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電視監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

1.概述

電視監(jiān)控系統(tǒng)，又稱為監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，英文為CCTV（Closed Circuit Television閉路電視）。

電視監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、形象、真實(shí)地反映被監(jiān)視對(duì)象的畫面，獲得廣泛的應(yīng)用，是人們?cè)诂F(xiàn)代化管理中進(jìn)行監(jiān)視控制的一種極為有效的工具。

電視監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)、后端設(shè)備三大部分組成：

前端設(shè)備指現(xiàn)場(chǎng)圖像、聲音、溫濕度等環(huán)境采集設(shè)備，如：攝像機(jī)、麥克風(fēng)、溫濕度計(jì)等，以及現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作、照明、聲音等執(zhí)行設(shè)備，如鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩、加熱器，雨刷、燈光、揚(yáng)聲器等。

傳輸系統(tǒng)指前端設(shè)備、后端設(shè)備之間的聯(lián)系，包括電纜、光纖、微波等多種連接方式以及相關(guān)的設(shè)備。

后端設(shè)備指后端控制、顯示和記錄設(shè)備。

2.主要設(shè)備

2.1前端設(shè)備

電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備通常由攝像機(jī)、手動(dòng)或電動(dòng)鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩、監(jiān) 聽 器、報(bào)警探測(cè)器和多功能解碼器等部件組成，它們各司其職，并通過有線、無線或光纖傳輸媒介與中心控制系統(tǒng)的各種設(shè)備建立相應(yīng)的聯(lián)系，傳輸視/音頻信號(hào)及控制、報(bào)警信號(hào)等。在實(shí)際的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，這些前端設(shè)備不一定同時(shí)使用，但實(shí)現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)圖像采集的攝像機(jī)和鏡頭是必不可少的。

攝像機(jī)

攝像機(jī)是電視監(jiān)控系統(tǒng)的最主要前端設(shè)備，是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”。它布置在被監(jiān)視場(chǎng)所的某一位置上，使其視場(chǎng)角能覆蓋整個(gè)被監(jiān)視的各個(gè)部位。有時(shí)，被監(jiān)視場(chǎng)所面積較大，為了節(jié)省攝像機(jī)所用的數(shù)量、簡化傳輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng)，在攝像機(jī)上加裝電動(dòng)可遙控的、可變焦距（變倍）鏡頭，使攝像機(jī)所能觀察的距離更遠(yuǎn)、更清楚；有時(shí)還把攝像機(jī)安裝在電動(dòng)云臺(tái)上，通過控制臺(tái)的控制，可以使云臺(tái)帶動(dòng)攝像機(jī)進(jìn)行水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使攝像機(jī)能覆蓋的角度、面積更大?？傊瑪z像機(jī)就像整個(gè)系統(tǒng)的眼睛一樣，把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D像信號(hào)，傳送給控制中心的監(jiān)視器上。

由于攝像部分是系統(tǒng)的最前端，并且被監(jiān)視場(chǎng)所的情況是由它變成圖像信號(hào)傳送到控制中心的監(jiān)視器上，所以從整個(gè)系統(tǒng)來講，攝像部分是系統(tǒng)的原始信號(hào)源。因此，攝像部分的好壞以及它產(chǎn)生的圖像信號(hào)的質(zhì)量將影響著整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。從系統(tǒng)噪聲計(jì)算理論的角度來講，影響系統(tǒng)噪聲的最大因素是系統(tǒng)中的第一級(jí)的輸出（攝像機(jī)的圖像信號(hào)輸出）信號(hào)信噪比的情況。所以，認(rèn)真選擇和處理攝像部分是至關(guān)重要的。

在某些情況下，特別是在室外應(yīng)用的情況下，為了防塵、防雨、抗高低溫、抗腐蝕等，對(duì)攝像機(jī)及其鏡頭還應(yīng)加裝專門的防護(hù)罩，甚至對(duì)云臺(tái)也要有相應(yīng)的防護(hù)措施。

因此，選擇電視監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機(jī)，一般要看幾個(gè)主要的參數(shù)：分辨率、最低照度和信噪比等，另外還要考慮攝像機(jī)的附帶功能等。

2.2傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)就是系統(tǒng)的信號(hào)通路。一般來說，傳輸系統(tǒng)單指的是傳輸前端圖像信號(hào)。但是，由于某些系統(tǒng)中除圖像外，還要傳輸聲音信號(hào)，同時(shí)，由于需要由后端控制中心通過控制臺(tái)對(duì)前端設(shè)備如攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等進(jìn)行控制，因而在傳輸系統(tǒng)中還包含有控制信號(hào)的傳輸，所以，傳輸系統(tǒng)傳輸包括圖像、聲音、控制信號(hào)等信號(hào)。

