电视监控系统的控制与显示.docx
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电视监控系统的控制与显示
电视监控系统的控制与显示
北京龙腾畅晓培训学校----专业弱电安防培训机构电子教案电视监控系统—控制与显示欢迎多交流
电视监控系统的控制与显示?
主要设备?
视频分配器?
画面分割器?
矩阵控制器?
硬盘录像机?
视频放大器?
字符时间叠加器?
视频抗干扰器?
监视器?
设备防雷接地
视频分配器在电视监控系统中，一般是一路视频信号对应一台监视器，但是有时需要将一台摄像机的图像送给多个管理者查看。
如果仅仅用简单的并联方式来分配，则一方面会由于阻抗不匹配造成图像的严重失真，线路不稳等问题，另一方面信号的衰减也较大，不能保证图像的质量。
而采用视频分配器则可以实现阻抗的匹配和视频信号的增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。
视频分配器用于将一路视频信号变换出多路信号，输送到多个显示与控制设备。
它可以将一路视频信号均匀地分配为多路视频信号，经分配器输出的每一路视频信号仍保证与输入的信号格式相同且彼此独立。
视频分配器当一路视频信号要送到多个显示与记录设备时，就需要视频分配器。
分配器与分支器的区别：
分配器平均分配功率，而分支器则是从传输线路中取出一小部分功率提供给用户，而大部分功率则继续向后传输。
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视频切换器一、功能视频切换器是选择图像信号的设备，也就是说，将几路视频信号输入，通过对其控制，选择其中一路视频信号输出。
通过使用视频切换器，便能达到用少量的监视器去监视多个监控点的目的。
二、切换方式-手动：
想看哪一路就把开关拨到哪一路-自动：
根据预设的顺序切换视频信号，切换时间通过旋钮调节，一般在1-35s之间。
三、特点价格便宜，连接简单，操作方便在一个时间段只能查看一路图像。
因此要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。
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画面分割器为了让监控人员能够同时看到多个监控点的情况，往往采用多画面分割器将多路图像同时显示在一个监视器上。
这样，既减少了监视器的数量，又可使监控人员一目了然地监视各部位的情况。
使用多画面分割器还可以用一台录像机同时录制多路视频信号。
一些较好的多画面分割器还具有单路回放功能，能够选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上全屏回放。
目前多画面分割器有与视频矩阵切换系统相融合的趋势。
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画面分割器一、应用原理其基本原理是采用图像压缩和数字化处理方法，将几个画面按相同比例压缩在一个监视器屏幕上。
有的还内置顺序切换器，可将各摄像机输入的全屏画面按顺序和时间间隔轮流输出显示在监视器上，间隔时间可调。
具有报警输入/输出接口，数目与画面分割数目相同，可与报警系统联动。
有报警信号产生时，与警报相关区域的场景全屏显示并自动录像。
用户可自行设定警报和录像的持续时间。
评价多画面分割器的关键指标是影像处理速度和画面清晰程度。
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画面分割器二、分类按画面分割数目不同，常见的有4、9、16画面分割器8
矩阵控制器在电视监控系统中，为了用少量的监视器查看多个摄像机的图像，就需要用到视频矩阵控制器，也称为矩阵切换器或矩阵切换主机。
所谓矩阵切换就是可以选择任意一台摄像机的图像在任意一台指定的监视器上输出显示。
犹如M台摄像机和N台监视器构成的M*N矩阵一般。
切换的控制信号可采用编码形式。
切换的方式可以按预先设定的时间间隔对一组摄像机信号逐个循环切换；也可以在接到某点的报警信号后，长时间监视该区域的情况。
切换的控制一般要求与云台、镜头的控制同步，即切换到哪一路图像就控制哪一路设备。
