閉路電視監控系統

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閉路電視監控系統(Closed-Circuit TeleVision,CCTV)

　　閉路電視監控系統是安全技術防範體系中的一個重要組成部分，是一種先進的、防範能力極強的綜合系統。它可以通過遙控攝像機及其輔助設備(鏡頭、雲台等)，在人們無法直接觀察的場合，卻能實時、形象、真實地反映被監視控制對象的畫面，直接觀看被監視場所的一切情況，可以把被監視場所的情況一目瞭然。

　　閉路電視監控系統一般由攝像、控制、傳輸、顯示與記錄四個部分組成。

　　1．攝像部分：主要包括攝像機、鏡頭、防護罩、安裝支架和雲台等。攝像部分的作用是負責攝像現場景物並將其轉換為電信號(或數字信號)，經視頻電纜將電信號傳送到控制中心，通過解調、放大將信號轉換成圖像信息，送到監視器上顯示出來。

　　2．控制部分：系統中設備的協調動作與圖像調整是由控制機構來完成的。例如，各種設備的電源控制、雲台運動控制、鏡頭焦距與光圈控制、顯示器切換控制、錄像控制、防護罩防護功能控制等。現代閉路電視監控系統還增加了智能控制，例如，把雲台、攝像機和變焦鏡頭封裝在一起的一體化攝像機，它們配有高級的伺服系統，平時可以按預置的監視方案巡視，一旦發生報警，就能自動鎖定報警點進行監視和錄像。

　　3．傳輸部分：傳輸部分是系統圖像信號和控制信號的通道。傳輸部分除了需要傳輸圖像信號外，有些系統還需要傳輸聲音信號；同時由於控制中心需要對攝像機、鏡頭、雲台等進行控制，因此還需要傳輸控制信號。目前電視監控系統主要採用視頻基帶傳輸方式。

　　4．顯示與記錄部分：此部分主要指安裝在保全控制室內的圖像錄製和顯示儀器，主要包括監視器、錄像機和視頻處理器，負責將現場傳來的電信號轉換成圖像。

　　1．閉路監控系統與擴散型的廣播電視不同，它採用集中型結構，一般作為監測、控制、管理使用，閉路監控系統的信息來源於多台攝像機，多路信號要求同時傳輸且同時顯示。

　　2．用戶分佈在一個或幾個有限的點上，相對比較集中。目的是收集或監視信息，傳輸的距離一般較短，多在幾十米到幾千米的有限範圍內。

　　3．閉路監控系統一般採用閉路傳輸，極少採用開路傳輸方式。lkm以內採用電纜傳輸，lkm以上可以用光纜傳輸。

　　4．閉路監控系統在傳輸時一般採用視頻直接傳輸，而不採用射頻傳輸。視頻傳輸又稱為基帶傳輸，即不經過頻率變換等任何處理，直接傳輸攝像機等設備輸出的視頻信號。

　　5．閉路監控系統除向接受端傳輸視頻信號外，還要向攝像機傳輸控制信號和電源信號。因此，它是一種雙向的多路傳輸系統。

　　目前城軌閉路電視監控系統可分為模擬視頻監控系統、數字視頻監控系統和網路視頻監控系統三種，不同視頻監控系統採用不同的技術與組網方案。

　　一、模擬視頻監控系統

　　在模擬視頻監控系統中，控制中心和各車站CCTV的組網方式以及控制中心與車站間的視頻信號傳輸均採用模擬方式。攝像頭與監視器之間傳輸的是模擬視頻信號，圖像的分配、切換和分割等均由硬體設備(視頻分配器、視頻矩陣和圖像分割設備等)來完成。

　　各車站與控制中心之間的視頻信號傳送，採用點對點模擬光纖傳輸方式。各車站與控制中心之間將占用1～2條光纖進行點對點模擬視頻信號的傳送。車站CCTV將控制中心調度員所選擇的監控點圖像經頻分復用和光電轉換後，送控制中心；控制中心CCTV將收到的視頻信號反變換後，送選擇該圖像調度員的監視器。其復用、傳輸技術類似於目前所用的模擬有線電視的復用、傳輸技術。

