光纤监控系统方案.docx
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光纤监控系统方案
闭路电视监控系统
设
计
方
案
扬州福瑞达科技有限公司
2012年5月
一、概述
随着现代化企业制度在我国的普及和深化发展，企业的信息化建设不断深入，各企业特别是大中型企业都加快了信息网络平台的建设；企业正逐步转向利用网络和计算机集中处理管理、生产、销售、物流、售后服务等重要环节的大量数据。
传统的厂区周界安全防范系统是建立高高的围墙,铁栅栏等,如果有非法入侵无法及时发现和处理，那么就需要有一套先进,科学,实用,性能稳定可靠的安全防范监控系统来实现,为了更好的保护财产及工厂的安全,根据企业用户实际的监控需要，一般都会在工厂周边、大门、办公楼、生产车间、仓库、机房等重点部位安装摄像机。
监控系统将视频图像监控,实时监视,多种画面分割,多画面分割显示,云台镜头控制,打印等功能有机结合的新一代监控系统，同时监控主机自动将报警画面纪录,做到及时处理,提高了保卫人员的工作效率并能及时处理警情，能有效的保护工厂财产和工作人员的安全,最大程度的防范各种入侵,提高处理各种突发事件的反映速度,给保卫人员提供一个良好的工作环境,确保整个工厂的安全。
在现代化企业中，工厂实施视频监控系统，安全保卫部门可以实现在企业厂区门口、厂房、办公楼、周界围墙、仓库等目标进行实时全天候视频监控，对厂内各主要通道和生产场地进行监控，行政部门可以了解员工工作情况，加强员工考勤管理，提高工作效率，需对生产和办公场所进行视频监控，生产管理部门实现及时了解各车间的工作情况和流水线的生产情况，但视频图像必须保密，某些车间因工作环境有害人体健康，需要实现无人作业，这就需要远程监控生产过程，某些设备因安装位置不易接近，人工巡视作业危险性较大，需用摄像机进行远程监视，企业领导在办公室利用桌面微机，随时了解各主要生产环节的实时生产状况，处理突发事件，与现场进行双向语音交流，外出时可利用上网输入密码登录进入系统，随时了解生产情况，异地监控需求对于跨地区大中型企业，除本地建立网络监控系统外，还可对分支机构进行集中远程视频监控。
根据厂方实际要求，闭路监控系统实施可实现其功能为：
✧实时对围墙进行高清晰视频监控
✧实时对各大门进出人，车辆进行高清晰视频监控
✧可录制各点的视频录像以备安防查用
为进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求，创造一个安全、舒适、温馨、高效的生产与生活环境，并根据各种不同厂区的需要，从工厂的具体实际出发，做到配置合理，留有扩展余地，技术先进，性能价格比高，确保系统性能高质量，高可靠性。
本方案根据工厂实际情况和需求，参照有关国际标准和国家标准，并结合我公司所积累的经验，编制出这套技术方案。
若对本方案的内容或其它方面有不详尽之处，我们随时欢迎您们的宝贵意见。
二、设计原则
本工厂方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。
并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。
本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
其具有以下原则：
1、先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本工厂的特点。
该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。
同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
2、经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
3、可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
4、开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。
5、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
并根据今后该工厂工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
6、追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
7、保留足够的扩展容量
该工厂设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
8、提高监管力度与综合管理水平
本工厂系统设备控制需要高效率、准确及可靠。
本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。
闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
三、设计规范和依据
1、《智能建筑设计标准》（GB／T50314—2000）
2、《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998）
3、《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS/119-2000）
4、《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
5、《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
6、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB/50198-94）
7、《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93）
8、《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
9、《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001）
10、《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115）
11、《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94）
12、《消防联动控制设备通用技术条件》（GB16806—1997）
13、《火灾自动报警设计规范》（GB50116-98）
四、系统功能和特点
本着系统既要先进、实用、成熟、可靠，又要做到系统开放性、可扩展性好，兼顾投资合理、效益最佳的目的。
闭路电视监控对现场设备进行集中监视、控制和管理，使这些设备得以安全、可靠、高效地运行，最大限度地发挥智能管理的作用，创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的优良环境，节约能源，并减少维护人员。
根据本工厂的环境需要,并接合功能需求建立本工厂闭路电视监控，
1、系统具有以下功能：
CCTV主要任务是对建筑物内重要部位的事态、人流等动态状况进行宏观监视、控制，以便对各种异常情况进行实时取证、复核，达到及时处理目的。
1）实现各种遥控信号
2）对视频信号进行时序、定点切换、编程。
3）察看和记录图像，应有字符区分并作时间（年、月、日）的显示。
4）实现同步切换：
电源同步或外同步。
5）内外通信联系。
6）电源控制
摄像机应由安保控制室引专线统一供电，并由安保控制室操作通、断。
对离安保控制室较远的摄像机统一供电确有困难时也可就近解决，如果系统采用电源同步方式的，则必须与安保控制室为同相的可靠电源。
2、系统具有以下特点：
1）MJPEG算法压缩技术
MJPEG是指MotionJPEG，即动态JPEG，按照25帧/秒速度使用JPEG算法压缩视频信号，完成动态视频的压缩。
是由JPEG专家组制订的，其图像格式是对每一帧进行压缩，通常可达到6：
1的压缩率，但这个比率相对来说仍然不足。
就像每一帧都是独立的图像一样。
MJPEG图像流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。
因为每帧都可任意存取，所以MJPEG常被用于视频编辑系统。
动态JPEG能产生高质量、全屏、全运动的视频，但是，它需要依赖附加的硬件。
而且，由于MJPEG不是一个标准化的格式，各厂家都有自己版本的MJPEG，双方的文件无法互相识别。
MJPEG的优点是画质还比较清晰，缺点是压缩率低，占用带宽很大。
一般单路占用带宽2M左右。
2）H.264压缩技术
H.264视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。
H.264采用运动视频编码中常见的编码方法，将编码过程分为帧内编码和帧间编码两个部分。
埃帧内用改进的DCT变换并量化，在帧间采用1/2象素运动矢量预测补偿技术，使运动补偿更加精确，量化后适用改进的变长编码表（VLC）地量化数据进行熵编码，得到最终的编码系数。
H.264标准压缩率较高，CIF格式全实时模式下单路占用带宽一般在几百左右，具体占用带宽视画面运动量多少而不同。
缺点是画质相对差一些，占用带宽随画面运动的复杂度而大幅变化。
3）MPEG-1（VCD标准）压缩技术
制定于1992年，为工业级标准而设计，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM,Video-CD、CD-i。
