监控---胡万伟

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2019/10/16 03:58:38
[编辑本段]
定义
典型的电视监控系统主要由前端设备和后端设备这两大部分组成,其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式,它们之间的联系(也可称作传输系统)可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。
前端采集系统
[编辑本段]
监控系统的发展
视频监控系统发展了短短二十几年时间,从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控,发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天,我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发,视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV),到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR),到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。
第一代视频监控:传统模拟闭路视监控系统(CCTV):
依赖摄像机、缆、录像机和监视器等专用设备。例如,摄像机通过专用同轴缆输出视频信号。缆连接到专用模拟视频设备,如视频画面分割器、矩阵、切换器、卡带式录像机(VCR)及视频监视器等。模拟CCTV存在大量局限性:
有限监控能力只支持本地监控,受到模拟视频缆传输长度和缆放大器限制。
有限可扩展性系统通常受到视频画面分割器、矩阵和切换器输入容量限制。
录像负载重用户必须从录像机中取出或更换新录像带保存,且录像带易于丢失、被盗或无意中被擦除。
录像质量不高录像是主要限制因素。录像质量随拷贝数量增加而降低。
第二代视频监控:当前“模拟-数字”监控系统(DVR):
“模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案,从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号,通过DVR同时支持录像和回放,并可支持有限IP网络访问,由于DVR产品五花八门,没有标准,所以这一代系统是非标准封闭系统,DVR系统仍存在大量局限:
复杂布线“模拟-数字”方案仍需要在每个摄像机上安装单独视频缆,导致布线复杂性。
有限可扩展性DVR典型限制是一次最多只能扩展16个摄像机。
有限可管理性您需要外部服务器和管理软件来控制多个DVR或监控点。
有限远程监视/控制能力您不能从任意客户机访问任意摄像机。您只能通过DVR间接访问摄像机。
磁盘发生故障风险与RAID冗余和磁带相比,“模拟-数字”方案录像没有保护,易于丢失。
第三代视频监控:未来完全IP视频监控系统IPVS:
全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别。该系统优势是摄像机内置Web服务器,并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4数据文件,可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印,而不是生成连续模拟视频信号形式图像。全IP视频监控系统它巨大优势是:
简便性-所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络,使您能够利用现有局域网基础设施。您可使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍(PTZ)控制命令(甚至可以直接通过以太网供)。
强大中心控制-一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统。
易于升级与全面可扩展性-轻松添加更多摄像机。中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等。
全面远程监视-任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机。您也可通过中央服务器访问监视图像。
坚固冗余存储器-可同时利用SCSI、RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。
[编辑本段]
监控系统的组成
摄像机,镜头,云台,智能球形摄像机
视频传输系统
传输线缆、光纤传输,共缆传输,双绞线传输,无线传输,电力载波传输等
终端显示系统
dvr硬盘录像系统,IP-SAN,视频矩阵,画面处理器,切换器,分配器
远程拓展系统
IP监控,远程监控,网络监控,视频会议等技术交流
监控不单纯指闭路电视监控系统,但传统意义上说的监控系统系统由前端摄像机(包括:半球摄像机、红外摄像机、一体机等)加中端设备(光端机、网络视频服务器等)加后端设备主机(硬盘录像机、IP-SAN、矩阵等)组成。
摄像机名词
1. 什么叫焦距?
焦距是指通过镜头的平行光的焦点与镜头透镜的距离,标准镜头:视角300左右,当镜头焦距近似等于摄像靶面对角线长度时,则定为该机的标准镜头。在2/3英寸CCD摄像机中,标准镜头焦距定为16mm,在1/2英寸CCD摄像机中,标准镜头焦距定为12mm,在1/3英寸CCD摄像机中,标准镜头焦距定为8mm。
广角镜头:视角550以上,焦距可小到几毫米,能提供较宽广的视景。
远摄镜头:视角200以内,焦距可达几十厘米、几十分米,这种镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影像放大,但观察范围将缩小。
变焦镜头:又称伸缩镜头,有手动变焦和电动变焦两类,可对所监视场景的视场角及目标物进行变焦距摄取图像,适合长距离变化观察和摄取目标。
变焦镜头的特点是:在成像清晰的情况下,通过镜头焦距的变化来改变图像大小与视场大小
2.光圈的结构是怎样的?
答:光圈是设于镜头中的一组金属薄片,被设计成一个可以调节的圆形光孔,旋转镜头上的调节环,便可改变光孔的大小。
光圈大小以f加数字表示,如f4、f5.6、f8、f16、f22等,数字越小,透光量越大;数字越大,透光量越小。
3.光圈与镜头焦距有何关系?
镜头焦距长,意味着光圈距胶片较远,光的运程自然加长,光量因此衰减。在同一光源条件下,短焦距镜头所需光圈,自然要小于长焦距镜头。所以使用不同焦距镜头时,要注意光圈的调节。
4. .什么叫景深?
答:景深是指拍出的影像纵向上的清晰范围,譬如拍摄一张风景照片,如果前景、背景和主体都清楚,说明景深范围小;如果主体本身有一部分不清楚,说明景深范围太小
②变焦和聚焦的概念
变焦(ZOOM)在展台上是用来放大和缩小被摄物体,在展台菜单上为WIDE/TELE,变焦的实现是应用了变焦镜头, 它可以在成像清晰的情况下,通过镜头焦距的变化来改变图像大小与视场大小,在我们使用展台是在菜单中有变焦的起始为/变焦中止位的概念,它的可调范围从1-128,起始变焦的起始位越大,我们得到的视野越小,物体放大越大,当我们取X1时,我们得到的视野最大.
