1.2　视频监控系统简介

1.2.1　视频监控系统的基本组成

视频监控系统一般由前端设备、传输线路、控制及显示记录四个主要部分组成。日常生活中，我们经常能够看到前端摄像机、终端显示器等部分设备，不能全面和系统地认识视频监控系统。

西元视频监控系统实训装置搭建和集成了一个完整的数字化视频监控系统，能够帮助我们清楚直观地认识各部分设备和布线系统，特别方便学生的教学实训使用，因此，我们以图1-1所示西元视频监控系统实训装置和图1-2所示的视频监控系统拓扑图为例，详细介绍视频监控系统的基本组成。

1.前端设备部分

前端设备部分是视频监控系统的“视觉”器官，一般包括多台摄像机和镜头，也包括支架、云台、防护罩、解码器等配套器材。

摄像机一般安装在需要监控的入口、通道、围墙等位置，图1-1和图1-2中安装了四种常用的摄像机，分别为一体化全球摄像机、半球固定摄像机、半球云台摄像机、枪式摄像机等，通过布线系统连接到监控中心，安保人员在监控中心可以远程控制摄像机的旋转、拉近推远和聚焦，监控局部和全景。

2.传输线路部分

传输线路部分是视频监控系统的“神经网络”，传输分为有线和无线两种方式。有线方式主要使用网络双绞线电缆实现控制和信号传输，信号传输和控制比较稳定，可靠性较高。在图1-1和图1-2中能够看到传输线路部分包括网络双绞线电缆和网络交换机，四个前端摄像机通过网络双绞线电缆连接到网络交换机上，再通过网络交换机连接到监控主机上，组成完整的有线传输局域网，如果在交换机上接入外网，可以实现远程监控功能。

无线方式主要采用微波等电磁波传输信号，需要选用专门的无线摄像机和配套的信号解调器，增加无线路由器和交换机等设备。无线系统容易受到外界电磁干扰，稳定性和可靠性较差。

图1-1和图1-2中增加了1台无线路由器，直接连接到网络交换机上，建立了一个无线局域网，能够通过手机、PAD等无线设备控制视频监控系统。

3.控制部分

控制部分是视频监控系统的“大脑”，一般包括监控主机和操作键盘、鼠标等配套器材。控制部分一般安装在监控中心，安保人员在监控中心可以实现对监控画面的实时查看、摄像机的控制等。图1-1和图1-2中，监控主机通过网络双绞线电缆连接至网络交换机，再连接到前端摄像机，组成完整的有线传输局域网，实现对视频监控系统的控制。在一些较大的视频监控系统中还会用到视频切换器、多画面图像分割器、视频分配器等其他控制设备。

4.显示记录部分

显示记录部分是视频监控系统“大脑”的“记忆”，一般包括显示器和主机硬盘等设备。显示记录部分一般安装在监控中心，安保人员在监控中心可以实现视频信息的存储、显示记录和回放等。图1-1和图1-2中，显示器为视频信号的显示设备，监控主机的硬盘实现信号的存储记录等。

1.2.2　视频监控系统的几种常用结构模式

在视频安全防范系统工程中，前端摄像机数量往往多于后端显示器数量，经常需要在一个显示器上显示多个摄像机的监控画面，也需要将前端摄像机的画面切换到大屏幕上。国家标准GB 50395—2007《视频安防监控系统工程设计规范》规定，根据对视频图像处理与控制方式的不同，视频安防监控系统有以下几种常见模式：

1.简单对应模式

摄像机和监视器一一简单对应，1个监视器直接显示1个摄像机图像，图1-3为该模式的系统图，这种模式比较适合简单的视频监控系统，也适合需要专门定点监视的区域。图1-4为简单对应模式的典型应用案例。

2.时序切换模式

将前端摄像机首先连接到时序切换器上，然后根据需要可以将任意一台前端摄像机的视频输出到指定的监视器中，也可以按照设定时序自动切换到指定的监视器中，图1-5为该模式的系统图。这种模式比较适合前端摄像机特别多，后端显示监视器较少的视频监控系统，往往不能实时显示全部摄像机视频画面。图1-6为时序切换模式的典型应用案例。

