某学校闭路电视监控系统方案设计.docx

1、某学校闭路电视监控系统方案设计一、系统概述 1.1系统应用概述 近年来，随着科技的进步和经济的发展带来了整个社会生活水平的提高，校园的教学方式也发生了很大的变化，传统的手把手式教学已渐渐退出舞台，取而代之的是素质教学、室外教学、多媒体教学等方式；同时由于校园考试违纪作弊的行为越来越隐蔽化、作弊手段越来越技术化等现状，为了确保在每间教室作为考场时能减少人员的管理和保证考场在考试期间能有效的监考考生的情况，并且能在平时作为多媒体教室用，学校领导可通过系统对各班级的教学质量进行评估，建设一个多媒体闭路监控系统对整个学校的有关教室进行监控已势在必行。国家教委有关文件已明确表明，各省市地区拟定陆续在辖区

2、内各大中小学校统一建立闭路电视监控系统。如广东省教委已向广东各市区教育主管部门等发出通知，在未来五年内将全面建立校园闭路电视监控系统等相关规定。 考场电视监控系统主要由前端考场内摄像设备、传输设备以及监控中心控制显示录像设备等三大部分组成。校方领导可随时通过前端摄像设备监视各教室内的教学状况；系统作为监考使用时，管理人员可随时发现考场异常情况，并采取必要的措施，有效监管考场作弊行为，保证考场纪律；并且，上级主管领导可通过因特网上权限登陆对每个教室进行远程实时监控；系统可实现互联网上的“家长开放日”和远程视频教学。让学生家长坐在家中就能够浏览自己子女在学习的实况以及科任老师授课的全过程，从而增加

3、家长对学生学习生活的了解，提高校务工作的透明程度。 1.2系统分类说明 目前，在我国各行业中广泛使用的闭路监控系统大多为模拟系统，其主要特点是：采用矩阵主机控制，通过电视墙监视前端目标，采用长延时模拟录像机进行录像和回放；其主要缺点是：当录像资料需要长时间备份时，需要大量的录像带，消耗大量的人力和物力，并且在录像回放、检索时操作不方便。 因此，基于数字存储技术的硬盘录像系统应运而生，经过几年的发展，至今技术已经完全成熟，很好地解决了传统图像存储及回放等技术难题。数字硬盘录像系统不仅存储费用低、效率高，而且还具有网络传输、远程传输和循环存储等优点。与此同时，硬盘录像系统的数字化和传输网络化等先进

4、技术可以实现与防盗报警等系统联网联动，及时准确地反馈现场信息，为报警事件提供充分可靠的依据。 虽然数字硬盘录像系统解决了模拟系统的很多缺点，但数字录像系统也不是完美无缺的，针对某些监控点数非常多的情况（或客户需要通过电视墙来显示现场情况的），靠单一的数字硬盘录像系统就不能很好地解决，而需数字系统和模拟系统结合来实现，因此对不同的实际状况应区别对待，以求得最优化的系统解决方案。 本设计方案采用数字硬盘的方式来完成显示、录像等。 二、系统设计目标 在进行闭路监控系统设计的时候，依照贵单位对该系统的基本需求，本着架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量作为出发点，并依此为贵单位提供先进、安全、

5、可靠、高效的系统解决方案。 架构合理：就是要采用先进合理的技术来架构系统，使整个系统安全平稳的运行，并具备未来良好的扩展条件。 稳定性和安全性：这是贵单位最关心的问题，只有稳定运行的系统，才能确保贵单位闭路监控系统平稳运行。系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础，同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。良好的可扩展性则是为了用户的发展考虑。随着贵单位安防系统应用时间的增长，未来对安防系统的要求会更高。可扩展性保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能。 产品主流：系统是否采用当今主流产品，关系到系统的整体质量和未来能否得到良好技

6、术支持以及完整的技术文档资料。 在设备选型时，我们将主要依据贵单位提出的具体需求，同时考虑产品厂家的技术先进性，产品是否为主流产品，原厂商的产品技术资料的完整性，原厂商的技术支持力量和产品制造单位的发展前景。所有这些是保证用户得到良好技术支持的条件，也是保障用户投资的基本条件。 低成本低维护量：指力争有良好的性能价格比，所采用的产品应是简单，易操作，易维护，高可靠度的。 系统是否具有优良的性能价格比是判断一个系统优劣条件的重要依据。系统的易操作和易维护性是保证非专业人员使用好一个系统的条件。高可靠度是保障系统运行的基本要求，也是易维护性的保障。 我司将本着上述设计原则，来进行贵单位闭路监控系统

