闭路电视监控系统

闭路电视监控系统

闭路电视监控系统(Closed-Circuit TeleVision,CCTV)

闭路电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。它可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)，在人们无法直接观察的场合，却能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面，直接观看被监视场所的一切情况，可以把被监视场所的情况一目了然。

闭路电视监控系统一般由摄像、控制、传输、显示与记录四个部分组成。

1．摄像部分：主要包括摄像机、镜头、防护罩、安装支架和云台等。摄像部分的作用是负责摄像现场景物并将其转换为电信号(或数字信号)，经视频电缆将电信号传送到控制中心，通过解调、放大将信号转换成图像信息，送到监视器上显示出来。

2．控制部分：系统中设备的协调动作与图像调整是由控制机构来完成的。例如，各种设备的电源控制、云台运动控制、镜头焦距与光圈控制、显示器切换控制、录像控制、防护罩防护功能控制等。现代闭路电视监控系统还增加了智能控制，例如，把云台、摄像机和变焦镜头封装在一起的一体化摄像机，它们配有高级的伺服系统，平时可以按预置的监视方案巡视，一旦发生报警，就能自动锁定报警点进行监视和录像。

3．传输部分：传输部分是系统图像信号和控制信号的通道。传输部分除了需要传输图像信号外，有些系统还需要传输声音信号；同时由于控制中心需要对摄像机、镜头、云台等进行控制，因此还需要传输控制信号。目前电视监控系统主要采用视频基带传输方式。

4．显示与记录部分：此部分主要指安装在保安控制室内的图像录制和显示仪器，主要包括监视器、录像机和视频处理器，负责将现场传来的电信号转换成图像。

1．闭路监控系统与扩散型的广播电视不同，它采用集中型结构，一般作为监测、控制、管理使用，闭路监控系统的信息来源于多台摄像机，多路信号要求同时传输且同时显示。

2．用户分布在一个或几个有限的点上，相对比较集中。目的是收集或监视信息，传输的距离一般较短，多在几十米到几千米的有限范围内。

3．闭路监控系统一般采用闭路传输，极少采用开路传输方式。lkm以内采用电缆传输，lkm以上可以用光缆传输。

4．闭路监控系统在传输时一般采用视频直接传输，而不采用射频传输。视频传输又称为基带传输，即不经过频率变换等任何处理，直接传输摄像机等设备输出的视频信号。

5．闭路监控系统除向接受端传输视频信号外，还要向摄像机传输控制信号和电源信号。因此，它是一种双向的多路传输系统。

目前城轨闭路电视监控系统可分为模拟视频监控系统、数字视频监控系统和网络视频监控系统三种，不同视频监控系统采用不同的技术与组网方案。

一、模拟视频监控系统

在模拟视频监控系统中，控制中心和各车站CCTV的组网方式以及控制中心与车站间的视频信号传输均采用模拟方式。摄像头与监视器之间传输的是模拟视频信号，图像的分配、切换和分割等均由硬件设备(视频分配器、视频矩阵和图像分割设备等)来完成。

各车站与控制中心之间的视频信号传送，采用点对点模拟光纤传输方式。各车站与控制中心之间将占用1～2条光纤进行点对点模拟视频信号的传送。车站CCTV将控制中心调度员所选择的监控点图像经频分复用和光电转换后，送控制中心；控制中心CCTV将收到的视频信号反变换后，送选择该图像调度员的监视器。其复用、传输技术类似于目前所用的模拟有线电视的复用、传输技术。

在模拟视频监控系统中，最重要的设备是视频网络控制设备和视频矩阵设备。

其中的视频网络控制设备接收本地控制键盘控制指令和上级控制信号，该设备根据控制信号的优先级(一般控制中心调度员优先级高于车站值班员，行车调度员的优先级高于其他调度员)，控制视频矩阵设备选择输出图像；控制一体化摄像机的动作；控制画面分割器的分割画面数以及控制录像机的录、放像。

其中的视频矩阵设备相当于一台由键盘控制的视频交换机，视频切换矩阵根据视频网络控制设备输出的控制信号选择所需的监控点图像进行显示或送上一级视频监控系统。

在车站，各摄像机采集到的视频信号通过视频电缆连接到车站视频矩阵，车站值班员通过键盘控制视频矩阵的输出，选择所需要的监控点图像进行监控。

控制中心调度员操作键盘所产生的控制信号，通过控制中心与车站的视频网络控制设备，可控制分别隶属于控制中心与车站上下两级的视频矩阵设备，从而选择任何车站监控点图像的上调。其过程为：首先通过控制信号的远程传输，控制远端某一车站的视频矩阵设备，选择输出控制中心调度员所需的一路或多路视频信号。所选视频信号经频分复用设备和光端机(完成电／光转换)，并经点对点光纤传输，由控制中心的光端机(完成光／电转换)所接收，再经解复用设备还原出调度员所选的某车站监控点的视频信号，送控制中心的视频矩阵。控制中心调度员通过控制该视频矩阵的输出，选择所需某车站的一幅或多幅监控点图像进行显示。

因控制中心与各车站均采用模拟视频信号组网，若要采用硬盘录像，需要配有相应的压缩编码器进行模／数转换。

虽然模拟视频监控方案在城市轨道交通中仍有应用，但它占用大量光纤资源和复杂的光纤辅助设备，给管理维护和扩展带来困难。同时，由于技术传统，不符合监控领域的发展方向。

二、数字视频监控系统

在数字视频监控系统中，控制中心和各车站CCTV的组网方式仍采用模拟视频技术，只在硬盘录像以及车站与控制中心的视频传输采用了数字技术。

随着城轨专用光纤传输网的容量不断提高，目前城轨中普遍利用城轨专用数字传输网将模拟视频信号从站点传到控制中心。因数字了将模拟视频信号从各车站传到控制中心，需要经过压缩编码器进行模／数转换、成帧后，才能通过PCM数字链路(点对点方式)或分组虚链路(总线方式)进行传送。

