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某国家机关单位视频监控系统分析与设计

摘要：生物天生都有防御本能，更何况我们人类，为了更好地保护自己的财产和生命安全，在这个年代重要的地点设置视频监控是必不可少的，它大大维护了社会的公共安全。一个完善的视频监控系统能防入侵、防抢劫、防盗窃、防破坏，使得人们的生活、工作和财产有了保障。本文研究的重点就是关于监控系统的分析与设计。

本文首先就视频监控系统对于目前人类社会发展的影响作出说明，然后介绍机关单位大厦的视频监控系统总体设计思想与系统组成。先大概了解一下视频监控系统目前的发展状况，也好对其发展过程进行大致概括，围绕着模拟系统、数字系统或者两种混合的方式，形成了视频监控的发展历程。介绍了视频监控系统的组成部分和总体结构以及该系统的特点，摄像机的选择和布局，线缆的选择以及桥架的走向。本论文的监控系统主要参照机关单位建筑图来分析该系统的设计理念，使得机关单位的监控系统更加符合实际需求。最终要能够做到对破坏大楼里人身财产安全的任何行为，有显著的预防效果，建立一道无形的安全屏障应对一切可能威胁到大厦的犯罪行为。对该单位的监控系统的布局和实施已是迫在眉睫，一个完备的监控体系是本篇论文所致力完成的。

关键词: 视频监控  系统与设备分析  系统与设备的实施  监控系统的发展 系统的意义 

 

目录

第一章 绪论 1

1.1 系统的发展和概述 1

1.2 本系统概况 2

第二章 系统分析 3

2.1 系统使用环境分析 3

2.2 系统需求分析 3

2.2.1 性能需求 3

2.2.2 系统的可靠性需求 4

2.2.3 系统的兼容性需求 4

2.2.4系统的安全性需求 4

2.3系统功能分析 5

第三章   系统设计 5

3.1 系统设计依据 5

3.2 设计原则 6

3.3 系统的方案选择和确定 6

3.4系统的总体设计 7

3.4.1系统的组成部分 7

3.4.2 监控信息点的布局设计原则 8

3.4.3系统总体结构 9

3.5系统特点 9

第四章   设备选型和配置 10

4.1摄像机的选型 10

4.1.1枪式摄像机 10

4.1.2半球形摄像机 12

4.1.3 电梯专用摄像机 15

4.1.4 球形摄像机 16

4.2硬盘录像机 18

4.3 控制矩阵 20

4.4视频分配器 22

4.5设备清单 23

第五章   系统的施工 24

5.1 监控前端和传输线路的施工 24

5.2安装步骤 25

5.2.1 摄像机有关设备的安装步骤 25

5.2.2带云台的摄像机和解码器的安装步骤 25

5.2.3矩阵和控制键盘安装步骤 25

5.2.4矩阵和前端设备的安装步骤 25

5.2.5硬件安装 26

5.2.6软件安装 26

5.3系统调试步骤 26

5.3.1 单项设备调试 26

5.3.2分系统调试 27

5.4系统验收要求 27

5.4.1线缆和电源设备验收要求 27

5.4.2摄像机的验收要求 27

5.4.3线缆敷设的验收要求 27

5.4.4硬盘录像机的验收要求 28

5.4.5监控图像的验收要求 28

第六章   总结和展望 28

6.1总结 28

6.2 展望 29

致谢 29

参考文献 30

 

第一章 绪论

1.1 系统的发展和概述

时代的进步，技术的发展，人们生活的提高，使得人们对自己的人身财产安全有了更高的要求，不仅要能解决问题，最好能提前预防问题，这就促成了视频监控系统的发展。利用保安这种人防，总是可能受到各种因素影响而不能完全保障人们的财产安全。利用摄像机代替人防，不仅节省了大批人力，还能做到时时监控，能够对某个地区的突发异常状况做出及时的反应，并且能在事后调查取证。如今由于科技的迅速发展，人们对视频监控系统的要求越来越高，所以才有了模拟化监控系统的诞生和发展，以及走向未来的监控系统已经有了数字化的趋势。

视频监控系统主要由几部分组成：摄像机以及配套的镜头、云台、防护罩、解码器组成的前端设备[[[] 庄涛. 幼儿园安防视频监控系统[D].北京：北京交通大学 , 2015]]；电缆或者光缆、信号调制解调设备组成了传输部分；视频矩阵主机、操作键盘、通信接口、电源以及匹配的控制台组成的控制部分；硬盘录像机、电视墙组成的显示记录设备[[[]  蔡顶春.遥控矿用挖装机关键技术研究[D].西安：长安大学,   2014]]。