它用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码，经过MPEG-1标准压缩后，视频数据压缩率为1/100～1/200，影视图像的分辩率为360×240×30（NTSC制）或360×288×25（PAL制），它的质量要比家用录像系统（VHS-VideoHomeSystem）的质量略高。
音频压缩率为1/6.5，声音接近于CD-DA的质量。
MPEG-1允许超过70分钟的高质量的视频和音频存储在一张CD-ROM盘上。
VCD采用的就是MPEG-1的标准，该标准是一个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准。
MPEG-1的编码速率最高可达4-5Mbits/sec，但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。
MPEG-1也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路（ADSL），视频点播（VOD），以及教育网络等。
同时，MPEG-1也可被用做记录媒体或是在INTERNET上传输音频。
MPEG1标准占用的网络带宽在1.5M左右。
4）MPEG-2（DVD标准）压缩技术
制定于1994年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率，主要针对高清晰度电视（HDTV）的需要，传输速率在3-10Mbits/sec间，与MPEG-1兼容，适用于1.5～60Mbps甚至更高的编码范围。
分辩率为720×480×30（NTSC制）或720×576×25（PAL制）。
影视图像的质量是广播级的质量,声音也是接近于CD-DA的质量。
MPEG-2是家用视频制式（VHS）录像带分辩率的两倍。
MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道，和多达7个伴音声道（DVD可有8种语言配音的原因）。
由于MPEG-2在设计时的巧妙处理，使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据，如VCD。
除了做为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及多级多点的直播（DirectBroadcastSatellite）提供广播级的数字视频。
MPEG-2的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。
对于最终用户来说，由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量（如DVD画面）在电视上效果并不明显，到是其音频特性（如加重低音，多伴音声道等）更引人注目。
MPEG-2的画质质量最好，但同时占用带宽也非常大，在4M-15M之间，不太适于远程传输。
5）MPEG-4压缩技术
如果说，MPEG-1“文件小，但质量差”；而MPEG-2则“质量好，但更占空间”的话，那么MPEG－4则很好的结合了前两者的优点。
它于1998年10月定案，在1999年1月成为一个国际性标准，随后为扩展用途又进行了第二版的开发，于1999年底结束。
MPEG－4是超低码率运动图像和语言的压缩标准，它不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。
MPEG-4标准主要应用于视像电话（VideoPhone），视像电子邮件（VideoEmail）和电子新闻（ElectronicNews）等，其传输速率要求较低，在4800-64Kbits/sec之间，分辨率为176X144。
MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图象质量。
与MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4为多媒体数据压缩提供了一个更为广阔的平台。
它更多定义的是一种格式、一种架构，而不是具体的算法。
它可以将各种各样的多媒体技术充分用进来，包括压缩本身的一些工具、算法，也包括图像合成、语音合成等技术。
MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。
MPEG-4是第一个使你由被动变为主动（不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性）的动态图象标准；它的另一个特点是其综合性；从根源上说，MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合（视觉效果意义上的）。
MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。
MPEG4标准的占用带宽可调，占用带宽与图像的清晰度成正比。
以目前的技术，一般占用带宽大致在几百K左右。
