樓宇智能化監(jiān)控畢業(yè)論文

1、天津城市建設管理職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書閉路電視監(jiān)控系統設計作者： 魯朝陽 系別： 能源機電系 專業(yè)： 樓宇智能化工程技術 學號： 10LY01039 指導教師： 趙運婷 2013 年 4 月目 錄內容摘要2一、閉路電視監(jiān)控系統3（一）電視監(jiān)控系統的組成4（二）視頻監(jiān)控系統的組成和結構8（三）攝像機的布置9二、閉路電視監(jiān)控系統的設備10（一）攝像機的選擇10（二）攝像機鏡頭的要求11（三）云臺11三、監(jiān)控室設置要求12四、結束語13致 謝14參考文獻15內容摘要 “智能建筑”是將結構、系統、服務、運營及相互聯系全面綜合，并達到最佳組合，所獲得的高效率，高功能與高舒適性的大樓。規(guī)定智能大廈必須

2、具備3個條件：一是具有保安、消防與環(huán)境控制等先進的自動化控制系統，以及自動調節(jié)大廈內的溫度、濕度、燈光等參數的各種設施，以創(chuàng)造舒適安全的環(huán)境；二是具有良好的通信網絡設施，使數據能在大廈內進行流通；三是能提供足夠的對外通信設施與能力。在智能建筑中，電視監(jiān)控系統的作用非常重要。它可以對事件發(fā)生前后的信息進行記錄，以便事后對事件發(fā)生經過進行分析，保護各種資產。 目前智能建筑和智能化小區(qū)中的閉路電視監(jiān)控系統，從圖像信號的攝錄，到圖像信號的傳輸、存儲、調用、回放大都采用的是模擬信號；信號的傳輸是利用同軸電纜這種介質來完成的。尤其是在構建大規(guī)模的電視監(jiān)控系統的時候，圖像信號的采集、傳輸、存儲，需要大量的傳

3、輸介質來組建網絡；也需要大量的錄像機、錄像帶來存儲圖像信息。這勢必帶來大量的布線工作、大量的圖像存儲工作、大量的圖像檢索工作。 智能建筑中電視監(jiān)控系統的系統組成結構、系統主要設備的性能特點、技術指標的參數、說明如何在構建CCTV系統中選擇性價比優(yōu)秀的產品以及如何構建性能良好、技術先進、安全可靠的電視監(jiān)控系統；通過數字電視監(jiān)控系統的視頻采集卡、嵌入式硬盤錄像機的系統性能和技術參數、選擇指標的比對以及模擬電視監(jiān)控系統和數字電視監(jiān)控系統的優(yōu)缺點的比對，說明了如何建設數字電視監(jiān)控系統、如何利用現有的模擬電視監(jiān)控系統改造成數字電視監(jiān)控系統以及數字電視監(jiān)控系統在未來的發(fā)展趨勢；通過比較同軸電纜、雙絞線、光

4、纖、射頻調制傳輸的傳輸距離、傳輸頻帶和帶寬、信號的衰減程度等的優(yōu)缺點。本論文認為以后智能建筑和智能化小區(qū)中的閉路電視監(jiān)控系統將是以數字電視監(jiān)控系統為主流、以綜合布線系統為載體、結合視頻會議系統、視頻點播系統的綜合應用體。現在的模擬數字電視監(jiān)控系統，也必將與數字電視監(jiān)控系統結合，通過對模擬信號的數字化改造，來實現數字化視頻信號傳輸、控制、記錄、檢索、回放等功能。關鍵詞: 電視監(jiān)控系統；嵌入式硬盤錄像機；雙絞線閉路電視監(jiān)控系統設計 隨著各類建筑的智能化要求和生產經營管理自動化的要求，也隨著安全防范的高標準要求，電視監(jiān)控系統目前得到了極大的發(fā)展，也得到了各行各業(yè)廣泛的使用。有些行業(yè)、部門，國家有關部

5、門還要求強使用電視監(jiān)控系統（如銀行、三星級以上賓館等）。一 閉路電視監(jiān)控系統 閉路電視（又稱CCTV）監(jiān)控系統是安防領域中的重要組成部分，系統通過攝像機及其輔助設備（鏡頭、云臺等），直接觀察被監(jiān)視場所的情況，同時可以把監(jiān)視場所的情況進行同步錄像。另外，電視監(jiān)控系統還可以與防盜報警系統等其他安全技術防范體系聯動行動，使用戶安全防范能力得到整體的提高。（一）電視監(jiān)控系統的組成電視監(jiān)控系統是在閉路電視系統基礎上發(fā)展起來的，所以又稱閉路監(jiān)控電視（CCTV）。現代智能建筑中人們總是設法將關鍵部位或重要場所實時、形象和不失真地顯示出來，從而形成了電視監(jiān)控系統。目前電視監(jiān)控系統已成為現代生產、管理和生活中實