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矩阵控制器一、控制主机与视频切换控制器在电视监控系统中，控制主机是最核心的设备，通常将系统的控制单元与视频矩阵切换器集成为一体，简称系统主机。
有人称系统主机为视频矩阵切换主机，这是不确切的。
因为在不同的系统中需求不同，所以会用到视频矩阵切换主机、音频矩阵切换主机、视音频同步矩阵切换主机以及视频报警联动矩阵切换主机等，它们均属于系统主机的范畴，所以用其中的任何一个笼统的代替系统主机都是不正确的。
原因剖析：
视频矩阵切换系统是目前电视监控系统控制中心最广泛采用的一种视频切换设备，其最大优点是显示与切换的灵活性，几乎达到随心所欲的地步。
它是一个综合型、多功能的控制系统，起到整个电视监控系统控制主机的作用，常常被称为视频矩阵切换/控制主机。
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矩阵控制器二、视频矩阵切换主机的作用-使单台监视器能够方便地轮换显示多个摄像机摄取的图像。
-单个摄像机摄取的图像可以同时送到多台监视器上显示。
-同时处理多路控制指令，以供多个使用者同时使用系统。
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矩阵控制器三、矩阵切换主机的连接方式1、并联连接方式电视监控系统中所有的控制设备（矩阵切换主机、操作键盘、解码器等）之间通过一根总线连接，各控制设备之间的数据交换都通过这根总线完成。
总线一般采用RS-485接口，常常用于中小型系统。
施工简单、便于维护和扩展、节省材料2、星形连接方式电视监控系统中所有的控制设备（矩阵切换主机、操作键盘、解码器等）之间通过矩阵切换主机相连接，各控制设备之间的数据交换都要通过矩阵切换主机进行转发。
这种连接方式常用于大中型系统。
施工简单、便于维护和扩展、便于管理12
矩阵控制器四、矩阵切换主机按容量大小分类1、小规模矩阵切换主机即固定容量矩阵切换主机，出厂前矩阵规模已经固定，在以后的使用中不能随意扩展。
常见的有32入16出、16入8出和8入4出等。
体积小，成本低廉。
2、大规模矩阵切换主机即可变容量矩阵切换主机，产品设计时就充分考虑了矩阵规模的可扩展性。
在以后的使用中可根据需要随意扩展。
常见的有128入32出、1024入64出。
体积较大，成本较贵，系统扩展方便。
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矩阵控制器五、矩阵切换主机对前端设备的控制1、矩阵切换主机直接控制一般由中心控制室直接拨动某一动作所需的电源开关，通过电缆向前端设备供电。
特点是简单、易行。
由于控制电缆较长时，沿线电压降太大，会使控制失灵，因此只适用于短距离控制，早期的监控系统使用的比较多，目前这种直接控制方式，基本被淘汰了。
2、矩阵切换主机间接控制由中心控制室发出具有微功率特点（小电流、低电压）的控制信号到输出接口，再通过与接口相连的执行机构驱动前端设备的动作。
常用的是通过继电器的触点动作去启动前端控制设备的动作或云台控制电机的转动等。
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矩阵控制器这种应用方式需要在前端设备附近增加信号放大器或多路继电器转换开关。
具体有：
-通过解码器实现对前端设备的控制控制信号由矩阵切换控制主机经由双绞线等先送到解码器，经解码器译码（确定哪个摄像机执行何种操作）后，再经固态继电器作功率放大，驱动指定的云台或镜头，完成所需的控制动作。
由于解码器控制命令传送协议的非开放性，造成目前电视监控系统的不相兼容，使得不同厂家的矩阵切换控制主机很难与其他厂家的云台匹配。
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矩阵控制器-通过协议接口转换器或万能解码器实现对前端设备的控制目前已经出现了方便连接多种控制协议的转换型装置，该装置内置了不同厂家的协议，像PelcoD协议、松下矩阵协议WJ-SX550A、IKEGAWA高速球机协议SN-6800PT等的转换，称为协议接口转换器。
Honeywell公司为其矩阵主机VideoBlox开发的协议接口转换器PIT可以集成任意具有RS232/485ASCII字符串控制协议的设备，能够兼容众多厂家的前后端外围产品，且配置方便、高效，使用简单、直观。
