安防系统基础知识

二、闭路监控系统简介

闭路监控系统（Closed Circuit Television System）是 通过图像的采集和视频编解码技术来实现现场画面 的预览和视频的存储及调用的系统，主要由三个部 分组成： 前端部分 闭路监控系统 传输部分 后端部分
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2.1、前端部分

前端顾名思义是整个监控系统处在最前沿的部分， 主要的作用是图像的采集，好比整个监控系统的眼 睛。主要的设备如下： 图像采集设备（镜头、摄像机等） 辅助设备（云台、解码器等） 配套设备（支架、护罩等）
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鉴于模拟监控的诸多弊端和数字监控的优点，监控系统 朝数字化的方向发展已然成为必然的趋势，目前我们正 处于由半模拟半数字监控朝纯数字化监控过渡的阶段， 相信纯数字化监控的时代已不会很久远了。
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镜头的分类：
C型：从镜头安装基面到焦点的距离为17.5mm
1、按安装方式
CS型：从镜头安装基面到焦点的距离为12.5mm
视频驱动 自动光圈
2、按光圈分类
手动光圈 固定光圈
直流驱动
广角（90度以上）
3、按视场角
标准（30度左右） 长焦（20度以内）
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摄像机



摄像机是整个监控系统中的核心设备，主要作用是 图像的采集和处理，它的好坏会直接影响整个监控 系统的效果。 摄像机的核心部件是感光器，主要有CCD（ Charge Coupled Device ）和CMOS（ Complementary Metal Oxide Semiconductor ）两种。 目前市场上摄像机主要有三种：模拟摄像机、网络 摄像机、SDI摄像机。
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5、电子快门 电子快门是对比照相机的机械快门功能提出一个术 语，它相当于控制图像传感器的感光时间。 调节电子快门的大小主要用于改变图像的亮暗和解 决快速运动物体拖尾的问题。电子快门越大，感光器感 光时间越长，图像越明亮，但是运动物体特别是快速运 动的物体会产生拖尾现象；反之，电子快门越小，感光 器感光时间越短，图像越暗，但是可以解决运动物体产 生的拖尾现象。
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6、白平衡 白平衡其用途是实现摄像机图像能精确反映景物状 况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。 白平衡的一般测试环境：钨丝灯（观察图像是否偏 黄，也称偏暖），白炽灯（观察图像是否偏蓝，也称偏 冷）。
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2.2、传输部分


传输部分指的是监控系统中视频信号的从前端到后 端的传送过程，类似于电力系统的电缆、水力系统 的水管一样。 传输方式主要有模拟信号传输、数字信号传输、无 线信号（如微波、电磁波）传输。 传输部分主要的设备有： 传输介质（如同轴电缆、双绞线、光纤等。） 辅助设备 （光端机、光纤收发器、交换机等。）
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3、信噪比 干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度） 与摄像机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信 噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。 所谓“信噪比”指的是信号电压对于噪声电压的比 值，通常用符号S/N来表示 。由于在一般情况下，信号 电压远高于噪声电压，比值非常大，因此，实际计算摄 像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声 电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20，单位用dB 表示。摄像机信噪比的典型值一般为45dB~55dB。
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两种DVR的对比
嵌入式DVR PC式DVR
成本
易用性
采用一体化的硬件架构，结构紧凑， 以传统的PC作为基本硬件基础，还需要 成本低。 另外配置视频采集卡，成本高。 通过面板或遥控器进行操作，类似 于操作DVD机。
整个系统结构简单，软件及操作系 统均固化在flash中，不易受病毒等外 界因素的影响，可靠性好。 一般不支持监控路数的扩展。


NVR作用和DVR类似，不同的是DVR接收的一般是 模拟摄像机的输入信号，而NVR接收的一般是IP Camera的输入信号。 NVR大多采用嵌入式的结构。
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NVR基本结构图
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DVS
DVS主要实现模拟音视频信号的IP化。 DVS将前端的模拟音视频信号进行压缩编码（一般采 用MPEG4、H.264、G.729等算法），然后通过网络 将低码率的音视频编码数据以IP包的形式传输给远端 的PC或视频解码器，从而实现音视频信号的远程传 输、远程监控和远程存储。


模拟监控系统的弊端： 1、传输设备昂贵，施工难度大； 2、系统结构复杂，监控中心设备繁多，操作繁琐； 3、预览和录像图像质量差，远远滞后于消费点电子类 的成像设备。 数字化监控的特点： 1、采用网络化的布线结构，施工维护简单； 2、大大减少了监控中心的设备，使操作更简易； 3、可得到高画质（720P、1080P甚至更高）的图像质 量。
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DVR（Digital Video Recorder）


