区（含城乡结合部，注：城区是指县城以上的城市）所占比例不到 40%，因此，农村信用社特殊的情况就反映出来了，网点分散、农村所占比例大。同时，另一份调查也显示，目前农村信用社安防方面主要采用的是人防和物防，特别是内地比较偏远的县级以下网点，目前还很多网点没有采用目前主流的技防设施，目前需要进行大规模的改造和改进。农村信用社与别的银行最大的区别就是网点分散、人员技术水平低、环境复杂。

随着 2005年12月31日公安部颁发了《金融机构营业场所和金库安全防范设施建设许可实施办法》（公安部 86 号令），各地信用社开始对技防的重视，各地信用社管理单位都开始大面积的改造安防系统，有把早期的数字化监控产品进行换代的，也有更换模拟监控产品的，图敏公司在 2006 年已经参与了多个省份的农村信用社的安防产品改造和新增营业网点的安防产品实施，从中总结了部分经验与同行分享。

地理、环境的特殊性

从农村信用社的现状可以看出，农村信用社主要分布在偏远的农村，远离城市，安防产品的厂家、 工程商、 代理商或者服务中心基本都设置在城市， 这给产品服务造成了客观困难，可能常常因为服务不及时给客户造成重大的损失， 解决服务及时性的问题从服务本身是基本无法解决，那么要求我们厂家在研发、设计产品时务必考虑到此因素，提供一个安全、可靠的产品就是安防产品设计的必要要素。

设计再好的产品，始终无法 100%保证不出一点故障，但是可以使用另外的方式进行弥补，第一，产品具备故障自动恢复或者自动警示的功能；第二，产品服务上提供一套简单易行的操作/维护指南，也可以让用户自行解决临时故障；第三，在产品设计中，如果充分考虑了用户操作水平，可以设计一些防止误操作的系统机制，让整个监控系统始终处于有序运行的状态， 第四， 对每一个状态进行状态分析， 对于错误的操作或者运行方式作及时的纠正，这样可以尽可能的防止意外发生。

在设计嵌入式 DVR 产品时，针对以上疑问，可以使用对应的解决方案：

第一，系统设计了断电自动恢复功能， 即非法断电后续电后能自动恢复到原来的状态；硬盘故障报警功能，在发现硬盘故障时，提示用户发现了硬盘故障，并自动跳到下一个硬盘进行工作；部分模块出现异常时，系统会视情况自动复位部分模块或者整个系统。

第二，每套产品都提供如《快速上手指南》、《常见故障处理》等文档，为用户提供技术保障和支持。

第三，产品提供友好的人机界面，同时，在每个环节采取了防错误处理机制，如：数据格式的限制、权限限制等。

第四，对于不能正常使用的设置方法或者联网方式，提供操作提示和错误预警提示，防止用户的操作带来产品运行的错误。

农村信用社在乡村的网点非常多，由于各种原因，各个网点的监控环境也不尽相同，最典型的情况有两种： 一是有的地方没有空调， 夏天时环境温度较高， 可能导致产品运行异常，二是有的地方没有防潮、防水设施，有时候可能导致产品损坏，甚至发生更大的联动故障，影响产品的正常运行；三是部分地方的电源不稳定或者连同其他高功耗产品一起供电，常常会导致电源受到较强的干扰，影响设备的正常运行。

针对农村信用社的特殊情况，图敏嵌入式 DVR 产品在设计过程中充分考虑了农村信用社的实际情况，进行了一系列的针对性设计和改进，以确保产品在特殊环境下的工作正常。

上述三个方面的问题，最重要的是解决产品运行的稳定性，其中不可忽视的是产品硬件结构部分，通风良好是保证系统稳定运行的最好方法。图敏嵌入式在解决此问题时主要从结构方面入手，保证系统的稳定性。下面简单介绍一下图敏嵌入式 DVR 的结构设计。

 

1、 图敏嵌入式 DVR外形

 

 

设计特点：

系统状态指示清晰；按钮功能清晰，且常用按钮突出，不常用按钮采用盖板保护，防止误操作，同时又能让用户知道还有一些高级功能，需要时可以使用。

2、 DVR主机内部结构

 

设计特点：

结构简洁、空间大、机箱内风道设计合理且空气流动范围大，并且满足流体力学的 2/1原则。

1. 散热风道设计

 

设计特点：

根据系统热能分布情况考虑，热源主要来自于硬盘、DSP 芯片、电源三个部分，进风口分别针对硬盘、DSP 芯片，同时满足流体力学的 2/1 原则，即进风面积至少大于出风面积的两倍；热风出口采用 8020 双滚轴风扇，确保气流的力度；由于硬盘数据线的布局，硬盘散热进风口的气流会透过所有硬盘；DSP 散热进风口的气流垂直进入，散热片的安装也是顺风方向，利于散热；电源的散热由电源自身的散热系统处理。

4、 通风良好的硬盘托架

设计特点：

硬盘是嵌入式 DVR 主机系统的主要发热源之一，硬盘的散热务必做合理的处理，图敏嵌入式 DVR 在设计硬盘安装架时，充分考虑了硬盘的发热和散热，采用了两层设计，两层之间留了足够的间隙（9mm） ，从而保证了硬盘的散热，根据空气热力学试验证明，如果两层金属之间间隙超过 5mm，散热效果一般可以满足 150W 功率的发热器的散热处理需要，同时，图敏的高温试验也证明了这一点。

另一方面，图敏嵌入式 DVR 采用了空闲硬盘自动休眠技术，即正常工作时同时最多只有两个硬盘在工作，从另一个方面也保障了硬盘散热及系统工作的稳定性，从而解决了农村信用社各种恶劣环境对监控系统的影响的问题。

人文环境的特殊性

农村信用社的工作人员一般是金融、财务相关专业的专业人员和从事安全的保卫人员。计算机技术水平普遍偏低， 如果要求他们能有很好的理解和操作水平， 是一件不现实的事情，因此，我们设计产品时，务必考虑到产品的使用方便性，操作一定要非常简单，同时一定要能自动纠错和预防错误的产生。

图敏公司在设计嵌入式 DVR 时，也从多个方面来满足上述需要：

第一：操作菜单简单，所见即所用

从下表中可以看出该产品的设计理念， 下表中列出了三种不同权限的用户打开 DVR后看到界面（主界面）和进入设置界面的情况。

 

从上表中可以看出：

初级权限用户进入系统拥有放像和备份、设置、工具及注销权限，进入设置后拥有的仅仅是监听和屏显设置，即与系统工作无关的设置；

中级权限进入系统后比初级用户多了”录像”设置，即可以设置录像参数，进入设置界面后又比初级用户多了”终端设置”、”视频参数、”出厂设置”和”其他设置”，显然，权限增加了不少，基本上都是跟 DVR系统日常工作有关的参数，即中级权限用户可以管理 DVR主机的日常工作； 高级权限用户的主界面和中级用户的一致，但是，进入设置界面后，比中级权限用户增加了”系统设置”和”字符叠加”的设置，即权限更加高了，拥有了 DVR 主机的一切权限。

三种不同的操作权限体现了三种不同用户级别的操作人员对该主机的控制权， 一方面便于系统的授权管理，另一方面，让系统管理不再混乱，减少用户出现误操作的情况。

第二、操作预处理，防止错误输入

通常操作嵌入式 DVR 会使用到遥控器操作，常常由于用户操作不熟练，可能误输入一些超出范围的数据，如时间输入”24：12：30″等，图敏嵌入式 DVR 在设计中，充分考虑到这一点，在任何有输入的地方都设计了数字预处理和防错设计，即在有些输入框使用格式化的数据输入，有些输入框使用了数字限制方式，对于出现错误输入的时候主动提示数据输入错误，这样，防止了任何由于输入错误导致的系统故障。

第三、人机界面人性化，便于操作

图敏嵌入式 DVR 在设计时，充分考虑了用户操作的习惯和使用方便性，这里简单举几个方面进行说明：

1、 预览、回放界面可以同时存在，用户可以在回放的同时，也可以看到其他通道的预览图像； 2、 回放时，可以切换回放通道，便于提取相关图像作为证据，例如：一个人从某个摄像机前走过，走到尽头后，我们大概知道他会走向另一个摄像头，这时候直接切换到该摄像头就可以完整地看到整个过程。

3、 菜单操作过程中，预览画面可以做切换操作，可以保证在有菜单的情况下，也能兼顾到预览图像，达到”实时监控”的另一种理解；

4、 采用万年历方式检索录像文件，同时采用不同的颜色表示不同的录像数据，用户只要进入检索界面，首先能看到这一个月的所有时间的录像状况，同时可以翻页或者进入某一天的详细录像文件列表界面。

5、 检索录像文件可以根据时间、事件、摄像机等不同的条件进行检索，可以为用户节省检索时间，同时也可以看到一个比较简洁的文件列表界面。

上述几个方面只是产品的部分特性，总而言之，设计安防产品，特别是使用于用户操作水平较低的安防产品，一定要考虑产品使用的可靠性、方便性。

网络环境的特殊性

目前农村信用社目前对联网的要求并不多，一般也就是本地联网。农村信用社目前大多数采用的网络是 2M 的 DDN 线路与上级单位进行联网，信用社内部则采用普通的局域网，安防系统在信用社的使用，一旦牵涉到与上级信用社之间的联网，即上级单位对下级单位的监控和工作指导，则需要我们考虑到网络带宽与监控效果的问题。

