建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)課程設(shè)計

1、建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)課程設(shè)計課題名稱圖書實驗樓電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計學院（部）電子與控制工程學院建筑設(shè)施智能技術(shù)28060601學生姓名35前言隨著科技的發(fā)展、社會的進步，許多高級建筑物（例如：商務(wù)大廈、會展中心、黨政機關(guān)、企事業(yè)單位辦公樓，高級賓館，高級寫 字間）內(nèi)包含的樓宇設(shè)備設(shè)備和不同功能的子系統(tǒng)越來越多， 越來越 復(fù)雜。 同時，建筑物業(yè)主希望整個系統(tǒng)具有更高的性能、 更高的效率 和相對低的維護擴展費用。 但由于不同廠商提供了不同功能的產(chǎn)品和 子系統(tǒng)，采用了不同的通信協(xié)議， 因此將造成各子系統(tǒng)有不同的通信 速率、不同的編碼格式和不同的通信規(guī)則， 致使各子系統(tǒng)間實現(xiàn)互操 作和系統(tǒng)互連將很困難，

2、實現(xiàn)智能建筑的系統(tǒng)一體化集成更就無從談 起。如果各子系統(tǒng)孤立運行， 不僅難以對整個系統(tǒng)進行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和 管理，會有較高的運行和維護費用， 而且不利于系統(tǒng)擴展和改造。 現(xiàn) 在，建筑物業(yè)主和管理者迫切需要一種開放的、 可互操作的控制技術(shù)。通過這種技術(shù)建筑物內(nèi)的各種自控設(shè)備都可方便地集成在一起， 實現(xiàn) 各個子系統(tǒng)和各個設(shè)備間的自由通信， 以求取得最佳的經(jīng)濟利益。 本 次課程設(shè)計主要介紹樓宇電視監(jiān)控系統(tǒng)， 以及入侵報警系統(tǒng)與視頻監(jiān) 控系統(tǒng)的聯(lián)動。171. 設(shè)計要求2. 設(shè)計思想3. 方案及產(chǎn)品選擇4. 各子系統(tǒng)設(shè)計5. 結(jié)束語6. 設(shè)備清單7. 參考文獻8. 附圖（系統(tǒng)圖、平面圖）目錄.4.4.5.6

3、16.17.18.19正文1. 初步掌握簡單的建筑設(shè)備自動化子系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，包括： 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，確定建筑設(shè)備自動化子系統(tǒng)的內(nèi)容，通過調(diào) 查研究，確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品，畫出建筑設(shè)備自動化子系統(tǒng)的系統(tǒng) 圖、平面設(shè)計圖，并寫出設(shè)計說明書；2. 了解智建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的最新發(fā)展和主流技術(shù)與產(chǎn)品；3. 培養(yǎng)初步設(shè)計能力和獨立解決問題的能力。 對設(shè)計中遇到的問題， 能通過上網(wǎng)查閱資料和獨立思考尋找解決問題的辦法。本著系統(tǒng)既要先進、實用、成熟、可靠，又要做到系統(tǒng)開放性、可擴 展性好， 兼顧投資合理、 效益最佳的目的。 電視監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場設(shè)備 進行集中監(jiān)視、控制和管理，使這些設(shè)備得以安全、可靠、

4、高效地運 行，最大限度地發(fā)揮智能管理的作用，創(chuàng)造安全、健康、舒適宜人和 能提高工作效率的優(yōu)良環(huán)境。方案及產(chǎn)品選擇1. 圖書館內(nèi)安裝固定攝像機，考慮到夜間圖書館光線暗，因此為了 保證夜間正常監(jiān)控， 同時達到安裝后的美觀隱蔽性， 可選用紅外夜視 半球攝像機（WEA-0320HH）L該攝像機的特點是：攝像機、鏡頭、紅 外燈、半球護罩一體化； 集成度高， 體積小巧、 美觀隱蔽， 安裝簡便； 采用SONY機芯，圖像清晰，色彩飽和，還原度高；內(nèi)置光敏開關(guān), 自動開啟紅外燈，為攝像機提供補償光源。2. 圖書館內(nèi)安裝報警探測器， 選用“紅外 +微波”雙鑒探測器， 可有 效提高探測的準確性， 降低誤報率。 暫時