聚焦(FOCUS)在展台上是用来对被摄物体进行微调,达到最佳的视觉效果,如果我们在菜单上设置聚焦为自动后,我们按变焦或是移动被摄物体时,摄像机会自动的达到最佳的效果。
5.摄像机的分类
监控用摄像机种类繁多,按结构分可分为枪式摄像机、球形摄像机、一体化摄像机等高速球形摄像机
[编辑本段]
实用篇:视频系统的故障排除和应急处理
系统安全注意事项
设备在日常使用中要注意保持清洁和防尘,而且切忌勤开勤关。比如:在开启系统后不要马上就关闭系统,这样会较容易损伤设备,虽然在系统控制编写程序时已注意到该事项,作了一定的保护功能,但在使用时还是请注意。中央集成控制系统的主机及视频处理系统可以长期通电,投影机连续开机的时间建议不能超过10个小时。
遵循以下安全原则有助于确保您的人身安全,并防止器材或整个系统受到潜在的损害:
1. 请勿尝试自行维修组成系统的所有器材,除非您是经过系统培训的维修技术人员,请始终严格按照操作手册进行系统的使用和维护。
2. 请保持所有器材的通风畅顺,否则可能会导致器材内部组件短路而引起火灾或触电事件,甚至可能会因此造成整个系统的崩溃。
3. 为了避免可能发生的电击事件,请勿在雷雨天期间连接或断开系统的任何电缆,也不要尝试对系统的器材进行带电维修和安装。
4. 本系统的大部分器材都经过了严格的电磁辐射(EMC)或类似的安全验证,一般情况不会对其它电子产品产生干扰,但在系统需要增加电子器材设备时,请注意您选择的产品有无通过类似的测试验证,以免对现有的系统产生干扰。
5. 断开所有电缆连接时,请针对不同的电缆连接头方式,捂紧连接器进行拔插,请勿使用蛮力强拉电缆。连接电缆之前,请确认两个连接头的朝向正确并对齐。
6. 系统或器材在关闭之后,请勿尝试即时重启,投影机必须要等待散热风扇完全停止运行才能重启,散热时间视乎运行的状态而定(一般建议不低于30分钟)。其它电子器材重启间隔时间建议不少于3分钟。
7. 投影机启动时间大约60秒(按下Stby键后),30秒后才会打开光栅,有强光投射于屏幕,此过程请不要朝镜头内看,以免光栅打开灼伤眼睛。
8. 保持电子系统运行的基本清洁环境,做到无烟雾、无灰尘,因为烟雾和灰尘对投影机以及所有电子器材的损害较大,虽然投影机拥有密封、防尘、防烟的DMD?芯片。
9. 其它安全说明或详细的注意事项请参考附件的产品说明书。
闭路监控系统常见的故障现象及其解决方法
(一)
在一个监控系统进入调试阶段、试运行阶段以及交付使用后,有可能出现这样那样的故障现象,如:不能正常运行、系统达不到设计要求的技术指标、整体性能和质量不理想,亦即一些“软毛病”。这些问题对于一个监控工程项目来说,特别是对于一个复杂的、大型的监控工程项目来说,是在所难免的。
1.电源不正确引发的设备故障。电源不正确大致有如下几种可能:供电线路或供电电压不正确、功率不够(或某一路供电线路的线径不够,降压过大等)、供电系统的传输线路出现短路、断路、瞬间过压等。特别是因供电错误或瞬间过压导致设备损坏的情况时有发生。因此,在系统调试中,供电之前,一定要认真严格地进行核对与检查,绝不应掉以轻心。
2.由于某些设备(如带三可变镜头的摄像机及云台)的连结有很多条,若处理不好,特别是与设备相接的线路处理不好,就会出现断路、短路、线间绝缘不良、误接线等导致设备的损坏、性能下降的问题。在这种情况下,应根据故障现象冷静地进行分析,判断在若干条线路上是由于哪些线路的连接有问题才产生那种故障现象。这样就会把出现问题的范围缩小了。特别值得指出的是,带云台的摄像机由于全方位的运动,时间长了,导致连线的脱落、挣断是常见的。因此,要特别注意这种情况的设备与各种线路的连接应符合长时间运转的要求。
3.设备或部件本身的质量问题。从理论上说,各种设备和部件都有可能发生质量问题。但从经验上看,纯属产品本身的质量问题,多发生在解码器、电动云台、传输部件等设备上。值得指出的是,某些设备从整体上讲质量上可能没有出现不能使用的问题,但从某些技术指标上却达不到产品说明书上给出的指标。因此必须对所选的产品进行必要的抽样检测。如确属产品质量问题,最好的办法是更换该产品,而不应自行拆卸修理。
除此之外,最常见的是由于对设备调整不当产生的问题。比如摄像机后截距的调整是非常细致和精确的工作,如不认真调整,就会出现聚焦不好或在三可变镜头的各种操作时发生散焦等问题。另外,摄像机上一些开关和调整旋钮的位置是否正确、是否符合系统的技术要求、解码器编码开关或其它可调部位设置的正确与否都会直接影响设备本身的正常使用或影响整个系统的正常性能。
4.设备(或部件)与设备(或部件)之间的连接不正确产生的问题大致会发生在以下几个方面:
⑴阻抗不匹配。
⑵通信接口或通信方式不对应。这种情况多半发生在控制主机与解码器或控制键盘等有通信控制关系的设备之间,也就是说,选用的控制主机与解码器或控制键盘等不是一个厂家的产品所造成的。所以,对于主机、解码器、控制键盘等应选用同一厂家的产品。
⑶驱动能力不够或超出规定的设备连接数量。比如,某些画面分割器带有报警输入接口在其产品说明书上给出了与报警探头、长延时录像机等连接的系统主机连成系统,如果再将报警探头并联接至画面分割器的报警输入端,就会出现探头的报警信号既要驱动报警主机,又要驱动画面分割器的情况。在这种情况下,往往会出现驱动能力不足的问题。表现出的现象是,画面分割器虽然能报警,但出于输入的报警信号弱而工作不稳定,从而导致对应发生报警信号的那一路摄像机的图像画面在监视器上虽然瞬间转换为全屏幕画面却又丢掉(保持不住),而使监视器上的图像仍为没报警之前的多画面。
解决类似上述问题的方法之一是通过专用的报警接口箱将报警探头的信号与画面分割器或视频切换主机相对应连接,二是在没有报警接口箱的情况时,可自行设计加工信号扩展设备或驱动设备。
上述谈及的问题,有时也会出现在视频信号的输出和分配上。
(二)