如果要在现有的网络环境下进行监控联网，只能使用现有的 2M 的专用线路进行复用，根据一般的情况，信用社最多只能提供一半的带宽给监控系统使用，因此，在设计产品时，一定要考虑到码率控制的问题。

图敏嵌入式 DVR 在码率控制上采用的是 CBR 控制方式，即限码率控制方式，根据目前实践的结果看，码率控制效果非常理想，在几个现场的测试结果表明，在 2M 的 DDN 线路下，信用社业务时间内，网传两个通道的视频效果能够达到监控系统得清晰度、实时性的需要，在下班时间能保证三个通道的网传效果，有时能同时传四个通道。还有一种方法就是采用循环切换的方式，可以在监控中心或者客户端软件上设置摄像机分组，然后进行定时间切换，也可以保证农村信用社的安防系统联网。

总之，产品设计一定要基于对用户需求的分析之后进行，充分分析用户的实际情况，根据实际需要设计产品才不会背离用户使用现场的实际情况， 满足用户的需求是每个厂家必须考虑的问题，在本文中重点讨论了使用环境和用户操作水平等，其实在农村信用社的安防系统需求中，仍然还有很多其他的需求，如清晰度、报警联动等，这些功能在其他的系统中也经常会遇到，因此，在本文中就没有特别强调。

3、可视化水文监测系统

——视频服务器在水文监测中的应用

目前各省水利厅对下属所有分局、水文站及现场的监控主要针对堤围、水渠、测站（水文站）等进行数字信息的检测，包括流量、水位、雨量等，主要采用 GPRS等无线传输方式进行通信，信号传输存在延迟和不够形象化，对于监控人员来说，专业性较强，人员素质要求较高，用户希望能够采用可视方式进行远程监控，让监测过程变得更加形象、直观，本系统拟采用最先进的视频压缩、传输技术为用户解决在水利水文监测过程中的视像化，让水文监测更加容易，同时可以弥补原有设备在检测过程中因故障造成的数据错误。

可视化水文监控系统是采用先进的视频压缩、传输技术实现的远程视频监控系统，旨在实现对现场的远程监视和监控，达到实时、准确、高效的集中管理的效果。主要技术是采用摄像机对前端现场进行视频采集，通过先进的视频编码技术实现数字化的视频传输，把所有现场的情况通过视频和音频的方式传输和集中到集中管理中心， 主要技术分为视频编码和视频传输等方面， 本文重点讨论在视频服务器和视频解码器在水利工程中的应用原理和实现方式。

一、设计原则

可视化水文监控系统的技术实现方案遵循以下原则：

1．可靠性

水文监测实施中，大多存在无人值守或者职守人员不足的情况，系统必须能够稳定、可靠地长时间运行。系统在出现故障时仍然能够提供客户服务，以保障系统的正常运行，且能很快的排除故障，恢复正常运行，确保用户能够及时掌握现场情况。

2．扩展性、开放性

本方案按照最经济实用的原则设计的—个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。该系统遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络系统，软、硬件支持二次开发。网络系统、数据库系统和通信枢纽采用标准数据接口，具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力，计算机网络系统适应将来的广域扩展，所选用设备支持透明串口传输，便于随时接入进水利系统的其它设备。

3．安全性、可维护性

本系统对数据的安全性进行了专门的处理， 在 H.264 视频压缩基础上采用特制的视频格式， 只能采用专用的播放设备才能进行播放。 另外， 对所有的权限用户进行严格的权限管理，避免越权使用和监看视频。对于本系统设备，采用高稳定性的嵌入式设计，尽量缩小设备系统模块，以期达成精准化的系统，采用模块化设计，系统施工、维护简单，一般情况下，系统可以从故障中自动恢复，如遇到不能自动恢复的情况，中心系统会实时报警，提示用户及时检查设备状况，一般的维护工作可以由略懂技术的用户自行处理，维护工作非常简单。

4．实时性

水文信息要求实时传输，在本系统中全部采用实时传输的模式进行，音视频和水文信息均可以在同一个系统中进行传输，局域网延迟小于 0.5 秒，互联网传输小于 2 秒，完全可以满足水文系统的实时监控。

二、网络架构及数据流向

本系统中采用三级传输的方式进行，即：测站—省局—分局，如图 1所示。

 

在本系统中，采用省局集中管理的方式进行管理和监控，同时由省局监控平台进行数据分发传输到各个分局，各分局根据授权情况实时监看辖区范围内的监测点的情况。

在实际的网络中，省局和分局之间是光纤直通的形式，测站和省局之间是通过互联网方式连接，测站的接入方式有 DDN、ADSL 等。由于系统管理平台安装在省局，由省局统一进行管理和数据转发，一方面实现了管理的集中，便于对整个水利系统的监控和资源调配，另一方面，合理的节省了网络资源。

三、系统原理

前端采集部分

前端信号采集部分是整个系统的第一层次，即数据采集层，包括对水位、流量、雨量以及现场视频等信息的采集，同时，可以根据需要设置声光报警等设备，如水位超过了警戒水位等，可以提示工作人员采取相应的措施。

水位、雨量、流量等传感器把所采集到的信息通过串口传送到视频服务器，视频服务器把相关信息叠加在相应的视频图像上，同时也通过网络把前端信息传送到监控中心。

摄像机采用室外型红外摄像机，确保在任何时候都能够采集到现场的实际图像。

前端采集部分的核心设备是视频服务器，采用 H.264 视频编码算法和 MP3 音频编码算法；采用串行通信口可以连接水文监测传感器，如：水位、流量、雨量等传感器；可以使用R485 接口实现对前端云台和摄像机的控制；可以采用报警联动方式驱动警报器，提醒工作人员采取应急措施；采用 RJ45 以太网接口，可以连接到任何以太网络，实现大型的远程视频监控系统，本文所述的方案均是以此核心技术基础进行的一套可视化的水文监测系统。

监控中心部分

监控中心处于本系统的第二个层次，数据交换处理层，其中包括中控服务器、数据库服务器、转发服务器、存储服务器（可选） 。

中控服务器（必须） ：负责远程客户端的认证（用户权限管理） ，地图目录树管理，电子 地图编辑，各转发服务器和存储服务器的管理。

数据库服务器（必须） ：负责保存中控服务器中设置的电子地图目录树、电子地图图像文件、用户权限管理、前端设备信息（前端设备，摄像头等） 、转发服务器、存储服务器配置信息等数据。

转发服务器（可选） ：负责从前端主机获取编码后的音/视频数据，并进行转发（使用TCP协议） ，以提供给远程客户端和存储服务器使用，负责巡检主机的状态，接收前端主机的报警信息。 存储服务器（可选） ：负责从转发服务器获取音/视频数据并进行存储（写盘） ，并创建索引信息，以供远程客户端调阅。

各大服务器连接原理如图 3。

图 3 中说明了水文监控中心的各个服务器和电视墙的连接原理， 图中省略了与水文系统的连接，与水文系统的连接关系实际上是通过软件 SDK 接口进行的，主要是把各种水文信息传送给水文管理服务器， 同时也可以把重要的视频信息保存到水文管理服务器， 便于调阅。

数据交换处理层主要完成以下功能：

① 通过网络把现场所有音视频数据进行集中存储，采用专门的数据存储服务器和磁盘阵列进行数据保存，确保数据的可靠性；

② 把所有音视频信息进行数据转发，需要现场音视频信息的用户在经过授权后可以远程查看现场情况以及远程下载/回放已经录制好的音视频数据。一般来说，转发服务器可以和存储服务器使用同样的服务器，以便充分利用网络资源和计算机资源；

③ 通过大型电视墙预览现场视频，可以对现场所有视频进行分组，然后在电视墙上循环切换显示，对于重要的场景可以使用单独的电视墙进行独立输出显示；

④ 对于现场的报警信息使用专门的报警服务器进行输出和处理，通过大屏电子地图直观的显示即时报警信息；

⑤ 采用专门的数据服务器对本监控系统的所有信息进行集中存储。主要包括：设备信息、设备状态信息、用户信息及权限信息、视频分组信息、报警联动信息、报警处理信息、音视频数据保存信息（索引）等各种系统信息；