5、選用壁裝探測器， 如果用戶 要求更高的美觀性，可選用吸頂裝探測器，但價位較高些。3. 對于 12 個點的監(jiān)控系統(tǒng)，我們選用一臺 12 路全實時數(shù)字硬盤錄 像主機，WEA6012型（高端配置型，二路預(yù)留），特點是：采用H.264 壓縮格式（國際最先進的壓縮技術(shù)） ，更節(jié)省硬盤空間；音視頻同步 采集，畫質(zhì)突出，音質(zhì)清晰；顯示、錄像速度均為全實時；系統(tǒng)功能 全面，擴充能力強（可直接擴充到 48 路全實時）；產(chǎn)品成熟，穩(wěn)定性 高，具有較長市場投放期和大量用戶群； 系統(tǒng)界面更加友好， 設(shè)置簡 單；支持強大網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控功能， 占用更小的帶寬； 具有多種語言版 本軟件，方便不同用戶群體使用。 所有性能指標均

6、通過國家公安部檢 測和認證。4. 硬盤量按照 12 路攝像機全天 24小時連續(xù)錄像，錄像資料保留一 周計算，推薦選用2塊250G邁托企業(yè)版硬盤，以提高硬盤穩(wěn)定性。由于硬盤占用量也和設(shè)置的圖像質(zhì)量以及監(jiān)看畫面的活動量有關(guān)， 所 以這里計算的硬盤量僅為參考值。各子系統(tǒng)設(shè)計以下將按照綜合布線系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)之順序描述各個部分的設(shè)計：、前端系統(tǒng)：1、攝像機的選擇：攝像部分的主體是攝像機， 其功能為觀察、 收集信息。 攝像機的 性能及其安裝方式是決定系統(tǒng)質(zhì)量的重要因素。 光導管攝像機目前已 被淘汰，由電荷耦合器件簡稱CCD攝像機所取代。其主要性能及技術(shù) 參數(shù)要求如下：1) 色彩：攝像機有黑白和彩色兩種，

7、 通常黑白攝像機的水平清晰 度比彩色攝像機高， 且黑白攝像機比彩色攝像機靈敏， 更適用于光線 不足的地方和夜間燈光較暗的場所。黑白攝像機的價格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場景的顏色， 便于及時獲取、 區(qū)分現(xiàn)場的實時信息。2）清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度兩種。 垂直方向的清晰度 受到電視制式的限制，有一個最高的限度，由于我國電視信號均為PAL制式，PAL制垂直清晰度為400行。所以攝像機的清晰度一般是 用水平清晰度表示。 水平清晰度表示人眼對電視圖像水平細節(jié)清晰度 的量度，用電視線TVL表示。目前選用黑白攝像機的水平清晰度一般應(yīng)要求大于 500線，彩色 攝像機的水平清晰度一般應(yīng)要求

8、大于 400線。3） 照度：單位被照面積上接受到的光通量稱為照度。 Lux（ 勒克斯 ） 是標稱光亮度 （流明）的光束均勻射在 lm2 面積上時的照度。 攝像機的 靈敏度以最低照度來表示， 這是攝像機以特定的測試卡為攝取標， 在 鏡頭光圈為 0.4 時，調(diào)節(jié)光源照度， 用示波器測其輸出端的視頻信號 幅度為額定值的 10%，此時測得的測試卡照度為該攝像機的最低照度。所以實際上被攝體的照度應(yīng)該大約是最低照度的10 倍以上才能 獲得較清晰的圖像。目前一般選用黑白攝像機的最低照度， 當相對孔徑為 F1.4 時， 最低照度要求選用小于 0.1Lux; 選用彩色攝像機的最低照度， 當相對 孔徑為 F1.4

9、 時，最低照度要求選用小于 0.2Lux 。4） 同步：要求攝像機具有電源同步、 外同步信號接口。 對電源同 步而言，使所有的攝像機由監(jiān)控中心的交流同相電源供電， 使攝像機 場同步信號與市電的相位鎖定， 以達到攝像機同步信號相位一致的同 步方式。對外同步而言，要求配置一臺同步信號發(fā)生器來實現(xiàn)強迫同步， 電視系統(tǒng)掃描用的行頻、 場頻、幀頻信號， 復(fù)合消隱信號與外設(shè)信號 發(fā)生器提供的同步信號同步的工作方式。系統(tǒng)只有在同步的情況下， 圖像進行時序切換時就不會出現(xiàn)滾動 現(xiàn)象，錄、放像質(zhì)量才能提高。5）電源：攝像機電源一般有交流 220V,交流24V,直流12V,可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇攝像機電源但推薦采用安