傳輸系統(tǒng)主要傳輸?shù)膬?nèi)容是圖像信號(hào)。因此重點(diǎn)研究圖像信號(hào)的傳輸方式及傳輸中有關(guān)問題是非常重要的。對(duì)圖像信號(hào)的傳輸，重點(diǎn)要求是在圖像信號(hào)經(jīng)過傳輸系統(tǒng)后，不產(chǎn)生明顯的噪聲、失真（色度信號(hào)與亮度信號(hào)均不產(chǎn)生明顯的失真），保證原始圖像信號(hào)（從攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)）的清晰度和灰度等級(jí)沒有明顯下降等等。這就要求傳輸系統(tǒng)在衰減方面、引入噪聲方面、幅頻特性和相頻特性方面有良好的性能。

在傳輸方式上，目前電視監(jiān)控系統(tǒng)多半采用視頻基帶傳輸方式。如果在攝像機(jī)距離控制中心較遠(yuǎn)的情況下，也有采用射頻傳輸方式或光纖傳輸方式。對(duì)以上這些不同的傳輸方式，所使用的傳輸設(shè)備及傳輸線路都有較大的不同。

2.3后端設(shè)備

控制設(shè)備

控制設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心?？刂圃O(shè)備主要由總控制臺(tái)（有些系統(tǒng)還設(shè)有副控制臺(tái)）組成?？偪刂婆_(tái)中主要的功能有：視頻信號(hào)放大與分配、圖像信號(hào)的較正與補(bǔ)償、圖像信號(hào)的切換、圖像信號(hào)（或包括聲音信號(hào)）的記錄、攝像機(jī)及其輔助部件（如鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等）的控制（遙控）等等。在上述的各部分中，對(duì)圖像質(zhì)量影響最大的是放大與與分配、校正與補(bǔ)償、圖像信號(hào)的切換三部分。在某些攝像機(jī)距離控制中心很近、或?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)指標(biāo)要求不高的情況下，在總控制臺(tái)中往往不設(shè)校正與補(bǔ)償部分。但對(duì)某些距離較遠(yuǎn)，或由于傳輸方式的要求等原因，校正與補(bǔ)償是非常重要的。因?yàn)閳D像信號(hào)經(jīng)過傳輸之后，往往其幅頻特性（由于不同頻率成分到達(dá)總控制臺(tái)時(shí)，衰減是不同的，因而造成圖像信號(hào)不同頻率成分的幅度不同，此稱為幅頻特性）、相頻特性（不同頻率的圖像信號(hào)通過傳輸部分后產(chǎn)生的相移不同，此稱為相頻特性）無法絕對(duì)保證指標(biāo)的要求，所以在控制臺(tái)上要對(duì)傳輸過來的圖像信號(hào)進(jìn)行幅頻和相頻的校正與補(bǔ)償。經(jīng)過校正與補(bǔ)償?shù)膱D像信號(hào)，再經(jīng)過分配和放大，進(jìn)入視頻切換部分，然后送到監(jiān)視器上。

總控制臺(tái)的另一個(gè)重要方面是能對(duì)攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等進(jìn)行遙控，以完成對(duì)被監(jiān)視的場(chǎng)所全面、詳細(xì)的監(jiān)視或跟蹤監(jiān)視。

總控制臺(tái)，在控制功能上，控制攝像機(jī)的臺(tái)數(shù)上往往都做成積木式的?？梢愿鶕?jù)要求進(jìn)行組合。另外，在總控制臺(tái)上還設(shè)有時(shí)間及地址的字符發(fā)生器，通過這個(gè)裝置可以把年、月、日、時(shí)、分、秒都顯示出來，并把被監(jiān)視場(chǎng)所的地址、名稱顯示出來。在錄像機(jī)上可以記錄，這樣對(duì)以后的備查提供了方便。

電視監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)云臺(tái)、電動(dòng)變焦鏡頭、防護(hù)罩和電源的控制功能，根據(jù)控制中心與受控中心間的距離及受控設(shè)備的數(shù)量，可以采取不同的控制方式：
  l總控制臺(tái)對(duì)攝像機(jī)及其輔助設(shè)備（如鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等）的控制一般采用總線方式，把控制信號(hào)送給各攝像機(jī)附近的“終端解碼箱”，在終端解碼箱上將總控制臺(tái)送來的編碼控制信號(hào)解出，成為控制動(dòng)作的命令信號(hào)，再去控制攝像機(jī)及其輔助設(shè)備的各種動(dòng)作（如鏡頭的變倍、云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)等）。
  l當(dāng)攝像機(jī)數(shù)量少，控制距離短時(shí)，可采用直接控制方式，用多芯電纜傳輸控制信號(hào)。這種方式控制線數(shù)量多，施工量大。
  l當(dāng)攝像機(jī)數(shù)量較少，控制距離較短時(shí)，可采用一線通方式，即來自攝像機(jī)的視頻信號(hào)及來自控制器端的控制信號(hào)共用一條同軸電纜。這種方式雖能節(jié)省控制線，但此類設(shè)備的價(jià)格、技術(shù)要求較高，要綜合考慮。