⑥ 中控服务器是整个系统中最核心的设备，担负着承上启下、数据交换处理的责任；

⑦ 对前端采集部分而言，监控中心是后台处理系统，前端收集的所有数据必须经过数据交换处理层后才能转向其他网络用户；

⑧ 对于整个监控中心而言， 主要由中心服务器进行管理， 通过对数据服务器进行交互，实现对整个系统进行管理，其中，主要包括：

● 对系统、用户、网络等系统资源及安全进行管理；

● 对前端数据的存储与管理，特别是对前端报警数据将实现自动存储；

● 负责协调、管理数据应用层与数据采集层之间的数据交换；

⑨ 对于数据应用层，数据交换处理层主要负责为数据应用层提供授权和数据服务。

分局级网络用户

分局级网络用户主要采用系统配套的客户端软件进行远程浏览和查看， 用户可以根据授权情况查看自己辖区内的检测点的现场实况。

客户端软件在任何一台 Windows 系统的计算机上都可以安装，使用方法简单，效果图

如图 4。

图 4 水文监测客户端软件界面

客户端软件的功能有远程调看图像、远程调看录像文件、远程控制、循环切换画面等。

可以对所有辖区内的摄像机进行分组，然后在同一个画面上循环显示，同时也可以看到各个检测点的水文状况（数字部分） 。

客户端软件本身使用简单，同时也有在线帮助文档，因此，本文不再赘述。

四、总结

可视化水文监控系统采用了最新的视频压缩标准 H.264，可以实现对各个水文监测点进行可视化的远程监控，形象、直观；系统采用了传统的水文监测系统的系统平台网络架构，最大化利用现有资源；在原有水文监测系统中增加了视频监控功能，让水文监控系统更加容易让用户接受，降低了水文监控对人员专业化的要求；可视化水文监控系统在各个环节均采用工业级设备，确保系统的稳定性；可视化水文监控系统采用模块化设计，施工、维护相对容易，大大地降低了用户的使用成本，同时提高了水文监测的准确性。

 

4、智能小区监控系统方案与实践

概述

随着经济的不断发展，人们对安全防范的需求越来越强烈，安全防范已经成为智能小区建设中很重要的一部分，在智能小区的监控设施中，目前主流的方案是采用数字硬盘录像机（DVR）进行监控录像，本文从硬盘录像机在智能小区的监控应用实践来介绍智能监控系统的设计与方案实施，讨论如何真正发挥硬盘录像机的功能和性能。

智能小区的监控需求概述

智能小区监控系统简称小区监控，主要监控对象是：公共场所、周界安全、停车场、停车场出入口、电梯和电梯厅、访客出入口、强弱电控制室以及楼面安全情况等。根据目前小区管理的管理层次和管理人员的技术水平，可以大致分为两个层次，一个是物业管理者（物业领导） ，一个是保安部门及保安人员；从办公区域来说，主要为行政办公室、保安负责人办公室、监控值班室以及监控现场（巡逻） 。从以上情况看，小区监控系统务必是一套操作简单，管理方便的智能化系统，要求达到报警能够及时查看现场，并保留现场证据，警情及时处理等功能，在保安人员技术水平不高的情况下能够熟练使用系统的各种功能。本文讨论的是通常大中型小区的监控系统，如果某些功能不使用，则可以直接取消部分产品实现小规模监控系统；如果需要扩大规模，也可以按照同样的方式进行扩展。

系统总体架构

为了能够实现监控系统的统一管理和统一调度， 监控系统采用监控中心配合网络监控方式，实现现场管理和远程管理，摄像机输出的视频通过视频分配器一分为二，转向矩阵主机和 DVR 主机。矩阵主机输出到大屏显示器；DVR 主机负责所有视频的记录工作。所有的DVR 主机连接到局域网上，上级领导办公室、保安队长办公室以及各楼保安值班室采用电脑进行远程监看，根据授权，随时调看自己辖区内的监控情况。

所有的 DVR 主机通过 RS485 总线连接至一台 DVR 键盘，操作员通过一台键盘可以对所有的 DVR 进行控制，矩阵主机也通过自身配备的键盘操作，这样，操作员只需要坐在控制台前就可以操作整个监控系统的设备，对整个小区进行视频监控了。

由图 1 可以了解系统的网络结构。

监控中心采用模拟和数字相结合的方式， 一方面可以保证所有的摄像机采集的视频都能够通过硬盘录像机（DVR）进行录像，同时，又能够通过矩阵控制把重点监控区域通过大屏显示，并且可以实现重点区域的轮巡。

矩阵通过键盘进行控制，由矩阵本身具备的循环切换、单画面放大等功能，实现重点区域的大屏监控，例如，设定 5 个区域为重点，则可以实现 5个区域循环显示在大屏上，一旦出现某个区域需要及时调看，采用键盘控制后，可以将任何一路视频切换到大屏上显示。

每台 DVR 配置一台监视器，平时由 16 画面显示，画面上可以显示各台主机的运行状况，如：录像、报警等信息，一旦发现某一个区域出现警情，一方面可以采用联动报警方式将某一个摄像机视频在 DVR 对应的监视器上全屏显示。

以 8 台 16 路 DVR 主机的系统为例，摄像机总数为128 个，使用 8 台 DVR 主机、1 台128 路矩阵主机、8 台 21 寸监视器、一台 42 寸等离子显示器（或者投影显示）组合成的电视墙显示系统效果如图 2：

从图 2 中可以看到大屏显示器和 8台独立的监视器，大屏显视器连接矩阵输出的视频，其他监视器则是分别连接 8 台 DVR主机。重点监控的区域采用中间的大屏显示，或调看、或轮巡显示。

 

前端设备

 

可以根据不同区域的实际需求选择不同的摄像机设备， 普通监控场所采用普通枪式摄像机，范围较广的区域（如：大型通道）可以采用高速球型摄像机，以便节省设备，同时又能监控较大的范围。

某些监控现场可能需要安装一些报警应急按钮或者各种传感器设备，如：

a. 小区花园之类的场所可以设置报警按钮；

b. 访客对讲位置设置红外或者门磁开关等；

c. 围墙顶端可以设置一些周界监控专用的红外对射探头等。

所有这些探头（传感器）的信号都输入到对应的 DVR 主机，一方面可以采用报警联动录像的方式进行监控录像，可以节省磁盘空间；另一方面，DVR 主机通过报警联动输出声光信号，提示值班人员，监控中心可以及时了解现场的情况，以便及时出警。

 

监控中心设备

 

监控中心的主要设备是 DVR 主机和矩阵主机，以及其它显示设备。这里主要讲 DVR设备，图 3是一款常用的 DVR 设备。

DVR 主机本身具备独立的监控功能，本文主要讨论 DVR 在智能小区监控系统中的应用，由于在本系统中采用键盘控制，DVR 面板的主要功能就只用到状态显示部分，从 DVR主机面板上可以很清楚的显示各通道的状态（待机、录像、报警等）以及网络、硬盘工作状态。在本系统中需要强调的部分是与其它设备的连接部分，如图 4：

DVR 主机通常的接口如下：

① 音、视频输入

② 音、视频输出（Line Out / CVBS AV Out）

③ VGA 输出

④ COM（透明串口）

⑤ 以太网口

⑥ 对讲语音输入

⑦ 键盘接口

⑧ RS485 前端设备连接口

⑨ 报警输入

⑩ 报警输出

在智能小区监控系统中， 充分运用 DVR 主机的接口， 可以使监控系统发挥更好的作用，以下讲解部分接口的使用及注意事项：

键盘接口：

键盘接口基本都采用 RS485 总线型接口，采用并联方式进行连接，作为键盘连接来说，不需要 120欧姆匹配电阻， 直接并联即可。 RS485接口的传输距离较远， 对于监控中心来说，也不必考虑线缆长度（传输距离）问题。

前端设备接口：

前端设备接口通常也是采用 RS485 接口，一般采用星型连接或者总线型连接，需要注意的是 RS485 的传输问题，对于传输距离较远的情况，一定要考虑到系统的安全性，务必考虑 RS485 的接地以及线缆选择、阻抗匹配等问题，理论上的使用方法和工程实践存在较大差别，这是因为环境本身比较复杂的原因造成，因此，需要在工程实践中使情况而定。同类技术问题的疑问可以到作者论坛 http://www.tmcctv.com参与讨论。

报警输入及输出接口：

通常，DVR 主机的报警输入采用常开、常闭方式接入，但是，大多数 DVR 设备基本没有考虑到一种特殊情况—常开探头的防断路报警问题，本方案中所采用的 DVR 设备（TM8816C）具有一个独特的功能就是在使用任何方式（常开、常闭）的探头都可以保证线路断路报警，即通常所说的线路被破坏时的报警处理。

图 5 和图 6 中分别是普通 DVR 和 TM8816C 报警输入的不同连接方式，左边是探头接口，右边是 DVR 主机的接口。初步看，会觉得后者的连接方法较为复杂，多了一个配件，但是，这种方法彻底的解决了使用常开探头时的断路报警问题，图 6 中增加的配件是主机配件之一电阻，该电阻务必安装在探头一端，一旦出现线路被破坏时，DVR 主机会检测到报警信号，图 5 中的情况则相反，由于探头本身是开路，线路被破坏对其没有影响，因此，在此情况下，系统无法检测到报警信号，即无法防止线路被破坏时的系统检测。该方法实现原理请参考 TM8816C 主机的说明书。

远程监控

 

由于小区主管领导办公室和保安监控系统通常不在一个地方办公， 作为一个小区的领导或者保安主管，应该能够很方便的随时了解到小区安全情况，特别是有警情出现的时候。本套方案中所使用的 DVR 主机及配套软件可以很好的满足这一需求，针对不同的应用级别，有两种方式可供选择：