万能解码器则可以让各种监控主机都能自如地控制各种解码器及快速智能球机，彻底解决各种主机与快速智能球机和解码器之间的兼容问题。
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矩阵控制器当前矩阵切换控制器的发展趋势是集成化和网络化，是以微处理器为核心的具有视频切换和摄像前端控制的监控系统。
系统核心部分由摄像机控制单元、视频矩阵切换单元、屏幕显示以及主CPU单元等构成。
这些单元通过内部以太网连接，可以杜绝控制信号拥塞的发生。
而且单元还具有外部以太网接口，可以连接以太网系统控制器。
每路视频输入端还具有电缆补偿功能，以提供高质量的视频信号，传输距离最远可达1200m.17
视频放大器视频信号通过同轴电缆长距离传输后会造成一定的衰减，尤其是信号中的高频分量的衰减尤为严重。
因此当进行长距离视频信号传输时，必须经过中间放大。
而视频放大器就是这样一种器件。
视频放大器与普通放大器的区别主要在于带宽不同。
理论上讲，视频信号的频率范围为0-6MHz，实际的视频放大器的带宽可达100Hz-1MHz，且通带平坦。
视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，克服用同轴电缆远程传输视频信号时造成的信号衰减。
但线路内的干扰信号也被放大了，因此，一条回路中不能串接太多的视频放大器。
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视频放大器另外，由于在长距离传输时，视频信号的高频充分损耗最大，因此在对视频信号进行均匀放大时，还要特别对其高频部分进行补偿。
否则监视器上的图像轮廓会模糊不清。
再者，前面介绍的视频分配器除了可提供多路独立的视频输出外，兼具有视频信号放大功能，因此也称为视频分配放大器。
视频分配放大器以独立和隔离的互补晶体管或由独立的视频放大器集成电路提供4-6路独立的75欧负载能力，视频输入和输出均采用BNC端子。
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录像机录像机（VideoRecorder,VCR）是电视监控系统中的记录和重放装置。
它要求记录时间要长，目前电视监控系统中的专用录像机可连续录24-960h。
此外，还要求录像机具有遥控功能，可以进行远距离操作，或在电视监控系统中用控制信号自动操作录像机。
录像机内设有字符发生器，可在图像上打上日期时间等信息，还可以显示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对一周内每天的录像模式进行设定。
当收到报警信号后，录像机会自动进入录像状态；无报警情况下，恢复正常录像模式。
录像机还有一个锁定键，用以防止非法操作。
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录像机录像机主要有如下类型：
一、磁带录像机磁带录像机（VTR：
VideoTapeRecorder）是一种利用电磁变换原理，以磁带作为存储媒质，以剩磁的形式在磁带上记录与重放电视信号的设备。
它通过磁头把经过处理的图像信号和声音信号（电信号）以剩磁的形式记录在磁带上，重放时通过磁头拾取磁带上的剩磁信号的变化，将其转换成相应的电信号，利用显像器件和扬声器重现图像和声音。
二、数字式录像机与数字摄像机匹配，图像质量高，声音质量可与CD相当；最新推出的数字式光盘录像机，可将图像记录在光盘上，还可进行快速检索。
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录像机二、数字式录像机数字录像机可消除复制时图像质量的降低，并可直接进入计算机和由计算机控制的数字化设备。
目前，数字录像机可分为非压缩格式和压缩格式两大类。
记录载体可分为硬盘和光盘，常用的记录载体是硬盘。
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录像机概述三、实时录像机（EventVCR）这类录像机平时不录像，当有报警触发时才开始录像，一定时间后自动终止。
缺点是警报启动后有大约0.5-1s的延时。