6、施監(jiān)視和控制的極為有效的工具，同時也成為安全防范的有效工具之一。閉路監(jiān)控系統主要實現圖像觀察、記錄等功能， 閉路監(jiān)控系統按功能分為：前端（攝像）、傳輸、控制、顯示、電源以及副控點設備等幾部分組成, 其系統組成示意圖所圖1控制部分顯示與記錄部分傳輸部分前端部分圖1系統組成示意圖視頻監(jiān)控錄制模塊不但可以用來實現攝像頭的圖像預覽，以及視頻的存儲等功能，而且視頻監(jiān)控錄制模塊中還可以對預覽圖像的大小、攝像頭所采集到的視頻信息的存儲大小，攝像頭的亮度、曝光度和顏色等進行設置。而且在視頻監(jiān)控錄制模塊為了不讓其他人員隨意的更改這些設置和隨意的退出本套系統還應在本模塊中加入權限設置密碼。而在回放系統中為了不讓其

7、他非管理人員隨意對歷史的視頻信息進行瀏覽，因此，在進入回放系統之前應設置一權限密碼，若密碼不正確者不能進入到回放系統中。1攝像部分攝像部分是電視監(jiān)控系統的前沿部分，是系統的“眼睛”，是整個電視監(jiān)控系統的原始信號源。它布置在被監(jiān)視場所的某一位置（或幾個位置）上，其視場角能覆蓋整個被監(jiān)視場所的各個部位。它的功能是通過監(jiān)視區(qū)域攝像獲取實時圖像信息并將圖像信息轉換為電信號輸出。圖2 常見電視監(jiān)控系統攝像機（a）半球式攝相機 (b) 紅外一體攝像機 (c) 槍型攝像機2 攝像機的支撐部分 固定和安裝攝像機的設備稱為攝像機的支承設備。常見的攝像機支承設備有三腳架、攝像機托架和云臺。 三腳架是最普通的攝像機

8、支承設備，根據支承攝像機的不同有各種規(guī)格和型號。攝像機托架安裝在吊頂或墻壁上，用于支承攝像機。圖2（a）是鵝頸管型球型攝像機安裝托架。根據安裝的部位和攝像機的不同，托架也有各種規(guī)格和型號，也可根據現場環(huán)境進行特制。 云臺是目前最常用的攝像機支承設備。它可帶動攝像機進行水平方位旋轉和垂直方位旋轉，從而擴大了攝像機的監(jiān)視范圍。根據使用環(huán)境和監(jiān)控要求不同,云臺可分為室內型和室外型、通用型和特殊型、手動控制旋轉型和電動控制旋轉型。圖3是常見攝像機托架和云臺。圖3 攝像機托架和云臺（a）鵝頸管型球型攝像機安裝托架;（b）電動云臺;（c）室內壁裝云臺3 傳輸部分傳輸部分用于將監(jiān)控系統的前端設備與終端設備聯

9、系起來。前端設備所產生的圖像信息、聲音信號、各種報警信號通過傳輸系統傳送到控制中心，并將控制中心的控制指令輸送到前端設備。傳輸部分是系統圖像信號和控制信號的通路，在傳輸線路上傳輸的是視頻信號和控制信號。（1）視頻信號傳輸視頻信號傳輸一般選用同軸電纜、微波傳輸光纖或雙絞線等。同軸電纜同軸電纜的結構如圖4所示，它由內導體（電纜銅芯）、絕緣層、外導體（銅網和鋁箔）和護套四部分組成。 圖4 同軸電纜結構示意圖電視監(jiān)控系統一般是中短距離的中小型系統，故大都采用同軸電纜傳輸視頻圖像信號。 國產同軸電纜可分為實芯和耦芯兩種。芯線一般用銅線，外導體有鋁管和銅網加鋁箔；絕緣外套有單護套和雙護套兩種。國產同軸電纜