第一种方法是采用电子地图方式浏览监控系统中的各个监控点， 用户只需要打开相应的地图，直接点击目标摄像机即可，如图 7 所示。这种方式使用于不常看远程视频的领导，平时只要打开这个地图，一旦有警情的时候，系统会自动弹出相应的地图，并有相应的报警提示，如果需要的话，还可以弹出相应的视频。话句话说，这种方式适用于平时只需要看系统状态，必要的时候再看现场的图像。

第二种方式是通过客户端软件的预览功能，将所有摄像机分组编号，设置于软件中，循环显示所有监控点的视频，通过一台电脑实现对所有监控点的监控，如图 8 所示。该方法本身可以实现多组视频的自动循环切换，也可以手动连接任何一个监控点的视频，特别适用于保安主管办公室使用。图 8 显示的是客户端软件界面，共有 16 个视频正在显示，也可以设置单画面、四画面等显示形式，不需要操作时，也可以采用全屏方式监看。对于重要的视频，可以采用临时录像方式及时保存画面，当然也可以从硬盘录像机中调阅录像资料。

结合以上两种方法， 可以实现不同职责或者不同岗位的人使用不同的适用于自己的方式进行远程监控，非常人性化的软件系统。

 

系统管理员

对于监控系统的管理员，需要对系统进行定期或者不定期的维护，一方面，检查设备运行状况，另一方面可能需要适时的修改一些系统参数，以满足用户不同时期的要求，本方案中使用的软件系统可以让管理员通过远程维护的方式进行系统维护。在本软件中，提供了最高权限给管理员用于远程维护， 管理员只需要将装有专用软件电脑连接到本监控系统中任何一个节点，就可以进行对系统的维护，管理员可以打开任何一台主机的参数配置（如图9所示），也可以和其他远程监控者一样，进行远程监控（电子地图或者客户端显示模式） 。

总结

对于智能小区监控系统，相对于金融、交通等行业用户来说，用户（操作者）对于这种数字化产品的操作技能、维护技能相对陌生，设计一套人性化的监控系统满足用户的需求是本文的宗旨。本方案设计中充分考虑了不同层次用户的使用习惯和技能水平，把普通用户和专业人士分别对待， 这使得本系统在用户使用中感觉非常人性化， 用户乐意接受； 另一方面，本方案是按照一个大中型智能化小区规模设计， 更大规模的小区监控可以按照本方案思路进行扩展，相反，相对小型的小区监控来说，也可以缩小规模和节省设备。在本方案的实施过程中，有很多细节部分需要注意或者用经验来处理，篇幅原因，此处不再赘述。

 

5、公安机关视频会议系统

一、视频会议概述

视频会议是通过通信线路把两地或多个地点的会议室连接起来，以多媒体方式召开会议的一种通信手段。视频会议能实时传送与会者的影像和声音、会议数据图表、会议演讲稿、相关实物图像等，让身居不同地点的与会者如同坐在同一间会议室开会。

近年来随着视讯技术的不断发展，视频会议系统的应用已从单纯的开会发展到更为广阔的领域，如案件会审、专网调度与管理、销售与推广、紧急救援、作战指挥、远程教育、远程医疗、远程协作等，社会效益和经济效益非常显著。

从目前国内信息化建设的情况来看，国家级骨干网、宽带城域网以及接入网、专用网的建设无疑加速和完善了信息化布局， 数据、 视频、 语音业务的融合已经成为网络建设的目标，其中视频由于其全方位的沟通特征更受青睐，更多的行业用户开始关注视频会议系统的建设。作为大型国家信息化项目——公安系统的”金盾工程”引人注目。随着我国公安系统基础网络建设工作的逐步推进，越来越多的网络通信业务开始展开，视频会议正是其中非常重要的一种应用。

二、公安接入网视频会议建设背景

从 2001 年公安部”金盾工程”正式立项以来，公安系统在全部范围内大规模推进公安信息网建设。作为实施”科技强警”战略的龙头工程，这正是公安部党委为实施”科技强警”而采取的一项重要措施。在”金盾工程”中，面向公安基层所、队的接入网是整个网络的最末端。随着公安接入网建设力度的不断加大，很多派出所到上级单位的基础网络建设已经或即将完成，急需展开各类具体网络通信应用。

目前各派出所大部分采用 E1(2M)电路或 10/100M 城域网方式接入到上级县市公安局，也有部分采用了光纤直联的接入方式。基于这些宽带接入网络，既可运行办公自动化、公文流转、信息发布、邮件系统等数据业务和各项公安业务的信息应用系统，也为视讯业务的开展创造了基础网络条件。

一般的县市公安局下属有很多派出所，这些派出所需要接受上级公安局的统一领导和部署，日常的会议和协作非常频繁。很多派出所，特别是农村派出所与上级公安局之间相距几公里到几十公里，非常有必要建设一个统一的视讯系统。在这个视讯系统上，可召集联合会议，也可进行点对点的交互式沟通。此系统除了用于召开视频会议外，还可进行案件会审、日常训练、案件指挥、评审会、技术培训、声像信息传递等众多应用，可极大提高公安系统的协同工作能力和面对突发情况的作战能力。而视频会议的应用也可以减少人员路途奔波、灵活召集与会人员、节省交通费用。

三、需求分析

根据公安接入网基础网络的情况和具体公安业务要求，公安接入网视频会议系统的建设需要考虑以下多个方面：

1、 通信方式的选择

系统通信方式是基于 TCP/IP 协议建立通信， 也可采用 UDP、 多播协议来传输信号。

2、 音视频矩阵的选择

本系统采用 MV2050 系列矩阵切换控制系统：

·微处理器采用模块化管理

·内部采用高速总线结构、切换速度快

·最多到 1024台摄像机和 128 台监视器

·各监视器可实现全屏幕汉字叠加,字符大小、显示位置、显示状态可单独设定

·具有四路 RS232 接口，可配置多套多媒体计算机

·具有巡更方式的顺序/分组切换混合运行功能

·具有自动启动顺序切换的定时事件功能

·具有摄像机号码可编程的虚拟摄像机功能

·具有按报警联系表扩展的报警联动功能

·具有四个 RS485 接口，可配置多路解码器

·设有总线输出接口和视频同步接口，可灵活扩展为多个机箱组合

·设有编程专用视频输出口，可接编程专用监视器

用户可以根据现场实际的会议点来选择音视频矩阵的应用规模。

3、 视频编解码方式

本系统采用 NV901BT，NV301BT 网络视频服务器作为音视频的终端。

很多接入网选择了 E1 电路的接入方式，其安全性有保障，但总的传输带宽为 2M。

公安接入网需要在这 2M 带宽上同时进行语音、数据、视频的多业务应用，必须考虑到视频传输的带宽要求很高，因此选择最佳的压缩编解码方式来降低视频传输的带宽占用将有利于多业务传输的质量。当前主要的视频压缩编码标准包括 H.261、H.263、H.264、MPEG-2、MPEG-4 等，其中 H.261 和 H.263 的视频压缩率不高，在低带宽下只能实现CIF 品质的视频图像；MPEG-2 对于带宽要求很高，对传输图像的带宽的基本要求达到2M 以上，且压缩率很低，不适合公安接入网的网络状况；MPEG-4 和 H.264 是最新的图像编解码方式，其压缩效率要大大优于其它编解码方式，可以在 1M 左右的带宽下实现 2CIF 品质的图像，在 1.5M 带宽下实现 4CIF 品质的高清晰图像，在同等带宽条件下的图像品质大大优于 H.261、 H.263 和MPEG-2， 是公安接入网视频会议系统的最佳选择。

4、 可靠性和安全性的需求

由于公安业务的特殊性，其通信网络必须具有很高的可靠性和安全性。由于嵌入式系统的稳定性要大大高于 PC 系统，所以建议尽可能选择采用嵌入式设计视频终端。本方案采用的是基于嵌入式系统技术的网络视频服务器（音视频编解码器） 。

5、 功能需求

1． 实时单画面中屏或满屏显示

2． 实时显示现场视频图像

3． 实时现场语音对讲

4． 任意地点，摄像机选择

5． 优先级方式摄像机、云台控制

6． 硬件视频会议系统,实现灵活的视讯应用

四、典型组网方案

1、设备部署

派出所的音视频信号通过编码器编码后，接入到公安的以太网络中，音视频信号传送到县市公安局，通过解码器，还原各派出所上传的音视频信号，通过音视频矩阵输出到电视，音箱。

县市公安局用户控制台的音视频信号通过音视频矩阵分配到各派出所对应的编码器编码，接入到公安的以太网络中，各派出所在通过解码器，还原县市公安局广播的音视频信号到电视上。

2、主要应用功能

1）远程视频会议

通过该系统， 可随时召开县市公安局到各派出所的远程视频会议， 主会场实现主席控制、导演控制、声音控制。

2）培训和协作

县市公安局对下属的派出所集中指挥,统一协调,方便部署。

3、方案特点

1）优秀的视音频效果

本系统采用了高效音视频编码、视频预处理、音视频处理技术，可以在低带宽下实现 DVD 品质（704×576）的视频质量和音频效果。同时，通过自动丢包重发机制，大大提高了系统在恶劣网络条件下的适应能力，极大地避免了网络传输对视音频质量的影响。

2）扩展性

当有新的会议点增加,只需要相应的增加网络视频服务终端,就可以实现会议点的扩容.