第一代的视频监控系统是全模拟的视频监控系统，主要由模拟设备组成，其中包括摄像机、视频切换控制器、磁带录像机和监视器等设备[[[]任慧, 高甜, 周亦琛, 杨谦逸 .基于IP网络的舞台调度视频监控方法的研究[J] . 中国传媒大学学报（自然科学版）,2014（1）:16～18]]。它的传输手段是将收集的模拟信号通过专用的同轴电缆来进行传输，这是最早的视频监控系统。但它也有非常明显的优点就是由于直接是模拟信号传输，所以图像质量高，而且发展时间长技术已经非常完善，成本低。但逐渐被时代所抛弃是由于它必须要用专用设备、专用线路，无法与信息系统交换数据，应用的灵活性低，不易扩展。只适合规模不大的视频监控系统应用。

第二代是模拟与数字混合监控方式，与第一代相似的是它的前端摄像机采集的模拟信号依然是以模拟方式进行传输，使用同轴电缆或者光缆把信号传送到监控中心的数字硬盘录像机上，它的特点在于它使用了微机和操作系统平台，并在计算机中安装所需的视频压缩卡和多媒体软件[[[] 佟勇.环境视频监控系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学,  2011

]]。每个系统都不算完美的，模拟与数字混合的优势在于数字信号的存储方式使得图像的质量较高,可以与信息系统互换信息,可兼容性强[[[] 邢燕.基于图像处理的智能小区视频监控系统的研究[D].吉林：吉林大学, 2007]]；成本低相对应的是性价比高。所以目前是市场上最主流的视频监控系统。它的缺点就是远距离传输时需要使用专用电缆，而且光端机必须被用于系统中，这样就增加了建设系统的费用，以及后期维护的难度。

第三代视频监控系统与第二代的区别是它的数字化程度更高且更加网络化，将前端的摄像头采集的信号数字化后，再用压缩芯片进行压缩，以IP包的形式进行传输。用户可以控制云台和镜头的动作，在软件和浏览器上观看它们想观看的图像。这样使得系统的设置更加人性化，由于网络摄像机的存在，即在模拟摄像机原本的功能上增加了数字编码功能。它最主要的优点就是它的网络功能和视频压缩可以被集中起来，通过设备连入局域网。它这样还舍弃了大量的电缆的使用，而且使得安装简化和更加经济化。用户也不需要特定软件只需要浏览器便可以观看，适应于各种应用规模。其缺点主要是清晰度不适用于大范围、大画面的细节监控，而且网络摄像机的成本高，发展刚起步，可靠性尚待完善[[[] 刘亚楠. 基于移动监测的视频码流控流和Qos的研究与实现[D]. 北京：北京交通大学, 2006]]。                         

1.2 本系统概况

本论文所使用的系统是目前使用程度最高的模拟与数字混合监控的方式，在知识技术发展如此迅猛的年代，计算机的处理能力跟以往相比有了很大改善，比如可以存储更多的信息。视频处理技术的诞生更加加速了模拟与数字结合的监控系统发展。    

虽然它的传输模式决定了它的适用规模不会太大，但单单一栋机关单位的大楼已是绰绰有余。本论文所采用的模拟与数字混合监控模式可以较为全面的控制单一范围内的视频监控、出入口的情况和内部的人员流动状况；在不同的工作站都可以对该系统中存在的矩阵主机、报警设备进行视频、云台、镜头和报警的联动控制；通过软件有效控制矩阵主机和报警模块。由于模拟与数字混合的监控模式可以使用一台PC机作为集中控制和管理的中心，所以它能够以开放性的结构与其它系统比如消防报警和出入口管理进行系统集成。它有效更正第一代系统关于数据收集、存储，调用在图像处理上的缺陷。以其出色的交互页面和多级分控能力赢得了广大市场。由于本大厦有较强的机密性所以根据功能将采用彩色的视频监控系统。

第二章 系统分析

2.1 系统使用环境分析

本系统是应用于机关单位的大厦内，该大厦有22层和地下三层，地下一二层主要是停车场和为数不多的办公室。地下三层是健身房、消防水池、洗浴间。该大厦的第一层主要是大厅和接待室，以及一个能容纳200人的食堂。第二层拥有一个480人礼堂以及一个指挥大厅和中层干部会议室。第三层是一个会议室、档案室和机房。四层到十一层布局基本相同都是围绕电梯间分布着大大小小的办公室。十二层到十九层是标准办公室以及工具室。二十层是各个部门的宿舍区。二十一层是机要室、研究所和机房，二十二层是台球室，屋顶就是水箱和消防室。这就是一个机关单位大厦的组成，由于只要完成一个大厦的监控系统，该大厦人员流通性高，但机密性也要求比较高，所以在各个出口，电梯口必须要布置监控。在会议室之类大型场所关键位置要有所监控。

 

2.2 系统需求分析

 本大厦的监控系统旨在对机关单位的人员的行为进行有效的管理，预防和阻止特殊情况的发生，提升单位人员的工作效率，减少人员管理的费用。需要摄像机对监控场所进行持续的监控，这样才能将危险扼杀于摇篮之中，及时处理突发的状况。

