闭路电视监控系统与周边安防设备装置优化方案

闭路电视监控系统是根据建筑物安全技术防范管理的需要，对必须进行监控的场所、部位、通道等进行实时、有效的视频探测、视频监控、视频传输、显示和记录，并具有报警和图像复核功能。周边防范系统是在必须防范区域的外围设置主动和被动红外探测器，对非法入侵者进行实时报警，并有监控系统联动的功能。两系统作为智能化系统的一部分，成为智能建筑安全自动化基本组成部分。

“THPDF-1型闭路电视监控及周边防范系统实验装置”是依据目前建筑电气、楼宇智能化专业的实验内容精心设计的综合实验装置，结合当前闭路电视监控及周边防范系统的技术特点，采用优质监控设备，并配置包括网络摄像机在内的多种类型摄像机、矩阵、画面分割器、硬盘录像机、主动或被动红外探测器等，实现了闭路电视监控功能与周边防范系统的联动功能。系统稳定可靠，安装简单易学，可为实现教学提供更多研究。

1.系统实验装置

闭路电视监控系统由摄像机、视频切换器、监视器、电源和控制器组成。

闭路电视监控系统的基本原理是：采用摄像机将图像调制成视频信号发射传输，该视频信号经过传输线送至监视器后，监视器再将其进行视频放大，调制解调成视频的行频、帧频信号，并在显示管上复原成图像。

闭路电视监控系统一般采用多台摄像机对应一台或者多台监视器；而通常的有线电视系统则是一台发射对应多台电视机。

该实验装置中，采用了多台摄像机对应两台监视器，外围增加红外探测器、紧急按钮报警输入设备，以及采用报警输出设备：声光报警器。其结构图如图10-1所示。

接下来将分别介绍本系统所涉及的实验装置。

（1）矩阵主机

本实验装置采用了SANBOR SB 60矩阵，该矩阵是集视频矩阵切换和系统控制于一体的完整CCTV监控系统设备。该系统适用于8台摄像机环接输入和5台监视器输出，可扩展为32台摄像机环接输入、8台监视器输出和可控制变速云台，矩阵主机面板布局图如图10-2所示。

图10-1 THPDF-1型闭路电视监控及周边防范系统结构图

图10-2 矩阵主机面板布局图

SB 60系统功能：

1）完整的前面板控制键盘，包含按键、云台操纵杆、液晶显示屏。

2）视频切换，可将任意摄像机信号切换到任意监视器。

3）自动队列切换。

4）报警编程及联动。

5）解码器的控制，能够驱动摄像机的云台镜头和备用功能。

（2）硬盘录像机

硬盘录像机一般是基于局域网或者广域网的视频录制，录制后并存储在服务器硬盘中。本实验装置中采用如图10-3所示的大华DH-DVR0404RW硬盘录像机。

图10-3 大华DH-DVR0404RW硬盘录像机

功能特性：

1）实时监视功能：具备模拟输出接口和VGA接口，可通过监视器或显示器实现监视功能。

2）存储功能：可内置4个IDE接口，可挂接1～8块各种容量的硬盘。存储数据采用专用格式，无法篡改数据，保证数据安全。

3）备份功能：支持IDE接口刻录光驱进行备份；支持USB接口存储器进行备份；客户端计算机还可以通过网络下载硬盘上的文件进行备份。

4）录像回放功能：多工操作，在每路实现独立全实时录像的同时可实现单路回放检索及倒放、网络监视、录像查询下载。

5）报警联动功能：具备8路外部电压量报警输入，并具备视频丢失报警、动态检测报警，报警设备可以是烟感探测器、温感探测器、红外探测器等。

6）云台控制功能：支持通过RS-485通信的云台解码器，且可扩展多种解码协议，便于实现云台和球机控制功能。

7）通信接口：具备25芯接口，实现报警输入和联动控制，具备RS-232接口，可用于键盘的连接实现主控，以及与计算机串口的连接进行系统维护和升级以及矩阵控制等，具备一个标准以太网接口，实现网络远程访问功能。