7、的设计。并将严格按照国际惯例并结合本单位的技术实力与工程经验，进行贵单位监控系统整个工程的安装、测试以及验收，完工时将同时提交与工程相关的每个设备的安装使用手册、及系统的各种图表等各项文档资料，还将根据用户的实际需求提出技术培训和有偿服务的建议。系统建成后将达到如下功能： 校方领导可随时监视各教室内的教学状况； 作为监考时，保证整个教室监控无死角，实现监控无盲区。管理人员可随时发现考场异常情况，并采取必要的措施，有效监管考场作弊行为，保证考场纪律；并且，上级主管领导可通过因特网上权限登陆对每个教室进行远程实时监控； 实现互联网上的“家长开放日”和远程视频教学。让学生家长坐在家中就能够浏览自己子

8、女在学习的实况以及科任老师授课的全过程，从而增加家长对学生学习生活的了解，提高校务工作的透明程度。 三、系统设计原则、依据 3.1设计原则 本设计以行业标准作为设计依据，结合学校的具体情况，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。 本设计主要贯彻“高质量”及“低成本”两条主线来进行设计的。 根据学校的总体建筑平面图，并充分考虑现场实际情况，前端设计采用高清晰度一体化彩色摄像机，视频传输采用抗干扰高屏蔽同轴电缆，控制信号传输采用带屏蔽专用控制电缆，保证视频信号和控制信号的准确传输；中央控制系统采用数字化硬盘录像系统，可以实现循环录像，并

9、方便检索回放。 先进性： 在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便该系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。 可靠性： 系统最重要的就是可靠性，系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的，因此系统必须可靠地、能连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出现故障时，影响面也要尽可能小。 安全性： 对于安全防范系统，其本身的安全性能不可忽视，系统设计时，必须采取多种手段防止本系统各种形式与途径的非法破坏。 可扩

10、充性： 系统设计时应充分考虑今后的发展需要，系统应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。 规范性： 由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。 一切应从实际出发，使智能系统具有较高的实用效能。这也是智能建筑在当今之所以能迅速兴起并发展的关键所在。 3.2设计依据 本方案设计根据甲方常规要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。主要包括： JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范 GB/T50314-2000智能建筑设计标准 GB50174-93电子计算机机房设计规范 GB50057-94建筑物防雷设

11、计规范 GBJ232-92电气装置安装工程施工及验收规范 GB4943-95信息技术设备（包括电气事务设备）的安全 GB/T75-94安全技术防范规范工程技术规范 GB50198-94民用闭路电视监控电视系统工程技术规范 校方对系统的具体要求 四、总体设计 4.1设计概述 闭路电视监控系统应该说是跨学科跨行业的系统工程，以功能要求的不同可分为以下几个方面： 前端摄像系统 视频传输系统 视频控制系统 视频显示和记录系统 摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”，它把监视的内容变为图像信号，传送控制中心的监视器上，摄像部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。 传输部分是

12、系统的图像信号通道。 控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。 显示部分一般是由几台或多台监视器组成，它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。 闭路监控系统的粗略结构图如下图所示： 监控系统结构图 4.1.1摄像部分 摄像部分一般安装在监视现场,它一般包括摄像机、镜头、防护罩、支架和云台等。它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。 摄像机 摄像机分为彩色和黑白两种，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比较适合用于光线不足的地方，如果使用的目的只是监视景物的位置和移动，则可采用黑白摄像机；如果要分辨被摄像物体的细节，比如分辨衣服或景物的颜色，则选用彩色的效果会

13、较好。 摄像机的规格大致可分为1/3?、1/4?、1/2?和2/3?等，安装方式有固定和带云台二种。 镜头 常用的镜头种类包括：手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种。定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。定焦镜头的适用范围如下： 手动光圈镜头-所需监视的环境照度变化不大，如室内。 自动光圈镜头-所需监视的环境照度变化大，如室外。 广角镜头-监视的角度较宽，距离较近。 标准镜头-监视的角度和距离适中。 常用的变焦镜头分为10倍、6倍和2倍变焦镜头，另一种分法是：手动变焦和电动变焦（电动光圈和自动光圈）两种。 变焦镜头在规则上可以划分为：1/3?、2/3?、1/2?和1?等。选择变焦镜头的原

