视频安防监控系统介绍

写在前面：大家好，我是草莓橙须圆。毕业之前在CSDN和微信公众号活跃
欢迎关注我的公众号：【草莓橙须圆】
微信公众号主要就是更新大学生的日常
CSDN主要就是学习过程中总结的笔记，用来方便回顾

视频安防监控系统的组成

视频安防监控系统是安全技术防范系统的重要组成部分,是利用视频技术监视控制区域并实时显示、记录与回放现场图像的电子信息系统或网络

1.视频安防监控系统的组成

从实现的功能上看,一个完整的视频安防监控系统通常由前端采集、信号传输、控制、显示与存储五个主要部分组成。

（1）前端采集

前端采集部分完成对视频信号的获取,它包括一台或多台摄像机以及与之配套的镜头、云台、防护罩、云镜解码器、红外灯、拾音器等设备,完成图像信息、语音信息、报警信息和状态信息的采集。摄像机通过内置图像传感器及辅助电路将现场情况摄制成为模拟/数字视频信号,传输到监控系统中。电动变焦镜头可将拍摄场景拉近、推远,并实现光圈、调焦等光学调整。云台、防护罩为摄像机和镜头提供适宜的工作环境,并可实现拍摄角度的水平和垂直调整。云镜解码器是在对云台、镜头实施控制时必不可少的设备,通过它可把由监控中心发出的代表控制命令的编码信号解码还原为对云台、镜头的具体控制信号。

（2）信号传输

信号传输部分完成对前端音视频、控制与状态信号的传送。按照传输信号的类型,可分为数字和模拟两大类。常用的模拟传输媒介包括同轴电缆、光缆、微波等线路类型;数字传输系统主要包括熟知的TCP/IP网络,常用的传输媒介包括双绞线、光缆、无线网络等。不论是数字或模拟传输系统,不同传输媒介的成本、传输距离、传输能力各有不同,在实际应用中,要根据各自的应用需求和特点来进行合理地选择和组合。

（3）控制

控制部分完成对音视频信号的显示切换、云台和镜头的控制(简称云镜控制PTZ)及资源的分配,是视频安防监控系统的核心。它包括音视频信号切换与分配、云镜控制、操作键盘各类控制通信接口转换等设备,还包括配套的电源、控制台等设备。在数字化系统中,控制上升到了一个更广义的层面,除显示切换和云镜控制外,还包括设备管理、权限管理、码流调整带宽控制、区域管理、网管控制等,这是监控技术与计算机技术相结合的产物。随着这些新的控制手段引入,视频安防监控系统已经不单纯只是录像、回放的工具,而成为了能够覆盖广泛区域的管理手段。

（4）显示

显示部分完成对视频信号终端设备的输出。视频图像显示设备种类繁多,从传统的监视器、液晶监视器、投影仪,到如今的DLP、LCD大屏幕拼接等设备。视频信号的显示分为数字方式与模拟方式两种。对于数字方式显示又分为两种,一种是YUV数字信号预览显示,通常用在数字硬盘录像机的预览显示上;另一种是压缩数字信号的解压还原显示,通常用在数字硬盘录像机或网络硬盘录像机的录像回放和远程查看上。

（5）录像存储

录像存储部分主要完成数字视频信号存储和回放,主要目标是在保证回放图像质量的前提下,确保存储周期、数据的完整与安全。视频安防监控系统存储设备主要有数字硬盘录像机(DⅤR)、网络硬盘录像机(NVR)及网络存储等。 DVR/NVR主要用于小型系统,网络存储则主要用于大中型集中系统,如NAS、 IFSAN、 IPSAN。

安防视频监控系统的架构

（1）模数结合型的安防视频监控系统基本结构

目前,最常用的中小规模的视频监控系统,其组成和结构方式是采用以硬盘录像机进行记录,采用模拟视频矩阵进行图像切换的视频监控系统,我们称作为模数结合型的视频安防监控系统,系统的工作过程是系统前端摄像机将图像视频信号送至分配器,分配器的作用是将原一路输入信号转变为二路视频信号输出,经分配器输出的一路视频信号送至硬盘录像机,通过硬盘录像机对模拟视频图像信号进行数字数据型记录储存,同时在硬盘录像机所配置的显示器上,以多画面或单画面的形式显示输入到该硬盘录像机上的视频信号的图像。经分配器输出的另一路视频信号送至矩阵切换器,矩阵切换器就像一台电子开关,将输入到该矩阵切换器的视频信号与监视器进行任意切换接通,使得在任意一台监视器上经切换操作显示任意一幅图像。同时矩阵切换器对带云台变焦摄像机而言,还具有通过编解码器对其云台进行转动和镜头变焦的操作。这种类型的视频监控系统关键设备为DVR录像机和矩阵切换器。