10、全低電壓。選用12V直流 電壓供電時， 往往達不到攝像機電源同步的要求， 必須采用外同步方 式，才能達到系統(tǒng)同步切換的目的。6）自動增益控制（AGC）:在低亮度的情況下，自動增益功能可以 提高圖像信號的強度以獲得清晰的圖像。目前市場上CCD攝像機的最 低照度都是在這種條件下的參數(shù)。7）自動白平衡： 當彩色攝像機的白平衡正常時， 才能真實地還原 被攝物體的色彩。彩色攝像機的自動白平衡就是實現(xiàn)其自動調(diào)整。8）電子亮度控制：有些CC攝像機可以根據(jù)射入光線的亮度，利 用電子快門來調(diào)節(jié)CCD圖像傳感器的曝光時間，從而在光線變化較大 時可以不用自動光圈鏡頭。 使用電子亮度控制時， 被攝景物的景深要 比使用

11、自動光圈鏡頭時要小。9） 逆光補償： 在只能逆光安裝的情況下， 采用普通攝像機時， 被 攝物體的圖像會發(fā)黑， 應(yīng)選用具有逆光補償?shù)臄z像機才能獲得較為清 晰的圖像。2、鏡頭選擇：鏡頭按功能和操作分類：1) 攝取靜態(tài)目標的攝像機， 可選用固定焦距鏡頭， 當有視角變化 要求的動態(tài)目標攝像場合， 可選用變焦距鏡頭。 鏡頭焦距的選擇要根 據(jù)視場大小和鏡頭到監(jiān)視目標的距離而定。F=A X L/B 式中 F 焦距 (mm)；像場、寬 (mm)； 鏡頭到監(jiān)視目標的距離； 視場高(L、B采用相同的度量單位)。2) 選擇鏡頭焦距時， 必須考慮攝像機圖像敏感器畫面的尺寸， 2/3”、 1/2”、 1/3”、 1/4

12、”四種型式，這四種模式都具有垂直 水平尺寸為3X4的方位比，而四種模式攝像機對應(yīng)于某一個鏡頭, 下一個模式正好與它上一個模式攝像機相差一個鏡頭焦距的檔次。專1/2 ”攝像機使用16mm鏡頭的視角范圍正好與 1/3攝像機使用 12mn焦距的鏡頭相同。以此類推。3) 對景深大、視場范圍廣的監(jiān)視區(qū)域及需要監(jiān)視變化的動態(tài)場 景，一般對應(yīng)采用帶全景云臺的攝像機， 并配置 6 倍以上的電動變焦 距帶自動光圈鏡頭。4) 使用電荷耦合器件(CCD)時，一般均應(yīng)選擇自動光圈鏡頭，對 于室內(nèi)照度恒定或變化很小的時可選擇手動可變光圈鏡頭， 電梯轎箱內(nèi)的攝像機鏡頭應(yīng)根據(jù)轎箱體積的大小選用水平視場角大于70的 廣角鏡頭

13、。5) 隨著小型化需要， 鏡頭尺寸需縮小， 除通常攝像機鏡頭的標準C接口外，弓I入了 Cs接口。由于Cs接口比C接口短5mm減小了鏡 頭與敏感件的間距，故Cs接口系統(tǒng)體積小、輕，且Cs接口鏡頭價格 較便宜。Cs接口攝像機可配用Cs接口鏡頭，也可使用C接口鏡頭再 加上引入5mm隔條環(huán)。而C接口攝像機只能配用 C接口鏡頭，不能使 用 Cs 接口的鏡頭。6) 攝像機鏡頭應(yīng)從光源方向?qū)时O(jiān)視目標， 避免逆光。鏡頭的焦 距和攝像機靶面的大小決定了視角， 焦距越小，視野越大，焦距越大， 視野越小。 若要考慮清晰度， 可采用電動變焦距鏡頭， 根據(jù)需要隨時 調(diào)整。7) 通光量：鏡頭的通光量是用鏡頭的焦距和通光

14、孔徑的比值 ( 光 圈)來衡量的，一般用F表示。在光線變化不大的場合，光圈調(diào)到合 適的大小后不必改動， 用手動光圈鏡頭即可。 在光圈線變化大的場合， 如在室外，一般均需要自動光圈鏡頭。二、 傳輸系統(tǒng)：監(jiān)視現(xiàn)場和控制中心總有一定距離， 從監(jiān)視現(xiàn)場到控制中心需要 圖像信號傳輸圖像信號，同時從控制中心的控制信號要傳送到現(xiàn)場， 所以傳輸系統(tǒng)包括視頻信號和控制信號傳輸兩部分。1、視頻信號傳輸：般采用同軸電纜傳輸視頻基帶信號， 也可采用光纜傳送電視信號以及用平衡電纜對也就是利用電話電纜傳送。 由于電纜對外界的靜 電場和電磁波有屏蔽作用， 可減少串擾， 傳輸損失也較小。 但當電纜 作為長距離傳送媒體時， 會