顯示設(shè)備

顯示設(shè)備一般由一臺(tái)或多臺(tái)監(jiān)視器（或帶視頻輸入的普通電視機(jī)）組成。它的功能是將傳送過來的圖像一一顯示出來。在電視監(jiān)視系統(tǒng)中，特別是在由多臺(tái)攝像機(jī)組成的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，一般都不是一臺(tái)監(jiān)視器對(duì)應(yīng)一臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行顯示，而是幾臺(tái)攝像機(jī)的圖像信號(hào)用一臺(tái)監(jiān)視器輪流切換顯示。這樣做一是可以節(jié)省設(shè)備，減少空間的占用；二是沒有必要一一對(duì)應(yīng)顯示。因?yàn)楸槐O(jiān)視場(chǎng)所的情況不可能同時(shí)發(fā)生意外情況，所以平時(shí)只要隔一定的時(shí)間（比如幾秒、十幾秒或幾十秒）顯示一下即可。當(dāng)某個(gè)被監(jiān)視的場(chǎng)所發(fā)生情況時(shí)，可以通過切換器將這一路信號(hào)切換到某一臺(tái)監(jiān)視器上一直顯示，并通過控制臺(tái)對(duì)其遙控跟蹤記錄。所以，在一般的系統(tǒng)中通常都采用四比一、八比一、甚至十六比一的攝像機(jī)對(duì)監(jiān)視器的比例數(shù)設(shè)置監(jiān)視器的數(shù)量。常用的攝像機(jī)對(duì)監(jiān)視器的比例數(shù)為四比一，即四臺(tái)攝像機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)監(jiān)視輪流顯示，當(dāng)攝像機(jī)的臺(tái)數(shù)很多時(shí)，再采用八比一或十六比一的設(shè)置方案。另外，在攝像機(jī)臺(tái)數(shù)很多的系統(tǒng)中，用畫面分割器把幾臺(tái)攝像機(jī)送來的圖像信號(hào)同時(shí)顯示在一臺(tái)監(jiān)視器上，也就是在一臺(tái)較大屏幕的監(jiān)視器上，把屏幕分成幾個(gè)面積相等的小畫面，每個(gè)畫面顯示一個(gè)攝像機(jī)送來的畫面。這樣可以大大節(jié)省監(jiān)視器，并且操作人員觀看起來也比較方便。但是，這種方案不宜在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)顯示太多的分割畫面，否則會(huì)使某些細(xì)節(jié)難以看清楚，影響監(jiān)控的效果。四分割或九分割較為合適。

為了節(jié)省開支，對(duì)于非特殊要求的電視監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視器可采用有視頻輸入端子的普通電視機(jī)，而不必采用造價(jià)較高的專用監(jiān)視器。監(jiān)視器（或電視機(jī)）的屏幕尺寸宜采用14英寸至18英寸之間的，如果采用了“畫面分割器”，可選用較大屏幕的監(jiān)視器。

放置監(jiān)視器的位置應(yīng)適合操作者觀看的距離、角度和高度。一般是在總控制臺(tái)的后方，設(shè)置專用的監(jiān)視架子，把監(jiān)視器擺放在架子上。

監(jiān)視器的選擇，應(yīng)滿足系統(tǒng)總的功能和總的技術(shù)指標(biāo)的要求，特別是應(yīng)滿足長時(shí)間連續(xù)工作的要求。

記錄設(shè)備

后端通常采用錄像機(jī)作為記錄設(shè)備，隨時(shí)把發(fā)生情況的被監(jiān)視場(chǎng)所的圖像記錄下來，以便事后備查或作為重要依據(jù)。

早期，大多采用一臺(tái)或多臺(tái)常規(guī)錄像機(jī)或長延時(shí)錄像機(jī)，用錄像帶對(duì)前端攝像機(jī)傳輸?shù)谋槐O(jiān)視場(chǎng)所的圖像進(jìn)行連續(xù)記錄。通常采用多畫面分割器，如四畫面、九畫面、十六畫面等，在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)顯示出四個(gè)、九個(gè)、十六個(gè)攝像機(jī)送來的各個(gè)被監(jiān)視場(chǎng)所的畫面，并用一臺(tái)常規(guī)錄像機(jī)或長延時(shí)錄像機(jī)進(jìn)行記錄。

