数字视频监控实验室监控系统设计.pdf
1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/低压电器(200722)现代建筑电气篇 消防与安防 吕阳伟(1983),男,硕士研究生,研究方向为建筑智能化。数字视频监控实验室监控系统设计吕阳伟,王 娜,陈 鹏(长安大学 建筑工程学院智能建筑研究所,陕西 西安 710054)摘 要:该系统采用模拟摄像机、视频服务器和网络摄像机直接联网进行监控与信号传输,并采用HoneywellDVM系统对信号进行控制显示。该系统可与实验室BMS进行集成,实现实验室各级子系统联动操作。并能通过实验室内部的Intranet网络进行网上实时监控和远程实验。介绍了数字视频监控实验及应用系统的设计目标、设计要求、设计原则、总体方案以及具体应用。关键词:数字视频监控系统;系统集成;实验;应用;智能建筑中图分类号:TP277 文献标识码:B 文章编号:100125531(2007)2220026203Design about Experi mentalM on itor and Control System ofD igital VideoM on itor LaboratoryLV Yangwei,WANG Na,CHEN Peng(IntelligentBuilding Institute,School ofArchitectural Engineering,Changan University,Xian 710054,China)Abstract:The si mulated camera,video server and network camera were used to realize monitor and transmitsignal online directly in this system.Honeywell DVM system was used to control signals show.Additionally,thesystem could be integratedwith the laboratoryBMSwhich could realize all subsystems linkage operation.It used In2tranet tomonitor the laboratory online and did remote experiment.The design object,the requirement,the principle,the whole scheme and its application of the digital video monitor system were introduced.Key words:digital video mon itor system;systemi ntegration;experi ment;application;intelligentbuilding王 娜(1955),女,副教授,研究方向为建筑智能化。陈 鹏(1979),男,硕士研究生,研究方向为建筑智能化。0 引 言视频监控系统的发展大致经历了3个阶段。在20世纪90年代初以前,主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统,称为第一代模拟监控系统。20世纪90年代中期,随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展,人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理,利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示,从而大大提高了图像质量。这种基于PC的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。20世纪90年代末,随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高,以及各种实用视频处理技术的出现,视频监控步入了全数字化的网络时代,称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托,以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心,以智能实用的图像分析为特色。该实验系统采用的就是全数字化的第三代远程视频监控系统。1 设计目的及要求 数字视频监控及应用系统的目的是为了直观地演示电视监控系统的构成和工作原理,通过建筑设备综合管理平台进行上机操作,为培养学生62 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 消防与安防 低压电器(200722)现代建筑电气篇的安装、调试及运行管理能力提供一个良好的平台,并对实验室进行全方位实时监控,保证实验人员及财产的安全。因此,系统除应满足有关的产品标准和技术要求外,还应特别注意防人为破坏的技术要求。