1.视频传输中,最常见的故障现象表现在监视器的画面上出现一条黑杠或白杠,并且或向上或向下慢慢滚动。因此,在分析这类故障现象时,要分清产生故障的两种不同原因。要分清是电源的问题还是地环路的问题,一种简易的方法是,在控制主机上,就近只接入一台电源没有问题的摄像机输出信号,如果在监视器上没有出现上述的干扰现象,则说明控制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端,并逐个检查每台摄像机。如有,则进行处理。如无,则干扰是由地环路等其它原因造成的。
2.监视器上出现木纹状的干扰。这种干扰的出现,轻微时不会淹没正常图像,而严重时图像就无法观看了(甚至破坏同步)。这种故障现象产生的原因较多也较复杂。大致有如下几种原因:
⑴视频传输线的质量不好,特别是屏蔽性能差(屏蔽网不是质量很好的铜线网,或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用)。与此同时,这类视频线的线电阻过大,因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外,这类视频线的特性阻抗不是75Ω以及参数超出规定也是产生故障的原因之一。由于产生上述的干扰现象不一定就是视频线不良而产生的故障,因此这种故障原因在判断时要准确和慎重。只有当排除了其它可能后,才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题,最好的办法当然是把所有的这种电缆全部换掉,换成符合要求的电缆,这是彻底解决问题的最好办法。
⑵由于供电系统的电源不“洁净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”,是指在正常的电源(50周的正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号,多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备,对电网的污染非常严重,这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等,都会对电源产生污染。这种情况的解决方法比较简单,只要对整个系统采用净化电源或在线UPS供电就基本上可以得到解决。
⑶系统附近有很强的干扰源。这可以通过调查和了解而加以判断。如果属于这种原因,解决的办法是加强摄像机的屏蔽,以及对视频电缆线的管道进行接地处理等。
3.由于视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的故障。这种故障的表现形式是在监视器上产生较深较乱的大面积网纹干扰,以至图像全部被破坏,形不成图像和同步信号。这种情况多出现在BNC接头或其它类型的视频接头上。即这种故障现象出现时,往往不会是整个系统的各路信号均出问题,而仅仅出现在那些接头不好的路数上。只要认真逐个检查这些接头,就可以解决。
4.由于传输线的特性阻抗不匹配引起的故障现象。这种现象的表现形式是在监视器的画面上产生若干条间距相等的竖条干扰,干扰信号的频率基本上是行频的整数倍。这是由于视频传输线的特性阻
抗不是75Ω而导致阻抗失配造成的。也可以说,产生这种干扰现象是由视频电缆的特性阻抗和分布参数都不符合要求综合引起的。解决的方法一般靠“始端串接电阻”或“终端并接电阻”的方法去解决。另外,值得注意的是,在视频传输距离很短时(一般为 150米以内),使用上述阻抗失配和分布参数过大的视频电缆不一定会出现上述的干扰现象。解决上述问题的根本办法是在选购视频电缆时,一定要保证质量。必要时应对电缆进行抽样检测。
5.由传输线引入的空间辐射干扰。这种干扰现象的产生,多数是因为在传输系统、系统前端或中心控制室附近有较强的、频率较高的空间辐射源。这种情况的解决办法一个是在系统建立时,应对周边环境有所了解,尽量设法避开或远离辐射源;另一个办法是当无法避开辐射源时,对前端及中心设备加强屏蔽,对传输线的管路采用钢管并良好接地。
(三)
1. 云台的故障。
一个云台在使用后不久就运转不灵或根本不能转动,是云台常见故障。这种情况的出现除去产品质量的因素外,一般是以下各种原因造成的:
⑴ 只允许将摄像机正装的云台,在使用时采用了吊装的方式。在这种情况下,吊装方式导致了云台运转负荷加大,故使用不久就会导致云台的转动机构损坏,甚至烧毁电机。
⑵ 摄像机及其防护罩等总重量超过云台的承重。特别是室外使用的云台,往往防护罩的重量过大,常会出现云台转不动(特别是垂直方向转不动)的问题。
⑶ 室外云台因环境温度过高、过低、防水、防冻措施不良而出现故障甚至损坏。
2. 距离过远时,操作键盘无法通过解码器对摄像机(包括镜头)和云台进行遥控。
这主要是因为距离过远时,控制信号衰减太大,解码器接收到的控制信号太弱引起的。这时应该在一定的距离上加装中继盒以放大整形控制信号。
3. 监视器的图像对比度太小,图像淡。
这种现象如不是控制主机及监视器本身的问题,就是传输距离过远或视频传输线衰减太大。在这种情况下,应加入线路放大和补偿的装置。
4. 图像清晰度不高、细节部分丢失、严重时会出现彩色信号丢失或色饱和度过小。
这是由于图像信号的高频端损失过大,以3MHz以上频率的信号基本丢失造成的。这种情况或因传输距离过远,而中间又无放大补偿装置;或因视频传输电缆分布电容过大;或因传输环节中在传输线的芯线与屏蔽线间出现了集中分布的等效电容造成的。
5. 色调失真。
这是在远距离的视频基带传输方式下容易出现的故障现象。主要原因是由传输线引起的信号高频段相移过大而造成的。这种情况应加相位补偿器。
6. 操作键盘失灵。
这种现象在检查连线无问题时,基本上可确定为操作键盘“死机”造成的。键盘的操作使用说明上,一般都有解决“死机”的方法,例如“整机复位”等方式,可用此方法解决。如无法解决,就可能是键盘本身损坏了。