14、则是：镜头的规格不应小于摄像机的规格，也就是说1/2?的镜头可以与1/3?的摄像机一起使用，但是1/3?的镜头就不能够在1/2?的摄像机上使用。 防护罩 防护罩分为室内型和室外型两种。室内的防护罩主要是防尘，有的也有作隐蔽作用，使监视场合和对象不易察觉受监视；室外防护罩的功能主要有防晒、防雨、防尘和防冻等作用。一般的室外防护罩都配有温度继电器，在温度高时自动打开风扇冷却，温度低时自动加热；下雨时可以人工控制雨刷器刷雨；有的室外防护罩的玻璃还可以加热，当防护罩上有结霜时，可以加热除霜。 云台 云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为水平和全方位云台两种。水平云台适用于监视范围不大的情况，在水平云

15、台上安装好摄像机后可调整摄像机俯仰的角度，达到最好的监视角度后可遥控水平旋转。 全方位云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以大大增加摄像机的监视范围。云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。 一般来说，水平旋转角度为0350，垂直旋转角度为+90。恒速云台的水平旋转速度一般在310/s，垂直速度为4/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在032/s，垂直旋转速度在016/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达200/s以上，垂直旋转速度在30/s以

16、上。 解码器 解码器一般与矩阵控制主机配套使用，主要作用为通过数据线缆接收来自矩阵主机的控制信号，对主机的控制码进行解码，放大输出，驱动云台的旋转，以及变焦镜头的变焦和聚焦。 4.1.2控制部分 在智能学校中，闭路电视系统中的信息量与信息处理的工作量都很大，因此其控制台的操作一般都采用了计算机系统，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。 现在推出的数字视频监控报警系统采用计算机多媒体技术，以CCD摄像机作为监控探头，摄像机将获取的视频信号传输到主机，主机里的高速图像处理器进行数字化处理，将视频信号形成的图像与背景图像进行分析比较，若发现有差异就报

17、警，因为这是一种全屏幕报警，因而不易漏报。同时主机自动采集报警图像并存入计算机，事后用户可根据时间、地点随时查阅报警现场的图像，以了解报警原因。系统将电视监控系统与报警合二为一，实现了监视、报警与图像记录的同步进行，而且这种系统中没有录像机，没有视频分配器，一切报警记录都在计算机的硬盘内，所有操作都根据屏幕上的软件提示动作，对使用者来说是一种全新概念的安全防护系统。 控制系统的切换方式主要有如下2种： 单步切换方式：使用控制键盘把任一路输入视频信号切换到主监视器上。 顺序切换方式：使用控制键盘编制的顺序切换方式程序，把系统中若干路输入视频信号编为一个程序，程序运行时，其画面可按预先设定。 4.

18、1.3传输部分 传输系统包括视频信号和控制信号的传输。 视频信号的传输可用同轴电缆、光纤或双绞线，用双绞线传输时需可视频转换适配器。 控制信号的传输方式包括： 直接控制：控制中心直接把控制量，如云台和变焦距镜头的电源电流等，直接送入被控设备。特点是简单、直观、容易实现。在现场设备比较少，主机为手动控制时适用。但在被控的云台、镜头数量很多时，控制线缆数量多，线路复杂，所以在大系统中不采用。 多线编码的间接控制：控制中心把控制的命令编成二进制或其它方式的并行码，由多线传送到现场的控制设备，再由它转换成控制量来对现场摄像设备进行控制。这种方式比上一种方式用线少，在近距离控制时也常采用。 通讯编码的间

19、接控制：随着微处理器和各种集成电路芯片的普及，目前规模较大的电视监控系统大都采用通信编码，常用的是串行编码。它的优点是：用单根线路可以传送多路控制信号，从而大大节约了线路费用，通讯距离在不加中间处理情况下达可达1km公里以上，加处理可传10Km以上。这样就克服了前面两种方式的缺陷。本系统采用此种控制。 除了以上方法外，还有一种控制信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。这种方式不需另铺设控制电缆。它的实现方法有两种：一种是频率分割，即把控制信号调制在与视频信号不同的频繁范围内，然后同视频信号一起传送，到现场后再把它们分解开；另一种方法是利用视频信号场消隐期间传送控制信号（同轴视控）。这种

20、方法在短距离传送时明显比其它方法要好，但设备的价格相对也比较昂贵。 4.1.4显示与记录 显示与记录设备安装在控制室内,主要有监视器、硬盘录像机和一些视频处理设备。 现在有一种电视监控系统把云台、变焦镜头和摄像机封装在一起组成一体化摄像机。它们配有高级的伺服系统，云台具有很高的旋转速度，还可以预置监视点和巡视路径。平时按设定的路线进行自动巡视，一旦发生报警，就能很快地对准报警点，进行定点的监视和录像。一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。 图像监视器 图像监视器主要分为黑白和彩色两大类。黑白监视器的中心分辨率通常可达800线以上，彩色监视器的中心分辨率一般为400线以上。图像监视器视频信号的带宽