現(xiàn)在，基本采用硬盤錄像機(jī)進(jìn)行記錄。
  硬盤錄像機(jī)，又稱作數(shù)字硬盤錄像設(shè)備DVR（Digital　Video　Recorder）是CPU性能、多媒體技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，它是一種將視音頻信號(hào)數(shù)字化后壓縮，然后記錄在硬盤上的設(shè)備。目前，硬盤錄像機(jī)主要有兩種：基于PC平臺(tái)的硬盤錄像機(jī)（PC-based DVR）和基于嵌入式平臺(tái)的硬盤錄像機(jī)（Embedded DVR）。
  硬盤錄像機(jī)不僅具有傳統(tǒng)模擬錄像機(jī)的所有功能，并且由于其數(shù)字特性，具有傳統(tǒng)模擬錄像機(jī)所不具備的功能。與傳統(tǒng)的模擬錄像機(jī)相比，硬盤錄像機(jī)具有較大優(yōu)越性，表現(xiàn)在：錄像時(shí)間長，最大錄像時(shí)間取決于連接的存儲(chǔ)設(shè)備的容量，一般可達(dá)幾百小時(shí)；支持的視音頻通道數(shù)多，可同時(shí)進(jìn)行幾路、十幾路、甚至幾十路同時(shí)錄像；記錄圖像質(zhì)量不會(huì)隨時(shí)間的推移而變差；功能更為豐富，不象傳統(tǒng)的模擬錄像機(jī)那么單一。
  硬盤錄像機(jī)通常具備以下功能：

·壓縮功能：能對(duì)輸入的模擬視音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣，然后對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮；

·錄像功能：能把數(shù)字化后壓縮的視音頻信號(hào)記錄到硬盤上，并具備多種錄像觸發(fā)方式，如手動(dòng)錄像、定時(shí)（計(jì)劃）錄像、報(bào)警錄像、移動(dòng)偵測(cè)錄像等等；

·放像功能：能把記錄在硬盤上的視音頻信號(hào)在模擬監(jiān)視器上或電腦顯示器上回放；

·備份功能：能把記錄在硬盤上的視音頻信號(hào)通過USB接口或1394接口備份到各種移動(dòng)介質(zhì)上；

·網(wǎng)絡(luò)功能：能數(shù)字化后壓縮的視音頻信號(hào)或記錄在硬盤上的視音頻信號(hào)通過網(wǎng)口輸出；

·云臺(tái)、鏡頭控制功能：能通過鍵盤、面板或網(wǎng)絡(luò)控制云臺(tái)、鏡頭；

·報(bào)警輸入輸出：能接受、處理和輸出報(bào)警信號(hào)，即具備報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能。

不同廠商設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的硬盤錄像機(jī)并不一定具備上面所列的所有功能，也有可能具備上面所沒有列出的功能。

在硬盤錄像機(jī)中，錄像功能和很多其它功能相關(guān)聯(lián)，如放像功能、網(wǎng)絡(luò)功能、備份功能等等，因此采用什么樣的錄像技術(shù)，直接關(guān)系到整個(gè)硬盤錄像機(jī)的性能和硬盤故障率。錄像技術(shù)分兩個(gè)方面：一是采用什么樣的文件系統(tǒng)，這通常與采用的操作系統(tǒng)有關(guān)，不容易自主選擇；二是在已選定文件系統(tǒng)的條件下，應(yīng)用系統(tǒng)如何發(fā)揮文件系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免其弱點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成影響。

目前PC-based DVR一般基于Windows系統(tǒng)，文件系統(tǒng)一般采用NTFS或FAT32；而Embedded DVR所采用的文件系統(tǒng)則與廠商選擇的嵌入式操作系統(tǒng)有密切的關(guān)系。目前Embedded DVR中所采用的嵌入式操作系統(tǒng)有pSOS、Embedded Linux、vxWorks等等，而采用的文件系統(tǒng)則有較多種類，如MS-DOS兼容文件系統(tǒng)、UNIX兼容文件系統(tǒng)、Windows兼容文件系統(tǒng)，還有各種專有的文件系統(tǒng)等等。選定哪一種文件系統(tǒng)作為嵌入式硬盤錄像機(jī)中的文件系統(tǒng)，取決于很多因素，如公司的研發(fā)能力、財(cái)力、文件系統(tǒng)本身的特性等。應(yīng)該說，選擇任何一種文件系統(tǒng)都不會(huì)妨礙嵌入式硬盤錄像機(jī)中錄像功能的實(shí)現(xiàn)。有的公司甚至自己組織開發(fā)文件系統(tǒng)來滿足需求，這樣做可能會(huì)花費(fèi)較長的時(shí)間來穩(wěn)定，從而使設(shè)備上市的時(shí)間延長；另外，這種做法不符合現(xiàn)代社會(huì)分工越來越細(xì)、越來越專業(yè)的潮流，很難做到像專業(yè)軟件廠商推出的文件系統(tǒng)那樣穩(wěn)定可靠。

