任何弱電項目建設之前都必須經過系統技術方案設計階段，電視監控系統也不例外，無論是應用于安全防范系統中還是應用在傳統的工業電視系統中，電視監控系統的技術設計是項目建設的基礎，設計方案的優劣直接影響到項目建設的質量和使用功能。因此，一個好的監控系統必須從立項、技術設計之初受到更多的重視。
對于電視監控系統設計來說，一般分為兩種設計：系統技術方案設計和系統建設施工方案設計。系統技術方案設計更適用于僅僅為項目建設提供技術解決方案、設備供應和技術支持的情況；而對于整個項目建設承包時除了需要提供系統技術方案設計以外還要提供系統施工方案設計。

由于系統技術方案設計是系統構架、設備選配、功能實現的基礎，施工方案設計所能遵循的相關標準規范已經十分健全，而且還要根據實際建設現場的具體情況具體分析，本文將著重探討電視監控系統技術方案設計的程序、步驟、方法以及技術方案的一般格式。

一、系統技術設計的依據

電視監控系統屬于弱電工程項目，在設計中除了需要遵守本行業的一些標準規范以外，還需要遵循弱電項目建設的一般標準規范。對于一些特殊環境或應用場合使用的設備還需要遵循針對該環境及應用場合的特殊標準規范。

電視監控系統設計需要遵循的常見標準規范如下：

《民用閉路監視電視系統工程技術規范》GB50198-94

《工業電視系統工程設計規范》GBJ115-87

《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94

《安全防范系統通用圖形符號》GA／T74- 94

《入侵報警系統技術要求》GA /T368—2001

《入侵探測器通用技術條件》GBl0408.1-89

《工業企業通信設計規范》GBJ42-81

《建筑電氣安裝工程質量檢驗評定標準》GBJ303-88

《中國電器裝置安裝工程施工及驗收規范》GBJ232-82

《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》FBJ93-86

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》GBJ232-90、92

《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92

《防爆應用電視總技術條件》GB/T15411-1994

《隔爆型防爆應用電視設備防爆性能試驗方法》GB/T13953-1992

《爆炸性氣體環境用電氣設備》GB3836-2000

《銀行營業場所風險等級和防護級別的規定》GA38-92

《銀行營業場所安全防范工程設計規范》GB/T16676-1996

《文物系統博物館風險等級和安全防護級別的規定》GA27-92

《文物系統博物館安全防范工程設計規范》GB/T16571-1996

項目建設招標書、系統建設需求或技術規格書

二、對設計人員的要求

1、熟悉相關的國家標準和技術規范。

2、全面掌握電視監控系統在各種條件、場合應用的實際結構，熟悉各種設備與器材的性能、技術指標、基本原理及市場狀況，了解業內新技術的發展情況和新產品應用情況。

3、熟悉電視監控系統項目建設的設備安裝、調試過程。

4、掌握電視監控系統的設備的一般維護和故障分析方法。

5、了解視頻信號的傳輸方式及其原理。

6、了解與電視監控系統相關的其它弱電系統專業知識。

7、熟練掌握常用的文字處理軟件和繪圖軟件。

8、具有較強的語言文字組織能力。

三、系統技術設計的過程

根據相關標準規范的要求，技術設計需要經過初步設計、正式設計的過程。技術方案的初步設計一般是在接到項目建設任務書之后進行的，初步設計主要以需求分析、現場勘察、系統容量的確定、系統結構、設備檔次的選擇、整體費用概算和項目建設工期預計等內容為重點。

初步設計的技術方案應遞交給建設單位，由建設單位主持，業務主管部門、公安主管部門和設計施工單位及一定數量的技術專家參加對初步設計的技術方案進行論證。對初步設計的各項內容進行審查，對其技術、質量、費用、工期、服務和預期效果做出評價。然后報上級審批。

正式設計是在論證、審批通過后的初步設計方案基礎上進行的系統詳盡的技術設計，正式設計方案是對初步設計方案的擴展與補充，在沒有通過建設單位和相關審批單位論證認可的條件下，不能對初步設計中的系統結構、設備主要參數進行更改。