10、型號和含義如表1-5所示。 選擇同軸電纜時，應選用頻率特性好、衰減小、傳輸穩(wěn)定、防水性能好的電纜。國產常用同軸電纜的型號、規(guī)格和主要參數如表1,2所示。表1 國產同軸電纜型號和含義表2國產常用同軸電纜型號、規(guī)格和主要參數 光纖光纖裸纖一般分為三層，中心為高折射率玻璃芯（芯徑一般為50 m或62.5 m），中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125 m），最外層是加強用的樹脂涂層。圖5為光纖結構示意圖。按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。多模光纖的中心玻璃芯較粗（芯徑一般為50 m或62.5 m），可傳多種模式的光，但其模間色散較大，限制了傳輸數字信號的頻率，且這種現象隨距

11、離的增加會更加嚴重。因此，多模光纖傳輸的距離比較近，一般只有幾公里。單模光纖的中心玻璃芯較細（芯徑一般為9 m或10 m），只能傳一種模式的光，其模間色散很小，適用于遠程傳輸。 常用光纖的規(guī)格為：單模，8/125 m、9/125 m、10/125 m；多模：50/125 m（歐標）、62.5/125 m（美標）。 圖5 光纖結構示意圖 雙絞線 雙絞線的使用由來已久，特別在電話通信上得到了廣泛的應用，但用于電視監(jiān)控系統的時間不是很久。雙絞線具有抗干擾能力強、傳輸距離遠、布線容易、價格低廉等優(yōu)點。它克服了同軸電纜傳輸距離受限的問題，同時也避免了光纖傳輸技術復雜和造價昂貴的弊端。但是，雙絞線對信號存

12、在著較大的衰減，所以視頻信號在雙絞線上遠距離傳輸時必須進行放大和補償。4 顯示和記錄部分顯示和記錄部分一般安裝在控制室，主要有監(jiān)視器、錄像機和一些視頻處理設備。 監(jiān)視器可以選用黑白或彩色監(jiān)視器，也可選用液晶顯示器或用電視機替代。 錄像機在監(jiān)控系統中作為記錄和重放裝置，根據需要可選用不同功能和錄像時間的專用錄像機，專用錄像機能提供 24960 h 的錄像時間。錄像機內設有字符信號發(fā)生器，可在圖像信號上打出“月/日/年/星期/時/分/秒”的錄像模式，還能在圖像上示出攝像機與報警器的編號及報警方式。 要實現用少量監(jiān)視器顯示多個攝像機輸出的視頻信號、在同一屏幕上顯示多個監(jiān)控視頻信號或多個視頻器顯示同一

13、視頻信號等功能，控制室還需增加相應的設備，這些設備有視頻切換器、多畫面分割器、視頻分配器等。（二）視頻監(jiān)控系統內容和結構視頻信號處理部分應包括以下主要內容：在監(jiān)控點設置視頻信號采集用的攝像頭；將攝像頭攝取的視頻信號通過視頻電纜聯入從事監(jiān)控活動工作的控制室；在各個控制室利用視頻分頻設備及信號放大設備將視頻信號分頻放大處理后，一組信號用于現場的視頻監(jiān)控使用，另外的信號向其它控制室或調度室的信號提供；現場監(jiān)控用的信號通過畫面分割器或矩陣控制器與工業(yè)用電視監(jiān)視器相連，完成現場的視頻信息的監(jiān)控目的。在調度室利用視頻2分頻設備將視頻信號2分頻處理后，一組信號用于調度室的綜合視頻監(jiān)控使用，另一組信號提供給數

14、字信號處理部分進行處理。圖6 系統結構示例圖視頻監(jiān)控系統是由監(jiān)控點和監(jiān)控中心等組成的，它的具體的工作流程如圖6所示。正如下圖所示的流程，當監(jiān)控點的攝像頭采集到的視頻信息通過電纜線傳到監(jiān)控室，監(jiān)控室的工作人員可以通過監(jiān)視屏上的預覽圖像來了解現場所發(fā)生的一切情況，與此同時監(jiān)控室的控制人員還可以對攝像頭所采集到的視頻信息進行錄制存儲，監(jiān)控室的工作人員還可以控制監(jiān)控點的每一個攝像頭。并對其進行各種操作，如攝像頭的轉向、攝像頭的取景范圍等。管理人員還可以對攝像頭的參數如亮度、曝光度和顏色等進行一系列的設置。一旦有突發(fā)事件發(fā)生監(jiān)控室的工作人員還可以對現場進行實時監(jiān)控，通過監(jiān)視器所了解到的情況來指導現場的工