主要技术指标：

主处理器：AMD ELANSC520/133嵌入式微处理器。

操作系统：实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。

操作界面：图形化菜单操作界面。

视频输入：4路复合视频（PAL/NTSC，）BNC（1.0Vp-p，7.5Ω）。

视频输出：1路PAL/NTSC（National Television System Committee，全国电视系统委员会），BNC（1.0Vp-p，7.5Ω）复合视频信号，1路VGA显示器接口输出。

音频输入：4路音频输入200～1000mV 10kΩ（BNC，同轴电缆插件）。

音频输出：1路音频输出3000mV 1kΩ（BNC，同轴电缆插件）。

视频显示：1、4路画面显示。

视频标准：PAL（625线，50场/s），NTSC（525线，60场/s）。

系统资源：同时多路录像、同时录像回放、同时网络操作。

硬盘：内置4个IDE接口。

电源：220V 50Hz/110V 60Hz。

（3）一体化摄像机

一体化摄像机现在专指可自动聚焦、镜头内建的摄像机，其技术从家用摄像机技术发展而来，与传统摄像机相比，一体化摄像机体积小巧、美观，安装、使用方便，监控范围广、性价比高，在成功应用于教育行业视频展示台之后，正对安防产业监控系统形成新一轮的冲击。对于一体化摄像机，一直以来有几种不同的理解，有半球型一体机、快速球型一体机、结合云台的一体化摄像机和镜头内建的一体机。严格来说，快速球型摄像机、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念，但所用摄像机技术是一样的，因而一般也会将其归为一体化范畴。现在通常所说的一体化摄像机专指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机。本实验装置中采用了三星一体化摄像机SCC-4201AP。

三星一体化摄像机SCC-4201是一种高性能的监视摄像机，具有22x光学变焦镜头和10倍数码变焦IC（集成电路），以及多达220x的变焦监视能力。它具有以下关键特征：

1）低光监视功能，即使在光照极低的条件下也能捕获影像。

2）白平衡功能，在任何光线条件下提供精确的彩色再现。

3）背光补偿功能，即使在聚光灯或入射光线非常明亮的条件下，也可进行有效的背光补偿。

4）自动聚焦功能，可自动聚焦于运动物体。

5）RS-485有线遥控功能。

三星一体化摄像机SCC-4201规格如下：

1）内置22倍光学变焦（Zoom Lens）及10倍电子变焦镜头（Digital Lens），是220x电动变焦彩色摄像机。

2）480线以上的水平分辨率；最低照度为0.02Lux；画中画功能；DSP数字信号处理；可设置区域背光补偿及适应多种光照条件的背光补偿；动态探测；48dB优质信噪比（S/N）；屏幕显示菜单；

3）三种可选白平衡控制方法：自动追踪白平衡/自动白平衡控制/手动（R/B增益控制）。

4）广播系统：逐行倒相制式（Phase Alternating Line，PAL）标准彩色系统。

5）成像装置：1/4英寸IT Super HAD CCD。

6）有效像素：752（H）×582（V）。

7）供电电压：直流12V±10%。

8）功耗：5.0W。

（4）快球摄像机

本实验系统中采用了SB-8803D快球摄像机，具有以下特性：

1）无变形6英寸球罩，透光度高，摄取图像清晰。

2）高强度合金铝压铸外壳，个性化设计，内置风扇、加热恒温系统。

3）球机采用机芯、护罩分体设计，配置快装底板，更便于户外安装。

4）水平清晰度：彩色480线。

5）自动光圈、自动对焦，灵敏度高。

6）菜单选择功能，带自学习功能。

7）水平速度0.5°～300°/s，360°水平连续旋转，可设两预置点之间线扫。

8）垂直速度0.5°～150°/s，垂直180°自动翻转，消除监视盲区。

9）80个预置位任意存储，定位准确。

10）采用RS-485通信，便于系统联接，内置多协议解码器，兼容性强，运行显示通信状态。

11）设置隐私遮挡功能，带报警输入/输出接口，联动预置点。

12）轨迹速度可达300°/s。

（5）网络摄像机

网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器（如“Microsoft IE或Netscape）即可监视其影像。网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。本实验装置采用山博SB-6328网络摄像机。