总之，本闭路电视监控是一个使本工厂高度自动化、高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。
五、方案设计
根据设计原则、设计规范和依据及国际国内标准，并根据用户的需求，以及所提供的图纸及相关资料，并结合工厂的实际情况及未来的发展趋势，对该工厂的闭路电视监控进行方案设计。
5.1.系统构成及原理
闭路电视监控系统分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统四个部分构成,还具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。
其原理如以下系统图：
（1）数字闭路电视监控系统原理图
5.2.用户需求分析及前端分布
根据用户需求，充分考虑了本系统高度的可靠性、先进性、灵活性、可扩充性、易管理性及性能价格比高等优点，并根据所提供的图纸及相关料资，并根据工厂实际情况及未来的发展趋势，结合我公司所积累的经验，以及相关产品的性能等因素，对本工厂方案实施。
系统共设计有37台红外一体化摄像机，被设计在工厂的四面围墙，每个摄像头间隔100米，详细请看图纸。
根据贵公司的实际情况，我司做出以下信息点统计表（配合图纸观看）。
闭路电视监控系统信息点统计表
摄像机号
摄像范围需求
H1—H6
安装在北围墙和东围墙上，这六个摄像机将北围墙覆盖。
H7—H14
安装在东围墙上，这八个摄像机将东围墙覆盖。
H15—H22
安装在南围墙上，这八个摄像机将南围墙覆盖。
H23—H29
安装在南围墙上，这七个摄像机将南围墙覆盖。
H30—H37
安装在西围墙上，这八个摄像机将西围墙覆盖。
5.3.实施方案设备选型及配置
5.3.1.前端系统
1、在工厂的内部原来监控设备，现准备添加新的设备来对其他的监控点进行监控，用的设备为独立枪机。
它主要是由室外护罩，机芯组合而成。
它的主要功能是高清晚上可以红外夜视，在极黑的照度也能看到监视物体，能够真正实现24小时监控，地点根据图纸对应现场来安装。
6、前端系统配置表
编号
产品名称
产品型号
单位
数量
备注
1
高清红外摄像机
HSS-AR6048C
台
37
2
光端发射机
CXHY-0008
对
5
5.3.2.传输系统
监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场，所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。
1、视频信号传输
一般采用同轴电缆传输视频基带信号，既用标准的视频同轴电缆SYV-75-5来进行传输，但根据现场勘查可以使用光缆传输和同轴电缆传输交叉使用，可以增加保密的安全系数。
我们可以选择在摄像设备的前端安装用普通的视频线到了可以接入光纤的地点加入光端机来把视频信号转换为数字信号经过光纤传输到终端的主控制室。
这样能有效的对视频图象进行长距离传输（最远可以达到20公里），增加保密性和图象的抗衰减性。
将视频图象有效的进行还原到主机上。
2、管槽敷设
根据现场考察，铠装光缆无需铺管，直接走墙或者地埋，同轴电缆，电源电缆需普pvc管材。
3、传输系统配置表
编号
产品名称
产品型号
单位
数量
备注
1
视频线
SYV-75-5-2
米
4050
2
电源线
RVV2X1.0
米
1850
3
电源线
RVV2X0.5
米
2300
3
光纤
单模八芯
米
1653
5.3.3.控制系统
5.3.3.1数字硬盘录像系统
1、数字监控硬盘录像系统的功能
数字硬盘录像是当今安保电视系统领域最新型的、性能最卓越的数字化图像记录设备，它将监控系统中所有的摄像机摄取的画面进行实时数字压缩并录制存档，可以根据任意检索要求对所记录的图像进行随机检索。
由于采用了数字记录技术，能大大增强录制图像的抗衰减、抗干扰能力，因此无论经过多少次的检索或录像回放都不会影响播放图像的清晰度，而传统的模拟方式记录的录像带在经过若干次检索及回放后，图像质量将会有一定的衰减并引起信号信噪比的下降。
当需要对已存储的图像进行复制时，数字记录的图像不存在复制劣化的问题，而模拟方式记录的图像每经过一次复制就要劣化一次。
数字硬盘录像系统是集计算机网络化、多媒体智能化与监控电视为一体，以数字化的方式和全新的理念构造出的新一代监控图像硬盘录像系统。
系统在实现本地数字图像监控管理的同时，又能实现监控图像画面的远程传送，加强了整体安全管理。
在系统中，所有图像数据均以数字形式保存，这与传统的模拟信号系统相比较，打印出的照片具有更高的清晰度和逼真感，数据的传输更可靠，速度更快。
系统以模块化设计为基础，各个模块包括：
信号采集模块、监控模块、图像录制模块、远程访问模块和中央控制模块。
整个系统维护简便，易于安装。
支持TCP/IP、UDP/IP等网络传输协议，采用IE直接远端访问、控制。
可在本地局域网内支持多台已授权管理的电脑主机进来访问、控制。