15、作。與此同時還可以通過局域網或互聯網對外界發(fā)出警告或報警。如果視頻監(jiān)控系統安裝視頻服務器之后，還可以為管理人員提供遠程監(jiān)視權限。而管理人員則可以不受地域限制，只要使用PC機或筆記本電腦通過調制解調器或寬帶接入方式接入PSTN電話網或Internet國際互聯網，就可以即時觀看各個監(jiān)控點的圖像，以便掌握監(jiān)控點的詳細情況。因此大大提高了管理者的管理水平。當管理人員需要某一天的監(jiān)控錄像時還可以調用監(jiān)控的歷史記錄，來進行查找、回放以便于了解當時所發(fā)生一系列的情況。（三）攝像機的布置1攝像機設計位置、攝像方向及照明條件（1） 攝像機宜安裝在監(jiān)視目標附近不易受外界損傷的地方，安裝位置不應影響現場設備運行和人

16、員正?；顒樱话惭b高度，室內宜距地面2.55 m,室外宜距地面3.510 m。（2） 電梯轎廂內攝像機應安裝在電梯廂頂部，電梯操作盤的對角處，攝像機視角應能覆蓋電梯轎廂內全景。（3） 攝像機鏡頭應避免強光直射，保證攝像管靶面不受損傷；鏡頭視場內不得有遮擋監(jiān)視目標的物體。（4） 攝像機鏡頭應從光源方向對準監(jiān)視目標，避免逆光安裝；當需要逆光安裝時，應降低監(jiān)視區(qū)域的對比度。 2攝像機具體位置布置 在電視監(jiān)控系統中，攝像機的布置直接關系到系統運行的質量和監(jiān)視的效果。一般攝像點的布置要求如下：（1） 必須安裝攝像機以進行監(jiān)視的部位有主要出入口、總服務臺、電梯（轎廂或電梯廳）、停車場、車庫、避難所等。（2）

17、 一般情況下應安裝攝像機以進行監(jiān)視的部位有底層休息大廳、貴重商品柜臺、主要通道、自動扶梯等（3） 結合建筑功能管理的需要有選擇地安裝攝像機，客房通道、酒吧、咖啡茶座、餐廳、多功能廳等需預埋管線，為安裝攝像機做準備。攝像機安裝位置的具體布置參見圖7和圖8。圖7 門廳攝像機布置圖 8 (a) 室內布置 （b)樓梯及樓道的布置 （c)停車場的布置二 閉路電視監(jiān)控系統的設備（1） 攝像機的選擇 在系統中，攝像機處于系統的最前沿，它將被設物體的光圖像轉變成電信號-視頻信號，為系統提供信號源，因此它是系統中最重要的設備之一。（1） 根據監(jiān)控環(huán)境照度選擇攝像機 攝像機的選擇應根據監(jiān)控目標環(huán)境照度來確定，一般

18、要求監(jiān)控目標環(huán)境最低照度應高于攝像機最低照度的10倍。（2） 一般電視監(jiān)視系統宜采用黑白攝像機，黑白攝像機比彩色攝像機更容易達到電視監(jiān)控系統要求的照度和清晰度，對色彩有一定要求的場合可選用彩色攝像機。彩色和黑白攝像機的選擇可參見表3。表3 彩色和黑白攝像機的選擇（3） 逆光監(jiān)控攝像時，宜選用具有逆光補償的攝像機；戶內、戶外安裝的攝像機均應加裝防護套，防護套可根據需要設置遙控雨刷和調溫控制系統。（二）攝像機鏡頭的選擇攝像機光學鏡頭的作用是把被觀察目標的光像聚焦于CCD傳感器件上，在傳感器件上產生的圖像將是物體的倒像，盡管用一個簡單的凸透鏡就可以實現上述目的，但這時的圖像質量不高，不能在中心和邊緣

19、都獲得清晰的圖像，為此往往附加若干透鏡元件，組成一道復合透鏡，方能得到滿意的圖像。（1） 攝取固定目標時攝像機選用定焦距鏡頭；有視角變化要求時，可選用變焦距鏡頭；鏡頭焦距的選擇可根據視場大小和鏡頭到監(jiān)視目標的距離確定。（2） 監(jiān)視環(huán)境目標亮度變化范圍高低相差達100倍以上或晝夜使用的攝像機，應選用自動光圈或電動光圈鏡頭；需要遙控時，可選用具有光對焦、光圈開度、變焦距的遙控鏡頭；需要隱蔽安裝的攝像機，宜采用針孔鏡頭或棱鏡鏡頭。電梯轎廂內攝像機鏡頭一般選用水平視場角大于70°的廣角鏡頭。（3） 在景深大、視角范圍廣的監(jiān)控區(qū)域，宜選用帶全景云臺的攝像機和大于6倍以上的電動遙控變焦距鏡頭，或