DVR是数字硬盘录像机的简称，它是一套对图像进 行储存处理的计算机系统，具备对音视频信号进行 预览、储存、检索及备份等功能，是目前市场上使 用得最多的后端录像设备。 DVR按系统结构可分为两大类：
PC式DVR：普通PC+视频采集卡（有硬压卡和 软 压卡之分） 嵌入式DVR：嵌入式CPU+DSP芯片+嵌入式操作系统
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2.3、后端部分


后端部分主要作用是控制并接收前端摄像机图像的 采集，对图像进行编解码处理，实现图像的现场预 览，储存和回放。 前面我们把前端部分比喻成整个监控系统的眼睛， 那么后端部分就可以理解为整个系统的大脑。 后端部分的主要设备有：DVR、NVR、DVS、矩阵、 显示设备（显示器、监视器、液晶电视）等。
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当前监控市场摄像机市场份额
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模拟摄像机和IP Cam的工作原理
模拟摄像机
数字摄像机
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三种摄像机的对比
优点 模拟摄像机
单机成本低，可以本地录 像，实时图像预览监控， 在网络不普及的地域更容 易应用。 可以无需DVR即可使用， 容易实现网络统一管理。 清晰度高，将摄像机与视 频编码整合在一起，布线 成本非常低，容易大规模 推广应用，可以实现网络 远程供电，容易实现网络 的统一管理，稳定性高
类同于操作电脑软件，需要有电脑操作 基础。
PC机和采集卡的配合使用，需要考虑兼 容性等问题，一般使用Windows操作系 统，容易病毒等外界因素的影响，可靠 性欠佳。 可通过增加采集卡的路数和数量实现扩 展的需要。
可靠性
扩容性
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DVR基本结构图
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NVR（ Network Video Recorder ）
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4、背光补偿（BLC） 也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄 像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引 入背光补偿功能时，AGC（自动增益控制）放大器会 有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使 监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明 亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个 视场的可视性得到改善。 和背光补偿作用类似的还有宽动态、超宽动态、 强光抑制等功能，都是为了解决背景强光对监控画面 的影响。
安防系统基础知识
——杨 儒
2012-7-24
目录
一、什么是安防系统 二、闭路监控系统简介 三、闭路监控系统的发展
一、什么是安防系统


安防系统是安全防范系统的简称（safely and security system），是通过人力手段或科学技术手段来实现安 全过程、达到防范目的的一种方法。通过人力手段 实现过程达到目的的称之为人防，通过科学技术手 段实现过程达到目的的称之为技防。目前我们所提 到的安防通常指的是技防。 安防系统是一个种类繁多的大系统，主要包括以下 几个子系统：闭路监控系统、防盗报警系统、家居 智能化系统及一卡通系统。
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镜头


镜头是监控系统中必不可少的部件，镜头与摄像机 配合，可以将远距离目标成像在摄像机感光器的靶 面上。 镜头的几个重要参数： 1、焦距（f）：决定了摄取图像的大小 2、视场角：镜头有一个确定的视野，镜头对这个 视野的高度和宽度的张角称为视场角。 3、F值：F=f/D（f是镜头的焦距，D是镜头的通光孔 径）。

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DVS基本结构图
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DVR、NVR、DVS的对比
优点 DVR
本机操作功能丰富，支 持本地存储。 配合IP Camera使用，施 工维护方便，可得到高 质量的图像效果。
缺点
网络功能弱，扩展性差。 成本较高，且目前一般 各厂家的IP Camera只能 与自身的NVR配套使用， 兼容性差。
缺点
清晰度较差，系统布线 繁琐且施工成本较高。 清晰度较差，网络环境 对其影响较大，图像的 网络传输有延时。
网络摄像机
IP Camera
单机成本较高，网络环 境对其影响较大，图像 的网络传输有延时。
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摄像机的主要参数 1、清晰度： 清晰度数是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指 的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监 视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。 当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而 不能再辨出黑白相间的线条。影响清晰程度的因素可能 有 亮度、对比度、噪点、边缘的锐利度等。 模拟摄像机的清晰度一般用电视线数表示（TVL）， 数字摄像机的清晰度一般用像素表示（1280×720、 1920×1080等）。
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2、最低照度： 最低照度是当被摄物体的光亮度低到一定程度而使 摄像机输出的视频信号电平信号低到某一规定值时的景 物光亮度值，通俗的可以理解为摄像机正常成像所需要 的最低光照值。 几种常见环境下的照度： 晴天室外：10WLux 阴天室外：1WLux 室内日光灯：100Lux 室内黄昏：10Lux 1M处的烛光：1Lux 夜间路灯：0.1Lux
NVR
DVS
网络功能强大，网络扩 本地操作功能简化，一 展性好，适合在野外等 般不支持本地存储。 无人值守的环境下使用。
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三、闭路监控系统的发展

纵观闭路监控系统的发展历程，先后经历了三个时 代：
2009年开始 数字监控
1998年至今
半模拟半数字监控
1998年之前
模拟监控
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