在初步設計與正式設計的實際過程中包括了很多必要程序，如現場勘察、用戶需求分析、設備考察與選配、系統結構的確定、技術建議書的編寫、系統可靠性的論證等，這些程序會因不同的項目特點而有所不同。

3.1 現場勘察

現場勘察過程對于是否能夠獲得一個優良的技術設計方案至關重要，現場勘察包括對建設單位防護級別的確定、工程規模的確定、防護區域的具體劃分、用戶實際需求分析、現場安裝場地與環境的詳細描述、勘察記錄資料的全過程。

3.1.1 建設單位風險等級的確定

如果建設單位屬于國家規定的具有高風險等級的行業，在技術設計之前必須確定建設單位的風險等級，一旦確定了建設單位的風險等級，那么所有技術設計將嚴格按照有關該風險等級的設計規范中的要求嚴格執行。像銀行營業場所、文博系統就屬于這樣的行業。

如果電視監控系統的建設是以提高管理水平、及時掌握現場信息、實現科學生產等為目的，就不需要確定建設單位的風險等級，而是按照工業電視系統相關規范來進行設計，此時需要根據建設單位的投資大小確定項目規模。除了相關標準明確規定的具有風險等級劃分的行業、單位以外的電視監控系統建設基本都屬于工業電視系統的建設，如道路交通、港口、機場、工廠等。

對于一些沒有明確風險等級要求但仍然以安全防范作為主要系統建設目的的項目，雖然不能嚴格確定建設單位的風險等級，但在實際設計時需要參考高風險等級行業系統設計的規定，以建設方的需求作為主要依據進行系統設計，這類系統應用場合如小區、商場、賓館等。

3.1.2 防護區域的劃分

電視監控系統中前端設備負責將現場的圖象、聲音、數據都各種信號進行采集，設備安裝的位置以及防護區域劃分將直接影響系統容量確定。

對于防護區域的劃分需要根據相關設計規范和建設單位的實際需要加以確定，并最終獲得如下信息：

*防護區域的數量

*各防護區域的防護目的與要求

*各防護區域所配置的前端設備數量

*各防護區域的前端設備性能要求

3.1.3 用戶實際需求分析

除了相關標準、規范將作為系統建設所必須遵循的依據以外，用戶實際的需求將直接影響到前端設備的數量、系統構架方式、使用功能、設備檔次等，因此在技術設計中必須對用戶的實際需求加以嚴格的、系統的分析。

一、前端設備的數量分析

在防護區域劃分以后有時可以直接確定前端設備的數量，而有時防護區域劃分后只能確定不同區域的實際防護要求，而設備的數量則需要根據用戶要求進行確定。確定前端設備的數量必須了解用戶在該區域中需要獲得什么樣的監視效果，例如在一個方圓1km的范圍內，如果只是以了解現場情況作為監視目的時，那么完全可以配置一個監視點，而如果在此范圍內還需要有如果個重要監視點，這些重點區域又需要同時進行監視而不能以巡游方式來解決多點監視時，就需要考慮增加監控點，從而影響了前端設備的數量。
因此對用戶需求分析后，結合前面防護區域的劃分得到如下信息：

*前端設備數量

*前端設備的實際配置

二、前端設備檔次的確定

設備檔次的確定需要根據用戶實際監控質量要求、投資規模來確定的，一般來說前端設備檔次確定后將直接影響到控制設備的檔次，從而為整個系統檔次確定基調。

三、用戶使用功能分析

系統所能提供的信號攝取、處理效果是由設備檔次決定的，而系統所能實現的使用功能決大多數都是由控制設備實現的，對用戶的使用功能分析后基本上就可以確定系統控制設備以及整個系統的結構。用戶使用功能分析需要從下面幾個方面著手：