文件系統(tǒng)選定后，可供開發(fā)人員發(fā)揮的平臺(tái)就確定了。各個(gè)嵌入式硬盤錄像機(jī)廠商在選定平臺(tái)上應(yīng)用系統(tǒng)中的錄像模塊設(shè)計(jì)的合理與否，直接決定了嵌入式硬盤錄像機(jī)推向市場(chǎng)后的表現(xiàn)。例如，有的廠商用刪除老文件的方式來達(dá)到循環(huán)錄像的目的。為了使文件刪除的時(shí)間盡可能短，就采用了每分鐘生成一個(gè)碼流文件的方式錄像；還有的廠商則采用每小時(shí)生成一個(gè)文件的方式來錄像。這些方式的共同弱點(diǎn)是不能保證嵌入式硬盤錄像機(jī)的長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)閴嚎s芯片輸出的碼流位率變化是比較大的，這就導(dǎo)致每分鐘、每小時(shí)產(chǎn)生的文件的大小都不一樣，而且可能相差很大，長時(shí)間運(yùn)行后就會(huì)導(dǎo)致硬盤上充滿碎片，從而使系統(tǒng)運(yùn)行效率急劇下降。這就是目前市場(chǎng)上有些品牌的嵌入式硬盤錄像機(jī)初期安裝時(shí)表現(xiàn)良好，但是過一段時(shí)間后就容易發(fā)生丟資料、壞硬盤的現(xiàn)象的原因。為解決這一問題，有公司如?？低曁岢隽舜疟P預(yù)分配技術(shù)，保證在硬盤循環(huán)記錄過程中，永不出現(xiàn)碎片。

文件系統(tǒng)對(duì)磁盤的管理，有一套鏈表構(gòu)成的文件檢索機(jī)制，包括FAT表和目錄區(qū)，如果關(guān)機(jī)的時(shí)候，正在寫修改的FAT表或目錄區(qū)，這個(gè)FAT表扇區(qū)或目錄扇區(qū)被破壞，就會(huì)導(dǎo)致一組磁盤文件丟失。在硬盤錄像機(jī)的使用過程中，幾乎在不停地寫硬盤，如果非正常關(guān)機(jī)，出現(xiàn)FAT表扇區(qū)或目錄扇區(qū)被破壞的概率非常高，這也是為什么非正常關(guān)機(jī)次數(shù)多了，無論PC式硬盤錄像機(jī)還是嵌入式硬盤錄像機(jī)，經(jīng)常找不到記錄文件的原因。為解決這個(gè)問題，先進(jìn)的DVR廠商提出了FAT表和目錄區(qū)凍結(jié)技術(shù)，保證在非正常關(guān)機(jī)過程中，不會(huì)導(dǎo)致FAT表和目錄區(qū)被破壞。

硬盤錄像機(jī)中，一般會(huì)有多個(gè)硬盤，在錄像時(shí)，多路圖像同時(shí)盡量記錄在一個(gè)硬盤上，一方面延長硬盤壽命，同時(shí)也降低硬盤錄像機(jī)的功耗。

3.分類

3.1中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)

通常的電視監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模都不大，功能也相對(duì)簡單，但其適用的范圍非常廣。所監(jiān)視的對(duì)象也不僅僅限于想到的人、商品、貨物或車輛，有些還涉及到對(duì)諸如天然氣罐、高爐的監(jiān)視，有些則需要對(duì)工廠的煙囪及排污管道進(jìn)行監(jiān)視。電視監(jiān)控系統(tǒng)可以自成體系，也可以與防盜報(bào)警系統(tǒng)或出入口控制系統(tǒng)組合，構(gòu)成綜合保安監(jiān)控系統(tǒng)。

3.1.1 簡單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

最簡單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)就是在監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)安置定點(diǎn)攝像機(jī)（攝像機(jī)配接定焦鏡頭），通過同軸電纜將視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)視器。例如，在小型工廠的大門口安置一臺(tái)攝像機(jī)，并通過同軸電纜將視頻信號(hào)傳送到廠辦公室內(nèi)的監(jiān)視器（或電視機(jī)）上，管理人員就可以看到哪些人上班遲到或早退，離廠時(shí)是否攜帶了廠內(nèi)的物品。若是再配置一臺(tái)錄像機(jī)，還可以把監(jiān)視的畫面記錄下來，供日后檢索查證。

