安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

文｜國(guó)家圖書(shū)館中央控制室 史曉峰

安監(jiān)視器墻等組成部分；在進(jìn)行其方案設(shè)計(jì)時(shí)尤其要重視備用電源的配置，另外還必須對(duì)前端攝像機(jī)的照明加以考慮。

（3）前端攝像裝置應(yīng)包括各種類型的攝像機(jī)、定焦或變焦變倍鏡頭、高清晰攝像一體機(jī)、球機(jī)等，以及實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)上下左右運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)掃描的云臺(tái)、保護(hù)攝像機(jī)與鏡頭的防護(hù)罩、攝像機(jī)補(bǔ)光照明燈和接收并執(zhí)行命令的解碼器等。對(duì)于比較重要的場(chǎng)所，還可以安裝拾音器，用于提取現(xiàn)場(chǎng)的音頻數(shù)據(jù)，與相關(guān)聯(lián)的前端攝像機(jī)匹配連接，使記錄的數(shù)據(jù)更完整。

（4）傳輸部分是連接前端攝像機(jī)與后端數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)及控制部分的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。視頻圖像向主機(jī)傳輸?shù)某Ｓ猛ǖ烙型S電纜、光纜、網(wǎng)絡(luò)線、雙絞線等有線通道，以及由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)組成的無(wú)線傳輸通道。其中，有源、無(wú)源雙絞線傳輸是目前比較先進(jìn)，而且性價(jià)比較高的一種。在工程中使用雙絞線視頻傳輸器的優(yōu)勢(shì)如下：

◆ 節(jié)省傳輸材料成本；

◆ 簡(jiǎn)化施工布線；

◆ 延長(zhǎng)傳輸距離；

◆ 增強(qiáng)抗干擾能力；

◆ 獲取圖像清晰；

◆ 提高防雷效果；

◆ 安裝更加簡(jiǎn)便；

◆ 使用維護(hù)方便。

（5）控制部分是安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心。安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)用于接收/傳輸來(lái)的多路視頻圖像并按需要將其切換到指定的各個(gè)監(jiān)視器上供觀看、監(jiān)控，對(duì)云臺(tái)運(yùn)動(dòng)防視頻監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑現(xiàn)代化管理、檢測(cè)、控制的重要工具之一，能形象、真實(shí)地顯示特定監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)，以及過(guò)去一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生事件的畫(huà)面，有助于及時(shí)獲取大量信息，極大地提高處理安防事件的準(zhǔn)確性和可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，安防視頻監(jiān)控的技術(shù)水平得到了極大的提高，安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。為了使科學(xué)化的監(jiān)控手段更好地發(fā)揮功效，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下指導(dǎo)原則：

◆ 采用先進(jìn)、成熟及實(shí)用的技術(shù)；

◆ 系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的智能建筑管理提供方便；

◆ 系統(tǒng)應(yīng)具有開(kāi)放性、可擴(kuò)充性、兼容性和靈活性；

◆ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、國(guó)際化；

◆ 系統(tǒng)必須具有安全性、可靠性、容錯(cuò)性；

◆ 系統(tǒng)應(yīng)具有合理的性能價(jià)格比。

1 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

（1）首先，要結(jié)合需要應(yīng)用安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建筑的實(shí)際結(jié)構(gòu)情況和安全防范等級(jí)，充分考慮安防系統(tǒng)工程的特殊性；廣泛考察當(dāng)前世界最先進(jìn)的安全防范視頻監(jiān)控技術(shù)和設(shè)備；依據(jù)中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》（GA/T 367-2001）進(jìn)行總體的方案設(shè)計(jì)。

（2）以電視監(jiān)控為主的安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括前端攝像機(jī)、數(shù)字硬盤(pán)錄像設(shè)備、中央矩陣切換/控制主機(jī)、控制鍵盤(pán)、錄像系統(tǒng)工作站、控制臺(tái)、數(shù)字硬盤(pán)錄像顯示器、進(jìn)行控制，對(duì)鏡頭進(jìn)行變光圈、調(diào)焦和變倍調(diào)節(jié)控制，控制云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和鏡頭設(shè)置按預(yù)置位快速定位，執(zhí)行攝像機(jī)定日期或定時(shí)間巡回掃描等控制操作；啟動(dòng)移動(dòng)偵測(cè)或?qū)?shí)時(shí)視頻圖像進(jìn)行錄像記錄，調(diào)閱錄像資料，將系統(tǒng)所有發(fā)生的操作動(dòng)作記錄和打印、歸檔，在接收到視頻移動(dòng)探測(cè)或常規(guī)傳感器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)后自動(dòng)將顯示圖像切換為產(chǎn)生報(bào)警區(qū)域的影像并予以記錄、存儲(chǔ)。

