視頻監(jiān)控實驗報告.doc

研華數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)實驗研華數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)實驗一、 實驗?zāi)康?1了解工廠閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)、原則、依據(jù)及基本設(shè)計方案。2熟悉數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成及接線和布線。3熟悉數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。4熟悉圖像的采集、傳輸以及后繼的處理等步驟的硬件支持部分。5掌握所有實驗器材的性能及其具體的使用規(guī)則，完成具體設(shè)備的連接，組成一個四通道的實時數(shù)字視頻采集監(jiān)控系統(tǒng)。二、實驗器材1 研華視頻服務(wù)器15-DVR4P-400（4路VIDEO硬盤錄像主機）一臺及其所配4路視頻圖像輸入接頭、若干其他接頭、數(shù)據(jù)線和光盤說明書等2 研華工作站（workstation）ASW-8259TP一臺、內(nèi)部硬件驅(qū)動程序盤及使用說明書（光盤資料）3 研華公司通用數(shù)字解碼控制器15-AU40R四臺及其使用說明書4 使用SONY公司CCD的圖像采集器型號15-CA25EX(槍型攝像機)兩臺及型號為15-CC35D(槍型攝像機)兩臺5 TAMRON公司的自動光圈變焦鏡頭13VG308AS四個與四臺槍型攝像機配合使用6 轉(zhuǎn)換電源ADP12300R四個可將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，用于為槍型攝像機提供小電壓（DC12V）的直流電7 架設(shè)槍型攝像機的云臺15-AS20四臺8 用于連接視頻服務(wù)器串口和數(shù)字解碼控制器、銜接串行控制信號的FL485A(RS232-RS485轉(zhuǎn)換器)四個9 網(wǎng)線一根10 鼠標(biāo)、鍵盤各兩套11 顯示器一臺12 同軸電纜4根，長度不限13 與同軸電纜相配合使用的BNC接頭8個14 Windows XP Professional操作系統(tǒng)安裝光盤三、實驗原理1系統(tǒng)應(yīng)用概述當(dāng)今，隨著工廠的建設(shè)、管理向著信息化、智能化方向發(fā)展，在廠區(qū)安裝閉路監(jiān)控系統(tǒng)就成了許多生產(chǎn)企業(yè)必不可少的管理措施之一，在企業(yè)內(nèi)部安裝一整套局域網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以很清楚方便地了解本企業(yè)的生產(chǎn)工作情況。另外，在某些工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，需要對流水線上的產(chǎn)品或是機械機床上的刀具等進行實時的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況就會產(chǎn)生及時的反應(yīng)措施和報警，這樣可以有效地保障生產(chǎn)的順利進行。目前，在我國各行業(yè)中廣泛使用的閉路監(jiān)控系統(tǒng)大多為模擬系統(tǒng)，其主要特點是：采用矩陣主機控制，通過電視墻監(jiān)視前端目標(biāo)，采用長延時模擬錄像機系統(tǒng)進行錄像和回放；其主要缺點是：當(dāng)錄像資料需要長時間備份時，需要大量的錄像帶，消耗大量的人力和物力，并且在錄像回放、檢索時操作不方便。因此，基于數(shù)字存儲技術(shù)的硬盤錄像系統(tǒng)應(yīng)運而生，經(jīng)過幾年的發(fā)展，至今技術(shù)已經(jīng)完全成熟，很好地解決了傳統(tǒng)圖像存儲及回放等技術(shù)難題。數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)不僅存儲費用低、效率高，而且還具有網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠程傳輸和循環(huán)存儲等優(yōu)點。與此同時，硬盤錄像系統(tǒng)的數(shù)字化和傳輸網(wǎng)絡(luò)化等先進技術(shù)可以實現(xiàn)與防盜報警等系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動，及時準(zhǔn)確地反饋現(xiàn)場信息，為報警事件提供充分可靠的依據(jù)。