*用戶想看什么 提供需要的圖象、聲音、報警等

*用戶怎么獲得信號 提供信號傳輸方式

*用戶想怎么看 提供信息顯示的平臺

*用戶看到后想干什么 提供豐富的信號處理操作功能

*用戶想怎么干 提供相對個性化的操作編程

*用戶簡便地干 提供自動響應功能

*自己干還是大家一起干 提供多用戶控制或聯網功能

四、系統構架方式

從實際的電視監控系統結構來看，可以是傳統模擬監控系統結構、數字網絡式監控結構、模擬加數字的綜合監控結構三種，每種結構都具有各自的優點和不足。根據上面的用戶需求尤其是用戶使用功能的需要來確定系統實際的控制方式，也就確定了系統的結構。

3.1.4 現場氣候條件的勘察

在一些項目建設中，建設單位可能會提供設備安裝現場（尤其是室外環境）氣候條件的相關參數，這些參數包括最高與最低溫度及變化情況與持續時間，風、雨、雪、霧、雷電等天氣條件及持續時間等情況。如果建設單位沒有提供詳盡的現場氣候條件，需要在勘察階段與建設單位溝通，必要時與當地的氣象部門聯系，以獲得相關的氣候資料。

現場氣候條件將直接影響防護設備的指標及實際選擇，例如防護罩、云臺的防護等級、工作環境溫度及其它輔助設備等等。

3.1.5 現場設備安裝環境的勘察

前端設備根據需要會安裝在室外或室內環境，因此實際的勘察也要分為室內環境的勘察和室外環境的勘察。

一、室內安裝環境

對室內環境的勘察主要集中在建筑物的結構、裝飾、管道、照明等情況。這些現場情況將直接影響設備的安裝位置、設備類型、信號傳輸方式、管線路由等。

勘察項目 勘察內容 勘察意義 建筑物結構 建筑物樓層、建筑物結構、梁柱的位置、主要出入通道與防火通道、門窗位置與數量 確定前端設備的布防位置 建筑物裝飾 地面、墻壁、屋頂等內部裝飾和外沿裝飾情況 確定設備的安裝方式和設備類型

管道 水、電、風、氣等管道的分布，尤其是出入戶的接口狀態 確定路由設計 照明與光線 自然光與室內照明實際的光線強度 確定設備性能參數 建筑物周邊環境 周界，電磁波發射設施、高壓線、變電所等易產生電磁波干擾源的分布情況 確定輔助設備的增減 配電狀況 配電間、弱電井的位置，所提供電源容量 確定設備功率及電源要求

二、室外安裝環境

室外安裝環境除了前面提到的氣候條件為重點勘察對象外，設備安裝位置周圍的土壤、配電、干擾源等狀況也需要進行勘察，以確定設備的安裝方式。

3.1.6 勘察報告
勘察報告中除了需要體現上述勘察內容的詳細說明，還需要繪制現場設備布防草圖、系統結構草圖、信號傳輸建議、線纜敷設路由草圖等。

對于需要進行施工設計的項目，現場勘察的重要性就更加突出，尤其是線纜敷設路由的確定方面對勘察工作要求更為細致。如果僅僅是設備供應和技術支持而進行技術設計時，除了需要為建設單位提供信號傳輸方案外，對于線纜附設和路由確定方面的工作將大大減少。