7. 主机对图像的切换不干净。
这种故障现象的表现是在选切后的画面上,叠加有其它画面的干扰,或有其它图像的行同步信号的干扰。这是因为主机或矩阵切换开关质量不良,达不到图像之间隔离度的要求所造成的。
如果采用的是射频传输系统,也可能是系统的交扰调制和相互调制过大而造成的。
一个大型的、与防盗报警联动运行的电视监控系统,是一个技术含量高、构成复杂的系统。各种故障现象虽然都有可能出现,但只要把好所选用的设备和器材的质量关,严格按标准和规范施工,一般是不会出现大问题的。即使出现了,只要冷静分析和思考,不盲目地大拆大卸,是会较快解决问题的。
适用范围
机场、能源电力以及其他具有远程视频监控、报警及调度需求的行业
应用案例
首都国际机场、香港赤腊角国际机场、香港中华电力
基本要求
能够对一些可疑、异常的情况进行分析判断;发生紧急情况时及时报警,并能够及时处理;事后能够通过录象记录追查事件发生的原因。
个例方案介绍
所有控制中心都可能访问同一个视频源,解决资源分配和摄像机的控制优先,成为整个系统的核心,当有紧急状况时,那个用户能够优先提取及操控指定摄像机以便采取必要的行动成为关键。除了通常监控系统的功能外,这是公众场所安防监控系统的一个重要问题,本方案采用的NetServer具有使摄像机用户优先权限的运算法则,每个用户都有一个权优先值,这是基于每个用户的最终权限,来决定监控现场环境的优先次序,以便当时有情况发生时,能够协调出更快的反应和采取更有效的措施。
.Utilities Monitoring 公共事业监控.
攸关民生与工业生产的公共事业,包括水电、天然瓦斯、输油管线与高压电缆等,需具备全时供应能力与不可中断的特性,因此在安全监控上的议题更显重要,目前执行相关安全监控之业者,系仰赖各式端点感测测设备,于意外事件发生时,依据传感器之异常数据发出警讯,就近通知相关单位处理,停留于「单点触发、就近处理」的阶段,尚未建立「单点事故、系统处理」的模式,其主因就是因特网的支持并不完备,各式感测系统之数据信号,无法透过网络实时传送,并于最短时间通知相关单位,如果您是公共事业安全监测相关业者,ICE iPush® Communication Server将可协助您立即与因特网结合,建立实时监控与危机通报处理网。
在目前既有的单点安全防护通报传感器与公共事业管理中心系统之间,公共事业监控业者可以架设ICE iPush® Communication Server,运用Push Technology与Pub/Sub,全天候接收感测元件发送之数据消息,并传送至各式通报与监测端点,或是汇整至数据库,平时可监控用户使用状况,纳入经营管理消息,作为建立例行性管理报表之基础,特殊状况发生时,感测元件发现异常状况,可立即于第一时间通报相关单位,包括公共事业经营单位、警政消防单位、救难处理中心、事故所在地方政府等,依据实时通报消息内容,立即执行危机处理,掌握抢救的黄金时间,同时,后续处理过程中分秒不停的实时状况消息传递,也是危机处理是否能达成任务的关键因素。
ICE iPush® Communication Server是公共事业安全监控因特网解决方案的枢纽,透过中间件的架设,无论您是公共事业的经营者,或是相关安全监控业者,艾扬的专业消息传递服务器将可满足您7/24全天候监控的急迫需求
[编辑本段]
【非专业解释】
监督控制;见识并控制
实行物价监控,置于警方监控
监控
1监测和控制(机器,仪表的工作状态或某些事物的变化等).
2监督控制:实行物价~
[编辑本段]
无线监控系统
无线远程监控系统是在传统监测监控系统的基础上,结合当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型测控系统。
一般而言,现有的无线远程监控系统,大都符合“控制中心—监测站”的构建模式。控制中心是整个系统运作的核心,负责收集各监测站上传的监测信息,发送各种操作命令以控制监测站的行业。监测站被布放于远离控制中心的各监测点处,负责完成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令。控制中心可用普通微机、工作站或工控机实现,软件开发可靠基于现有的Windows或Unix操作系统。监测站的设计实现可根据不同的应用目的和应用环境,采用特定的技术形式,比如单片机、DSP或者Intel X86系列的微处理器等。无线远程监控系统的组网方式也很灵活,可利用现有的无线通信网,如GSM/GPRS网络,CDMA移动网络等,也可单独搭建专门的无线局域网。下面系统地讨论无线远程监控系统设计开发时涉及到的一些核心技术,主要包括三个方面:监测站的设计开发、无线网络的组建和控制中心的软件设计。
监测站的设计实现 监测站的设计与实现是整个无线远程监控系统研制开发的重点,监测站对信息数据处理的能力和精度将影响整个系统的最终性能。在整个开发过程中,监测站的设计是工作量最大、所需时间最长的一部分。监测站处于工作现场,只完成数据的采集、处理和控制,任务相对单一、固定,无须用詙大的台式机来完成;考虑到节能和布放方便,监测站多为嵌入式系统。根据整个无线远程监控系统所要实现的功能,和对数据处理与对传感器控制能力的要求,监测站设计的复杂程度和采用的具体技术是不一样的。
基于单片机的设计实现方式 采用单片机是大多数嵌入式系统设计时的首选方案。由于在片上集成有丰富的外设,具有良好的控制能力,单片机天生就是为嵌放式系统度身定做的,在嵌入式市场上占据了最大的份额。