21、一般在78MHz范围内。 录像机 录像机是闭路电视监视系统中的记录和重放装置，它要求可以记录的时间非常长，目前大部分监视系统专用的录像机都可以录24h960h的录像。此外，录像机还必须要有遥控功能，从而能够方便地对录像机进行远距离操作，或在闭路电视系统中用控制信号自动操作录像机。 闭路电视监视系统中专用录像机是间歇式视频录像机，它有多种时间间隔录像模式，在一盘1/2英寸VHS/E180的盒带上，最长可以录制长达960H的录像。录像机内设有字符信号发生器，可在图像信号上打出月/日/年/星期/时/分/秒/录像模式，还能在图像上显示出摄像机与报警器的编号与报警方式。使用自动录像周期设定功能，可以对一

22、星期内每一天的录像模式进行编程。当收到报警信号后，录像机便自动进入连续录像状态，在无报警情况下，恢复正常间歇录像模式。此外，录像机还有一个锁定保护键，使非正常指令与操作无效，防止非专业人员与破坏性操作侵犯闭路电视监视系统。 视频切换器 在闭路电视监视系统中，摄像机数量与监视器数量的比例在2:1到5:1之间，为了用少量的监视器看多个摄像机，就需要用视频切换器按一定的时序把摄像机的视频信号分配给特定的监视器，这就是通常所说的视频矩阵。切换的方式可以按设定的时间间隔对一组摄像机信号逐个循环切换到某一台监视器的输入端上，也可以在接到某点报警信号后，长时间监视该区域的情况，即只显示一台摄像机信号。切换的

23、控制一般要求和云台、镜头的控制同步，即切换到哪一路图像、就控制哪一路的设备。 多画面分割器 在大型的闭路电视监视系统中摄像机的数量多达数百个，但监视器的数量受机房面积的限制要远远小于摄像机的数量，而且其数量大多也不利于值班人员全面巡视。为了实现全景监视，即让所有的摄像机信号都能显示在监视器屏幕上，就需要用多画面分割器。这种设备能够把多路视频信号合成为一路输出，进入一台监视器，这样就可在屏幕上同时显示多个画面。分割方式常有4画面、9画面及16画面。使用多画面分割器可在一台监视器上同时观看多路摄像机信号，而且它还可以用一台录像机同时录制多路视频信号。有些较好的多画面分割器还具有单路回放功能，即能选

24、择同时录下的多路信号视频信号的任意一路在监视器上满屏放像。 视频分配器 可将一路视频信号转变成多路信号，输送到多个显示与控制设备。 其它 机柜用于安装闭路电视监控系统的设备，监视墙用于安装监视器。 4.2设计功能描述 性能、功能先进： 设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能价格比最优，并留有扩展余地。设备采用均采用目前领先技术和生产工艺制造，系统建成后，三至五年不会落后淘汰。 电视监控系统功能完善: 通过保安监控系统随时掌握监控区域内人员活动情况，检查各个重点部位的安全情况，提前发现隐患，及时处理突发事件。并自动进行录像。正常情况下对进行24小时录像，录像资料可备出事

25、时查询。 设备高可靠性： 采用监控行业最新技术和高品质设备。 操作简单实用： 采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性。并作到系统工作稳定可靠，维护简单。 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。 经济性 在满足安全防范级别的要求前提下，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，降低智能学校安全管理的运营成本。 外观效果美观： 前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性及美观性，根据实用和美观的原则，我们都选用了外观工艺和性能稳定都

26、比较好的安防产品。 4.3总体设计方案 传统的考场电视监控系统采用模拟监控方式，需要在每一台前端摄像设备和监控中心之间敷设视频电缆、音频信号线和控制信号线，而通常情况下各考场和监控中心距离较远，为此需花费大量人力物力穿墙打洞埋管敷线。以一个学校二十个教室、每个教室一套摄像设备、每个考场平均距监控中心200米为例，总共需敷设12000米的各种线材。如果某些教室和监控中心之间距离过长的话，为避免影响传输控制效果，还需要加一些特定的中继设备。此外，在监控中心，为实现控制、显示、录像功能，需配备监视器、长延时录像机、画面分割器、控制切换矩阵等诸多繁杂设备，而操作者也需要经过一定的培训才能掌握对众多的电