3.2 技術設計中的前端設備選擇

由于初步設計與正式設計所遵循的規范、設計思路、設計方法基本一致，只是內容的詳盡程度有別，因此這里只以正式設計作為詳細討論的內容。

3.2.1 攝象機的選擇

當前的攝象機設備品牌、種類繁多，需要根據用戶需求、現場環境、安裝方式加以選擇。

一、攝象機外型的選擇

槍式攝象機 適合于所有監控場合

1/2”CCD 適合于配置大倍數、長焦距鏡頭，監視范圍大、圖象質量要求高的室外環境

1/3”或更小CCD 適合于圖象質量要求較高，配置定焦鏡頭或常規變焦鏡頭的場合

變倍一體化攝象機（含帶云臺的一體機） 適合于監視范圍廣，可遠近調整監視的場合例如廣場，街道商場、學校、酒店、賓館大堂等

半球型攝象機 適合于室內隱蔽安裝，圖象質量要求不高，以美觀、隱蔽安裝為主要目的的場合

智能球機 適合于室內/室外環境，更注重攝象設備的整體使用功能的方便性和美觀隱蔽安裝，圖象質量要求一般

其它異型攝象機（煙感、針孔、飛碟等） 適合于室內環境有特殊安裝要求的

二、攝象機類型的確定

彩色攝象機 適合于光線較為充足的環境

黑白攝象機 適合于所有監控環境，尤其是照度較低的環境，并且可以配合紅外輔助照明設備以實現夜間監控
彩色轉黑白（單色）攝象機 適合于光線變化大，日夜監控圖象要求均較高的場合 3CCD彩色攝象機 適合于投資大，圖象質量要求很高的場合

三、攝象機指標的確定

清晰度 450至480線（彩色）560線（黑白） 高清晰度，對圖象質量要求高

330線至420線（彩色）380線（黑白） 普通清晰度，對圖象質量要求不高

靈敏度 0.1lux（彩色）0.01lux（黑白） 低照度，適合于光線不足的監控場合

2lux（彩色）0.1lux（黑白） 常規超度，適合于光線充足，對夜間監視要求不高的場合

電子快門 自動/手動 可以配合鏡頭擴展攝象機靈敏度范圍

AGC 自動 可以配合鏡頭擴展攝象機靈敏度范圍

背光補償 自動或菜單設置 適合于固定監視點具有逆光的監視環境

信噪比 48dB以上 高質量，適合于攝取較暗場景

45至48dB 一般質量，適合于光線充足或變化不大的環境

白平衡 ATW 適合于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合

ACW 適合于可以找到白色參考目標的環境

強光抑制 適合于監視現場經常出現反差很大的強烈光線的場合

供電方式 AC220V或AC24V/DC12V 可根據其它前端設備的配置選擇在具有特殊要求需要使用安全電壓時采用低壓供電攝象機

四、攝象機推薦

槍式攝象機：SONY、JVC、CREATOR、GANZ

半球攝象機：Panasonic、CBC、TRC

一體化攝象機：CREATOR、LG、SONY

智能快球：Pelco、Kalatel、Panasonic、CREATOR

3.2.2 鏡頭的選擇

一、 光圈的選擇

自動光圈：適合于絕大多數環境，尤其是室外光線變化較大的環境；

手動光圈：適合于室內光線變化不大的固定監控點；

電動光圈：適合于室內外光線變化不大的全方位監視點。

二、 焦距調整方式的選擇

固定焦距：適合于可以直接確定監視區域的固定監控點；

手動變焦：適合于暫時無法確定監視區域的固定監視點；

電動變焦：適合于大范圍遠距離監視的全方位監視點。

三、 鏡頭尺寸的選擇

需要根據使用攝象機CCD的尺寸來決定，大尺寸的鏡頭可以和小尺寸CCD攝象機配合使用，但視場角會變小，鏡頭與攝象機尺寸應盡量選擇一致。

四、 焦距值的選擇

短焦距鏡頭：適合于對大范圍的全景監視；

長焦距鏡頭：適合于對遠距離的特寫監視；

實際的焦距值可以根據下列公式進行估算。

f/v＝D/V f/h＝D/H

其中：f───鏡頭焦距； D───鏡頭至景物距離；

h───靶面寬度； v───靶面高度；

H───成像寬度； V───成像高度

估算后得出的焦距值和實際鏡頭產品相比較，并結合攝象機CCD尺寸來確定實際使用鏡頭的型號。

設計中有關鏡頭的其它參數可以不用重點考慮，因為一旦焦距參數確定后，也就確定了鏡頭型號，對于某種品牌的鏡頭來說，其它參數基本就由產品本身決定了。

五、 鏡頭選擇的其它注意事項

確定鏡頭后還需要考察該鏡頭的接口方式，并參考攝象機的接口方式，如果接口方式不合適需要加倍接圈。注：當前有的攝象機注明可以配合C和CS接口，但沒有標配接圈，需要訂購。
有的自動光圈鏡頭或攝象機沒有標配自動光圈的4芯插頭，實際時需要考察攝象機自動光圈接口形式和攝象機、鏡頭是否配置了自動光圈接口插頭，否則需要訂購。