這種簡單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)攝像機(jī)的數(shù)量較多時(shí)，可通過多路切換器、畫面分割器或系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行監(jiān)視。如：
  l某企業(yè)辦公大樓，在其各樓層的所有12個(gè)出口都安裝了定點(diǎn)攝像機(jī)，并配備了3臺(tái)四畫面分割器和24小時(shí)實(shí)時(shí)錄像機(jī)。
  l某招待所，在1~6層客房通道的兩端各安裝一臺(tái)定點(diǎn)攝像機(jī)，加上大門口、門廳、后門、停車場(chǎng)等4個(gè)監(jiān)視點(diǎn)共計(jì)16臺(tái)攝像機(jī)，再配置一臺(tái)16畫面分割器、一臺(tái)29英寸大屏幕彩電和一臺(tái)24小時(shí)錄像機(jī)便構(gòu)成了完整的監(jiān)控系統(tǒng)。
  當(dāng)監(jiān)視的點(diǎn)數(shù)增加時(shí)會(huì)使系統(tǒng)規(guī)模變大，但如果沒有其他附加設(shè)備及要求，這類監(jiān)控系統(tǒng)仍可歸屬于簡單的定點(diǎn)系統(tǒng)。如：
  l某超市，總共安裝了48臺(tái)定點(diǎn)攝像機(jī)，被分成了3組，分別接到了對(duì)應(yīng)的16畫面分割器、17英寸監(jiān)視器和24小時(shí)錄像機(jī)。

3.1.2 簡單的全方位監(jiān)控系統(tǒng)

全方位監(jiān)控系統(tǒng)是將前述定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的定焦鏡頭換成電動(dòng)變焦鏡頭，并增加可上下左右運(yùn)動(dòng)的全方位云臺(tái)（云臺(tái)內(nèi)部有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)），使每個(gè)監(jiān)視點(diǎn)的攝像機(jī)可以進(jìn)行上下左右的掃視，其所配鏡頭的焦距也可在一定范圍內(nèi)變化（監(jiān)視場(chǎng)景可拉遠(yuǎn)或推進(jìn)）。很顯然，云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭的動(dòng)作需要由控制器或與系統(tǒng)主機(jī)配合的解碼器來控制。

最簡單的全方位監(jiān)控系統(tǒng)與最簡單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)相比，在前端增加了一個(gè)全方位云臺(tái)及電動(dòng)變焦鏡頭，在控制室增加了一臺(tái)控制器，另外從前端到控制室還需多布設(shè)一條多芯（10芯或12芯）控制電纜。如：
  l某小型制衣廠，在其制衣車間安裝了兩臺(tái)全方位攝像機(jī)，在廠長辦公室內(nèi)配置了一臺(tái)普通電視機(jī)、一臺(tái)切換器和兩臺(tái)控制器，當(dāng)廠長需要了解車間情況時(shí)，只需通過切換器選定某一臺(tái)攝像機(jī)的畫面，并通過操作控制器使攝像機(jī)對(duì)整個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掃視，也可以對(duì)某個(gè)局部進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)視。
  在實(shí)際應(yīng)用中，并不一定使每一個(gè)監(jiān)視點(diǎn)都按全方位來配置，通常僅是在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中的某幾個(gè)特殊的監(jiān)視點(diǎn)才配備全方位設(shè)備。例如，在前述的某招待所的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，也可考慮將監(jiān)視停車場(chǎng)情況的定點(diǎn)攝像機(jī)改為全方位攝像機(jī)（更換電動(dòng)變焦鏡頭并增加全方位云臺(tái)），再在控制室內(nèi)增加一臺(tái)控制器，這樣就可以把對(duì)停車場(chǎng)的監(jiān)視范圍擴(kuò)大了，既可以對(duì)整個(gè)停車場(chǎng)進(jìn)行掃視，也可以對(duì)某個(gè)局部進(jìn)行監(jiān)視。特別是當(dāng)推進(jìn)鏡頭時(shí)，還可以看清車牌號(hào)碼。

3.1.3 低成本全方位監(jiān)控系統(tǒng)

用分控鍵盤替代云臺(tái)鏡頭控制器，這樣系統(tǒng)的連接線就顯得比較簡單。當(dāng)有報(bào)警時(shí)，自動(dòng)地把報(bào)警的現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)切換出來，并記錄。在成本方面，要低于使用系統(tǒng)主機(jī)/矩陣切換器的系統(tǒng)。

3.1.4 具有小型主機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)

多大的系統(tǒng)才需配用系統(tǒng)主機(jī)并沒有嚴(yán)格的限制。一般來說，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中的全方位攝像機(jī)數(shù)量達(dá)到3~4臺(tái)以上時(shí)，就可考慮使用小型系統(tǒng)主機(jī)。雖然用多臺(tái)單路控制器或一臺(tái)多路（如4路或6路）控制器也可以實(shí)現(xiàn)全方位攝像機(jī)的控制，但這樣所需的控制線纜數(shù)量較多（每一路至少要一根10芯電纜），而且線纜的長度將過長（長線電阻造成的電壓降可能會(huì)導(dǎo)致云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭動(dòng)作遲緩甚至不動(dòng)作），整個(gè)系統(tǒng)也會(huì)顯得零亂。