20、采用2只以上定焦距鏡頭的攝像機分區(qū)覆蓋。（三）云臺云臺就是兩個交流電機組成的安裝平臺，可水平和垂直的運動。但要注意區(qū)別于照相器材中的云臺概念。照相器材的云臺一般來說只是一個三腳架，只能通過手來調節(jié)方位；而監(jiān)控系統所說云臺是通過控制系統在遠程可控制其轉動及移動方向的。云臺轉動速度衡量云臺檔次高低重要指標。云臺水平和垂直方向是由兩個不同的電機驅動的，因此云臺的轉動速度也分為水平轉速和垂直轉速。由于載重的原因，垂直電機在啟動和運行保持時的扭矩大于水平方向的扭矩，在加上實際監(jiān)控時對水平轉速的要求要高于垂直轉速，因此一般來說云臺的垂直轉速要低于水平轉速。全方位云臺內部有兩個電機，分別負責云臺的上下和左右

21、各方向的轉動。其工作電壓的不同也決定了該云臺的整體工作電壓，一般有交流 24V、交流220V及直流24V。當接到上、下動作電壓時，垂直電機轉動，經減速箱帶動垂直傳動輪盤轉動；當接到左、右動作電壓時，水平電機轉動并經減速箱帶動云臺底部的水平齒輪盤轉動。 需要說明的是云臺都有水平、垂直的限位栓，云臺分別由兩個微動開關實現限位功能。當轉動角度達到預先設定的限位栓時，微動開關動作切斷電源，云臺停止轉動。限位裝置可以位于云臺外部，調整過程簡單，也可以位于云臺內部，通過外設的調整機構進行調整，調整過程相對復雜。但外置限位裝置的云臺密封性不如內置限位裝置的云臺。 室外云臺與室內云臺大體一致，只是由于室外防護

22、罩重量較大，使云臺的載重能力必須加大。同時，室外環(huán)境的冷熱變化大， 易遭到雨水或潮濕的侵蝕。因此室外云臺一般都設計成密封防雨型。另外室外云臺還具有高轉矩和扼流保護電路以防止云臺凍結時強行起動而燒毀電機。在低溫的惡劣條件下還可以在云臺內部加裝溫控型加熱器。云臺的選擇（1） 需要環(huán)視整個場景時，攝像機應配置電動遙控云臺，表4為固定攝像機與使用云臺攝像機的比較。（2） 云臺的負荷能力應大于實際負荷重量的10倍。表4 固定攝像機與使用云臺攝像機的比較三 監(jiān)控室設置要求 監(jiān)控室要求環(huán)境噪聲較小，有必要的安全和消防設施,面積一般在1215 m2,室內溫度宜控制在1628 ，相對濕度宜控制在40%65%。1

23、監(jiān)控室電源及系統電源要求（1） 電視監(jiān)控（CCTV）系統應由可靠的交流電源回路單獨供電，配電設備應有明顯標志。（2） CCTV系統供電電源應采用220 V、50±1 Hz單相交流電源，電壓允許偏差±10%；超過此范圍時，應設電源穩(wěn)壓裝置。（3） 攝像機應由監(jiān)控室專線集中供電。對離監(jiān)控室較遠的攝像機統一供電確有困難時可就近解決，但必須是與監(jiān)控室同相的可靠電源，并由監(jiān)控室操作通斷。2 監(jiān)控室配線要求（1） 電源線與信號傳輸線應盡量避免平行走線或交叉敷設;無法避免時，應平行相隔1 m以上。電源線若采用穿鋼管敷設,與信號傳輸線的間距不得小于0.3 m。（2） 室內線路明敷設一律用線

24、卡固定，同軸電纜屏蔽層必須與機殼或對地接觸良好；電纜的彎曲半徑應大于電纜外徑的15倍。3 接地要求 電視監(jiān)控系統接地宜采用一點接地方式，接地母線應采用銅芯導線，接地電阻不得大于4 。當系統采用共同接地網時，其接地電阻不得大于1 四、結束語 踉踉蹌蹌地忙碌了一個月，我的畢業(yè)設計也終將告一段落。打開以后，也基本達到預期的效果，虛榮的成就感在沒人的時候也總會冒上心頭。但由于能力和時間的關系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬設計不夠合理、外觀粗糙、底層代碼的不合理數不勝數?？墒?，我又會有點自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚沒平復的心。閉路電視監(jiān)控系統設計，也許是我大學生涯交上的最后一個作業(yè)了。生于斯時，長于斯境，唯有以雙