1.2　視頻監控系統簡介

1.2.1　視頻監控系統的基本組成

視頻監控系統一般由前端設備、傳輸線路、控制及顯示記錄四個主要部分組成。日常生活中，我們經常能夠看到前端攝像機、終端顯示器等部分設備，不能全面和系統地認識視頻監控系統。

西元視頻監控系統實訓裝置搭建和集成了一個完整的數字化視頻監控系統，能夠幫助我們清楚直觀地認識各部分設備和布線系統，特別方便學生的教學實訓使用，因此，我們以圖1-1所示西元視頻監控系統實訓裝置和圖1-2所示的視頻監控系統拓撲圖為例，詳細介紹視頻監控系統的基本組成。

1.前端設備部分

前端設備部分是視頻監控系統的“視覺”器官，一般包括多臺攝像機和鏡頭，也包括支架、云臺、防護罩、解碼器等配套器材。

攝像機一般安裝在需要監控的入口、通道、圍墻等位置，圖1-1和圖1-2中安裝了四種常用的攝像機，分別為一體化全球攝像機、半球固定攝像機、半球云臺攝像機、槍式攝像機等，通過布線系統連接到監控中心，安保人員在監控中心可以遠程控制攝像機的旋轉、拉近推遠和聚焦，監控局部和全景。

2.傳輸線路部分

傳輸線路部分是視頻監控系統的“神經網絡”，傳輸分為有線和無線兩種方式。有線方式主要使用網絡雙絞線電纜實現控制和信號傳輸，信號傳輸和控制比較穩定，可靠性較高。在圖1-1和圖1-2中能夠看到傳輸線路部分包括網絡雙絞線電纜和網絡交換機，四個前端攝像機通過網絡雙絞線電纜連接到網絡交換機上，再通過網絡交換機連接到監控主機上，組成完整的有線傳輸局域網，如果在交換機上接入外網，可以實現遠程監控功能。

無線方式主要采用微波等電磁波傳輸信號，需要選用專門的無線攝像機和配套的信號解調器，增加無線路由器和交換機等設備。無線系統容易受到外界電磁干擾，穩定性和可靠性較差。

圖1-1和圖1-2中增加了1臺無線路由器，直接連接到網絡交換機上，建立了一個無線局域網，能夠通過手機、PAD等無線設備控制視頻監控系統。

3.控制部分

控制部分是視頻監控系統的“大腦”，一般包括監控主機和操作鍵盤、鼠標等配套器材?？刂撇糠忠话惆惭b在監控中心，安保人員在監控中心可以實現對監控畫面的實時查看、攝像機的控制等。圖1-1和圖1-2中，監控主機通過網絡雙絞線電纜連接至網絡交換機，再連接到前端攝像機，組成完整的有線傳輸局域網，實現對視頻監控系統的控制。在一些較大的視頻監控系統中還會用到視頻切換器、多畫面圖像分割器、視頻分配器等其他控制設備。

4.顯示記錄部分

顯示記錄部分是視頻監控系統“大腦”的“記憶”，一般包括顯示器和主機硬盤等設備。顯示記錄部分一般安裝在監控中心，安保人員在監控中心可以實現視頻信息的存儲、顯示記錄和回放等。圖1-1和圖1-2中，顯示器為視頻信號的顯示設備，監控主機的硬盤實現信號的存儲記錄等。

1.2.2　視頻監控系統的幾種常用結構模式

在視頻安全防范系統工程中，前端攝像機數量往往多于后端顯示器數量，經常需要在一個顯示器上顯示多個攝像機的監控畫面，也需要將前端攝像機的畫面切換到大屏幕上。國家標準GB 50395—2007《視頻安防監控系統工程設計規范》規定，根據對視頻圖像處理與控制方式的不同，視頻安防監控系統有以下幾種常見模式：

1.簡單對應模式

攝像機和監視器一一簡單對應，1個監視器直接顯示1個攝像機圖像，圖1-3為該模式的系統圖，這種模式比較適合簡單的視頻監控系統，也適合需要專門定點監視的區域。圖1-4為簡單對應模式的典型應用案例。

2.時序切換模式

將前端攝像機首先連接到時序切換器上，然后根據需要可以將任意一臺前端攝像機的視頻輸出到指定的監視器中，也可以按照設定時序自動切換到指定的監視器中，圖1-5為該模式的系統圖。這種模式比較適合前端攝像機特別多，后端顯示監視器較少的視頻監控系統，往往不能實時顯示全部攝像機視頻畫面。圖1-6為時序切換模式的典型應用案例。