一般來說，使用系統(tǒng)主機(jī)會(huì)增加整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的造價(jià)，這是因?yàn)橄到y(tǒng)主機(jī)的造價(jià)要比普通切換器高，而與之配套的前端解碼器的價(jià)格也比普通單路控制器高。但從布線考慮，各解碼器與系統(tǒng)主機(jī)之間是采用總線方式連接的，因此系統(tǒng)中線纜的數(shù)量不多（只需要一根兩芯通信電纜）。另外，集成式的系統(tǒng)主機(jī)大都有報(bào)警探測(cè)器接口，可以方便地將防盜報(bào)警系統(tǒng)與電視監(jiān)控系統(tǒng)整合于一體。當(dāng)有探測(cè)器報(bào)警時(shí)，該主機(jī)還可自動(dòng)地將主監(jiān)視器畫面切換到發(fā)生警情的現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)所拍攝的畫面。

3.1.5 具有聲音監(jiān)聽的監(jiān)控系統(tǒng)

電視監(jiān)控系統(tǒng)中還常常需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)聲音進(jìn)行監(jiān)聽（例如：銀行柜員制監(jiān)控系統(tǒng)），因此從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，整個(gè)電視監(jiān)控系統(tǒng)由圖像和聲音兩個(gè)部分組成。由于增加了聲音信號(hào)的采集及傳輸，從某種意義上說，系統(tǒng)的規(guī)模相當(dāng)于比純定點(diǎn)圖像監(jiān)控系統(tǒng)增加了一倍，而且在傳輸過程中還應(yīng)保證圖像與聲音信號(hào)的同步。
  對(duì)于簡單的一對(duì)一結(jié)構(gòu)（攝像機(jī)——錄像機(jī)——監(jiān)視器），只要增加監(jiān) 聽 頭及音頻傳輸線，即可將視音頻信號(hào)一同顯示、監(jiān)聽并記錄。對(duì)于切換監(jiān)控的系統(tǒng)來說，則需要配置視音頻同步切換器，它可以從多路輸入的視音頻信號(hào)中切換并輸出已選中的視頻及對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)。

3.2大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)

大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視點(diǎn)數(shù)增多，除了包含有大量的全方位監(jiān)視點(diǎn)外，還常常與防盜報(bào)警系統(tǒng)集成為一體。由于匯集在中心控制室的視音頻信號(hào)多，往往需要多種視音頻設(shè)備進(jìn)行組合，很多系統(tǒng)還需要多個(gè)分控制中心（或分控點(diǎn)），因此系統(tǒng)相對(duì)龐大。

3.2.1 大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)釋義

從原理上說，大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)與前述的中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)是一樣的。這里所謂的“大中型”可有兩層含義：

一是指系統(tǒng)的規(guī)模大，如前端攝像機(jī)的數(shù)量及中心控制端設(shè)備的數(shù)量都很多，中心控制室的場(chǎng)面也很龐大，往往還要有一面龐大的監(jiān)視器墻，能同時(shí)顯示出大小不等的十幾個(gè)甚至幾十個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的畫面，另外還在很多相關(guān)部門設(shè)有分控系統(tǒng)，有時(shí)還會(huì)與防盜報(bào)警系統(tǒng)或門禁刷卡系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)；

二是系統(tǒng)的復(fù)雜程度高，作業(yè)難度大，傳輸條件惡劣，使得十幾個(gè)點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)比普通超市或?qū)懽謽侵械耐畟€(gè)甚至上百個(gè)點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)的施工與調(diào)試還難。

3.2.2多主機(jī)多級(jí)電視監(jiān)控系統(tǒng)

常規(guī)的電視監(jiān)控系統(tǒng)一般只有一臺(tái)主機(jī)，即使是大中型系統(tǒng)，也不外乎是增加攝像機(jī)的數(shù)量和增加分控系統(tǒng)的數(shù)量。但是對(duì)某些特殊應(yīng)用的場(chǎng)合，這種單臺(tái)主機(jī)加若干臺(tái)分控器的實(shí)現(xiàn)方法是不能滿足用戶需要的。以某大型工廠的監(jiān)控系統(tǒng)為例，用戶要求在其每一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的廠區(qū)都安裝一套閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，各廠區(qū)內(nèi)有獨(dú)立的監(jiān)控室，管理人員可以對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行任意操作控制。而整個(gè)工廠還要建立一個(gè)大型監(jiān)控系統(tǒng)，將各廠區(qū)的子系統(tǒng)組合在一起，并設(shè)立大型電視監(jiān)控中心，在該中心可以任意調(diào)看一廠區(qū)中某一個(gè)攝像機(jī)的圖像，并對(duì)該攝像機(jī)的云臺(tái)及電動(dòng)變焦鏡頭進(jìn)行控制。這就提出了由各廠區(qū)的多臺(tái)主機(jī)共同組成大型電視監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