3.矩阵切换模式

根据安全防范重点部位实时监控图像的需要，或者事后复查回放的需要，可以通过控制键盘将任何一台前端摄像机的图像切换到指定的监视器上。还可以自行编制多种自动切换程序，将前端摄像机图像按照编制的程序自动切换到指定的监视器上。例如，保安交接班时，可以把交接班的视频实况自动切换到监控中心的大屏幕上显示。图1-7为矩阵切换模式的系统图，图1-8为矩阵切换模式的典型应用案例。

4.数字传输网络交换/切换模式

图1-9为数字传输网络交换/切换模式的系统图。前端的网络摄像机可直接连接到数字交换传输网络，遥控摄像机及其他摄像机可通过数字编码设备连接至数字交换传输网络。控制键盘可通过数字解码设备实现对前端摄像机的控制和显示。数字视频音频记录装置可直接连接到数字交换传输网络，实现对音视频信号的记录存储。这种模式适合于大型的数字视频监控系统，数字编码设备为硬盘录像机（DVR）或视频服务器，数字交换传输网络采用以太网和DDN、SDH等，在系统的前端、传输和显示的任何环节都可以实现数字视频的处理、控制等操作。图1-10为数字传输网络交换/切换模式的典型应用案例。

1.2.3　视频监控系统的传输方式

在视频监控系统中，传输通道中的信号一般有视频信号和控制信号两种。其中，视频信号从系统前端的摄像机传输至控制中心，控制信号从控制中心传输至前端的摄像机。根据传输介质的不同，视频监控系统的传输方式可分为同轴电缆传输、双绞线电缆传输、光纤传输和无线传输等方式。

1.同轴电缆传输方式

同轴电缆传输方式是利用同轴电缆进行视频信号的传输，同轴电缆只能传输摄像机的视频信号，还需要增加控制电缆、电源电缆等，以实现对摄像机的控制和视频信号的传输，一般适用于中小型模拟视频监控系统。

视频监控系统使用的同轴电缆规格为75Ω，传输距离一般在300m左右，其优点是短距离下传输图像信号损失小，造价低廉，系统稳定；缺点是传输距离短、布线量大、维护困难、可扩展性差。

2.双绞线电缆传输方式

双绞线电缆传输方式是利用网络双绞线电缆进行视频信号和控制信号的传输，只需要再增加电源线，不需要专门的控制电缆，一般适用于中小型数字视频监控系统。

视频监控系统使用的双绞线一般为5类及以上的双绞线，传输距离一般不超过100m，如超过时需增加交换机进行拓展，其优点是布线简易、成本低廉、抗干忧性能强，缺点是传输距离短、抗老化能力差，不适于野外传输。

近年来，POE以太网供电技术快速发展，在小型数字监控系统中普遍应用，利用网络双绞线电缆进行视频信号和控制信号的传输，同时给摄像机供电，不再需要专门的电源线。POE供电模式需要配置带POE模块的网络交换机，通过交换机给摄像机供电，传输距离一般不超过100m，摄像机功率不大于30W。

3.光纤传输方式

光纤传输方式是利用光纤进行视频信号的传输，适用于大中型视频监控系统。利用光纤传输时，除光纤外还需光纤终端盒、光纤接续盒、光纤配线架、光纤收发器等配套器材。光纤传输方式的优点是传输距离远、衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输，缺点是对于几千米内监控信号传输不够经济，光纤熔接及维护技术要求高，不易升级扩容。

光纤分为多模光纤和单模光纤两种类型，多模光纤传输距离较短，单模光纤传输可达几十千米，因此在视频监控工程中经常使用单模光纤。

4.无线传输方式

无线传输方式是利用微波等无线电波进行视频信号的传输，主要应用于因现场环境的限制而无法使用有线传输方式的场所。利用无线传输方式时，需要选用专门的无线摄像机和配套的信号解调器等设备，完成对视频信号的传输，其优点是无须布线，成本低廉、适应性和拓展性好，缺点是容易受到外界电磁干扰，稳定性和可靠性较差。