基于单片机的设计方案一般适用于对数据处理要求不高,运算量不大的远程监控系统。根据需要,单片机可以选用较为低端的4位机或8位机,如8051等,也可选用功能较强的专用芯片,如MSP430FE42X系列。单片机主要用于监测站端的系统控制。片外存储器一般为RAM、EEPROM和Flash等存储器;I/O设备一般为键盘、LCD等供设计调试用的人机交互接口;传感器一般为话筒、摄像头、扬声器和伺服马达一类的设备。无线通信接口实现相对较为复杂。编解码器是可取舍的,对于低速率数据一般没有必要。根据系统的处理任务和信息的类别,编解码器可选用不同的芯生, 如CMX639(用于音频)或LD9320等,也可用编程逻辑器件实现。监测站软件可直接通过C或汇编语言实现,也可在实时操作系统上开发应用软件。对于低档的4位或8位单片机,控制能力较低,系统简单,一般采用直接编写控制程序的方法。对于功能较强大,各设备间交互复杂的系统而言,大多数是利用操作系统来进行任务管理、设备交互,应用软件只是完成上层的数据处理等工作。
基于DSP的设计实现方式
众所周知,DSP的数字处理方面能力较强,技术已经很成熟,能处理各种运算的通用、专用芯片也很多。以DSP为核心设计开发的监测站,可以完成高速率数据处理,保证系统实时性方面的要求。
这类设计方案一般适用于数据处理运算量比较大,实时性要求高而对控制能力要求相对较低的监控系统。与以单片机为基础的监控系统不同的是,DSP除了作控制器以外,还可兼作数据计算、编/解码之用。对于较复杂的编/解码以及压缩解压运算(比如对图像视频数据的处理等)是否仍由DSP完成,须综合考虑。若DSP在系统控制和实现传输协议方面负担太重,则这部分运算需要由专门的处理芯片完成;若系统控制和传输协议较简单,或根本没有到上层协议栈,则这部分复杂的运算可由DSP完成。
基于MCU DSP的设计实现方式 显然,这种设计方式吸取了单片机和DSP各自的优点:单片机的特点决定其擅长于控制,DSP的内部结构保证较强的数据处理能力。两者的组合可实现一些相当复杂的系统功能,但由于系统中采用了两个处理器,其间的信息交互是设计这类监测站时须着重考虑的问题。只有单片机和DSP之间较好地协同工作,才能充分发挥各自的优点;否则,由于两者间的协调而耗费了大量资源,整体性能未必高于采用单一处理器的系统。实现单片机和DSP间通信协调的常用方法是采用双口RAM。
目前,有些DSP或单片机厂家为了扩大芯片的适用范围,在原有基础上进行扩展,相互间容入了对方的特点,使同一芯片在数据处理和控制方面同时具有较好的性能。比如Microchip公司推出的dsPIC,使客户能方便地将单片机的功能转移到DSP上,目前推出的产品有dsPIC30FXXX系列。由于DSP和MCU两个功能模块在同一芯片内实现,提高了系统的可靠性、降低了监测站的设计难度并节省印制板空间。这类芯片得到广大用户的青睐。
基于MPU的设计实现方式 设计嵌入式产品的另一可选方案是采用基于微处理器的设计方式。与工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点;同时,在该领域技术成熟、产品类型多、选择空间大,满足各种性能需求的处理器比较容易获得。随着采用RISC体系的高性能MPU(比如采用ARM构架的处理器芯片等)的出现,MPU在嵌入式领域中的地位经久不衰;但是,由于在设计监测站时,电路板上必须包括ROM、RAM、Flash、总线接口和各种外设等器件,系统的可靠性将有所下降,技术保密性差,实现难度也较大。
实时操作系统选择和嵌入式实时软件开发
目前已有的实时操作系统(RTOS)种类繁多,软件结构各异,可适用于复杂程度不同的各种环境,包括循环查询系统、前后台系统、实时多任务系统和多处理机系统等。具体实例有VxWorks、pSOS、QNX、Palm OS、Windows CE、lynx OS和嵌入式Linux等。选择适合监测站乃至整个无线远程监控系统的RTOS的重要性是不言而喻的,它可能关系到整个系统研制的成败。选择过程杂而又需要耐心:要了解各RTOS的特点和适用范围,比较其间的区别,才能找到最为合适的一种。选择比较时,需要考虑的因素主要有:
①RTOS能否支持在项目中使用的语言和微处理器;
②RTOS能否与ICE、编译器、汇编器、连接器及源代码调制器共同工作;
③RTOS是否支持设计中要用到的服务,如消息队列、定时和信号量等;
④RTOS能否达到应用产品的性能需求,比如实时性需求;
⑤能否获得产品开发时必要的组件,比如协议栈、能信服务、实时数据库、Web服务等;
⑥RTOS是否能为公开出售的硬件提供设备驱动程序;
⑦使用RTOS是否免费;
⑧能否获得目标代码;
⑨获得的技术支持有多少;
⑩对于需要授权的RTOS,授权方式是怎样的。
嵌入式实时软件的开发与传统软件的开发有许多相似之处,继承了许多传统软件的开发习惯;但由于嵌入式实时软件的功能和运行环境特殊,决定其与传统软件的开发有所区别。嵌入式实时软件的开发使用交叉开发方式。所谓交叉开发是指,程序代码的实现、编译和连接的环境与对其进行调试和运行的环境不同。前者基于普通微机平台,后者则基于嵌入式系统的硬件平台。调试过程多是在有通信连接的宿主机与目标机的配合下进行的,开发完成后需要进行固化和固化测试。另外,开发过程还需要相应的开发工具,包括交叉编译器、交叉调试器和一些仿真软件。嵌入式应用系统以任务为基本执行单元,用多个并发的任务代替通用软件的多个模块,并定义了应用软件任务间的接口。由于整个无线远程监控系统的实时性能受RTOS和应用软件的影响,所以,在软件的需求分析阶段就充分考虑其实时性要求。再加之嵌入式应用软件对稳定性、可靠性、抗干扰等性能的要求都比较严格,所以嵌入式实时软件的开发难度较大。
无线通信的设计实现 无线通信的设计相对于监测站而言较简单,有许多现有的产品和通信系统可以利用,重点只是在于从多种实现方式中作出最优的选择。
常用的实现方式有:利用现有的通信网络(GSM/GPRS、CDMA移动网等)和相应的无线通信产品;通过无线收发设备,如无线Modem,无线网桥等专门的无线局域网;利用收发集成芯片在监测站端实现电路板级与监控中心的无线通信。