由于数字硬盘录像设置在计算机系统中，信息可以自由传递到网络能够到达的范围，因此监控图像的显示不再拘于传统的图像切换方式，可以根据需要在任何被授权的地点监控任何一处的被控图像，使系统具有极强的安全管理能力。
监控图像通过图像录制模块以高压缩率存储于高容量磁盘阵列中，可随时供调阅、快速检索。
也就是说，可将多个摄像机（目前最多为32个）的多路图像实时显示于一台监视器上，同时，还可将所有的图像录制于其内置的硬盘驱动器中，以备回放、查找和转换，并可将图像备份至外置硬盘中。
所有操作，都可在遥控器上完成，从而摆脱Windows操作系统，避免了死机现象。
相对于传统的磁带记录方式，操作简便，可靠性，回放质量更高。
所有记录可供长时间保存，重复利用率极高。
还可被转录制成光盘用于存档保存。
在大于200G的硬盘配置下，动态录像约可以存储一个月甚至更长时间。
2、数字监控硬盘录像系统的主要特点
（1）高效率，耐用，节省维修费用。
数字硬盘录像，使已录制图像的抗衰减、抗干扰能力大大增强，可以反复录像、回放、检索而不失真和破坏，高效耐用，节省了很多维修费用。
与传统的录像带的图像存储经长期使用容易损坏相比较具有极大优越性。
（2）与现有的安保电视系统设备可兼容。
在现有的安保电视系统配置设备的基础上，只是更换旧的盒式录像机和多画面视频处理器，仍可保留系统配置的其他设备。
（3）采用特殊的压缩存储技术。
采用特殊的压缩存储技术，以满足高活动性的动态清晰度录像以及高效率的压缩存储这两方面的要求，目前有的借用标准的MPEG压缩存储技术，有的采用D-TEG编码压缩方法来达到高效压缩率比。
（4）高速搜索和清晰度静像。
由于系统采用硬盘存储图像，故系统能提供快速搜索功能和高清晰度静像。
图像分辨率一般可达：
752X582或640X480像素。
录像速度：
25帧／s。
回放速度：
25帧／s。
录像和回放前都可以准确到年／月／日／时／分／秒，并可以独立调节每路画面的色彩、亮度、对比度和色饱和度。
（5）保密性强。
传统电视监控系统中使用磁带记录所发生的实时图像，但若一旦为犯罪分子所掌握，这就为犯罪分子销毁证据、替换或抹掉录像带内容等多项技术犯罪提供了机会，因为任何人员，只要能够接触到录像机就可以进行各种操作。
而数字化电视监控系统中图像的播放是由计算机程序来控制，对图像存档、回放和状态设置等操作均有严格的密码控制，即使是操作人员，如果不知道密码或其密码的权限不包含有上述操作内容，就无法知道已录制图像的内容。
另外，由于采用的是硬盘录像，不需要更换存储媒体，任何人都很难取走硬盘，或者取走也无法回放，保密性极强。
5.3.3.2控制系统配置表
编号
产品名称
产品型号
单位
数量
备注
1
硬盘录象机
LS-DRV7032X
台
1
2
硬盘录象机
LS-DVR7216LL
台
1
2
硬盘
WD10EADX1TB
台
2
5.3.4显示系统
1、显示与记录
显示主要是指前端进来的视频信号，通过光端机转换成数字信号到主控室，在还原为视频信号给到硬盘录象机输出到电脑显示器的图象显示效果。
2、显示系统配置表
编号
产品名称
产品型号
单位
数量
备注
1
19寸液晶监视器
MG-J190
台
2
5.4.设备清单
序号
名称
型号
设备说明
品牌
数量
单位
一、前端部份（A）
1
四军工阵列式护罩红外一体化摄像机
JA-773ER
进口SONY1/3"EFFIO，700TVL红外距离为100米
JOOAN
37
台
2
支架
PN-203
L形支架（室内外通用金属材质）
国产
37
只
3
电源
HF220-12
防水稳压220输入DC12V2A输出电磁滤波过压过流短路保护
航丰
37
台
4
8路光端机
HSGQ
EFIBRE-T/R-8VFC-20S
HSGQ
5
对
5
光纤跳线
HSGQ
HSGQFC/PC—ST/PC—3M
HSGQ
10
根
6
法兰盘
HSGQ
HGSQST接口
HSGQ
74
个
7
8口光纤盒
HSGQ
前端
HSGQ
5
台
前端设备金额小计
二、监控室部份（B）
8
嵌入式硬盘录象机
LS-DRV7032X
全D132路图像输入H.264硬压缩CIF环通
LSA
1
台
8
嵌入式硬盘录象机
LS-DVR7216LL
全D116路图像输入H.264硬压缩CIF环通
LSA
1
台
9
监控专用监视器
MG-J190
19寸620线，1280×1024亮度300cd/m²对比度1000:
1，数字模拟信号兼容
MYG
2
台
10
硬盘
WD10EADX
缓存３２Ｍ７２0０转1TB
WD
2
台
11
24口光纤盒
HSGQ
机房
HSGQ
2
台
12
光纤尾纤
HSGQ
HSGQFC/PC—ST/PC—1.5M
HSGQ
10
根
13
光纤
HSGQ
12芯单模室外铠装
HSGQ
2300
米
14
光纤熔接
HSGQ
HSGQ
30
点
15
视频线
SYV75-5-2
国标
扬州缆普
405
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