我們選用的研華視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是一個典型的數(shù)字式的錄像系統(tǒng)，存儲量大，回放和檢索都非常地方便。2系統(tǒng)設(shè)計原則1 架構(gòu)合理：采用先進合理的技術(shù)來架構(gòu)系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)安全平穩(wěn)地運行，并具備良好的未來擴展條件。2 穩(wěn)定性和安全性：只有穩(wěn)定運行的系統(tǒng)才能確保企業(yè)閉路監(jiān)控系統(tǒng)平穩(wěn)運行，只有擁有較高的安全性才能保證整個系統(tǒng)不會被非管理人員和非法惡意操作所破壞。3 產(chǎn)品主流：系統(tǒng)是否采用當(dāng)今的主流產(chǎn)品，關(guān)系到系統(tǒng)的整體質(zhì)量和未來能否得到良好的技術(shù)支持以及完整的技術(shù)文檔資料。4 低成本低維護量：力爭有良好的性能價格比，所采用的產(chǎn)品應(yīng)是簡單、易操作、易維護和高可靠度的。系統(tǒng)的易操作性和易維護性是保證非專業(yè)人員使用的一個重要條件。5 功能完善：錄像、監(jiān)控、預(yù)警、查詢等功能的運用應(yīng)簡單、方便。3實驗系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)在本實驗中，我們要達到的設(shè)計要求是：組成一個4通道畫面的實時數(shù)字錄像監(jiān)控系統(tǒng)，通過4路攝像系統(tǒng)將各自采集的數(shù)字圖像在顯示器上用4分屏方式分別顯示出來并用硬盤予以記錄便于回放和查詢：同時，可以將其中任一路攝像系統(tǒng)采集來的連續(xù)視頻圖像或是單一圖片通過網(wǎng)絡(luò)傳送至局域網(wǎng)上的另外一臺計算機上，這樣使得通過網(wǎng)絡(luò)遠距離查看錄像資料成為可能，而且也可以在另外的計算機上對這些傳送過來的圖像、圖片信息進行一定的圖像處理及比對，若是發(fā)現(xiàn)異常情況可以將一定反饋報警信號通過局域網(wǎng)發(fā)送給圖像采集系統(tǒng)，實時圖像采集系統(tǒng)的管理員據(jù)此檢查各現(xiàn)場的情況，這樣就可以盡早發(fā)現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場的異常情況。這套數(shù)字視頻硬盤監(jiān)控錄像系統(tǒng)可以用于工廠廠房現(xiàn)場的監(jiān)控；也可用于機械加工機床上對刀具進行多角度的觀測和圖像采集，在對采集來的圖像進行比對和檢查，可以盡早發(fā)現(xiàn)刀具表面的裂紋以及其他可能產(chǎn)生的失效形式。在一些對軟、硬實時性要求并不高的場合都可以考慮應(yīng)用。4系統(tǒng)總體設(shè)計方案本實驗中，以功能要求的不同可以將系統(tǒng)分為五個組成部分：（1）前端攝像系統(tǒng)-攝像部分是數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分，是整個系統(tǒng)的眼睛，它把監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D像信號，傳送到控制中心的監(jiān)視器上，攝像部分的好壞及它產(chǎn)生的圖像信號質(zhì)量將影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。（2）視頻傳輸系統(tǒng)-系統(tǒng)的圖像信號通道。（3）視頻控制系統(tǒng)-是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是整個系統(tǒng)功能的指揮中心。（4）視頻顯示和記錄系統(tǒng)-進行監(jiān)控時的人機交互，將傳送來的圖像一一顯示并予以存儲。 （5）遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)-可以查看視頻服務(wù)器發(fā)送過來的錄像資料。 