利用现有网络实现监测站与监控中心的无线通信 现有的通信网络较多,按业务建网是3G以前通信网络的特点,无线网络也不例外。设计无线远程监控系统可以借用的无线网络主要有:全球数字移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、采用码分多址(CDMA)技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDPD)系统。
GSM(Globem System for Mobile)是全球最主要的2G标准,能够在低服务成本、低终端成本条件下提供较高的通信质量。就其业务而言,GSM是一个能够提供多种业务的移动ISDN(Integrated Services Digital Network,综合业务数字网络)。
GPRS(General Packet Packet Radio Service)在现有的GSM网络基础上增加一些硬件设备和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。它以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议,提高了现有的GSM网的数据业务传输速率,最高可达170kb/s。GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统,使得移动通信和数据网络合二为一,具有“极速传送”、“永远在线”、“价格实惠”等特点。
CDMA(Code Division Multiple Access)网络采用扩展频谱技术,使用多种分集接收方式,使其具有容量大、通信质量好、保密性高和抗干扰能力强等特点。
CDPD(Cellular Digital Data)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术,以蜂窝移动通信为组网形式,是数据朎与移动通信的结合物。这种通信方式基于TCP/IP,系统结构为开放式,提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD网络具有速度快、数据安全性高等特点,可与公用有线数据网络互联互通,非常适合传输实时、突发性和在线数据。
对使监控中心与监测站间的无线通信能利用现有的网络,对于特定的无线网需用相应的接入设备。这类设备市面上有现成的产品可供选择。接入GSM网络的通信模块有西门子的SIEMENS TC35i,接入GPRS可用西门子的MC35GPRS模块,接入CDMA网络的有华立H110 CDMA模块和AnyDATA公司的CDMA Modem(DTS-800/1800),遵循CDPD方式的无线调制解调器(Modem)有OmniSky和NovatelMinstrel。
利用现有的网络组建无线远程监控系统,网络连接如图1所示。其中无线接入模块产品一般都提供有RS232作为外通信接口,有些天线是内置的。利用现有的网络覆盖面广和可漫游等特点,使监测站和控制中心的位置不受距离的限制;但由于利用公网,安全性会有所降低。
通过专用无线收发设备建立无线局域网 这种设计实现方式结构简单,且无须向网络运营商付费;利用专网,安全性高。无线传输以微波作传输媒体,根据调制方式的不同,可分为扩展频谱方式和窄带调制方式两种。扩展频谱方式系统的抗干扰能力和安全性高,对其它电子设备的干扰小。窄带调制方式占用频带少,频带利用率高;通常选择专用频段,需要申请;相邻频道间影响大,通信质量、通信可靠性无法保障。
采用专用无线收发设备建立无线局域网的拓扑结构如图2所示。无线收发设备包括无线Modem和无线网桥等。无线Modem与监测站和控制中心之间采用RS232通信。若采用网桥为网络组建设备,网络拓扑结构将更为灵活,如图3所示。其中在无线网两端的有线网络是可取舍的,可以是以太网、令牌环网或点对点网络等本地局域网。也可以城域网,甚至是因特网,但使用公网时须考虑安全性和费用问题。
利用收发集成芯片在监测站端实现的无线通信 前两种组网方式的一个特点是采用现有的网络系统和产品,无线通信部分不须专门开发,实现较为容易。但由于所购买的产品均是独立器件,使整个系统特别是监测站一端结构复杂、体积庞大,往往在系统推广时会带来不利,且外购产品会增加系统的成本。若能将外购产品的功能与监测站集成在一起,在电路板级实现,将可以避免上述不利因素;但这会增加系统开发的难度,延长研制周期。须权衡利弊,根据项目组的开发实力和系统生命周期作最有利的选择。
采用此方法设计监测站需要实现的部分只是图1、2和3中的无线通信接口(可参看本文的网络版全文)。这部分的硬件实时框图以及处理器、存储器的关系大致如图4所示。各个子模块都有多种芯片可供选择,比如射频前端可用ML2751和RTF6900,实现调制/解调的有ML2722,扩频、解扩可用LD9002DX2和Stel-2000A等。
控制中心的设计实现 控制中心的设计相对于监测站的设计开发来讲较为简单,硬件设计少,除了普通微机(或工作站、工控机)外,还需要网络接入设备(若无线通信采用自行设计的模块实现,则须开发专用的无线网卡插入微机主板的预留总线插槽中)。控制中心的设计开发主要集中在应用软件的设计开发上,一般是基于Windows和Unix等常用操作系统的。当前用于此类软件开始、调试的工具较多,且功能强大,给控制中心软件的设计带来便利。
就软件的实现形式而言,一般除了界面模块外,其余各个功能模块均可设计成动态连接库文件(.dll)。人机接口界面模块可以为该无线远程监控系统的实际应用进行定制,以满足用户在界面美观、操作方便等方面的特殊要求。