SB-6328网络摄像机采用先进的MPEG-4压缩技术为基础的面向网络的新型视频产品，它基于互联网内建Web服务器和使用TCP/IP将压缩的实时图像传送。向用户提供一套图像清晰、实时的网络监控和应用解决方案。在不同的行业、环境可以方便地在计算机网络上构建功能强大的多路视频监控系统。

功能特征：

1）安装方便，即插即看。内置CPU和影像编码器，只需连接电源和局域网连接线即可。

2）适用于家庭、办公室和公用场所等。

3）兼容性强，支持多种网络协议：TCP/IP、SMTP、HTTP、PPPOE及其他因特网相关协议。

4）操作简单：通过局域网或因特网管理和浏览。

5）看门狗自动恢复系统功能。

6）两种语言（中英文）操作界面进行监控操作。

7）软件下载升级。

8）MPEG-4图像压缩，图像清晰度高，传输速度快。

9）集成RS-232/RS-485通信口便于扩充周边设备。

10）可靠性能高，低功耗工作。

网络特征：

1）允许使用“端口映射”，用户可自定义的http端口。

2）支持DDNS。

3）能够通过SMTP发送报警图像到管理员设定的邮箱。(www.xing528.com)

4）支持PPPOE拨号功能。

安全特征：

1）用户密码设定，最大用户人数为5个。

2）IP过滤及MAC地址过滤。

技术参数：

1）工作电源：DC 12V。

2）功率：≤5W。

3）尺寸：135mm×88mm×38mm。

4）分辨率：D1：720×576；CIF：352×288；QCIF：176×144。

5）图像格式：MPEG-4。

6）帧数：PAL最大25帧/s；NTSC最大30帧/s。

7）工作环境：-5～45℃（RH 85%）。

2.系统布线

本实验装置中，将球型云台（一体化摄像机）、高速球型摄像机、网络摄像机、黑白枪机、半球彩色摄像机、彩色枪机的视频输出端连接到矩阵主机的视频输入1～6，且矩阵主机的视频并联输入1～4连接到数字硬盘录像机的视频输入1～4接口；且红外对射探测器与紧急按钮的公共触点与常开触点连接到矩阵主机的报警输入端；声光报警器的输入端与电源之间串接矩阵的报警联动继电器，且连接到数字硬盘录像机的报警输入端。

闭路电视监控及周边防范系统实验装置的设备布线如图10-4所示。

图10-4 闭路电视监控及周边防范系统实验装置的设备布线

3.摄像头的切换操作

1）打开设备电源。

2）在矩阵主机上点击数字键1，显示在ENTER区域，点击“CAM”键，调出一号摄像头录像。

3）同理，按照这种方法可以调出其他摄像头的录像，同时对比各摄像头摄像效果的不同。

4.监视器的切换操作

1）打开设备电源。

2）在矩阵主机上点击数字键1，显示在ENTER区域，点击“MON”键，调出一号监视器。此时可以在一号监视器上切换摄像头，调出不同录像。

3）本实验设备中矩阵主机只连接了一个监视器，如果连接多台监视器，可切换监视器，并对各个监视器进行设置。

5.通过矩阵主机对一体化摄像机的云台控制

一体化摄像机是通过RS-485进行有线控制，而一体化摄像机的RS-485控制线接在了矩阵主机上的RS-485口上，因此，可以通过矩阵主机对一体化摄像机进行云台控制。

操作步骤如下：

1）打开设备电源。

2）在矩阵主机上点击数字键1，显示在ENTER区域，点击“CAM”键，调出一体化摄像机录像。

3）通过操纵杆的运动控制云台水平和垂直动作，当操纵杆向左偏动时，相应的摄像机也向左运动，当操纵杆向右偏动时，摄像机也向右运动。当操纵杆做垂直方向操作时，相应的摄像机也跟着做垂直方向的运动。