DVR设备集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输和控制信号多种功能,DvR设备的主要功能体现在对模拟视频图像以数字形式的记录上。其录像回放的图像质量直接反映该DVR设备的质量。

模拟视频矩阵是一种视频信号的切换设备,也就是一种可控制的开关阵列,模拟视频矩阵有多路输入端,可以接入多台模拟摄像机的视频图像输入,也有多路输出端,可以接入多台监视器上输出显示视频图像,采用控制键盘,用于实现图像切换和控制操作,实现数量比较多的视频图像共享数量较少的视频显示设备,以减少显示设备数量,达到节约建设成本的目的。模拟视频矩阵切换器的应用,使模数结合型安防视频监控系统的应用模式现在已相当成熟及成型。

（2）数字型的安防视频监控系统基本结构

数字型安防视频监控系统的优势在于采用了架构先进的数字技术后,方便于远程监控,能实现信息共联、共享,图像较模拟系统清晰,抗干扰能力强,智能化程度高,可以分用户分权限管理,系统安全性高,数字型安防视频监控系统是安防监控系统的发展方向。目前数字型安防视频监控系统的劣势在于:图像延时较大,低照度环境条件下图像不如模拟摄像机灵敏度高,系统成本还偏高,另外由于目前对数字化监控系统还未有一个统一的相关通信协议和通信接口的技术标准,各家产品不能互联共用。

系统前端采用各种摄像机,如固定式、半球式及快球式等网络摄像机,每台网络摄像机要设置好独立的P地址。系统传输部分可采用双绞线或光纤,也可采用无线传输方式。传输部分将视频信号传输到交换机上,再由交换机输出,一路通过NVR(网络视频录像机)进行图像存储,并且将多台NVR连接在一起,形成一个录像存储系统。另一路通过视频解码器实现数模转换后,将模拟信号送到视频矩阵,矩阵主机将多路视频信号送至电视显示墙。

（3）基于中心管理服务器的网络安防视频监控系统基本结构

这是一种以中心管理服务器为核心设备的网络视频监控系统,与上述常用的中小规模的视频监控系统所不同是其结构和组成主要增加了网络传输和中心管理服务器核心设备,从而实现了远程监控和为多方客户同时浏览和视频点播功能,为便于阐述其结构和功能可分三部分内容做一简单介绍第一部分:模拟视频矩阵监控系统的数字化接入系统为达到通过网络的远程传输和控制功能,模拟摄像机输出的视频信号接入矩阵后,对矩阵端选择若干路视频输岀,将选择的视频输出接到网络视频编码器进行编码数字化,并由网络视频编码器完成网络传输交互。再将模拟视频矩阵的一个键盘控制端口接到网络视频编码器的控制端口,以便远程对模拟视频矩阵进行控制,这样完成了模拟视频矩阵的数字化网络接人。设备接入网络后,用户可以通过浏览器或客户端软件浏览到视频图像,进行简单的操作。

此外对模拟视频矩阵系统的原有应用没有任何改变。

第二部分:网络视频编码设备的接人。

网络视频编码设备的接入主要是指网络视频编码器、数字硬盘录像机、网络摄像机的接入。网络视频编码器完成对前端模拟信号的数子化和编码压缩,并完成对网络的传输交互;网络摄像机直接完成信号的采集和数字化,并进行网络传输交互。DVR设备本身就是一台网络编设备,但各个厂家的视频编码技术有差异以及对应用技术的支持度不同,需要保证其接入软件和接口与网络接口统一协调,才能与网络交互,如果是PC的板卡式DVR,应在其主机上安装一套有统一接入协议的代理服务软件后,才能接入网络。嵌入式DVR设备,只要其厂家对应用技术开发接口有足够的支持度,那么就可以将其作为一台网络视频编码口直接接入网络,不然应通过二次编码后,才能将其接入网络进行统一管理。设备接入网络后,用户可以通过浏览器或客户端软件浏览到视频图像,进行简单的操作。

第三部分:网络视频监控管理服务功能。

网络视频监控管理服务器完成网络视频监控管理服务功能,它集成了已成熟应用的流媒体服务技术,能同时满足数百个并发用户(依赖于服务器硬件性能)的视频点播,保证每个用户都能够得到满意的视频质量,并详细记录点播的数据和日志,充分满足用户的要求。所有事务汇聚在监控管理服务器后,用户不直接访问前端设备,只需要访问网络视频管理服务器,软件可以同时管理网络视频编码器、网络摄像机、能够联动报警系统,支持DVR、录像服务器(包含DAS,NAS,SAN应用)客户端等各种数字录像方式。服务端功能可以做得非常全面复杂以满足各种应用要求。复杂的超大型视频监控系统需要由多台网络视频管理服务器构成,每台视频管理服务器管理的都是一个独立的子系统,多台视频管理服务器之间互联构成更大的系统。