采用C/C 语言在VC 开发环境下设计这样的系统软件涉及到的技术较多,包括内存管理、网络通信、多线程管理和数据库编程,甚至ActiveX等。
1、无线局域网监控方案
基于微波扩频技术及MPEG4编码技术的无线网络监控,主要采用一体化无线网络视频服务器以及普通枪机/球机。一体化无线网络视频服务器集成了2.4G/5.8Ghz无线网桥,MPEG4编码器,18dbi高增益天线。集成型设备安装简单,能在较短的时间内完成整个安装施工。产品为室外防水型设备,设备传输距离远,抗干扰性强,图像清晰。适合港口、码头、油田、工厂、小区、建筑工地等环境复杂区域。
2、无线AP网络覆盖监控方案
无线AP覆盖型监控解决方案主要采用无线AP以及无线网络摄像机。无线网络摄像机的IP网络信号通过无线AP覆盖的WiFi网络传输至监控中心的电脑上。监控中心的电脑PC通过软件来实现监控。
3、CDMA无线监控方案
CDMA无线视频监控系统主要由CDMA无线网络视频服务器以及普通摄像机组成。摄像机模拟信号通过CDMA视频服务器转换成IP数字信号后通过联通CDMA网络传输到监控中心。监控中心需要一台PC以及一个固定IP地址。在监控中心能控制前端摄像机的转动。
4、模拟无线监控方案
模拟无线视频监控是一种传统的无线视频 监控方式,由模拟视频发射机及云台控制信号发射机组成。属于一对一通讯。
5、电力载波无线监控方案
电力载波视频监控系统主要采用电力载波技术,网络摄像机IP 信号通过电力载波传输到接收端。在接收端电脑上通过软件解码监控图像。普通电力载波目前传输的有效距离在120~140米。该解决方案适合于大楼,别墅区域等无线监控。
远程监控系统
远程监控系统由监控前端子系统、图像传输子系统、中心控制子系统、远程图像用户系统三部分组成。该图像远程监控系统是一套完全基于网络,采用B/S结构设计的数字视频远程监控系统,是目前业内远程监控系统的最高水平。
远程监控前端子系统由网络摄像机或普通摄像机和解码器组成。网络摄像机可以直接将图像转换为IP信号,可以不需要传输部分中的MPEG4/IP转换器。按现场的需要可以在前端安装红外摄像机和报警设备,以满足特殊的实验需要。图像传输子系统由MPEG4/IP转换器和校园宽带组成,也可以使用ADSL等设备与INTERNET直接连接。MPEG4/IP转换器及将普通摄像机接收到的图像转换成IP数据包,利用各种网络传输给服务器。这样可以利用现有的校园宽带网而不用铺设视频电缆,同时也可以使图像的传送不受距离的限制。
远程监控中心控制子系统由数字视频监控服务软件和PC服务器组成,提供视频图像的远程发布和用户管理功能。 桌面控制系统由用户计算机组成,无需安装任何软件,只要使用浏览器并输入相应的用户名和密码就可以访问系统的各种功能。
远程监控系统的性能及特点
图像格式及网络流量:本系统采用MPEG4编码,分辨率为在最高704×576(PAL)25帧/秒,可提供从28.8kbps的Modem到3Mbps高质量的各种质量的视频图像。控制功能:远程监控系统可对镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制等操作。对云台可做全方位控制。系统可以对云台的上下左右的转动进行全方位的远程控制。
可扩展性:系统采用B/S方式,三层结构分布式设计,可以方便地通过部署多个视频服务器增加系统支持的监控点的数量,来对系统进行扩容。
可用性:实验室网络视频监控系统采用“B/S结构”,客户端界面运行于Web浏览器,用户可以方便地从远程登录系统,并使用系统的所有功能。合理的系统划分,优化的功能布局,全中文操作界面,监控画面灵活的鼠标控制,这一切为用户提供强大的系统功能。
互操作性:系统提供标准的开发接口。
[编辑本段]
监控系统方案
监控系统方案目录
第一 共缆监控系统概述
第二 共缆监控系统的功能特点
一、共缆监控系统功能
二、共缆监控的特点
第三章 大型场所的环境分析
第四章 大型场所安全监控系统建立的具体需求
第五章 设计指导思想和设计依据与原则
一.系统设计的指导思想
二.系统设计的原则
三、系统设计的依据和相关规范
第六章 总体设计方案
一 监控系统设计思路
二 系统具体的设计方法
三 系统前端设计方案:
四 系统控制中心设计方案
五 实现网络副控设计方案
六 系统传输线路设计方案
七 操作系统及系统控制软件
第八 大型场所监控系统的设备配置报价清单
第九 共缆监控系统示意图
第十 系统主要设备说明
视频还原处理器
转换隔离器
共缆控制器
共缆数据集散器
多媒体远传器接收端
多媒体远传器发端
双向放大器
信号插入器
信号分配器
一体化摄像机:高星KUXUK
云台:中美合资VMC(威尔克)
线缆
第十 项目组织与实施
第十一 系统技术支持与人员培训
监控系统中关于共缆传输的应用
共缆监控信号传输是解决一公里至几十公里监控信号传输的最佳解决方案,采用调幅调制、伴音调频搭载、FSK数据信号调制等先进技术,可将六十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。
其主要优点表现在:
1.技术成熟、稳定性高 。一线通监控传输是基于有线电视技术研发的。有线电视技术在我国应用已经有二、三十年的历史了,其稳定、可靠性有目共睹。
2.传输距离远,图像清晰度好。图像质量达到4.5级以上国家标准。
3.强抗干扰、适用广泛 。 采用载波高频传输方式能有效抑制共模干扰和电磁干扰,即使在电厂、煤矿等电磁环境恶劣环境也能保证图像质量。
4.布线简单、线缆利用率高。
5.施工简单、维护方便,大量节省材料成本及施工费用。
6.扩展简单(无需重新布线,只需将新的信号输入即可)。
7.数据调制、双向传输 。 控制信号采用FSK数据调制技术,与摄像机回传视频信号在同一根电缆中双向传输,控制信号采用中频调制稳定可靠。
8.功能强大、 全面兼容监控、报警、广播,多功能双向传输的平台.