若车站与控制中心之间的数字视频信号采用E1通道以电路方式传输，一个El通道仅能传输一路标清电视质量的视频信号。一般车站与控制中心之间提供两个El通道传送视频信号，故控制中心至多上调一个车站的两个监控点画面。

在城轨专用光纤传输网引入基于SDH的MSTP技术后，该传输网中可以传送基于统计复用的分组数据流。车站与控制中心之间的模拟视频信号经压缩编码成帧后形成分组数据流，可以以总线方式在城轨专用传输网中传输。与电路数据通信相比较，分组数据通信的主要优点是可以按需动态分配带宽，即总带宽容量可以分配给多个车站，也可分配给一个车站。一条100Mbit／s以太网传输通道能传输十几路标清电视质量的视频信号。故控制中心可以同时上调某一车站的十几个监控点画面，这在某一车站发生灾情、突发事件(恐怖袭击等)时，显得特别重要。

由于控制中心和车站是模拟视频信号联网的，控制中心和车站的硬盘录像设备需要配备相应的压缩编码器。

由上述可见，数字视频监控系统与模拟视频监控系统的区别仅在于：车站与控制中心之间所传送的，前者是数字视频信号，而后者是模拟视频信号。

数字视频监控系统是目前城轨视频监控系统中用得较多的一种方案，过去普遍使用专用传输网的TDM(两个E1通道)通道以点对点方式上传监控点图像，故控制中心至多只能调看一个车站的两路图像。近年来，车站与控制中心之间的视频信号传输开始采用统计复用总线传输方式，克服了一个车站不能同时大量上调监控点画面的重大缺陷。

三、网络视频监控系统

网络视频监控系统是新近崛起的、以计算机通信与视频压缩技术为核心的新型监控系统。

在网络视频监控系统中，控制中心和各车站CCTV的组网方式均采用计算机局域网(LAN)组网方式。并通过城轨专用传输网所提供的分组(Ethernet或ATM)传输通道，将城轨各视频监控系统的局域网连接成为广域网。带有编码器的网络摄像机或连接有多台模拟摄像机的视频网关；带有解码器的数字监视器以及录像硬盘等均接人控制中心或各车站的Ethernet或ATM的局域网。各车站CCTV局域网与控制中心CCTV局域网通过城轨专用传输系统的分组传输通路直接相连。

在闭路电视监控系统中可以利用摄像头／话筒+Pc机(或视频网关)，通过其内置的音／视频采集卡(或芯片)完成音／视频信号的采集、压缩编码、数字处理、打包(IP包)与成帧(Ethernet 帧)，形成网络视频流送计算机网络。也可以利用内置压缩编码、数字处理芯片以及以太网接口芯片的网络摄像机，将网络视频流直接输出至计算机网络。

处于同一计算机局域网或广域网的任何一台联网的授权PC机(视频客户机)，用户通过输入IP地址可以浏览任意一台联网摄像机的监控画面；监听该摄像机内置话筒传来的声音，并可以通过键盘控制该摄像机的云台和电动镜头，获取不同角度与距离的监控图像。这样，控制中心的调度员只要输入各车站摄像机的IP地址，即可选择调看任何车站监控点的图像，并控制一体化摄像机的动作。各车站值班员可在其控制键盘中输入所选摄像机的IP地址调看监控点图像，并可用软件进行图像分配和分割。

基于网络的视频监控系统还可利用网络来传送告警信号，包括：现场的门禁、烟雾等开关信号及各种传感器所采集的模拟信号(经A／D转换)。

网络视频监控系统具有扩展灵活、摄像机安装位置随意，可用任意地点联网的PC机浏览艨控点图像，传输和存储全部数字似网络化，监控功能更加丰富完善和极易安装与使用等优点。网络视频监控系统在建设投资、技术先进性、组网灵活性和可扩展性等方面都优于前两种方案，该方案节约了视频矩阵、放大器、分配器、分割器等硬件设备，易于组网，实现前端与主机之间联动，并易于控制中心和换乘站设备的资源共享。故网络视频监控方案是目前在城轨视频监控系统中，最有前途的一种方案。

(1)与报警系统联网，发生报警触发录像并自动弹出报警区域的摄像机的图像。

(2)可以在中央控制室切换查看所有图像。图像切换过程中图像之间没有干扰。

(3)系统设有时间、日期、地点、摄像机编号提示，可在录像带上做标记，便于分析和处理。

(4)系统可以任意选择指定的摄像区域，便于对一定范围内的多个摄像区域进行重点监控或自动巡回显示。

(5)矩阵系统具有分组同步切换的功能，可将系统全部或部分摄像机分为若干个组，每组摄像机图像可以同时切换到一组监视器上。

(6)可以在必要的场所设置副控，通过副控键盘可以在监视器上切换看到所有的图像，并进行控制。

(7)在配置系统时，可以决定各使用者进入系统的权限，即使用者可观看哪些摄像机，控制哪些摄像机。使用者可以用自己的键盘手动操作哪些继电器，操作哪些VCR和多画面分割器。

无论是简单的还是复杂的闭路监控系统，其工作原理一般大致相同：当闭路监控系统处在工作状态时，在室内或室外摄像机的视角覆盖范围的区域内，出现警情或异常情况时，摄像机将及时捕捉到的现场信息情况转化成电信号，通过同轴电缆传输反馈到监控终端，并将电信号还原成现场图像，体现在监控器电子屏幕上，监控终端值班人员根据接收到的现场图像，迅速做出分析判断，根据事先设制或规定的程序，向上级汇报