4）通过“OPEN”和“CLOSE”键，可以调节光圈。按“OPEN”键，光圈调亮，按“CLOSE”键，光圈变暗。

5）通过“FAR/NEAR”键，可以调节焦距，使图像更清晰。

6）通过“WIDE/TELE”键可以将镜头拉近或推远。

6.控制中心调试

通过控制中心矩阵主机，可以在监视器上调取不同的报警画面，还能实现摄像机的切换队列编程，报警联动等功能。

（1）摄像机的切换队列编程

操作步骤如下：

1）键入“62”且按键盘“PROG”键，清除队列。

2）输入要切换的第一个摄像机号“1”，按键盘“CAM”键，切换到摄像机1。

3）输入切换摄像机的停留时间“3”s，按“PROG”键，完成摄像机画面停留时间的设置。

4）重复2、3步操作，依次设置摄像机2、3、4的停留时间为“3”s。

5）按“RUN”键，即可进入摄像机自动循环切换队列。

6）按“HOLD”键，即可停止自动循环切换队列。

（2）报警联动

紧急按钮报警联动：

1）紧急按钮的报警输出连接到了矩阵主机的报警触点2上，所以该报警将与摄像头2实现联动。

2）首先设置报警清除方式，一共有三种方式可以选择。方式1为立即清除，这种方式通过报警触点自动清除来完成。方式2为自动清除，当报警触点断开20s后，系统自动地清除报警。方式3为手动清除，通过按“ACK”键来确认报警。如果要设置报警清除方式为方式1，首先输入要选择的监视器号，显示在ENTER区域，按“MON”键，转动锁开关至DISP档，输入报警清除方式代码“1”，再点击“ARM”键（MONITOR区），这时本监视器的报警清除方式就设置完成了。

3）输入数字“2”到ENTER区，点击“ARM”键（CAMERA区）。这时报警触点2被激活。

4）按下紧急按钮，声光报警器响，且监视器切换到画面2，紧急按钮的报警联动设置成功。

红外对射探测器报警联动：

1）红外对射探测器报警输出连接到了矩阵主机的报警触点1上，所以该报警将与摄像头1实现联动。

2）设置与紧急按钮报警联动相似，首先设置报警清除方式，再激活报警触点1。

3）设置完成后，在红外线对射器间放入一张纸，发现报警触发，声光报警器响，监视器切换到画面1，红外对射探测器报警联动设置成功。

取消设防点：

输入要取消的报警触点号到ENTER区域，点击“OFF”键（CAMERA区），报警触点被取消。

7.硬盘录像机操作

本系统中使用的硬盘录像机可以实现自动录像、手动录像、云台控制以及网络连接远程操作等功能。

（1）自动录像

自动录像根据设备设置的不同分为定时录像、报警录像以及动态监测录像三种模式。

在实时监视状态下，按确认键“ENTER”，输入相应的密码“888888”，进入屏幕显示菜单；然后进入“主菜单”→“系统设置”→“录像设置”界面。以录像通道1为例。将星期全部选中，定时1为：00：00-24：00（此处可以设置需要录像的时间段），录像类型选普通，其他保持默认值；点击保存并退出，使设置生效。最后返回实时监视状态，进入“主菜单”→“高级选项”→“录像控制”界面，设置录像模式为自动，点击保存并退出。

等待10min，按硬盘录像机面板上的“Power”键4s，并在提示下输入关机密码“888888”，即可关闭硬盘录像机。

重新打开硬盘录像机，按“ENTER”键，进入“主菜单”→“录像查询”→“普通查询”菜单。

将通道选择：1，时间均比开始录像的时间稍微早点，选择“开始查询”，即可直接将通道1的录像记录播放。

针对报警录像，首先进入“主菜单”→“系统设置”→“报警设置”；将“报警设置”页面设置为：报警输入为1，设备类型为常开型，录像通道为1，录像延时30s，其他采用默认设置，并将设置保存、退出，使设置生效。