9.取电方便。供电方式采用AC220V交流电源供电或AC60V集中从机房供电。
浅谈监控图像得画质
图像预览质量在监控系统中很重要,没回放录像,监控系统管理人员,主要工作就是实时观看监看图像,图像质量的清晰度,图像大小影响了管理人员是否能及时发现可疑情况,和有案件发生后可以清楚辨认犯罪嫌疑人。
是什么影响了图像质量
1.芯片
市面上有很多厂家都采用同一个压缩芯片图像质量好坏不一。这就是算法不同得原因,以及图像压缩后,对原数据算法不同的原因,以及图像压缩后对原数据是否进行优化等都会影响图像质量,国内软压缩领域,应用最广泛得得芯片是PHLIPS的71XX系列芯片,71XX系列图像清晰,之前大量用于电视采集卡,它得视频梳状滤波器为3D,其图像立体感,空间层此感都比其他芯片强,因此PHLIPS得高频头搭配71XX芯片电视卡卖得很火。
2算法
当芯片是一样得时,算法就决定了图像的质量,通过算法,如何图像对原始图像进行采集,采集后怎么样进行压缩?是部分压缩,还是多次压缩。部分压缩都有损图像质量,鉴于目前存储设备得发展,在大容量硬盘还是很贵得情况下,原始图像还是要压缩。压缩率太高,图像越模糊,压缩率越小图像越清晰,但每小时录像容量达到几个G,客户不会接受。为了达到一个均衡点,好的厂家都采用H.264得算法。H.264集中了以往标准得优点,在许多英语都得到突破性得进展,使它获得比以往标准好得多整体性能,和整体性能,和H.362+和MPPGE-4 SP相比最多可节省50%得码率,使存储容量大大降低,采用“网络友善”得结构和语法,使其更有利于网络传输。
3显示器得分辨率
分辨率顾名思义能看清物体得程度。分辨率越高,景物得细节就越清楚,放大数倍后之后,原始图像不失真反而能够很清晰得辨别局部得细节,分辨率越低,就算没放大图像就感觉图像有模糊。装过系统得人都知道,在装机状态下得图像不清晰,更不用说有立体感了。就是因为装系统得分辨率很低。
目前监控系统普遍采用使用得监视器,大都支持1024*768得分辨率,就算卖个21寸得监视器提供1280*1024的分辨率,但是几乎所有的监控厂家都不支持1280*1024,只能强制设成1024*780得分辨率,只能强制设置成1024*728的分辨下使用,系统为了适应屏幕得尺寸,会把画面向下挤压,和左右拉伸,图像奇看起来就变形,这样的效果还不图直接买个17寸的监视器得效果好。
4录像分辨率
录像分辨率影响图像质量和显示分辨率是一样得,录像分辨率由算法来决定。录像分辨率和录像容量、图像清晰度成正比,录像分辨率越高,录像占用得空间越大,但图像清晰。压缩算法不同在相同得文件下得情况下图像的质量也不一样.
5码流
码流简单得说奇偶是图像得数据量,每秒存储数量越多,图像就越清晰,减少码流,也就是把图像的部分细节丢掉,图像数据少了,录像占用得空间也就少了,录像占用得空间也就少了,但是空间得也就少了。图像就不清晰了,码流和图像质量也是一个正比关系,为了省空间很多用户喜欢限码流,其实太多人不知道码流,码流下降了,图像质量也就下来了。
如何更好获得清晰得图像
1:购买好得品牌显示器
如今显示器大量应用于监控行业,显示器所用得面板不同,目前得效果比较好的显示器有飞利浦,AOC等,一些杂牌显示器用得都是低端得面板,效果一般,有时候使用过一段时间甚至会出现亮点影响监看。
2.请尽量使用ATI显卡
推荐大家使用哪个ATI显卡是因为ATI显卡是业界公认最好得,显卡在渲染,线管,处理速度。3D纹理等等,ATI显卡在某些项目得测试可能不如其他厂家,但是从画质上得色彩鲜艳、锐度、色彩还原这方面都比其他牌子好得多.
3.把录像分辨率和码流设高
如上面分析分辨率越高,图像越清晰,码流越高,或不限码流,图像数据多了,图像就清晰。在此提下云台得码流。云台时时都在转动,画面变化多,数据量就大。在参数设置相同得情况下(也就是所有通道压缩率相同)。云台录像文件会比别得通道大。这是正常现象。如强制把云台得录像本身数据量就是别得通道得几倍码流限制和被得通道一样,哪么压缩率就是别得通道得几倍,录像回放模糊所以不建议对云台做码流限制。
监控中视频信号传输的新技术
在监控工程施工的过程中,由于一些客户的特殊情况,他们可能在线路提前布好的情况下,又增加了新的要求,这时候以前布好的线路可能就不能满足工程的要求,这时候就可能用到共缆,下面就工程中使用共缆总结出了两点经验,供广大技术人员分享。
1、调试相对麻烦,因为是一根电缆传输多路信号,而且有的还要经过放大器放大,如果调试不好就会产生相互干扰,具体要求可参考有线电视标准;
2、可靠性相对于光缆、视频电缆稍差,因为共缆系统是以串联为主,接头多,特别是靠近机房的部分,如 果出问题将影响前面所有的信号(视频方案是一对一,一根电缆出问题只会影响一路信号)。