该系统各摄像机摄像范围应包括实验室门窗及重要物品,并且实验人员能够通过网络对摄像机进行远程控制,及时对实验室进行监控。2 设计原则 系统设计遵循如下原则:(1)先进性及成熟性。数字视频监控及应用系统设计的基本思想应符合当前技术发展的潮流,以先进、成熟的视频监控技术进行组网,支持图像和数据的实况传输及多路随时随地监控,使系统在其整个生命周期内保持一定的先进性。(2)灵活性及可扩充性。为了保证实验室以后的发展需求,系统必须具有灵活的结构,并留有合理的扩充余地,以便根据需要进行适当的变动与扩充。DVM控制系统的易扩展性能很好地满足实验室的发展需求。(3)优化性价比。在满足系统性能、功能以及考虑到在可预见期内仍不失其先进性的前提下,使整个系统所需投资合理,达到较高的性价比以及经济的优化设计。(4)可管理性。数字视频监控及应用系统的管理采用图形化的管理界面、简洁的操作方式、合理的规划策略,提供强大的系统管理监控功能。通过网络,可以对实验室各区域进行直观的监视管理。3 系统设计3.1 总体方案 数字视频监控实验及应用系统与出入口控制系统、入侵报警系统、巡更和门禁系统等构成一套完整的自动安防报警系统。系统总体方案结构图如图1所示。数字视频监控系统主要由摄像部分、传输部分、控制部分、显示器及记录仪等部分组成,从而实现从图像摄取到日后查询的一系列系统功能。3.1.1 摄像部分摄像机是视频安防监控系统的前端部件,摄像机除了采集图像、声音信号,还应具备大角度旋图1 系统总体方案结构图转功能,以便进行远程监控。为了全面展示应用,该系统采用前端模拟摄像机+视频服务器+网络摄像机的设计方案。从技术先进性和应用的可靠性出发,选用Honeywell公司提供的HSDN225 IP快球摄像机和HDC2425PA半球摄像机以及D2Link公司的新一代网络摄像机DCS22100。HS2DN225 IP和HDC2425PA通过AXIS2401+网络视频服务器连接到实验室内部网络中;DCS22100通过网络直接连至视频主机,能快速提供高质量的图像,并能实施远程控制。3.1.2 传输部分传输部分是整个系统图像信号、声音信号、控制信号等的通道。在模拟视频监控系统中,图像的传输、交换以及存储均基于模拟信号处理技术。传输介质主要基于同轴电缆和光纤两种。短距离时采用同轴电缆,长距离时采用光纤+视频光端机。图像交换由视频矩阵或视频分配器完成,图像存储采用磁带机,图像显示基于监视器。但是,传输距离有限、工程布线复杂、信号易受干扰、应用不灵活、无法集中管理等缺陷限制其只适合于提供末端接入。数字视频监控引入了先进的数字信号处理技术,在信号的传输、控制和存储方面都与模拟视频监控有着本质的区别。在数字视频监控系统中,利用MPEG24、H.264等高效视频编码技术,监控图像能够以较低的带宽实现在各类现有数字传输网上的远距离传输。数字视频监控及应用系统的信号全部依靠实验室内部网络进行传输,能够很好地保证传输速度和传输信号的真实性。72 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/低压电器(200722)现代建筑电气篇 消防与安防 3.1.3 控制部分数字视频监控实验及应用系统控制部分采用Honeywell的DVM系统。DVM系统使用全数字式的图像处理和传输,并且充分利用结构化布线系统,因此系统的扩展、维护、升级非常方便。DVM使用数字化技术替代了传统的模拟量CCTV矩阵切换器和磁带录像机,摄像机通过变换器将模拟量的图像转换为数字量,并在LAN中传输到图像服务器中,图像服务器可以将数字化的图像存储在本地硬盘中,图像可以从硬盘随时调出,回放在其他工作站中。对于本系统中的快球摄像机,实验人员可以通过操作界面利用鼠标直接完成云台的上下、左右以及光圈的控制功能,这样更容易控制云台的转动以及光圈的速度。3.1.4 显示记录部分DVM系统不仅记录图像本身,而且记录发生前后的影像,可指定摄像机对规定时间内的影像进行记录,如晚上实验室无人值守时间对出入口影像的记录,并对记录进行数据化存储。记录图片或影像可以有效地以邮件形式或作为事件证明以标准格式输出存储。DVM系统可以通过实验室安防工作站调出任一摄像机的图像,且图像可以以不同压缩方式显示在显示器上。3.2 与实验室BM S系统集成 数字视频监控实验及应用系统是建筑设备综合管理实验系统中的一个子系统。建筑设备综合管理实验系统采用基于子系统平等的方式对建筑设备监控实验系统、综合安防实验系统、火灾报警及消防联动实验系统及智能照明实验系统进行系统集成。综合管理实验系统提供基于实验室Intranet的实验操作平台。通过建筑设备综合管理实验平台,可以进行监控系统的上机操作和编程实验,还可以与其他子系统实现相关联动。联动的内容如下:(1)安防系统内部联动。包括视频监控系统与入侵防盗系统的联动、视频监控系统与门禁系统的联动、视频监控系统与巡更系统的联动等。当发生报警事件或有人刷卡进出时,均可联动摄像机转向事先设定的预置位,录像机自动进行录像,BMS中央站和学生机上的画面自动切换到报警画面,调出相应的电子地图,使实验人员及时了解报警的性质、具体位置、编号,以便做出正确的决策;当多个报警信号出现时,报警信号可以顺序切换到不同的监视器上,报警信号解除后图像自动取消,防止漏报;并通过设置报警信息的紧急程度,优先处理重要紧急的报警信息。