3.矩陣切換模式

根據安全防范重點部位實時監控圖像的需要，或者事后復查回放的需要，可以通過控制鍵盤將任何一臺前端攝像機的圖像切換到指定的監視器上。還可以自行編制多種自動切換程序，將前端攝像機圖像按照編制的程序自動切換到指定的監視器上。例如，保安交接班時，可以把交接班的視頻實況自動切換到監控中心的大屏幕上顯示。圖1-7為矩陣切換模式的系統圖，圖1-8為矩陣切換模式的典型應用案例。

4.數字傳輸網絡交換/切換模式

圖1-9為數字傳輸網絡交換/切換模式的系統圖。前端的網絡攝像機可直接連接到數字交換傳輸網絡，遙控攝像機及其他攝像機可通過數字編碼設備連接至數字交換傳輸網絡。控制鍵盤可通過數字解碼設備實現對前端攝像機的控制和顯示。數字視頻音頻記錄裝置可直接連接到數字交換傳輸網絡，實現對音視頻信號的記錄存儲。這種模式適合于大型的數字視頻監控系統，數字編碼設備為硬盤錄像機（DVR）或視頻服務器，數字交換傳輸網絡采用以太網和DDN、SDH等，在系統的前端、傳輸和顯示的任何環節都可以實現數字視頻的處理、控制等操作。圖1-10為數字傳輸網絡交換/切換模式的典型應用案例。

1.2.3　視頻監控系統的傳輸方式

在視頻監控系統中，傳輸通道中的信號一般有視頻信號和控制信號兩種。其中，視頻信號從系統前端的攝像機傳輸至控制中心，控制信號從控制中心傳輸至前端的攝像機。根據傳輸介質的不同，視頻監控系統的傳輸方式可分為同軸電纜傳輸、雙絞線電纜傳輸、光纖傳輸和無線傳輸等方式。

1.同軸電纜傳輸方式

同軸電纜傳輸方式是利用同軸電纜進行視頻信號的傳輸，同軸電纜只能傳輸攝像機的視頻信號，還需要增加控制電纜、電源電纜等，以實現對攝像機的控制和視頻信號的傳輸，一般適用于中小型模擬視頻監控系統。

視頻監控系統使用的同軸電纜規格為75Ω，傳輸距離一般在300m左右，其優點是短距離下傳輸圖像信號損失小，造價低廉，系統穩定；缺點是傳輸距離短、布線量大、維護困難、可擴展性差。

2.雙絞線電纜傳輸方式

雙絞線電纜傳輸方式是利用網絡雙絞線電纜進行視頻信號和控制信號的傳輸，只需要再增加電源線，不需要專門的控制電纜，一般適用于中小型數字視頻監控系統。

視頻監控系統使用的雙絞線一般為5類及以上的雙絞線，傳輸距離一般不超過100m，如超過時需增加交換機進行拓展，其優點是布線簡易、成本低廉、抗干憂性能強，缺點是傳輸距離短、抗老化能力差，不適于野外傳輸。

近年來，POE以太網供電技術快速發展，在小型數字監控系統中普遍應用，利用網絡雙絞線電纜進行視頻信號和控制信號的傳輸，同時給攝像機供電，不再需要專門的電源線。POE供電模式需要配置帶POE模塊的網絡交換機，通過交換機給攝像機供電，傳輸距離一般不超過100m，攝像機功率不大于30W。

3.光纖傳輸方式

光纖傳輸方式是利用光纖進行視頻信號的傳輸，適用于大中型視頻監控系統。利用光纖傳輸時，除光纖外還需光纖終端盒、光纖接續盒、光纖配線架、光纖收發器等配套器材。光纖傳輸方式的優點是傳輸距離遠、衰減小，抗干擾性能最好，適合遠距離傳輸，缺點是對于幾千米內監控信號傳輸不夠經濟，光纖熔接及維護技術要求高，不易升級擴容。

光纖分為多模光纖和單模光纖兩種類型，多模光纖傳輸距離較短，單模光纖傳輸可達幾十千米，因此在視頻監控工程中經常使用單模光纖。

4.無線傳輸方式

無線傳輸方式是利用微波等無線電波進行視頻信號的傳輸，主要應用于因現場環境的限制而無法使用有線傳輸方式的場所。利用無線傳輸方式時，需要選用專門的無線攝像機和配套的信號解調器等設備，完成對視頻信號的傳輸，其優點是無須布線，成本低廉、適應性和拓展性好，缺點是容易受到外界電磁干擾，穩定性和可靠性較差。