15、發(fā)生對地不平衡低頻地電流的影響， 有時 也會有高頻干擾。信號傳輸帶寬為 50Hz4MHz當傳輸距離在200m 以內(nèi)時， 用同軸電纜傳送， 其衰減的影響一般可不予考慮； 當傳輸距 離大于200m時，電纜衰減量較大，為了能把整個帶寬內(nèi)不同頻率的 信號進行傳輸， 必須使用電纜補償放大器。 某些場合， 布線非常困難 時，可以采用無線傳輸如微波定向傳輸， 但它要占用頻率資源， 需經(jīng) 無線電管理委員會核準。2、控制信號傳輸：對于CCTV常用的控制方式有直接控制、編碼控制、同軸視控。目前直接控制由于線纜過多， 很少采用。 編碼控制是將全部控制命令 數(shù)字化（調(diào)制） 后再傳輸，到控制設(shè)備后再解調(diào)，還原成直接控制

16、量， 可節(jié)約線纜。 這種方式傳輸距離長， 目前工程中采用較多。 同軸視控 就是控制信號與視頻信號共用一條同軸電纜， 利用頻率分割或視頻信 號消隱期傳輸控制信號的方式傳輸，但價格較貴。3、管槽敷設(shè)：為防止電磁干擾和外電源及變頻電梯等干擾， 電纜應(yīng)敷設(shè)在接地良好的金屬管或金屬橋架，同時保護線纜。三、 控制系統(tǒng)：1、模擬控制系統(tǒng)：1）視頻矩陣切換器：對多路視頻輸入信號和多路視頻輸出信號進行切換和控制， 可以通過電子開關(guān)，組成切換矩陣，使任一路輸入可切換至任一路輸出。設(shè)計時應(yīng)滿足必要的視頻輸入輸出容量，并易擴展。一個CCTV系統(tǒng)除主控鍵盤外，還可根據(jù)需要設(shè)置分控鍵盤。2）雙工多畫面視頻處理器：能把多路

17、視頻信號合成一幅圖像， 達到在一臺監(jiān)視器上同時觀看多路攝像機信號。 常用的 16畫面分割器， 又稱為多畫面視頻處理器，雙工的另一個用途是用一臺錄像機同時錄制多路視頻信號，并具有單路回放的功能，即能選擇同時錄下的多路視頻信號的任意一路在監(jiān)視器上回放。3）多畫面分割器將多個畫面通過視頻數(shù)字處理合并成分割狀的一個畫面，就出現(xiàn)了多畫面分割器。 現(xiàn)有 4 畫面分割器， 9 畫面分割器，16 畫面分割器。這樣用一臺監(jiān)視器，一臺錄像機上能同時監(jiān)看、記錄4、9、16個畫 面，多畫面分割器通常分為三類: -單工畫面處理器：單純監(jiān)看一個畫面，記錄分割畫面。-雙工畫面處理器：在監(jiān)視單畫面、分割畫面同時，可以進行記錄

18、。” -全雙工畫面處理器：在監(jiān)視、記錄的同時，可以進行記錄信號回放。4）視頻分配器一路視頻信號可同時分配成多路視頻輸出。2、數(shù)字化圖像監(jiān)控系統(tǒng)以同軸電纜傳輸視頻信號，稱之為傳統(tǒng)的模擬信號傳輸方式，這 種方式傳輸，在較短距離內(nèi)（如200m左右）視頻信號的衰減不大，如 果超過200m則必須對視頻信號進行補償放大。常規(guī)的閉路電視監(jiān) 控系統(tǒng)較適合在一座建筑物或較小的地域范圍內(nèi)使用。數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)是將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)與閉路電視技術(shù)相 結(jié)合，適用于遠距離傳輸多路視、音頻信號。實際上就是將模擬信號 進行數(shù)字化，并對其壓縮編碼，通過計算機網(wǎng)絡(luò)及數(shù)字多媒體技術(shù)來 傳輸視頻圖像。數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)將計算機網(wǎng)

19、絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)與圖像監(jiān)控技術(shù) 有機結(jié)合在一起，能高清晰、同步地傳輸圖像信號，是一項全新的安 保電視系統(tǒng)，它已成為現(xiàn)代化樓宇管理的有力工具。數(shù)字化圖像監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程圖像監(jiān)控， 把分散在各地的監(jiān)控點通過計算機網(wǎng)絡(luò)有機聯(lián)系在一起并利用了多媒體技術(shù)，增強了整體安全和圖像監(jiān)控的自動化管理能力。目前不少公司的產(chǎn)品均使用了特殊的壓縮方法，采用了動態(tài)存儲技術(shù)，從而保證了圖像的質(zhì)量。 數(shù)據(jù)壓縮和圖像、聲音的復(fù)合全部由硬件完成，在一個系統(tǒng)上可實現(xiàn) 16 路的實時監(jiān)控。 16路信號可同時 存儲，而且視頻圖像的不丟幀， 動態(tài)存儲技術(shù)保證了監(jiān)控端圖像的連 續(xù)性和高清晰度。3、數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng) 數(shù)字監(jiān)控硬盤錄像系