由于各主機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理是一樣的，因此，相對(duì)于普通的矩陣主機(jī)來說，這種多主機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)主機(jī)都增加了地址標(biāo)識(shí)碼，可以被上一級(jí)主機(jī)選調(diào)，各攝像機(jī)的圖像則經(jīng)過二級(jí)或三級(jí)切換被選調(diào)到主中心控制室的監(jiān)視器上。

4.架構(gòu)

電視監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了本地模擬信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)、基于PC插卡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等發(fā)展過程。

4.1本地模擬信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)

本地圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，利用模擬視頻線將來自攝像機(jī)的視頻連接到監(jiān)視器上，利用視頻矩陣主機(jī)，采用鍵盤進(jìn)行切換和控制，錄像采用使用磁帶的長時(shí)間錄像機(jī)；遠(yuǎn)距離圖象傳輸采用模擬光纖，利用光端機(jī)進(jìn)行視頻的傳輸。

傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)有很多局限性：首先，有線模擬視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感；其次，有線模擬視頻監(jiān)控?zé)o法聯(lián)網(wǎng)，只能以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)，并且使得布線工程量極大；另外，有線模擬視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)會(huì)耗費(fèi)大量的存儲(chǔ)介質(zhì)（如錄像帶），查詢?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣。

4.2基于PC插卡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)

基于PC機(jī)的遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)由PC機(jī)插視頻卡構(gòu)成，在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，有若干個(gè)攝像機(jī)，各種檢測(cè)、報(bào)警探頭與數(shù)據(jù)設(shè)備，通過各自的傳輸線路，匯接到監(jiān)控終端機(jī)上，該終端可以是一臺(tái)PC機(jī)，也可以是專用的工業(yè)機(jī)箱。

基于PC的視頻監(jiān)控系統(tǒng)終端功能較強(qiáng)，便于現(xiàn)場(chǎng)操作。但穩(wěn)定性不好，視頻前端(如CCD等視頻信號(hào)的采集、壓縮、通訊)較為復(fù)雜，可靠性不高，PC機(jī)也需專人管理，特別是在環(huán)境或空間不適宜的監(jiān)控點(diǎn)，這種方式不理想。

4.3基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)

基于嵌入技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號(hào)的PC，而是把攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)通過嵌入式視頻編碼器直接轉(zhuǎn)換成IP數(shù)字信號(hào)。嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等強(qiáng)大功能，直接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理，使得監(jiān)控范圍達(dá)到前所未有的廣度。除了編碼器外，還有嵌入式解碼器、控制器、錄像服務(wù)器等獨(dú)立的硬件模塊，它們可單獨(dú)安裝，不同廠家設(shè)備可實(shí)現(xiàn)互連。

數(shù)字化視頻監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)是克服了模擬電視監(jiān)控的局限性：

首先，數(shù)字化視頻可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(局域網(wǎng)或廣域網(wǎng))上傳輸圖像數(shù)據(jù)，基本上不受距離限制，信號(hào)不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩(wěn)定性；

其次，數(shù)字視頻可利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬可復(fù)用，無須重復(fù)布線；另外，數(shù)字化存儲(chǔ)成為可能，經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在磁盤陣列中或保存在光盤中，查詢十分簡便快捷。

基于嵌入式設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：由于這種系統(tǒng)的硬件是一個(gè)同處理器和操作系統(tǒng)捆綁較為緊密、功能專一、專門設(shè)計(jì)的獨(dú)立的設(shè)備，不像插卡系統(tǒng)那樣受通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中其它軟件硬件的影響，因此性能上更穩(wěn)定，且便于安裝、維護(hù)，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，便于管理、維護(hù)。

基于嵌入式系統(tǒng)的監(jiān)控應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，前端采用模擬攝像機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器，將模擬視頻經(jīng)過數(shù)字化、壓縮、打包等過程變成基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的視頻流或采用一體化的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，在視頻監(jiān)控的前端完成網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，視頻流通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，發(fā)送到視頻需求者。視頻的使用者可利用軟件進(jìn)行解碼，在PC機(jī)上進(jìn)行顯示和處理，也可通過硬件解碼，解出模擬視頻信號(hào)輸出到監(jiān)視器，利用鍵盤進(jìn)行控制，利用分布在網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器或其他類型的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備根據(jù)需要進(jìn)行錄像，利用網(wǎng)管系統(tǒng)代替視頻矩陣。由于沒有監(jiān)控中心的概念，任何授權(quán)的用戶都可根據(jù)權(quán)限進(jìn)行視頻監(jiān)控、錄像。
  隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電視監(jiān)控系統(tǒng)由模擬系統(tǒng)階段，進(jìn)入模擬、數(shù)字混合系統(tǒng)階段，最終將發(fā)展到全面數(shù)字化系統(tǒng)階段，即視頻在前端進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，采用嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，采用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，模塊化結(jié)構(gòu)，完成視頻監(jiān)控任務(wù)。