3）可靠性和安全性

网络视频服务器嵌入式设计，其功耗低、处理时延小、抗病毒能力强、能够有效抵抗黑客攻击。能够保证系统 7×24小时稳定运行。

五、实现效果

1、视频会议指挥中心电视墙

2、视频会议指挥中心

3、视频会议分支点（会议终端）

 

6、平安城市监控系统分析与实现

随着经济的发展、城镇建设速度加快，导致城市中人口密集、流动人口增加，引发了城市建设中的交通、社会治安、重点区域防范等城市管理问题，引入技术安全防范和技术侦察是解决目前公安系统的”有效管理”与”经济成本”间的矛盾的必要手段。为此，深圳市图敏实业有限公司和成都科力研究所两家 CCTV 行业内具备雄厚的技术实力和工程实力的公司结合各自的前后端先进产品的优势，联合推出了城市治安监控与配套系统方案，为城市安全、公安系统提高效率做出贡献。

目前城市治安管理中，由于城市地方扩大，人口增加等原因，而公安警力增加远不能满足实际需求的速度， 于是能将科技手段转化为直接战斗力的城市监控成为了解决该问题的重要手段。从中，我们可以引申出城市重点区域监控、交通干道监控、卡口监控、娱乐场所、监狱监控、审问室、法院远程报道等系统。所有系统与城市中各派出所及上级公安分局到总局的多级联网，并与城市 110、119、122 网络合并，保证事件发生时、公安机关相应部门能第一时间把握现场画面情况、并协助上级指挥现场，提高管理者的管理效率。同时也增加公安系统内部管理的方便。

下面我们对几个典型实际应用场合进行系统应用分析。

1．城市治安监控的组成

1.1城市社会面监控

1.1.1 概述

城市社会面监控包括了商业街监控、道路卡口监控及其它案件多发区监控等。

城市社会监控的地方大都属于城市中最为复杂的地点，如商业街道、道路卡口、车站及车站周边、人流密集路段、重点小区、娱乐场所周边等地方，他们都具有人流量大、流动性强的特点，通常成为了不法之徒的重要作案地点。群众在日常工作、娱乐的同时不得不为自己的钱包、财物随时不翼而飞担心。由于警力分布的原因，也由于不能过分加强警察力量导致群众发生恐慌心理。这就要求公安局不能盲目增加警力的同时，又要保证控制场面，为还市民一个优质的环境，为商家完善经商环境。于是有了城市社会面监控中心系统的提出，在商业街等重要地段和重点部位安装监控探头，并同时与各大商场监控联网，专人统一监视。

以便于在不法分子犯案时收集犯罪证据，也同时起到警示防范作用。同时道路卡口等监控还 负担道路自动监控、 交通诱导、 卡口车辆监控、 车辆稽查等城市道路和车辆安全管理的任务。

通过与交通的监控系统的结合，为道路管理部门、公安、交通执法部门提供科学有效的工作依据，提高道路管理效率、交通执法和城市安全保障力度。

1.1.2 监控对象

1. 对商业区道路路口监控，监控交通、人流、治安情况

2. 对城市道路卡口的监控，监控车辆出入情况

3. 对娱乐场所监控，预防违法犯罪行为

4. 对其它重要治安点的监控

5. 对原有监控系统的接入

1.1.3 组网

1.1.4 组网说明

各前端监控点的模拟视频监控信号经视频服务器编码压缩成数字信号，链接到安装在公安局行业管理办公室局域网上的视频监控中心服务器上，并上传到公安专网，其他公安局内部相关监控部门与人员由公安局行业管理办公室监控系统管理员授权，通过客户端软件，监控相关监控点。商场、车站、娱乐场所等部门原有监控系统只需要增加视频服务器即可接 到监控系统中来，并可与 110 实现报警联动。110 监控中心通过客户端软件实时监控现场情况，减少误报警引起的出警情况的发生。

1.2网吧监控

1.2.1 概述

网吧远程视频监控管理系统是城市治安监控的一个延伸，其把社会治安监控从室外延伸到属于公共场所的室内，属于娱乐场所监控的典型应用。由于网吧等娱乐场所人员众多繁杂，因此有必要强化娱乐场所的安全管理措施。公安机关通过对各娱乐场所实施隐蔽式远程图像监控管理，变被动式接警处理为主动式监管，不仅可以大大缓解警力不足的问题，对于偷窃、吸毒、聚众闹事等各种违法犯罪行为起到一定的震慑作用，而且，必要情况下的图像资料的录像保存还可以作为公安机关对于犯罪认定和处理的有效依据。

主要体现在以下几个方面：

1) 监控摄像机采集城市中各网吧出入口实时状况视频信号，然后，通过网吧接入公网专线汇集到公安局行业管理办公室，相关监控部门（公安分局、派出所）和人员通过公安专网或 Internet 远程实时浏览视频图像；

2) 通过图像监控系统，结合远程监控管理员和附近值勤民警（巡警、当地派出所）的通力合作，力求避免误出警、误处理、误操作；

3) 通过图像监控报警联动功能，起到对突发事件及时预警和及时处理的作用；

4) 通过图像监控录像回放功能，做到准确处理、证据执法、避免纠纷，提高科技化管理能力；

5) 配合其他系统（如其他网络安全监控系统等）的工作，集中管理，分散处理。

1.2.2 监控对象

1) 各城市网吧出入口，可观察到网吧经营流量和出入人员信息（如营业时间、未成年人进入等）的情况；

2) 网吧内部，可观察到网吧内部的工作人员的工作情况和潜在犯罪嫌疑人的藏匿情况；

3）结合公安局的网监科的互连网监控系统，形成网上网下双向管理。

1.2.3 组网

1.2.4 组网说明

各前端监控点，即各网吧监控点的模拟视频监控信号经视频服务器编码压缩成数字信号，链接到安装在公安局行业管理办公室局域网上的视频监控中心服务器上，并上传到公安专网，其他公安局内部相关监控部门与人员由公安局行业管理办公室监控系统管理员授权，通过客户端软件，监控相关监控点。同时，其他相关部门或人员亦可经授权，连接到Internet，通过客户端软件浏览监控相关监控点图像。如果需要其他社会有关行业的视频监控信号接入到公安局行业管理办公室， 仅需在其他社会有关部门监控中心添加视频服务器即可。

1.3监狱监控系统

1.3.1 概述

监狱是关押管理犯罪人员的场所，在押人员多为刑事犯罪分子，关押与管理不容易，安全是首要需保障的问题。如防止服刑人员群殴等情况的发生，保障狱警人员和服刑人员的安全。利用网络监控系统，可有效的加强对服刑人员的管理，直观及时的反映重要地点的现场情况，增强安全保障措施，帮助监狱管理的透明化。又可以将监控图像、数据等信息上传至上级管理部门，是监狱现代化管理的有力工具。

1.3.2 监控对象

1. 对牢房（囚室）的监控

2. 对室外操场的监控

3. 对监狱围墙的监控

4. 对囚犯其它活动场所的监控（食堂、会谈室、审讯室等）

1.3.3 组网

1.3.4 组网说明

监控系统可以接入音频、视频、报警，可以提供报警输入、云台控制信号输出，还可以通过嵌入式硬盘录像机的网络接口建立网络监控台，并提供上传上级监控中心的接口，方便录像资料的远程调用。报警探头通过定时布防，实现联动录像和报警输出，起到安全保卫的作用。

1.4幼儿园、校园远程监控系统

1.4.1 概述

由于社会的各种影响已经开始侵入纯洁的校园，国家和社会各界对校园的安全问题已经非常关心，甚至部分城市已经法律规定要求所有的幼儿园必须安装监控系统。学校的远程图像监控系统可以应用于各学校，数据信息以内部互联网（Intranet）、专线 IP 网络和国际互联网（Internet）为传送平台，对学校各园区内部进行监控。此类数据信息经 Intranet 在学校内部的传输，同时经过专线 IP 网络传输到公安监控中心，还可以是各个分校之间的传输，也还可以由工作人员或学生家长在远程通过系统客户端或 WEB 浏览器登录到学校内的系统内实现远程实时查看。

在各个学校的教室、操场、食堂、宿舍（即系统服务端） ，通过摄像机和麦克风将实时音视频场景传输给视频服务器，系统利用高清晰度数字视频压缩技术，将接收到的数据信息压缩处理，减少对网络带宽的占用，提高了传输画面的质量。同时，系统访问端将中心点传送过来的数据信息处理后，转化为清晰视频，访问端可利用显示器、监视器将学校内部的实时场景反映出来。

1.4.2 监控对象

1. 教室监控，预防自习课上突发事件

2. 活动场所监控，预防意外事故发生

3. 休息场所监控

4. 考场的无扰监考

1.4.3 组网

1.4.4 组网说明

该监控系统采用全数字网络组网方式，是一个多功能的数字网络，一方面每个学校建立一个监控中心起到保安监控、网络监考、教学质量评估的作用等，另一方面同业之间可以利用教育网资源充分共享音视频资料， 同时还可以满足教育系统上级主管机关的网络监考和行业交流。公安机关可以利用网络监控学校内治安情况，幼儿园的学生家长可以利用网络监看孩子在校生活情况。