可以编制自动录像程序，选择录像速度和时间，也可叠加日期时间，还可设置录像带到头后是自动停止还是倒带重放。
目前电视监控系统中最常用的录像机是民用录像机和长延时录像机。
操作简单，录像带也容易购买和保存。
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数字硬盘录像机数字硬盘录像机（DigitalVideoRecorder,DVR）是将视频图像以数字方式记录保存在硬磁盘中的数码录像机。
DVR除了能记录视频图像外，还能在一个屏幕上以多画面方式实时显示多个视频输入图像，集图像的记录、分割、显示功能于一体。
在记录视频图像的同时，还能对已记录的图像作回放显示或备份，成为一机多工系统。
由于数字硬盘录像机以数字方式记录视频图像，因此需对图像采用各种压缩方式进行数字化处理，而在回放时则需要解压缩。
这种数字化图像既是实现数字化监控系统的一大进步，又因其能通过网络进行图像的远程传输而带来众多的优越性，故而非常符合未来信息网络化的发展方向。
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数字硬盘录像机随着数字化进步的浪潮不断深入人心，DVR已经成为新世纪数字化安防的新宠儿，DVR应用已经从最初的金融领域发展到交通、公安、环境、智能建筑、广场、机房、考场等等各种应用场所，只要是想利用图像和声音进行监控的场所就会想到DVR系统。
DVR已经成为视频监控领域一个炙手可热的产品，成为当前安防产品中的一个亮点。
DVR发展至今，各厂家针对安防行业的切实需要以及不同场所特殊应用所提出的技术改进及解决方案可谓百花齐放，从MJPEG、MPEG-2到热门的MPEG-4、H.264压缩技术，从软压缩到硬压缩，视频路数的不断增加（4、9、16、32等），系统的网络功能等，令人眼花撩乱。
DVR产品随着各种不同的应用环境，开发出不同系列的产品.市面上各种品牌、型号繁多，功能特性各异DVR，但总的来说，按系统结构可以分为两大类：
基于PC架构的PC式DVR和脱离PC架构的嵌入式DVR。
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数字硬盘录像机二、DVR的功能特性1、实现了模拟节目的数字化高保真存储能将广播和收集的模拟视音频节目以数字化方式录制和存储，一次录制，反复播放，质量不会有任何下降。
2、功能齐全的输入/输出接口提供了天线/电视电缆、AV端子、S端子输入接口、S端子输出接口。
可录制几乎所有电视节目和其他播放机、摄像机输出的信号。
可方便地与其他视听设备连接。
3、多种可选的图像录制等级对同一个节目，提供了中、高、低三档录制等级，高档录制时，图像质量接近于DVD。
4、大容量、长时间节目存储，可扩展性强。
5、先进的时移（TimeShifting）功能当不得不中断电视节目的收看时，只需按下TimeShifting键，后面的节目就会自动保存，事后观看时不会有任何停顿感。
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数字硬盘录像机二、DVR的功能特性6、预约录制/播放节目功能用户可以自由设定开始录制/播放节目的起始时刻、时间长度等。
通过对预约节目单的编辑组合，可以系统化地录制各种间断性的电视节目，包括电视连续剧。
7、强大的网络信息家电中心用户通过网络通信接口，使用DVR量身定做的网络浏览器，配备相应的网络资源即可享用丰富的网络在线信息。
8、便捷实用的已录制节目管理方法用户可以按录制时间、节目种类等方式对已录制节目进行组织和分类，随意在喜好的位置设置书签。
9、随心所欲的播放方式由于硬盘快速、随机存储的特点，使得在欣赏录制好的和正在录制的节目时，都可以用比当前DVD播放机更多样、更灵活的方式进行特技播放。
快速播放时，图像更加平滑；慢速播放时具有更高的细节分辨率。
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数字硬盘录像机三、DVR的主要技术指标1、采用的图像压缩标准压缩方式是DVR的核心技术，它在很大程度上决定着图像的质量、压缩比、传输效率和传输速度等性能，因而是评价DVR性能优劣的重要环节。
随着多媒体技术的发展，相继推出了多种压缩编码标准。