　　在模擬視頻監控系統中，最主要的設備為視頻網路控制設備和視頻矩陣設備。

　　其中的視頻網路控制設備接收本地控制鍵盤控制指令和上級控制信號，該設備根據控制信號的優先順序(一般控制中心調度員優先順序高於車站值班員，行車調度員的優先順序高於其他調度員)，控制視頻矩陣設備選擇輸出圖像；控制一體化攝像機的動作；控制畫面分割器的分割畫面數以及控制錄像機的錄、放像。

　　其中的視頻矩陣設備相當於一臺由鍵盤控制的視頻交換機，視頻切換矩陣根據視頻網路控制設備輸出的控制信號選擇所需的監控點圖像進行顯示或送上一級視頻監控系統。

　　在車站，各攝像機採集到的視頻信號通過視頻電纜連接到車站視頻矩陣，車站值班員通過鍵盤控制視頻矩陣的輸出，選擇所需要的監控點圖像進行監控。

　　控制中心調度員操作鍵盤所產生的控制信號，通過控制中心與車站的視頻網路控制設備，可控制分別隸屬於控制中心與車站上下兩級的視頻矩陣設備，從而選擇任何車站監控點圖像的上調。其過程為：首先通過控制信號的遠程傳輸，控制遠端某一車站的視頻矩陣設備，選擇輸出控制中心調度員所需的一路或多路視頻信號。所選視頻信號經頻分復用設備和光端機(完成電／光轉換)，並經點對點光纖傳輸，由控制中心的光端機(完成光／電轉換)所接收，再經解復用設備還原出調度員所選的某車站監控點的視頻信號，送控制中心的視頻矩陣。控制中心調度員通過控制該視頻矩陣的輸出，選擇所需某車站的一幅或多幅監控點圖像進行顯示。

　　因控制中心與各車站均採用模擬視頻信號組網，若要採用硬碟錄像，需要配有相應的壓縮編碼器進行模／數轉換。

　　模擬視頻監控方案雖然目前在城市軌道交通還有應用，但占用的光纖資源多，光纖輔助設備複雜，導致管理維護困難，且擴容難度大。同時由於技術傳統，不符合監控領域的發展方向。

　　二、數字視頻監控系統

　　在數字視頻監控系統中，控制中心和各車站CCTV的組網方式仍採用模擬視頻技術，只在硬碟錄像以及車站與控制中心的視頻傳輸採用了數字技術。

　　隨著城軌專用光纖傳輸網的容量不斷提高，目前城軌中普遍利用城軌專用數字傳輸網將模擬視頻信號從站點傳到控制中心。因數字了將模擬視頻信號從各車站傳到控制中心，需要經過壓縮編碼器進行模／數轉換、成幀後，才能通過PCM數字鏈路(點對點方式)或分組虛鏈路(匯流排方式)進行傳送。

　　若車站與控制中心之間的數字視頻信號採用E1通道以電路方式傳輸，一個El通道僅能傳輸一路標清電視質量的視頻信號。一般車站與控制中心之間提供兩個El通道傳送視頻信號，故控制中心至多上調一個車站的兩個監控點畫面。

　　在城軌專用光纖傳輸網引入基於SDH的MSTP技術後，該傳輸網中可以傳送基於統計復用的分組數據流。車站與控制中心之間的模擬視頻信號經壓縮編碼成幀後形成分組數據流，可以以匯流排方式在城軌專用傳輸網中傳輸。與電路數據通信相比較，分組數據通信的主要優點是可以按需動態分配帶寬，即總帶寬容量可以分配給多個車站，也可分配給一個車站。一條100Mbit／s乙太網傳輸通道能傳輸十幾路標清電視質量的視頻信號。故控制中心可以同時上調某一車站的十幾個監控點畫面，這在某一車站發生災情、突發事件(恐怖襲擊等)時，顯得特別重要。