27、器设备的操作。 简要系统结构图如下所示： 简要系统结构图 因此，无论从建设成本、施工难度或系统应用的便捷性方面考虑，传统的模拟监控方式已越来越不适应于集中监控系统的实际应用需要。 集中监控暨远程教学示范系统是目前国际上最新的基于网络的全数字视频监控系统产品，完全克服了传统的模拟监控系统的种种缺陷，并且在功能和性能上更胜一筹。本系统主要利用最新的计算机处理技术，将前端考场的视音频信号编码压缩成数字信号通过网络传输到监控中心，再在监控中心将数字信号还原成视音频信号并显示。由于目前在校园里，随着国家“校校通”工程的推进，越来越多的学校拥有了高带宽局域网环境，并逐渐接入互联网，因此集中监控暨远程教学示

28、范系统仅需通过该网络就可以实现考场集中监控功能。 简要系统结构图如下所示： 简要系统结构图 系统前端安装在教室内，主要执行将摄像机抓取的视频图像编码压缩成IP数据包并上传网络的功能；后者安装在监控中心的监控电脑上，主要执行将数据还原成视频信号以及一系列的控制、录像、管理功能。 4.3.1前端图像采集部分 学校教学楼共有三层，共22间教室，系统设计22台一体化球型摄像机（含无向拾音器）和22个一对一网络视频服务器，安装在每个教室内的最佳位置，以实现对教室内实时、无盲区监视录像； 4.3.2图像和控制信号传输部分 视频信号至网络视频服务器之间采用屏蔽视频电缆，根据摄像机安装位置建议选择采用RG59

29、/128编（或SYV-75-5/128编）等同轴电缆，以保证监控信息的准确传输。控制线、音频线设计采用RVVP2*1.0双绞屏蔽电缆。网络视频服务器通过网络线连接至监控中心。 4.3.3图像控制存储部分 系统设计采用3台24路数码硬盘录像主机，3台19英寸纯平显示器进行监视或回放。设计整个硬盘录像系统可以连续保存录像资料1周左右，硬盘录像系统支持录像、回放与传输三功工作。 4.4系统结构原理图 系统结构原理图 五、系统选型和配置说明 1、WANDEOR全实时数字硬盘录像机WA-ND6000-24 硬盘录像机 技术规格： 操作系统：Windows2000 压缩格式：H.264硬压 视频输入：24

30、路全实时 音频输入：24路音频 录像速度：600帧/秒 系统分辩率：704576/352288 画面分割：1、4、9、16、25、36 智能搜索：时间、通道、事件 录像模式：手动、自动循环、报警驱动、移动侦测 报警输入模式：需加载WA-ND110报警解码器 报警输出模式：需加载WA-ND110报警解码器 云台镜头控制：可以 储存方式：IDE/FDD/DAT/DVD-RAM 看门狗功能：有 电源：220-230V 外形尺寸：400（W）177（H）550（D）mm 硬盘标配：120G 传输方式：LAN、PSDN、ISDN、ADSL 传输通道：1-16路 检索：网络监看、网络录像、网络检索同工 云

31、台控制：可网络控制云台、镜头 2、低照度一体化摄像机SCC-C4201P 一体化摄像机 三星低照度一体化摄像机，内置22倍光学变焦及10倍电子放大变焦镜头，DSP数字信号处理，带画中画功能。 技术规格： 扫描系统：PAL标准：625行，每秒25帧 摄像元件：InterlineTransferSuperHADCCD 图像大小：1/4英寸（约3.6*2.7毫米） 像素：795（H）*596（V）所有像素752（H）*582（V）有效像素 图像结构：无几何扭曲、失真现象 同步系统：内同步 交叉（交错）扫描：2：1交叉 分辨率：水平：480线，垂直：350线 视频输出幅度：VBS1.0Vp-p,(75欧姆，复合视频信号) 信噪比（S/N）：大于48分贝 最低照度：0.02Lux(感光度增至128倍) Y校正（伽玛）：0.45 镜头：22倍光学变焦（Zoom），10倍电子变焦；（焦距=3.6-79.2毫米）；F值（广角镜：1.6,远摄镜：3.8） 控制（屏幕显示菜单）：摄像机ID：开（12字符，位置设定）/关；光圈：自动/手动；快门：（1/100-1/100000秒）/关/自动/（x2-x128）FIX/(x2-x128);镜头控制：摄像机/遥控；白平衡：自动追踪白平衡/自动白平衡控制/手动（3200