目前常用的有JPEG/M-JPEG、H.261/H.263、H.264和MPEG等标准。
其中，H.264和MPEG4代表了人类在视频编解码方面的最新成果，是图像压缩方面发展的方向和重点。
特别是H.264近期将会逐渐取代MPEG4，因为采用前者，其占用的带宽和需要的存储量比后者下降50%左右。
但也有人认为，在DVR硬盘容量问题得到解决后，人们关注的焦点将是图像的画质。
因此，不仅M-JPEG和小波压缩仍会被使用，而且图像质量最好的MPEG2也将得到更多应用。
此外结合M-JPEG和MPEG4二者优势的双码流压缩方式被认为是较理想的方案。
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数字硬盘录像机三、DVR的主要技术指标2、图像质量图像质量是评价DVR质量的核心问题。
模拟的视频图像信号输入到DVR中变成数字信号后，经过压缩、存储、解压缩，其转换的优劣及转换的速度，可以从图像的清晰度、灰度、色彩还原、实时性等多个方面加以评价，其中图像的清晰度是最重要的指标。
它DVR的清晰度可以分为显示清晰度、录像清晰度和回放的清晰度。
达到800×600像素以上的高品质画面、同时能对每路的清晰度可做动态分配将是DVR的主要目标之一。
3、可同时输入摄像机的路数一般多为4、8、16路，已有24路或更多路数的产品，超大路数的嵌入式DVR将会成为未来市场的领衔产品。
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数字硬盘录像机三、DVR的主要技术指标4、图像回放的显示速度在某些场合有实时性要求，如银行、收银台等，一般8路为200帧/s，16路为400帧/s，24路为600帧/s。
而在普通场合则不必过分强调实时性，6.5-12.5帧/s即可满足保安、大厅、小区、宾馆、商场等场合，而且网络传输效果更好，硬盘消耗少，存储时间更长。
5、可记录图像的时间一般记录5-7天足够了，现在单个硬盘容量已达500GB以上，所以很好实现。
6、稳定性稳定工作对DVR而言是至关重要的，也是当前DVR最主要的问题。
对基于PC机的DVR，影响其稳定性的主要因素有：
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数字硬盘录像机三、DVR的主要技术指标-PC机。
工控机要优于兼容机。
-操作平台。
采用成熟的操作系统稳定性高。
-应用软件。
在设计中也要考虑稳定性问题。
-硬件压缩与软件压缩。
前者优于后者。
-视频采集的结构。
单卡方式优于多卡方式。
总之要采取足够的措施来保证稳定性，解决DVR稳定性的根本出路在于选用一体化嵌入式的DVR，但目前这种嵌入式的DVR具有4路以上的机型还很少见，而且在网络功能、视音频同步方面的功能也不太令人满意。
另外，一些DVR产品由于无法保证系统长时间连续运行而采用硬件看门狗功能具有防死机重启电路，可维持DVR稳定运行，虽然在启动期间无法录像，对安全上是一个漏洞，但作为权宜的应急措施还是可以的。
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数字硬盘录像机三、DVR的主要技术指标7、本身具有的或可控制的图像切换能力目前的DVR从功能上来讲，还是以录为主，以控为辅，因此它实际上只是数字式监控的雏形。
不过已经出现了同时具备数字视频服务器DVS和带矩阵切换DVX功能的产品。
8、联网性能这取决于该DVR是以图像记录为主还是以图像传输或远程监控为主，要在图像记录和传输特性这对矛盾中掌握好平衡。
DVR从理论上来讲，都可以联网，特别是采用局域网传输时均表现良好，但许多产品在使用ISDN、DDN、xDSL等公网传输时却表现出连通性差、实时性差、宽带无法随时保证，只能传送多分割图像画面而不能传送单一大图像画面的问题。
未来DVR可能会与IP联网更加紧密结合而变成NVR（NetworkVideoRecorder）。
329、性能价格比
数字硬盘录像机四、硬盘录像卡硬盘录像系统常常利用硬盘录像卡来实现视频的数据变换和压缩，目前市面上流行的硬盘录像卡主要有软压缩硬盘录像卡和硬压缩硬盘录像卡两大类。
1、软压缩硬盘录像卡主要为一个由若干个图像采集芯片为核心，配合外围电路与元件，完成图像采集功能的电路板产品。