　　因控制中心與各車站均採用模擬視頻信號組網，故控制中心與各車站的硬碟錄像設備需要配有相應的壓縮編碼器。

　　由上述可見，數字視頻監控系統與模擬視頻監控系統的區別僅在於：車站與控制中心之間所傳送的，前者是數字視頻信號，而後者是模擬視頻信號。

　　數字視頻監控系統是目前城軌視頻監控系統中用得較多的一種方案，過去普遍使用專用傳輸網的TDM(兩個E1通道)通道以點對點方式上傳監控點圖像，故控制中心至多只能調看一個車站的兩路圖像。近年來，車站與控制中心之間的視頻信號傳輸開始採用統計復用匯流排傳輸方式，剋服了一個車站不能同時大量上調監控點畫面的重大缺陷。

　　三、網路視頻監控系統

　　網路視頻監控系統是新近崛起的、以電腦通信與視頻壓縮技術為核心的新型監控系統。

　　在網路視頻監控系統中，控制中心和各車站CCTV的組網方式均採用電腦區域網(LAN)組網方式。並通過城軌專用傳輸網所提供的分組(Ethernet或ATM)傳輸通道，將城軌各視頻監控系統的區域網連接成為廣域網。帶有編碼器的網路攝像機或連接有多台模擬攝像機的視頻網關；帶有解碼器的數字監視器以及錄像硬碟等均接人控制中心或各車站的Ethernet或ATM的區域網。各車站CCTV區域網與控制中心CCTV區域網通過城軌專用傳輸系統的分組傳輸通路直接相連。

　　在閉路電視監控系統中可以利用攝像頭／話筒+Pc機(或視頻網關)，通過其內置的音／視頻採集卡(或晶元)完成音／視頻信號的採集、壓縮編碼、數字處理、打包(IP包)與成幀(Ethernet 幀)，形成網路視頻流送電腦網路。也可以利用內置壓縮編碼、數字處理晶元以及乙太網介面晶元的網路攝像機，將網路視頻流直接輸出至電腦網路。

　　處於同一電腦區域網或廣域網的任何一臺聯網的授權PC機(視頻客戶機)，用戶通過輸入IP地址可以瀏覽任意一臺聯網攝像機的監控畫面；監聽該攝像機內置話筒傳來的聲音，並可以通過鍵盤控制該攝像機的雲台和電動鏡頭，獲取不同角度與距離的監控圖像。這樣，控制中心的調度員只要輸入各車站攝像機的IP地址，即可選擇調看任何車站監控點的圖像，並控制一體化攝像機的動作。各車站值班員可在其控制鍵盤中輸入所選攝像機的IP地址調看監控點圖像，並可用軟體進行圖像分配和分割。

　　基於網路的視頻監控系統還可利用網路來傳送告警信號，包括：現場的門禁、煙霧等開關信號及各種感測器所採集的模擬信號(經A／D轉換)。

　　網路視頻監控系統具有擴展靈活、攝像機安裝位置隨意，可用任意地點聯網的PC機瀏覽艨控點圖像，傳輸和存儲全部數字似網路化，監控功能更加豐富完善和極易安裝與使用等優點。網路視頻監控系統在建設投資、技術先進性、組網靈活性和可擴展性等方面都優於前兩種方案，該方案節約了視頻矩陣、放大器、分配器、分割器等硬體設備，易於組網，實現前端與主機之間聯動，並易於控制中心和換乘站設備的資源共用。故網路視頻監控方案是目前在城軌視頻監控系統中，最有前途的一種方案。

　　(1)與報警系統聯網，發生報警觸發錄像並自動彈出報警區域的攝像機的圖像。

　　(2)在中央控制室可以切換看到所有的圖像。在圖像的切換過程中感覺不到圖像間的干擾。

　　(3)系統設有時間、日期、地點、攝像機編號提示，可在錄像帶上做標記，便於分析和處理。

　　(4)系統可任意選擇某個指定的攝像區域，便於重點監視或在某個範圍內對多個攝像機區域做自動巡迴顯示。

　　(5)矩陣系統具有分組同步切換的功能，可將系統全部或部分攝像機分為若幹個組，每組攝像機圖像可以同時切換到一組監視器上。

　　(6)可以在必要的場所設置副控，通過副控鍵盤可以在監視器上切換看到所有的圖像，併進行控制。

　　(7)在配置系統時，可以決定各使用者進入系統的許可權，即使用者可觀看哪些攝像機，控制哪些攝像機。使用者可以用自己的鍵盤手動操作哪些繼電器，操作哪些VCR和多畫面分割器。