2 在安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）對(duì)于以視頻監(jiān)控為主的安防系統(tǒng)，筆者建議選用嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)。具體的選擇應(yīng)對(duì)所采集圖像清晰度的不同要求為依據(jù)。目前市場(chǎng)上的主流圖像格式有CIF（分辨率為352×288）和D1（分辨率為704×576）兩種，而今后安防視頻監(jiān)控的發(fā)展方向是數(shù)字智能高清系統(tǒng)和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)；因此為了保證圖像能夠完好再現(xiàn)，筆者認(rèn)為至少應(yīng)選用D1格式的數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)，并注意在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件容量較大時(shí)適當(dāng)提高硬盤(pán)存儲(chǔ)器的容量。

（2）安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般都采用實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控和儲(chǔ)存的工作方式，所以應(yīng)為其配置具有一定容量的UPS不間斷電源供電系統(tǒng)——一般情況下應(yīng)能夠提供至少8小時(shí)，即一個(gè)日班工作時(shí)長(zhǎng)的斷電工作容量，以保證基本供電系統(tǒng)正常維修工作的完成。這項(xiàng)設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)抬高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本，因此一般的設(shè)計(jì)公司不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行這項(xiàng)設(shè)計(jì)。但是，這項(xiàng)設(shè)計(jì)對(duì)于使用方而言是絕對(duì)不可忽略的：一方面，一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)就如同是一個(gè)“瞎子”，失去了視頻監(jiān)控和圖像數(shù)據(jù)記錄的功能；另一方面，引入這項(xiàng)設(shè)計(jì)還可以降低和縮小破壞分子蓄意破壞的風(fēng)險(xiǎn)和破壞范圍。另外，整個(gè)安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括前端的攝像機(jī)等均由同一個(gè)UPS不間斷電源系統(tǒng)供電，且整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備共地連接完好，能夠保證系統(tǒng)工作電源的獨(dú)立性和可靠性，避免由于遠(yuǎn)端攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)斷電造成攝像機(jī)不能正常工作，無(wú)法監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)和記錄視頻圖像。

（3）安防中央控制中心電視墻的顯示器數(shù)量應(yīng)足夠與硬盤(pán)錄像機(jī)匹配，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)問(wèn)題的前端攝像機(jī)和后臺(tái)數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)。監(jiān)視器的數(shù)量可根據(jù)前端攝像機(jī)的數(shù)量按一定比例配置（以能夠保證對(duì)特定區(qū)域的跟蹤監(jiān)視為宜），并留有適當(dāng)冗余。

（4）前端攝像機(jī)宜選擇540線以上、1/3英寸或1/2英寸鏡頭的CCD攝像機(jī)（這樣的攝像機(jī)鏡頭靶面大，更適合于近距離大場(chǎng)景環(huán)境的圖像攝?。M量選用全自動(dòng)或電氣性能指標(biāo)高的攝像機(jī)——如攝像機(jī)具備自動(dòng)增益控制（AGC）、逆光補(bǔ)償（BLC）、電子曝光（EE）、自動(dòng)白平衡（AWB）、自動(dòng)光圈等功能，且能夠選擇匹配手動(dòng)或電動(dòng)調(diào)焦的鏡頭，其應(yīng)用范圍將更廣，視頻圖像效果會(huì)更好。

3 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題

3.1 數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)及其選用與設(shè)置

目前數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)主要有PC式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)和嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)兩類。

（1）PC式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的特點(diǎn)是：既具有PC機(jī)的多任務(wù)處理功能，又有數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控和圖像數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能；需要加裝視頻圖像信息采集卡和視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件。應(yīng)用PC式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)可以在不中斷圖像數(shù)據(jù)記錄的情況下查閱和提取歷史圖像數(shù)據(jù)；還可以通過(guò)為其安裝安防系統(tǒng)的控制軟件和外接安防監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建起一個(gè)較為完整的安防報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安防探測(cè)器報(bào)警聯(lián)動(dòng)報(bào)警區(qū)域圖像畫(huà)面顯示，并驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電話撥號(hào)器向遠(yuǎn)端發(fā)出報(bào)警信息的功能；尤其有利于實(shí)現(xiàn)360。攝像球機(jī)與各種安防報(bào)警探測(cè)器的聯(lián)動(dòng)，使視頻監(jiān)視圖像具備跟蹤功能，能夠全面記錄現(xiàn)場(chǎng)的異常情況。