然后进入“主菜单”→“系统设置”→“录像设置”界面。选择录像通道1，将星期全部选中，定时1为：00：00-24：00（此处可以设置需要录像的时间段），录像类型选报警，其他保持默认值；点击保存并退出，使设置生效。最后返回实时监视状态，进入“主菜单”→“高级选项”→“录像控制”界面，设置录像模式为自动，点击保存并退出。

这样当硬盘录像机报警1端口有低电平报警输入信号时，硬盘录像机通道1启动录像。

录像查看方式与定时录像模式下相同。

针对动态录像，进入“主菜单”→“系统设置”→“录像设置”界面。以录像通道1为例。将星期全部选中，定时1为：00：00-24：00（此处可以设置需要录像的时间段），录像类型选动检，其他保持默认值；点击保存并退出，使设置生效。最后返回实时监视状态，进入“主菜单”→“高级选项”→“录像控制”界面，设置录像模式为自动，点击保存并退出。

人在摄像机1的动态报警范围内动作，摄像机启动录像，人走出动态报警范围后，如果此时动态报警范围内没有动态物体，经过一定延时，停止录像。

录像查看方式与定时录像模式下相同。

（2）手动录像

进入“主菜单”→“高级选项”→“录像控制”界面，设置录像模式为手动，点击保存并退出。相应通道开始录像。进入“主菜单”→“高级选项”→“录像控制”界面，选择“关闭”，点击保存并退出。相应通道停止录像。

录像查看方式与自动录像模式下相同。

（3）云台控制

本硬盘录像机支持云台控制。首先设置好云台的地址；确认云台球机的A、B线与硬盘录像机的A、B接口连接正确；进入“主菜单”→“系统设置”→“云台设置”界面，“通道”选择接入云台球机的通道（本系统选择“通道2”），“协议”选择相应品牌型号的云台球机协议（本系统选择PELCOD），“地址”设置为相应的云台球机地址，默认为1，然后对“波特率”、“数据位”、“停止位”、“校验”进行设置，设置完成后点击保存并退出。其设置界面如图10-5所示。

在实时监视状态下，选择云台球机的录像通道，单击鼠标右键，选择“云台控制”，弹出云台控制界面，在PELCOD协议下，可实现对云台的方向、步长、变倍、聚焦、光圈、预置点进行设置；在其他协议下，可实现对云台的点间巡航、巡迹、线扫边界、翻转等控制。

图10-5 云台设置界面

（4）网络连接操作

使用RJ45网线连接硬盘录像机的以太网接口到交换机的以太网接口，并使用RJ45网线将计算机也连接到交换机的以太网接口。

启动硬盘录像机，在实时监视状态下，按确认键“ENTER”，输入相应的密码“888888”，进入屏幕显示菜单，选择“主菜单”→“系统设置”→“网络设置”界面，输入“IP地址”、“子网掩码”、“默认网关”。本文以IP：192.168.1.111，子网掩码：255.255.255.0，默认网关：192.168.1.1为例，其他保存默认，完成后保存退出。

启动计算机，右击桌面上的“网上邻居”，然后顺序点击“属性→本地连接→Internet协议（TCP/IP）”，将网卡的IP地址设为：192.168.1.10，子网掩码设为：255.255.255.0，默认网关设为：192.168.1.1。

在计算机上利用“ping 192.168.1.111”来检测网络是否连通，返回TTL值一般小于或等于256为正常。

打开计算机的IE浏览器并在地址栏输入硬盘录像机登录的IP：192.168.1.111；初次打开时，会弹出是否接受ActiveX插件，选择接受，系统自动识别安装该插件；完成后在浏览器中出现如图10-6所示的初始界面。

输入用户名及密码“admin”、“admin”（系统默认均为admin），登录系统后即可对硬盘录像机进行参数设置，设置方式与在硬盘录像机上的操作方式类似。登录后的设置选项如图10-7所示。

图10-6 初始界面

图10-7 硬盘录像机网络连接设置选项

在该界面上有监控视频播放窗口，录像查询、配置、退出注销等功能。其系统配置菜单如图10-8所示。

图10-8 系统配置菜单