2.2.1 性能需求

为了防止各种突发情况的发生本系统在性能方面也有一些要求：

（1）图像的及时性：由于监控中心的视频和摄像头的监控图像会存在延迟，如果延迟过高会导致紧急情况处理速度慢，耽误最佳处理时机，所以本系统的图像延迟在本地要低于1秒，要争取做到看到的图像是当时发生的真实事件。电视墙的切换不能出现卡顿，适应在突发情况下的指挥和管理。

（2）历史图像查询回放：这点应该所有的中型以上的监控系统都是必需的。要能够根据摄像头的位置、时间点从硬盘录像机中调取。有即时回放、暂停以及进度条跳转播放。这些都是为了更好的管理和查询录像所必须的。

（3）系统的可靠性：考虑到不同情况以防止系统的损坏。所以系统自动备份，以防止主设备在无法工作的情况下，备份设备能够无缝交接主设备的工作，保证系统的持续运行。

（4）成熟性与实用性：由于大厦是机关单位的办公和生活地点所以技术方面要有保证，而本论文所采用的模拟与数字混合的监控系统不仅比第一代系统更加全面和先进，而且已经经过了市场的检验，所以技术方面已经非常成熟和实用。

（5）服务性与便利性：本系统设计初衷便是让大厦的管理更加便利，绝对不会影响到大厦人员的工作和生活，而且使得人员的工作生活更加安全、方便、高效。

（6）经济性：成本是一个系统是否被采用的重要基础之一，本系统由于成熟的技术所以成本已经是非常稳定的，不会像新兴技术一样有额外的花费。

2.2.2 系统的可靠性需求

（1）在主要的设备发生异常工作的情况下，备用设备能够完整的承接主设备的工作。

（2）数据的安全可靠性：系统要有大容量的存储能力，通过负载均衡设置保证数据的安全性，图像数据可以选用文件形式或者数据块存储。

2.2.3 系统的兼容性需求

机关单位的全部设备要有开放性，以便第三方可以进行系统集成。

2.2.4系统的安全性需求

不管是什么系统都必须遵守国家的相关规章制度，对录像数据得使用加密技术，不同的人员拥有不一样的权限管理，这样可以保证数据在收集、传递、互换、分析和保存时不会被损坏。对设备所在的地方要对供电设备、空调和一切可能引起灾祸的机器有安全防范意识。系统关键数据一定要随时备份。

2.3系统功能分析

本单位是机关单位的大厦，集生活和工作为一体，本系统的主要要求就是为了保障在大厦中生活工作人员的财产和人身安全。根据分析可得本系统有如下功能：

（1）24小时实时监控：对机关单位各个出入口和楼梯口进行24小时不间断监控，需采用高清的彩色摄像机，这样才能有效及时的发现可能存在的问题。

对大型场所的关键入口也要有必要监控，防止不法分子趁虚而入。摄像机不仅要考虑到白天的情况，还要考虑摄像机在夜晚弱光情况下的监控效果。

（2）历史监控视频查询需求：控制中心能够调出过往各个时间段的视频录像。

（3）存储需求：系统所采集的视频应该集中存储，集中化的保护数据的安全性，而且维护和管理比较方便。存储设备存放在监控中心且有人统一管理。正常情况下，视频只存放15天。存储是要保证数据不能被损坏和它的精准度。

（4）监控中心的控制：监控中心的人员可以控制某些监控点的摄像机云台，控制其变焦、变光圈和聚焦。

（5）系统的联动性：本系统监控中心可以接收到传统报警系统发送的信息，使得监控人员知晓并快速处理。

 

参考文献 

1庄涛. 幼儿园安防视频监控系统[D].北京：北京交通大学 , 2015

2  蔡顶春.遥控矿用挖装机关键技术研究[D].西安：长安大学,   2014

3任慧, 高甜, 周亦琛, 杨谦逸 .基于IP网络的舞台调度视频监控方法的研究[J] . 中国传媒大学学报（自然科学版）,2014（1）:16～18

4佟勇.环境视频监控系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学,  2011

5 邢燕.基于图像处理的智能小区视频监控系统的研究[D].吉林：吉林大学, 2007

6刘亚楠. 基于移动监测的视频码流控流和Qos的研究与实现[D]. 北京：北京交通大学, 2006

7许晓安. 嵌入式网络计算机教学系统在教学中的应用[J].  现代教育技术,   2004（5） :75～78

8宋淑海,  智能建筑电视监控系统发展研讨[J].湘潭师范学院学报(自然科学版 2003（4）：22～25

9陈天娥，智能楼宇弱电设备的安装与调试[M].无锡：高等教育出版社，2008

10张建新， 谭献海. 高速公路视频监控系统[J]. 成都信息工程学院学报, 2004（1）:31～35

11章晟. 基于DM642的视频前端的系统设计与优化[D].上海：上海交通大学,  2008

12陈春鹏.  项目安装施工质量管理研究——以天铁冷轧视频监控系统安装为例[D].山东：山东大学,  2011

13康利平.  双模网络视频服务器的研究与设计[D].太原：太原理工大学, 2009