由于PC式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)采用的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控方式，具有早期移動(dòng)偵測(cè)功能，可以采取對(duì)移動(dòng)偵測(cè)的圖像數(shù)據(jù)設(shè)置提前記錄的延時(shí)功能（可選范圍是2～10秒）的方式，來(lái)提高有效數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量和硬盤(pán)記錄數(shù)據(jù)的效率，而且隨著電子科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，硬盤(pán)容量越來(lái)越大，以TB為單位的硬盤(pán)已經(jīng)成為當(dāng)前市場(chǎng)的主流產(chǎn)品；圖像數(shù)據(jù)儲(chǔ)存時(shí)長(zhǎng)不足的問(wèn)題已經(jīng)得到了解決。因此，PC式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)更適合于小型安防系統(tǒng)的應(yīng)用（為了保證主機(jī)運(yùn)行的可靠性和持久性，小型安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般都選擇質(zhì)量可靠性高的工業(yè)控制級(jí)PC式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)）。

（2）嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的特點(diǎn)是：操作系統(tǒng)及視頻圖像處理系統(tǒng)軟件全部嵌入硬盤(pán)錄像中，從而提高了數(shù)據(jù)的處理速度，增強(qiáng)了圖像數(shù)據(jù)的記錄功能；一般都采用目前比較先進(jìn)的H.264圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，使圖像數(shù)據(jù)文件包的容量減?。ㄒ话闱闆r下，一個(gè)攝像頭一小時(shí)實(shí)時(shí)圖像記錄的數(shù)據(jù)量在200MB左右），圖像清晰度提高；截取和處理圖像數(shù)據(jù)的功能增強(qiáng)，可以進(jìn)行圖像局部放大、即時(shí)拍照截圖處理。應(yīng)用嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)時(shí)要注意使圖像的清晰度與選用的攝像頭和數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的技術(shù)等級(jí)相結(jié)合。只有采用高清晰度的攝像頭（目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品為540線攝像頭，更好的是數(shù)字化A1攝像頭，圖像質(zhì)量能夠達(dá)到600線）、保證良好的光亮環(huán)境，才能保證記錄圖像的清晰度。

嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)適合于大中型安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。這主要是由于嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的集成度高，功能單一，運(yùn)行的可靠性高，價(jià)格適宜；應(yīng)用嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)有利于組建視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，有利于保證圖像數(shù)據(jù)記錄格式的一致性，便于記錄的下載、回放。特別需要注意的是，不同品牌的嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)所使用的播放器格式是不同的。

（3）在使用數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)時(shí)要注意對(duì)各菜單相關(guān)功能內(nèi)容的設(shè)置，避免出現(xiàn)只監(jiān)控圖像未保存圖像數(shù)據(jù)的問(wèn)題。采用移動(dòng)偵測(cè)錄像的功能可適當(dāng)延長(zhǎng)記錄圖像數(shù)據(jù)的總時(shí)長(zhǎng)。

3.2 前端攝像機(jī)的布局、選用與維護(hù)

（1）前端攝像機(jī)的布局應(yīng)以保證重點(diǎn)部位在攝像機(jī)的監(jiān)視范圍內(nèi)，并監(jiān)視盡可能大的范圍為原則。電梯前廳、出入口、樓梯口可設(shè)置定焦攝像機(jī)；樓層走廊適宜設(shè)置半球型攝像機(jī)，且最好將其面面相視安裝，以便使之相互監(jiān)視、彼此照應(yīng)；電梯轎廂設(shè)置針孔攝像機(jī)，以適應(yīng)狹小空間的安裝要求、擴(kuò)大監(jiān)控的范圍；地下車(chē)庫(kù)及車(chē)庫(kù)出入口設(shè)置固定可變焦攝像機(jī)，提高狹長(zhǎng)空間的監(jiān)視效果。

（2）安裝于逆光位置的攝像機(jī)應(yīng)選用帶有逆光補(bǔ)償功能的攝像機(jī)，以減少黑臉現(xiàn)象，提高采集圖像的清晰度和圖像識(shí)別度。

（3）應(yīng)隨時(shí)掌握前端攝像機(jī)的完好性，在交接班時(shí)做好對(duì)前端攝像機(jī)工作情況的交接檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)維修保養(yǎng)。此外，還應(yīng)留有一臺(tái)監(jiān)視器，用于對(duì)全部數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的輪巡檢查，以確保數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是視頻監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢(shì)。如今，全數(shù)字化的第三代安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和視頻服務(wù)器）已經(jīng)逐步得到應(yīng)用。整個(gè)安防行業(yè)正在醞釀新的視頻監(jiān)控革命——智能視頻監(jiān)控。讓我們共同關(guān)注它的發(fā)展，期待安防視頻監(jiān)控技術(shù)新的春天。