2．社会治安监控系统设计原理

前面我们提到了几种方案系统的应用，下面我们就所有监控系统的设计原理及其技术进行分析。

视频监控系统是城市安全防范系统的重要组成部分,是一种防范能力较强的综合系统。

数字网络综合监控系统的关键设备是视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机， 视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机采用嵌入式实时多任务操作系统。 摄像机送来的视频信号在网络视频信号采集终端数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线送到网络接口发送到网络上，网络上用户可以直接用在PC机上用浏览器观看视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机传送过来的摄像机所拍摄的图像， 授权用户还可以通过计算机网络透过视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机控制摄像机镜头和云台的动作或对系统进行配置操作。

由于视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机可以直接连入局域网，达到即插即用，省掉多种复杂的电缆，安装方便（仅需设置一个 IP地址） ，用户也无需安装任何硬件设备，仅通过 PC 机用浏览器即可观看。

视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机监控系统妥善处理了数字与模拟系统的结合，其优点主要包括：

布控区域广阔；

视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机监控系统的网络视频信号采集终端直接连入网络， 没有线缆长度和信号衰减的限制， 同时网络是没有距离概念的， 彻底抛弃了地域的概念，扩展布控区域；

系统具有几乎无限的无缝扩展能力；

所有设备都以 IP地址进行标识，增加设备只是意味着 IP地址的扩充；

可组成非常复杂的监控网络；

采用基于视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机为核心的监控系统，在组网方式上与传统的模拟监控和基于 PC 平台的监控方式有极大的不同，由于视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机输出已完成模拟到数字的转换并压缩，采用统一的协议在网络上传输，支持跨网关、跨路由器的远程视频传输；

视频服务器和网络型嵌入式硬盘录像机实际上基于嵌入式电脑技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，又由于视频压缩和网络功能集中到一个体积很小的设备内，直接连入局域网或广域网，即插即看，系统的实时性、稳定性、可靠性大大提高，也无需专人管理，非常适合于无人值守的环境。

前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向。

第四代以计算机技术及图像视频压缩、图像传输技术为核心的新型视频监控系统，解决了模拟系统的诸多弊端，是以信息技术为核心的电子技术发展的必然。

2.1设计依据

我们根据城市治安监控系统的实际要求、建设标准及安防技防的需要，结合现场实际情况综合运用电子信息技术、计算机网络技术、网络视频监控技术等，遵照国家相关技术规程的前提，并符合先进、可靠、合理、适用等原则进行系统设计。确保紧密围绕客户需求，充分体现建设者的意图，保护投资者的利益，发挥效益的最大化，同时也充分考虑今后使用者的维护、使用、保养及系统扩展的方便性等。

在城市治安监控系统项目设计中， 我们设计原理基于图敏公司提出”大型 IP数字网络综合监控系统”技术，其技术原理如下：随着 IP宽带技术的发展，综合联网技术的提高，网络综合监控的需要越来越多，规模也越来越大，功能要求也越来越复杂。面对这种情况很多系统都是采用重复投资的方式，重建各个系统专网，重复增加投资成本，并手动在各个系统之间操作。

“大型 IP 数字网络综合监控系统”可以利用现有网络来组成综合的业务平台，这个网络可以是 VPN，可以是专网，也可以是公网，如 PSTN、ISDN、GPRS、CDMA、ADSL、宽带城域网、INTERNET 等。这个综合的业务平台涵盖了公安系统中常见的功能需求，如：音视频监控、紧急主意呼叫、报警信号输入、报警信号输出、智能设备控制等各个方面，并预留软硬件的智能接口，可以方便的扩展系统功能，而不需要过多的增加系统投资。图敏公司的”大型 IP 数字网络综合监控系统”系统采用标准化、网络化、免维护式的系统结构，具有高可靠性和安全性，同时符合 ISO/OSI开放系统互联标准。

在实际设计中将遵循以下原则：

先进性：整个系统保持一定的先进性，采用的设备和技术能适应将来的科技发展。

实用性：系统性能价格比高，易维护、易使用、运行费用低。

扩展性：系统采用结构化设计，能够适应不断增加的扩展需求，当系统扩容时，只需简单增加硬件设备即可。

兼容性：整个系统能运行在不同的操作平台和语言环境，并能与不同厂商的产品兼容。

灵活性：系统构成方式简单，功能配置灵活，充分利用现有设备资源，能满足不同业务部门的需要。

实时性：系统图像、数据实时传输。

可靠性：系统安全可靠性高，有足够的抗干扰能力。

高性价比：系统所选用的设备性能卓越，并尽可能降低系统造价。

2.2系统组网设计

2.2.1 系统总体网络结构

城市治安监控系统基于 IP 网络系统结构，可以结合现在 IP 网络组合成为树形、星形以及混合的网络结构，而且在不影响原有网络使用的情况下，十分方便调整网络结构。可实现一对多、多对一、多对多的网络监控，其基本网络模型结构如下列图示。

 

树型结构示意图：

 

星型结构示意图：

 

混合型结构示意图：

基于以上基本的网络结构和各城市 IP 网络现状和管理方式不同，以及实现功能不同，组网方式详见下个章节。

2.2.2 系统组网图

根据大多数城市治安系统的网络现状、特点、用户需求、管理模式和图敏公司产品的特点，最简单、常用的组网方式是二级组网方式，组网图如下：

 

上图是城市治安监控系统中最常用的二级组网方案，每个治安辖区为一个监控单元，其中核心设备为网络视频服务器或嵌入式硬盘录像机， 可接入报警信号输入、 报警信号输出、音视频信号、紧急语音通道、云台控制及其它智能设备。

上图下半部分的”A 辖区、B 辖区、N 辖区”为城市治安监控系统的最前端系统，它构成网络的最底层，即第一级，设在各个治安管理最前线，负责对治安监控系统的各个监控模块进行管理，承担图像、数据、语音采集和处理任务，同时具备接受控制命令并对设备实施控制、操作的能力，与监控中心的双向语音对讲等功能，主要组成设备包括：

1. 前端图像采集和控制设备：摄像机、网络视频服务器或嵌入式硬盘录像机、图像分控台（采用无人值守集中监控时不需要此项） 、云台及云台解码器等；

2. 数据采集和处理设备：各种传感器（根据系统需要配置） ；

3. 语音设备：包括音箱、话筒或紧急电话等，构成系统的话务通道。

监控中心构成第二级，负责接收和处理前端系统：A 辖区、B 辖区、N 辖区和以后扩容增加的辖区上传的各种数据（包括图像、语音和数据） ，是系统的管理中心。主要设备包括：图像服务器、海量存储服务器、主控台、分控台及控制附属设备等，以后可以根据需要增加其它服务模块实现特定功能 （在 3.3.1 监控中心模块配置中有对监控中心各个服务模块的详细介绍） ，下面简要介绍一下图像服务器的功能特点：

1. 图像服务器，实现图像、控制和语音收集、存储和转发以及系统配置数据的存储。

其功能如下图所示。

2. 图像网络分控台，图像分控台是用户与系统的交互接口。只要在网络中的任意一台 PC 上安装图像网络分控台软件后，该电脑及成为系统的分控台之一。主要功能是对第一级的图像进行监视、控制，与第一级进行双向语音对讲，对图像服务器进行配置，回放录像资料，监控告警信息，访问其它授权的图像服务器并对其执行以上操作。

传输网络是远程监控系统通信的通道，承担监控系统链路的数据通信功能。监控系统的传输主要由前端处理单元、网络交换机、路由器以及 IP 专用传输设备完成，在中心的数据通信由监控中心内部局域网和 MIS 网完成。

对于辖区有人值守时，辖区一般采用嵌入式硬盘录像为核心组网，实现分散集中式的组网方案，辖区的组网结构图如下：

对于分散的治安监控点可以采用网络视频服务器形式的分散组网、集中监控的方式，组网图如下：

对于需要监控数量多的辖区可以采用下面的扩展组网方案：

上面这种组网方案，主要是增加了音视频矩阵和智能报警控制器，扩展了系统对各种信号的接入能力，而对于智能设备的控制，RS485 的总线制控制方式完全可以满足控制多个设备的需求，只需要将智能设备转换为统一的规约（协议）即可实现。

2.2.3 监控中心

2.2.3.1 监控中心模块配置

监控中心是整个科技强警治安监控系统的核心，它的设计结构以及功能的完备和可扩展性是评定整个系统的可用性的最重要的因素，在实际应用中最常用到的图像服务器、分控功能在二级组网中已述及，下面将对监控中心的扩展功能加以介绍。

让我们先看一下监控中心的结构图：

2.2.3.2 系统模块说明

数据库服务器

对于大型系统，对于用户管理、设备管理、报警信息管理等各类信息，都要有一个完整的记录，并方便检索，数据库系统就是实现这些功能需专门设立的。在实际应用中数据库系统常常与图像服务器共处一个硬件平台上。