视频安防监控系统的基本功能

1、多路监控功能

多路监控功能具有简单的和复杂的两种方式,简单的方式是采用视频切换器完成多路视频图像的时序性切换,每路视频图像依据时间顺序自动切换,并在监视器上停留固定时间。复杂的方式是采用矩阵,编制各种时序切换程序,实现多路同时时序性切换。在复杂的多路监控中也可以通过操作键盘完成对前端云台及镜头的控制;如果前端有快速球,那么也可以通过操作键盘完成对快速球预置位的设置与操控。

2、视频录像

系统能够实时记录全部的视频监控信号,并能按照指定编码模式(JPEG,MPEG,MPEG1,MPEG2,MPEG4,H.264,SVAC等)将压缩后的数字视频信号保存到磁盘上。

3、录像检索与回放

每台DVR/NVR均可启用录像检索功能完成录像回放;另外还可以建立一台录像资料集中管理的媒体浏览服务器,通过媒体浏览服务软件来完成整个视频安防监控系统资料的远程查询与回放任务。

4、报警联动

视频安防监控系统的报警联动功能一般都是通过矩阵的接口来完成,这种接口一般有两种:一是矩阵报警控制箱;二是串口通信协议。矩阵报警控制箱是通过若干个独立的开关量接口端子来接入其他系统的报警信号,如开启照明设备、启闭出入口执行设备、改变快球监控方位等。串口通信协议是利用串口总线及特殊编制的通信协议来接入其他系统的报警信号。报警联动功能包括:报警联动音视频图像自动切换显示和报警联动视频自动录像。

5、视频移动侦测与识别

视频移动侦测与识别属于视频信号分析的范畴,一般是通过两种方式完成:一种是专门的微电子技术设备;一种是专门的分析软件模块。

通常复杂的视频信号分析都是在中心端完成,视频移动侦测就是从图像序列中将变化区域从背景图像中提取出来。移动区域的有效分割将大大减少后继过程的运算量。然而,背景图像的不稳定性,如阴影、光照、慢移动、静移动(树叶的摆动)等,也使得移动检测非常困难。

视频安防监控系统的设计要求

系统设计要求

(1)系统应根据各建筑物安全技术防范管理的需要,对建筑物单体或群体与外界相通的出入口、建筑物内(外)的主要公共活动场所、通道、电梯(厅)、重要部位和区域等进行有效的视频探测、监视图像显示、记录与回放。对高风险的保护对象,显示、记录、回放的图像质量及信息保存时间应满足管理的要求。

(2)系统的画面显示应能任意编程。能自动或手动切换,画面上应有摄像机的编号、部位、地址和时间、日期显示。

（3)系统应具有与其他系统的联动的接口,当其他系统向视频监控系统给出联动信号时,系统能按照预定工作模式,切换出相应部位的图像至指定监视器上,并能启动视频录像设备,其联动响应时间不大于4s。

(4)系统的信号传输应保证图像质量、数据的安全性和控制信号的准确性,前端设备对控制终端的控制响应和图像传输的实时性应满足安全管理要求。

(5)系统的采用设备和部件的视频输入和输出阻抗及电缆的特性阻抗均应750,音频设备的输入和输出阻抗为高阻抗或600,四对对绞电缆的特征阻抗应为100。

(6)系统中各种配套设备的性能及技术要求应协调一致。

(7)在监视区域内,环境照度应符合视频监控系统的要求。

(8)在正常照明条件下,彩色模拟视频监控系统的技术指标应满足下列要求:

①视频信号输出幅度=(1±0.3)V(峰峰)。

②水平清晰度≥270TVL。

③灰度等级≥8级。

④随机信噪比≥36dB

(9)在正常照明条件下,数字视频监控系统的技术指标应满足下列要求:

①水平清晰度≥400TVL。

②灰度等级≥8级。

③峰值信噪比(PSTM)不应低于32dB

④图像质量应不低于D1,单路图像占用IP有结网络的带宽应不低于2m。

⑤前端设备与监控中心控制设备间端到端的信息延时时间应≤2s。

⑥前端设备与用户终端设备间端到端的信息延时时间应≤4s。

⑦非网络型数字视频安防监控系统时延应≤250ms。

(10)在视频监控系统正常工作条件下,图像质量不应低于4级要求,或至少能辨别人的面部特征。

(11)图像记录应符合下列规定

首先,记录图像的回放效果应满足资料的原始完整性,视频存储量和记录/回放带宽与检索能力应满足安全防范要求。其次,系统应记录下列图像信息:

①发生事件的现场及其全过程的图像信息。

②预定地点发生报警时的图像信息。

③用户需要的其他现场动态图像信息。

④对于重要固定区域的报警录像宜提供报警前的图像记录。

⑤根据安全管理需要,系统应能记录现场声音信息

(12)视频安防监控系统其他的功能性能设计应符合其他有关规定。