數(shù)字視頻硬盤監(jiān)控錄像系統(tǒng)的總的結(jié)構(gòu)圖大致如下：控制部分?jǐn)z像部分傳輸部分顯示與記錄遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及圖像處理遠距離發(fā)送視頻信息5各部分組成方案1攝像部分（a） 攝像機-需要分辨被攝物體的細節(jié)，故采用彩色攝像機，4路采集共4臺，其中使用SONY公司CCD的圖像采集器型號15-CA25EX(槍型攝像機)兩臺及型號為15-CC35D(槍型攝像機)的兩臺。（b） 鏡頭-在所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化不大的情況下，我們采用定焦自動光圈鏡頭，具體為TAMRON公司的自動光圈變焦鏡頭13VG308AS四個與四臺槍型攝像機配合使用。（c） 云臺-是用來安裝、固定攝像機的支撐設(shè)備，分為水平和全方位云臺兩種，因為我們所需要的監(jiān)視范圍不大，所以選擇水平云臺，在云臺上安裝好攝像機后可調(diào)整攝像機俯仰的角度，達到最好的監(jiān)視角度后可遙控水平旋轉(zhuǎn)。（d） 解碼器-與矩陣控制主機配套使用，其通過數(shù)據(jù)線纜接收來自矩陣主機的控制信號，對主機的控制碼進行解碼，放大輸出，驅(qū)動云臺的旋轉(zhuǎn)。解碼器中用于攝像部分的功能就是其連接云臺的和接可變焦鏡頭的部分，2控制部分（a） 視頻服務(wù)器-研華視頻服務(wù)器15-DVR4P-400（4路VIDEO硬盤錄像主機），本身裝有配套的視頻控制及記錄、回放的軟件，所以它本身就是一個集控制、顯示與記錄功能為一體的復(fù)合性能設(shè)備。其中軟件的功能即包括控制云臺。（b） 解碼器-使用其RS485口解析來自視頻服務(wù)器的控制信號，傳遞給其本身的云臺控制部分，來控制云臺的動作。（c） RS232-RS485轉(zhuǎn)換器-連接視頻服務(wù)器的RS232串口將信號轉(zhuǎn)換為RS485再輸入解碼器的RS485口。3傳輸部分（a） 同軸電纜-型號SYWV-75-5，用來將工業(yè)現(xiàn)場采集的視頻監(jiān)控信號傳送至視頻服務(wù)器。（b） BNC接頭-安裝于同軸電纜兩端，一頭接攝像機，另一頭接視頻服務(wù)器。4顯示與記錄部分（a） 視頻服務(wù)器-研華視頻服務(wù)器15-DVR4P-400（4路VIDEO硬盤錄像主機）,其本身可以4分屏顯示4路圖像和用大容量硬盤記錄數(shù)據(jù)。5遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控部分（a） 研華工作站（workstation）-型號為ASW-8259TP，可進行圖像處理和監(jiān)控。（b） 網(wǎng)線-連接研華工作站和視頻服務(wù)器的網(wǎng)口進行圖像、圖片信息數(shù)據(jù)的傳輸，組成簡單的對等網(wǎng)絡(luò)。6系統(tǒng)總體連接示意圖（以一路信號說明）研華視頻服務(wù)器15-DVR4P-400攝像機解碼器RS232-RS485轉(zhuǎn)換器4路接頭電源DC12V鼠標(biāo)、鍵盤研華工作站ASW-8259TP（安裝Windows XP）顯示器鼠標(biāo)、鍵盤 BNC接頭 同軸電纜 （視頻信號）鏡頭 AC220V 云 臺AC220V AC220VRS232 BNC接頭RS485 AC220V 圖像輸出網(wǎng)線 PS/2 AC220V顯示屏四、實驗步驟1 將TAMRON公司的自動光圈變焦鏡頭13VG308AS套在槍型攝像機的前端，將鏡頭的引出線插入攝像機旁邊的LENS孔內(nèi)。2 將攝像機電源的引出電源線（兩根）其中右邊白線為正的一根接入攝像機后端的有PW的兩口的右邊一口，另一黑線作為負(fù)接入左邊的一口。3 將攝像機固定于云臺上。4 取適當(dāng)長度的同軸電纜一根，將兩頭剝?nèi)ネ馄ぃ活^接上一個BNC接頭，用電烙鐵焊接好。5 將4路視頻信號接頭連上視頻服務(wù)器，將裝有BNC接頭的同軸電纜一頭連接上攝像機后注有VIDEO OUTPUT的視頻輸出口，另一頭接上4路視頻輸入接頭的標(biāo)有1的接口上。6 將云臺的引出線拉直，可以看見它的末端總共有7根不同顏色的線，分別是黃、棕、藍、紫、黑、綠和紅。參照云臺自身上的標(biāo)簽：電源（紅色）、共用（黑色）、向下（藍色）、向上（紫色）、順轉(zhuǎn)（棕色）、逆轉(zhuǎn)（黃色）、接地線（綠色）。我們將解碼器的蓋子打開，將云臺各色線接上解碼器的云臺控制部分，具體接法如下：黃色接RIGHT(右)、棕色接LEFT(左)、藍色接DOWN(下)、紫色接UP(下)、黑色接COM(共用)。綠色線和紅色線閑置不接。具體參照下圖（圖1）。 圖17 將AC220V電源線的火線和零線分別接入解碼器最左邊的注有AC220V輸入的兩個接口中，如上圖所示。