海量存储服务器

海量存储服务器顾名思义要具有很大的存储容量，另外要具有高速的存取速度，还要有合理的硬盘管理等功能，这部分一般采用 IT 市场上的专业存储服务器做为硬件平台，配置存储管理软件模块来实现。

流媒体服务器

当网络访问视音频流量很大时才必须建立流媒体服务器，具有视音频文件转发功能的流媒体服务器接受用户的访问，根据访问请求从视频服务器获取资料，并提交给访问用户。

设置流媒体服务器的目的在于缓解网络带宽紧张的区域，对该区域内的视频服务器的访问全部通过流媒体服务器来进行转发，使得该视频服务器的视频服务只占一个通道。流媒体服务器的分布或多级设置可提高响应访问的效率。流媒体的主要功能如下：

1. 实现转发的功能。多个用户需要同时看某远程的相同画面时，势必会造成在一条广域网线路上的同时点播，从而会占用多个相同带宽，严重浪费网络资源。流媒体服务器支持视音频流的转发，支持局域网内多个用户对一个视音频流的访问，当有多个局域网客户端需要同时访问同一远程画面时，可以通过流媒体服务器进行转发，从而在广域网上只占用一个通道的资源，在局域网内再进行转发；

2. 解决多级浏览级联问题。当更上级单位需要查看越级机构的图像时，可以直接访问流媒体服务器，而不用都去直接访问网络带宽资源有限的下级机构，从而解决多级浏览级联的问题。

移动信息服务器

当用户有移动获取信息的需求时而设立的模块，用来随时随地的了解设备运行状态、报警信息、用户操作等的一项辅助功能。

Web服务器

Web 服务器提供视频、音频、报警管理的 web 服务功能，在任何一台配置 IE 浏览器的电脑上就可以轻松实现实时监控、录像回放、配置等功能。

电视墙管理服务器

当用户有需要将网络视频信息还原为模拟信号，接入电视墙系统的时候，需要配置电视墙服务器，它主要由电视墙服务器管理平台和硬件解码卡（硬件解码器）来实现，硬件解码卡（硬件解码器）是将网络信号还原为模拟信号输出的核心设备，而且它具有减少服务器管理平台的资源占用的作用。

主控、分控

主控和分控是依据控制权限的不同按划分的，主控可以操作整个系统的全部功能，分控做为主控的补充，在特定地点、特定时间实现主控的全部或部分功能。

除了以上模块外，还可以根据需要增加 DNS服务器、报警管理服务器等功能模块，图敏公司设计的治安监控系统已预留了接口，并提供完整的 SDK开发包用于二次开发。

我公司的设备提供多种传输接口，适应多种传输类型（如 PSTN、ISDN、ADSL、局域网、城域网、广域网等）的混合组网；提供无缝隙的多级组网能力，当将来以地调或者省调乃至全国联网的大面积组网时，系统提供多级组网能力，同时，不需要废弃或修改当前系统的任何硬件配置，最大限度地保护用户的当前投资。请参见下图(地调综合组网图)：

 

 

7、平安城市实际案例（江苏省常熟市平安城市监控项目）

根据 《常熟市社会面治安监控系统建设总体方案设计要求》 在针对常熟市社会环境现状，通过分析，我公司现将常熟市监控系统建设的设计要求明确如下：

一） 、系统监控范围

1、政府机关、高等院校、金融网点等重要目标和重点单位。

2、高速公路出入口、市际出入口、城区主要出入口、治安卡口、主要渡口、船闸等主要道口

3、市交通主干线和城区、市镇的繁华街道等的重点路段。

4、车站、码头、广场、停车场、旅游景区、大型集贸市场等人口聚集的场所。

二） 、系统结构图

 

 

全市社会治安监控系统将各监控点的视频监控图像通过光纤先期传输到派出所监控室，在监控室可实时监看、 同时可通过数字硬盘录像系统进行图像的采集压缩， 实现数据的浏览、存储和查询。再通过光纤传输或公安内部网络以实现与市公安局监控指挥中心联网，在市公安局监控指挥中心可以调看各监控点的实时图像信息和实现调取各派出所监控室的录像资料。系统为二级联网形式，监控点到派出所为一级图像监控系统，监控室到公安局监控指挥中心为二级图像监控系统。市公安局指挥中心建立数字化的网络监控指挥中心，全市各派出所设立治安监控室，下设警务中心。

三） 、系统逻辑图

整个社会治安监控系统共设监控指挥中心一个， 负责重要监控场所及监控点进行全天候的实时监控，并且可随时根据需要调度、指挥、安排。各部门领导可根据相对应的职责权限通过数字录像系统的远程客户端调用所有连入网内的数字录像主机的录像资料， 监看远程实时图像。同时与数字录像主机双向语音对讲，准确、及时的了解现场情况。

各地区的派出所则负责所属辖区的监控点的实时监控， 在监控室内察看各个监控点的现场情况，调节前端摄像机的观察方位，清晰地记录、管理实际信息资料，根据情况调派警力，打击犯罪。分配下属警务站内所设置的监控分控权限，缩短出警时间，确保社会治安。

 

四） 、系统示意图

五） 、系统设计依据

系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。此外，系统的总体结构以及各个子系统必须结构化和标准化，并代表当今最新的技术成就。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：

     《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T75-94。

     《银行营业场所安全防范工程设计规范》GB/T16676-1996。

     《通信电源和空调集中监控系统技术要求》原邮电部YDN 023-1996

     《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统前端智能设备通信协议》（1999年3月）原电信总局

     《通信电源集中监控系统工程设计暂行规定》（YD5027-96）原邮电部

     《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）

     《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T 16-1992）

     《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000)

     《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》（GB/T50312-2000）

     《电子计算机房设计规范》（GB50174-1993）

     《民用闭路电视监控系统工程规范》（GB50198-1994）

     《建筑防雷设计规范》 （GBJ1115-87）

     《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98

六） 、系统建设原则

社会治安监控系统是一项庞大而复杂的系统工程，由于整个系统的结构复杂，所以在系统的建立之初就应充分考城区监控系统工程的科学化管理、质量控制问题，又要涉及到系统规模分布实施的问题。因为它与整个城市建设是息息相关的，所以它应当是先进的，符合国际发展潮流的，同时也应该充分考虑用户的经济因素，并且具有随着城市的建设、发展。因此，方案的设计必须在以下几个方面得到保证：

1) 专业化的设计人员进行设计。 城区监控系统是专业化很强的系统， 从管理、 设计、安装、调试到验收，都要经公安部门审核，只有专业化的人员进行设计，才能保证系统符合公司部门和安防事业的要求。

2) 整个系统稳定、可靠、易于维护、操作和符合管理需求的，并保证系统容易升级换代。

6．1、完善的设计理念

包括符合国际发展潮流与城市实际相结合的特性化设计，监控系统的布线、设备安装、调试、试运行、测试、验收以及完整的、符合 ISO9000 标准的监控系统质量控制体系。

6．2、针对性的安全监控系统设计

设计是根据社会治安监控系统的需求、法规的限制、各监控点所属地理环境和现场建筑物的特点，设计出高可靠性、先进性、成熟性、安全性，易管理、易维护、易扩展、性价比高的安全监控系统。

6．3、依据目前的功能确定监控的功能

社会治安监控系统运用数字、模拟视频技术、计算机通信技术、网络技术和相关系统及设备，采用实时动态监控、记录查询、网络传输、分级控制、授权访问、资源共享等方式，实现对市重要目标、重点单位、市际出入口、市主干线、城区和市镇的繁华街道及重点路段、大型集贸市场、治安复杂区域等重要部位的治安动态进行监控。根据地域管辖和需求，将监控图像实时传输到监控室和监控中心，通过图像资源和整合、共享，实时、清晰、直观地了解和掌握监控区域的社会治安动态。为充分发挥系统在打击、预防犯罪，处置突发性事件，创建平安工作中的作用，常熟市社会治安面监控系统工程的建设应遵循以下原则：

6．3．1、可靠性

整个监控系统的可靠性是第一位的。我们在系统设计、设备选型、调试、安装等环节都将严格执行国家、行业的有关标准及公安部门有关安全技术防范的要求，贯彻质量条例，保证系统的可靠性。采用成熟、稳定、完善和通用的技术设备，系统具有升级能力和技术支持，能够保证全天候长期稳定运行。有完备的技术培训和质量保证体系

6．3．2、经济性

在先进、可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高性价比。采用经济实用的技术和设备，充分利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用。

6．3．3、独立性

系统应建成为直属部门一体化管理的独立体系，应用层相对独立，与其它弱电系统可独立管理，以减少系统可能造成的干扰。

6．3．4、安全性

硬件设备具有防破坏性的安全性功能，整个系统、网络、设备、中心机房和前端，防雷击、过载、断电和人为破坏，软件不受病毒感染、黑客攻击具有高度的安全和保密性。

6．3．5、扩充性

系统是一个相对开放的系统，根据系统中心设备的授权，对其使用、访问、查询等进行授权，结合工程要求，以及今后发展的要求，使系统有较大的扩充余地。

1) 选择标准化的部件，具有很大的灵活性和容量扩展性。

2) 遵守各种标准规定、规范进行设计，为系统的扩展提供一个良好的环境。

3) 系统设计采用支持并符合国际标准、国家标准、工业标准及行业标准的产品，使系统具有良好的兼容性，以利于现在和将来的设备选型及联网集成，便与保证各供应商产品的协同运行，便于施工、维护和降低成本。