(2)安防系统与其他子系统间的联动。视频监控系统与照明系统联动。夜晚发生入侵报警时,联动打开相应报警区域灯光,摄像机根据预先设置的预置位(与报警区域相对应)进行录像。视频监控系统与消防系统联动。当消防探头发出报警信号时,摄像机可转向事先设定的预置位,使实验人员对报警现场的具体状况加以分析,防止误报,该区域摄像机信号自动切换到BMS中央站和学生机的报警画面上,以便确认火情大小或是否误报。门禁系统与消防报警系统的联动。当出现火警后联动门禁系统控制电磁锁,打开出现火情的所有房门的电磁锁,以确保人员的迅速疏散。4 实验与应用4.1 实验内容(1)认识性实验。在学生接触智能建筑、安防系统时可以以演示的方式让学生对视频监控系统的组成、各组成部分的功能、工作过程和原理等方面有一个直观的认识,为课程的深入学习做好准备。(2)实时监控与权限管理。通过在EB I/Pla2ntScape服务器上设置不同的用户权限,学生在实验室其他工作站上以不同权限的用户名登录,观看实时监控画面(单画面、多画面、序列显示摄像机画面),并对摄像机、网络视频服务器进行不同权限下的操作,使学生对监控系统的管理有一个初步的了解。(3)图像的录制与重放。学生可以设置DVM服务器在规定时段按设定的图像进行录像,或者直接在“实时视频”页面中点击“录像”按钮,开始记录当前选定摄像机的监视画面,记录的图像存储在视频服务器上。学生通过DVM能够查询视频服务器,确定相关的记录图像,然后再播放规定图像。(下转第67页)82 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 专题讲座 低压电器(200722)现代建筑电气篇措施。(4)为了对配电系统的可靠性工程方案和措施作出正确的经济评价,必须遵循的基本原则包括:必须根据不同的配电系统可靠性工程方案或措施,选择和确定与各种费用相联系的可以定量化的可靠性指标,作为经济分析的出发点;必须分清各种费用的属性,以保证可靠性的经济比较建立在明确而一致的基础上;必须选定适合的比较方法,是用等年值进行比较,还是用现在值进行比较,前后应保持一致;必须保证各被比较对象进行比较的量具有可比性,以便把比较分析建立在同一基础上。【参 考 文 献】1 陈文高.配电系统可靠性实用基础M.北京:中国电力出版社,1998.2 方向晖.中低压配电网规划与设计基础M.北京:中国水利水电出版社,2004.3 郭永基.电力系统可靠性分析M.北京:清华大学出版社,2005.4Q/GDW 1562006城市电力网规划设计导则 S.5 程浩忠,艾芊,朱子述,等.电能质量M.北京:清华大学出版社,2006.收稿日期:2007205215(上接第28页)(4)视频图像输出、存档和记录。学生可以通过DVM把选定的图像段以标准格式输出,用于脱机查看,也可以选择相关图像的一小部分输出。输出图像可以通过MicrosoftMedia 7.0或更高版本查看。该功能可以向不具备DVM管理权限的人播放离线图像。此外,学生还可以通过DVM把图像记录传送到脱机归档的一个地方,选定将要传送到归档地点的一组记录。从这个归档地点,可以把这些记录传送到优选的归档介质(例如磁带、光盘或其他网络存储媒质)。这些记录将被显示在DVM记录表中,但将标记成脱机。在完成传送以后,把这些记录传送到归档地点,然后完成恢复操作,将其恢复到DVM。(5)基于报警/事件的视频记录和监视。该实验主要体现视频监控在发生入侵等“非法”事件时的所有反应。Honeywell DVM系统具有移动侦测功能,并且EB I/PlantScape事件和警报能够触发视频记录,并自动把摄像机输出切换到指定的监视器。通过模拟非法入侵触发安防系统的报警或者在摄像机的监视区域内由事物移动来触发视频记录,并在事后查看视频记录的事件发生前后的现场情况,使学生充分、直观地体会到视频监控系统在安防中的作用。同样,可以通过EB I/PlantScape服务器设定其他事件(如火灾等),触发相应区域的摄像机的视频记录。4.2 安全管理应用 实验室主要由办公会议室、主实验室、通信网络室和活动室4个房间构成,共布置了5台摄像机来对实验室的情况进行安全监视。摄像机主要监视对象为出入人员,因此采取对门布置方案,即实验人员刷卡进门时,快球摄像机由预置位自动切换到入口区域监视。整个实验室共安装5台摄像机,通过这5台摄像机可以24 h监控记录实验室的所发生的状况,必要时可以提取监控录像。数字视频监控系统对实验室的安全管理起到了举足轻重的作用。另外,通过实验室网站DVM系统,学生可以经身份认证后通过网络进行远程试验,给教学带来了很大便利。同时,通过网络可以对实验室进行实时的远程监控操作。5 结 语 数字视频监控实验及应用系统采用当前先进技术和产品进行组建,能帮助学生直观地了解监控系统的组成及其工作原理。利用人机操作界面可提高学生实际操作能力,并能对实验室进行全方位的实时监控。【参 考 文 献】1 杨磊,李峰.闭路电视监控系统M.北京:机械工业出版社,1999.2 袁萍,张言荣,张宏庆,等.智能建筑安全防范自动化技术M.北京:中国建筑工业出版社,2002.收稿日期:200720622776