软压缩硬盘录像卡的图像采集功能通过图像采集芯片完成，而图像压缩则通过软件完成。
这种产品由于开发难度大，市面上的品种不多，主要有加拿大的PIC2000、深圳以太公司的ETHER8000系列、韩国的PICASO和KODICOM等。
只要使用恰当，软件性能和稳定性都比较好。
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数字硬盘录像机四、硬盘录像卡2、硬压缩硬盘录像卡其图像采集和图像压缩都通过板卡上的芯片来实现。
它与软压缩硬盘录像卡的区别主要就是将图像压缩软件算法也写入了硬件板卡上的DSP芯片中，让DSP代替CPU去运算，减轻了CPU的负担。
由于硬压缩很少用CPU资源，因此大多数硬压缩都采用高分辨率显示，大比特流压缩，图像清晰度高。
但也带来了新的问题：
数据量太大，故硬盘消耗大，录像保存时间短，同时也给网络传输带来很大压力，不适合多路远程监控。
另外图像压缩DSP芯片由于设计上的局限，发热量大，最高达80℃，如果插入4块卡，在没有良好散热条件的夏天特别容易死机。
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数字硬盘录像机四、硬盘录像卡2、硬压缩硬盘录像卡硬压缩还有一个缺陷就是硬件成本太高，价格降不下来，甚至有的卡没有先进的加密技术而采用昂贵的USB加密狗完成加密。
反映出来产品技术含量不高的特点。
由于价格昂贵，主要用于高端场所，难以推广到小区、宾馆等中低端场所。
3、应用选型-如果DVR的电脑主机CPU频率低，监控路数多，实时性要求高，而且硬盘空间又特别大，可考虑采用硬压缩录像卡。
-如果监控路数在8路以下，则软压缩完全可以代替硬压缩。
-需要多路远程监控时，可选择接近实时的MPEG-4压缩格式的软压缩产品，这类产品不仅网络效果好，而且实时性不错。
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PC式硬盘录像机这种架构的DVR以传统的PC机为基本硬件，以Win98、Win2000、WinXP（也有少量的使用Linux）为基本软件，配备图像采集或图像采集压缩卡，编制软件成为一套完整的系统。
PC机是一种通用的平台，PC机的硬件更新换代速度快，因而PC式DVR的产品性能提升较容易，同时软件修正、升级也比较方便。
一、PC式DVR的分类1、工控机PCDVR工控机PCDVR采用工控机箱，可以抵抗工业环境的恶劣和干扰。
采用CPU工业集成卡和工业底板，可以支持较多的视音频通道数以及更多的IDE硬盘。
当然其价格也是一般的商用PC的两三倍。
它常应用于各种重要场合和需要通道数较多的情况。
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PC式硬盘录像机一、PC式DVR的分类2、商用机PCDVR商用机PCDVR一般也采用工控机箱，用以提高系统的稳定可靠性，视音频路数较少的也有使用普通商用PC机箱的。
它采用通用的PC主板，及各种板卡来满足系统的要求。
其价格便宜，对环境的适应性好。
它常应用于各种一般场合，其图像通道数一般少于24路。
3、服务器PCDVR服务器PCDVR采用服务器的机箱和主板等，其系统的稳定可靠性也比前两者有很大的提高。
常常具有UPS不间断电源和海量的磁盘存储阵列，支持硬盘热拔插功能。
它可以长期24小时×7天的连续不间断运行。
它常应用于监控通道数量大，监控要求非常高的特殊应用部门。
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PC硬盘录像机应用原理图38
PC式硬盘录像机二、PC式DVR的优点-存储空间较大，容易扩展硬盘，适宜长时间录像-良好的人机接口和文件管理功能，通过鼠标、键盘可以很好地实现功能操作-软、硬件升级比较容易，产品更新快-一般故障都可通过更换部件进行维修，整机不会报废，相对降低了对系统的二次投资。
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PC式硬盘录像机三、PCDVR产品的问题-稳定性差。
DVR软件与PC硬件、WINDOWS操作系统不兼容以及WINDOWS自身的不完善，很容易造成系统死机。
-PCDVR产品操作及
升级会员 