6．3．6、统一性

统一和开放控制协议、编解码协议、接口协议、压缩格式、传输协议，提供透明传输通道。

6．3．7、易操作性及实用性

1) 提供清晰、简洁、友好的中文操作界面，操控简便、灵活，易学易用，便于管理和维护，能自动纠错和系统恢复，整个系统的操作简单、快捷、环节少以保证不同文化层次的操作者及有关领导熟练操作系统。系统具有高度友好的界面和使用性。

2) 系统有非常强的容错操作能力，使得在各种可能发生的误操作下，不引起系统的混乱。

6．3．8、标准性

设计图纸和施工图纸按照国家标准绘制，施工按照国家标准规范进行，以保证质量。

6．3．9、发展性

系统应在初步设计时，就考虑未来良好的发展性，以降低未来发展的成本，使系统具有良好的可持续发展性。

6．3．10、经济性

在满足城区监控系统要求及原有城区监控系统前提下，在确保系统稳定可靠、性能良好的基础上，在考虑系统的先进性的同时，按需选择系统和设备，做到合理、实用，降低成本，从而达到极高的性能价格比，大大降低了管理的运营成本。系统，将以安全可靠，经济适用，为今后的发展留有接口为主要目的，这是我们设计的主要指导思想。

七） 、系统信息传输

整个网络设计时，根据目前的应用及将来的发展确定网络连网手段，社会治安系统信息通过光缆传输，监控点和监控室的光缆链路采用点对点直接的方式，监控室与监控中心采用视频矩阵联网的形式。本着经济、实用、可靠的原则，在保证图像质量的完整和控制信号的连续，充分利用光纤网络，监控系统内的数字录像系统全部组成一个完整的城域网。就网络设备而言，采用支持多协议和分级结构的数字光端机。数字光端机采用数字方式调制视频信号，节省光纤资源；通过光纤与指挥中心组成环网，视频容量大，可在光纤上传输多路高质量音、视频信号；节点数量不受限制，图像质量全程一致；因为采用数字编码传输，信号无畸变；且不同于光端机级连方式，在各节点不经过 2 次编码调制，因此图像质量可保持全程一致。组成双纤环网，可实现自愈保护功能；当某一段光纤或某一节点设备故障，不影响整个系统的传输；可实现多种信号的综合接入，如视频、音频、以太网、异步数据等；整个传输系统可通过网管统一管理和维护，具备故障自我诊断功能。

由于整个网络的所传输的信号的特殊性， 对于传输网络的安全性和保密性有着更高的要求，在网络系统中，由于网络分布广、站点多，因此必须防止网络不受未授权用户的侵扰，或防止用户无意识地对网络的侵害。具体而言，必须防止如下情况：

— 对一些机要数据，机要文件的窃取；

— 对数据的非授权修改、增删；

— 对网络系统的蓄意破坏；

— 病毒的干扰；

— 对网络环境的意外或灾难性破坏，如掉电、火灾等。

7．1、用户权限的口令鉴别

当用户要进入网络系统时， 必须提供代表其身份的口令。 只有授权用户才可以进入网络。

7．2、文件存取权限的控制

不同的网络用户对文件具有不同的存取权限。只有超级用户才有对文件的全部存取权；而普通用户只能对某些文件具有存取权。除网络系统本身应提供存取控制外，操作系统、数据库系统及应用软件也需有相应的存取控制。

7．3、智能的网络设备和网管软件

可对某个网络设备、某些通信线路、某个通信端口的入网权进行管理。

7．4、安全防范

采用正版网络防病毒软件对病毒进行防范。在网络设计时，对中心设备而言，尽量做到双备份、 双电源， 布线时注意地线的配备， 以避免中心站点的破坏对网络产生灾害性损坏。对网络环境的严格管理和维护、定期检查、测试关键的网络设备、通信线路以及供电等配套设施，防止未授权用户和带病毒软件进入网络系统。

八） 、系统功能

8．1、监视功能

根据监控点的实际情况，提供全天候及全方位的画面监视功能。根据监控点的现场地理位置和周边的建筑物情况， 在前端配置用于监看路面行人活动及机动车行驶状况的活动点枪式带万向云台的摄像机；用于监看固定目标的固定式摄像机；用于监看休闲广场和景区的一体化球型摄像机和部分市际出入口，在城市”外环”和”高速公路出入口”安装交通路口车辆智能检测系统。通过实时观测手段进行图像查看，采用全天候、多方位、固定、移动等方式对监看目标进行实时、直观、清晰的监视，全天 24 小时均可在监控中心、监控室观察到前端现场的实时监看画面，可看出汽车的牌照号码和行人的活动情况，考虑到夜间光照强度可根据实际需要通过路面照明来进行监看现场的灯光补偿。

8．2、图像察看功能

系统在指挥中心和派出所监控室安装视频矩阵主机，利用矩阵图像切换功能，便于监控中心、监控室利用有限的显示设备来观察所有的监控点图像。

8．3、图像调节功能

系统通过矩阵的控制功能来操作前端活动云台的运动方向，摄像机的焦距及景深来达到最佳的监看效果。

8．4、图像存储功能

系统配备数字硬盘录像主机，全天不间断地记录监控地点的监看图像，保存所有监控地点的录像资料随时可提供资料查询。

8．5、图像备份功能

系统通过数字录像主机可备份相关的录像资料，通过刻录机装载记录，随时为执法提供执法依据。

8．6、图像传输功能

系统利用数字硬盘录像机的编码、压缩功能，将模拟音、视信号转换成数字信号通过以太网络把数据传送到远程用户，实现网络内计算机的远程观看。

8．7、图像联网功能

系统在指挥中心选用大容量的视频矩阵作为整个社会治安的矩阵联网主矩阵，由于监控中心需要实现可任意监看下级派出所辖区的图像，对所有监控点都可实时监控，特别是对社会治安的重要目标和市际出入口的监控，因此辖区派出所的监控室（每个监控室每 16～20 路视频输入通过矩阵的视频输出切换，上传 2～3 路图像到指挥监控中心，具体数量可根据每个监控点重要程度的实际情况确定；系统通过数字录像系统也可以进行图像的联网传输，指挥中心内设有专门的远程图像浏览主机，在实时观看的同时还可调用远程录像主机的录像资料，作为对视频矩阵联网的有效补充，指挥监控中心与监控室的连接采用多路数的节点式数字光端机） 。相关部门领导也可通过指挥中心的内部网络随时随地监看或调用数字录像主机的图像，使本系统更好地为公安实战服务。

8．8、系统兼容功能

目前已建设使用的监控系统及交通卡口摄像机可根据传输线路采用视频服务器将图像信号送至指挥中心解码还原后进入矩阵。

8．9、系统扩容、升级功能

系统建设采取分步实施的方式进行，系统的组合及设备配置采用结构化、规范化的方式，硬件设备如：视频矩阵主机容量，硬盘录像机的容量，监视器的数量等主要设备要做到在系统扩容时可以扩展和扩充，同时要考虑以后社会监控图像（社会自建监控系统的监控图像）资源的接入和联网报警、接处警、车牌和人像识别、电视电话会议、语音通迅等系统的衔接，充分保护前期投资，要做到能适应需求的变化和今后发展的需要。

九） 、系统设备配置及主要器材选配

社会治安监控系统主要由前端视频信号采集，视、音频信号传输，矩阵主机控制，图像数字记录、编码存储，显示切换控制，录像资料管理与网络传输等设备构成一套现代智能化的动态治安监控系统。

9．1、前端设备

路口室外安装箱；控制信号解码器、室外万向云台、室外防护罩和高线数低照度彩色枪式摄像机及自动光圈、手动调焦、手动变倍的镜头所组成的活动摄像点；室外防护罩和高线数低照度彩色枪式摄像机及自动光圈定焦镜头组成的固定摄像点； 室外一体化高速球型摄像机和部分交通路口车辆智能检测系统及视频网络服务器。

9．2、传输设备

光纤（租用或买断若干年） 、光端机。

9．3、终端设备

彩色监视器组成显示电视墙，视频切换控制矩阵主机，矩阵控制键盘，网络数字硬盘录像机，多媒体电脑、视频解码器等主要设备组成。监控中心、监控室的监视器的配置数量和尺寸根据所采用的矩阵主机的视频输入路数即摄像机数目推荐以 4～6：1 的比例来选择，尺寸以 21 寸为最佳。

常熟市社会面治安监控系统采用的主要器材设备（音、视频矩阵主机、数字硬盘录像主机、矩阵多媒体控制软件、主控操作键盘、分控操作键盘、网络视频服务器、一体化高速球型摄像机）是我公司总结多年金融系统、写字楼、居民小区工程施工经验，结合国外众多知名品牌优点，自行研制开发设计生产的一套非常适合中国国情的监控设备，在金融、商业、工业、交通、饭店、文物、教育、司法等行业的逾千个工程中成功使用，获得使用业主的高度赞誉和同行业的认同。