8 取兩根細線一紅一綠，紅線接入解碼器的最右端的注有RS485(B)的口，綠線相應(yīng)地接入注有RS485(A)的口。如下圖所示（圖2）。 圖29 解碼器內(nèi)有兩塊紅色的方塊，寫有“協(xié)議”的上有1、2、3、4數(shù)字，寫有“地址碼”的上寫有1、2、3、4、5、6、7、8數(shù)字。通過查閱解碼器的說明書：“地址碼”的前六位是地址開關(guān)，反映攝像機的號碼，因為我們用來實驗的這一臺攝像機連接在4路視頻接頭的“1”頭上，所以我們必須將此處攝像機的號碼設(shè)置為“1”，于是六位地址開關(guān)分別設(shè)置為1、0、0、0、0、0。“地址碼”的7、8兩位為波特率設(shè)置位，我們采用的是9600bps的波特率，所以必須設(shè)置為0、0。在協(xié)議設(shè)置塊上，我們使用PELCO-D的協(xié)議，所以我們設(shè)置此處4位為1、0、0、0。設(shè)置后如下圖所示（圖3） 圖310至此，有關(guān)解碼器的接線設(shè)置已經(jīng)完成如下圖（圖4），將解碼器的后蓋蓋上。圖411將接入解碼器最右邊的RS-485（A）(B)口一紅一綠兩根線中的紅線接上RS232-RS485轉(zhuǎn)換器FL485A的Dt/B口，綠線相應(yīng)地接上轉(zhuǎn)換器FL485A的Dt/A口,具體如下圖（圖5）。圖512將RS232-RS485轉(zhuǎn)換器FL485A的串口母頭接入研華視頻監(jiān)控服務(wù)器的串口（圖6）。將視頻服務(wù)器的視頻輸出端連接顯示器，接上電源、鼠標(biāo)和鍵盤。至此，視頻監(jiān)控部分的接線基本完成（圖7）。 圖6 圖713插上攝像機電源，接通解碼器的電源、視頻服務(wù)器的電源和顯示器的電源，按下視頻服務(wù)器的啟動按鈕，服務(wù)器開始啟動，進入Windows XP界面后系統(tǒng)直接進入了視頻服務(wù)器自帶的監(jiān)控軟件界面。用密碼進行登錄后，就可以作為合法的用戶對系統(tǒng)進行設(shè)置和改動了。按下設(shè)置按鈕，用（圖8）界面設(shè)置攝像機；再進入PTZ設(shè)置畫面（圖9）設(shè)置控制云臺的通訊方式、通訊地址以及波特率等信息，其應(yīng)與剛才解碼器中的設(shè)置一致。完成這些設(shè)置后，顯示其的界面就可以用4分屏的方式看到第一采集通道中的攝像機傳遞來的視頻信號了（圖10），同時，可以在主界面上用圖11所示的PTZ控制器來控制云臺的8個方向的動作，非常的方便。14只要視頻服務(wù)器一經(jīng)啟動，其便自動進行錄像功能。在錄像的過程中，可以進行抓拍圖片，同時也可以進行相應(yīng)的檢索和回放。你可以選擇相應(yīng)的備份種類。如果需要將視頻連續(xù)畫面進行遠距離的傳輸，可以使用AVI備份（圖12）。圖8圖9 圖10圖11 圖1215將一段備份的視頻錄像或圖片信息通過對等網(wǎng)傳送至另一臺終端機。我們采用研華的工作站ASW-8259TP，參照其說明書我們對其進行了相應(yīng)的接線，具體可以參照下圖（圖13）。 圖1316因為工作站是裸機，所以我們通過其自帶的VCD光驅(qū)在其上安裝了Windows XP操作系統(tǒng)，進行了相應(yīng)的磁盤分區(qū)（共分了4個區(qū)，其中C區(qū)中裝了操作系統(tǒng)）并安裝了其自帶的相關(guān)的驅(qū)動程序。在工作站后機箱上連接了PS/2鍵盤、鼠標(biāo)（圖13）。17用網(wǎng)線連接視頻服務(wù)器和工作站，見圖6和圖13。在視頻服務(wù)器的顯示器上的設(shè)置畫面內(nèi)點擊Network標(biāo)簽，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)選項（圖14），設(shè)置IP地址。在工作站的Windows XP操作系統(tǒng)上也進行相應(yīng)的TCP/IP協(xié)議及IP地址的設(shè)定，分別重新啟動后，在雙方的網(wǎng)絡(luò)鄰居中就可以看見對方了。18在視頻服務(wù)器中選取一段圖像，選擇保存，路徑選擇網(wǎng)絡(luò)鄰居中的研華工作站名，選擇確定，這樣相應(yīng)的視頻圖像信息就被發(fā)送到了工作站中。在工作中用播放器播放就可以看見錄像資料了（圖15）。圖14 圖1519具體參照說明書等材料對系統(tǒng)硬件及軟件部分進行更加深入的了解。20關(guān)于具體的圖象處理及比對是本實驗的后繼研究部分。五、實驗心得通過這次研華數(shù)字視頻監(jiān)控