20、統(tǒng)的功能 :數(shù)字硬盤錄像是當今安保電視系統(tǒng)領(lǐng)域最新型的、 性能最卓越的 數(shù)字化圖像記錄設(shè)備， 它將監(jiān)控系統(tǒng)中所有的攝像機攝取的畫面進行 實時數(shù)字壓縮并錄制存檔， 可以根據(jù)任意檢索要求對所記錄的圖像進 行隨機檢索。 由于采用了數(shù)字記錄技術(shù)， 能大大增強錄制圖像的抗衰 減、抗干擾能力， 因此無論經(jīng)過多少次的檢索或錄像回放都不會影響 播放圖像的清晰度，而傳統(tǒng)的模擬方式記錄的錄像帶在經(jīng)過若干次檢 索及回放后，圖像質(zhì)量將會有一定的衰減并引起信號信噪比的下降。當需要對已存儲的圖像進行復(fù)制時， 數(shù)字記錄的圖像不存在復(fù)制劣化 的問題，而模擬方式記錄的圖像每經(jīng)過一次復(fù)制就要劣化一次。數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)是集計算機網(wǎng)

21、絡(luò)化、 多媒體智能化與監(jiān)控電視為一 體，以數(shù)字化的方式和全新的理念構(gòu)造出的新一代監(jiān)控圖像硬盤錄像 系統(tǒng)。系統(tǒng)在實現(xiàn)本地數(shù)字圖像監(jiān)控管理的同時， 又能實現(xiàn)監(jiān)控圖像 畫面的遠程傳送， 加強了整體安全管理。 在系統(tǒng)中， 所有圖像數(shù)據(jù)均 以數(shù)字形式保存， 這與傳統(tǒng)的模擬信號系統(tǒng)相比較， 打印出的照片具 有更高的清晰度和逼真感， 數(shù)據(jù)的傳輸更可靠， 速度更快。 系統(tǒng)以模 塊化設(shè)計為基礎(chǔ)，各個模塊包括：信號采集模塊、監(jiān)控模塊、圖像錄 制模塊、 遠程訪問模塊和中央控制模塊。 整個系統(tǒng)維護簡便， 易于安 裝。由于數(shù)字硬盤錄像設(shè)置在計算機系統(tǒng)中， 信息可以自由傳遞到網(wǎng) 絡(luò)能夠到達的范圍，因此監(jiān)控圖像的顯示不再拘

22、于傳統(tǒng)的圖像切換方 式，可以根據(jù)需要在任何被授權(quán)的地點監(jiān)控任何一處的被控圖像， 使 系統(tǒng)具有極強的安全管理能力。 監(jiān)控圖像通過圖像錄制模塊以高壓縮 率存儲于高容量磁盤陣列中，可隨時供調(diào)閱、快速檢索。也就是說， 可將多個攝像機 （ 目前最多為 16 個） 的多路圖像實時顯示于一臺監(jiān)視 器上，同時，還可將所有的圖像錄制于其內(nèi)置的硬盤驅(qū)動器中， 以備 回放、查找和轉(zhuǎn)換，并可將圖像備份至外置硬盤中。所有操作，都可 在遙控器上完成，從而擺脫Windows操作系統(tǒng)，避免了死機現(xiàn)象。相 對于傳統(tǒng)的磁帶記錄方式，操作簡便，可靠性，回放質(zhì)量更高。所有 記錄可供長時間保存， 重復(fù)利用率極高。 還可被轉(zhuǎn)錄制成光盤用于存 檔保存。在大于40G的硬盤配置下，動態(tài)錄像約可以存儲一個月甚至 更長時間。四、顯示系統(tǒng)：顯示與記錄：顯示與記錄設(shè)備一般均安裝在安?？刂剖?，主要由黑白彩色監(jiān)視器、錄像機及視頻處理設(shè)備組成。1）黑白彩色專用監(jiān)視器實現(xiàn)對攝像機視頻信號再現(xiàn)圖像的設(shè)備，一般要求黑白監(jiān)視器的水平清晰度應(yīng)大于 600 線，彩色監(jiān)視器的清晰度應(yīng)大于 350線。2）錄