　　無論是簡單的還是複雜的閉路監控系統，其工作原理一般大致相同：當閉路監控系統處在工作狀態時，在室內或室外攝像機的視角覆蓋範圍的區域內，出現警情或異常情況時，攝像機將及時捕捉到的現場信息情況轉化成電信號，通過同軸電纜傳輸反饋到監控終端，並將電信號還原成現場圖像，體現在監控器電子屏幕上，監控終端值班人員根據接收到的現場圖像，迅速做出分析判斷，根據事先設制或規定的程式，向上級彙報反映或立即通知安防值班人員趕到現場處理，同時，監控終端值班人員通過報警控制器上的雲台調節控制鈕，向雲台發出旋轉指令，跟蹤現場最新變化情況，不斷把現場攝像機攝製的現場圖像再以電子信號的形式傳送到監控終端，如果必要，就用錄像機錄取下來，若遇重大險情(如火警等)，監控終端值班人員通過報警控制器向消防聯動控制設備發出指令，按規定的程式迅速啟動，進人工作狀態。

　　1．監控終端值班人員要嚴格遵守和執行監控終端的各項規章制度，熟悉各類監控設備和裝置的工作標準和工作要求，熟練、正確地使用和操作各類監控設備和裝置，嚴格執行各類監控設備的工作流程，遵守設備安全操作程式，嚴禁違章或帶故障操作。

　　2．監控終端值班人員要熟悉和掌握各類監控設備和裝置的基本工作原理和技術性能以及維護保養技能，密切註視各類監控設備和裝置的工作運行情況，發現異常，及時上報並查明原因，重大隱患或故障應請專業維修人員修理，不得自行隨意拆卸或組裝，要將維護保養情況登記在《安防設備運行維修記錄表》上，以備查驗和統計。在設備和裝置隱患或故障排除期間，應採取應急措施，防止監控出現真空和盲區。

　　3．定期對各類監控設備和裝置進行檢查，內容包括：各顯示屏上監視器齊全、完好、顯像清晰，符合設計要求；監視器安裝牢固、可靠；監視器圖像清晰穩定；攝像監視電信號切換正常；顯示器接線、控制器件、操作鍵盤工作正常；各電接點、接觸面加固、絕緣加強符合規範要求；各顯示器接線清楚，無隨意拉接線；高、低壓電源嚴格分離，交、直流電源分割明顯；二路電源切換正常、可靠；設備接地保護、安全、可靠；帶雲台、帶變焦的攝像機調節自如，符合性能要求；各攝像機鏡頭的光圈調定正確，顯像清晰；各攝像機鏡頭防護罩齊全(特別是室外型)等。

　　4．定期對各類監控設備和裝置進行檢測，內容包括：聯動設備和裝置工作狀態、多畫面處理器功能、主機鍵盤功能、切換矩陣功能、字元發生器、電梯樓層顯示器、總電源穩壓器、輸出電壓、攝像機光圈、聚焦、後焦、錄像機功能、各控制器件運行、掃描監視；攝像機視頻接頭、解碼器、雲台插件除氧化處理、攝像機電源電壓測量、雲臺電機絕緣測量、電源鎖開關、各輸出電路熔絲配置、各攝像監視點信號等。

　　5．定期對各類監控設備和裝置進行清理保潔，內容包括：監控設備和裝置外部清潔；除鏽蝕、除霉變；室外電動雲台、室外防護罩、攝像機鏡頭清潔、保養等。

　　6．各類監控設備和裝置工作環境與工作條件要求：溫度：-10℃～40℃；大氣壓：101325Pa(1+20％)℃；相對濕度：40％～90％。