六、 其它特殊鏡頭的選擇

無論是3CCD攝象機專用鏡頭還是針孔鏡頭都屬于特殊環境或者特殊設備專用鏡頭，需要根據實際需要加以選擇。

3CCD鏡頭——專門配合3CCD攝象機使用；

針孔鏡頭——適合隱蔽監視，電梯中也有使用。

七、鏡頭推薦

精工（AVENIR）、CBC（Computar）、福光

3.2.3 防護罩的選擇

防護罩選配原則為：密封等級、防護罩類型、尺寸和輔助設備種類。

一、 防護等級

防護等級對于應用于室外環境來說十分重要，符合IP65即可以應用于室外環境，但是在較為惡劣的氣候條件并從延長設備壽命、提高攝象機總成的可靠性等方面考慮，IP66或更高的防護等級將是首選。

二、防護罩類型

矩形防護罩 適用于絕大多數應用場合，與其它類型防護罩相比更適合室外環境

球形防護罩 適用于絕大多數應用場合，與其它類型防護罩相比更適合室內環境

角裝防護罩 適合于室內墻角安裝場合

嵌入式防護罩 適用于室內隱蔽安裝場合

三、 防護罩尺寸

防護罩內部凈尺寸的長寬高尺寸應該容納攝象機、鏡頭組件，凈尺寸是指防護罩標稱內部尺寸減去防護罩輔助設備和內部接線端子后的尺寸，同時需要考慮攝象機/鏡頭組件中變焦鏡頭控制時 產生的尺寸增加、攝象機/鏡頭連線空間。

四、輔助設備種類

防護罩的輔助設備包括遮陽罩、加熱器/除霜器、風扇、雨刷器、清洗瓶等，設計時需要根據現場環境加以選擇。

五、特殊用途防護罩

在一些特殊環境中需要選擇經過特殊加工、認證的特殊用途防護罩，如易燃易爆危險環境、高溫環境、強腐蝕環境等，設計時需要根據建設單位環境的特殊要求根據相關的標準選擇符合相應防護等級的防護罩。

六、 防護罩推薦

通用防護罩：Bewator、Pelco、亞安（YAAN）、

特殊用途防護罩：Bewator、Pelco、

3.2.4 云臺的選擇

考察云臺的參數有：載重、防護等級、轉速、轉動角度、齒輪間隙（回差）、扭矩、載重方式等。

一、 載重

云臺的載重量應該完全可以承載攝象機、鏡頭、防護罩極其配件總成的總重量，考慮到云臺的載重指標均為平衡負載，在云臺載重選取時應該有適當余量，一般選取負載的1.3～1.5倍作為云臺的載重指標。

6kg以下 適合于室內/外安裝一體化攝象機或定焦鏡頭攝象機

6kg至12kg 適合于室內/外安裝一體化攝象機或小型變焦鏡頭

12至25kg 適合于安裝較大變焦鏡頭、攝象機、防護罩總成

25kg以上 適合于安裝特大型變焦鏡頭、攝象機、防護罩總成

二、防護等級

防護等級對于應用于室外環境來說十分重要，符合IP65即可以應用于室外環境，但是對于較為惡劣的氣候條件并從延長設備壽命、提高云臺的可靠性等方面考慮，IP66或更高的防護等級將是首選。

三、轉速

云臺一般分為交流定速云臺和直流變速云臺，交流定速云臺轉速低而且恒定，直流變速云臺可變速而且轉速高。

交流云臺 水平6～9＆#176;/秒，垂直3～6＆#176;/秒 適合于不需要快速追蹤的場合

直流云臺 水平20＆#176;～50＆#176;/秒，垂直10＆#176;～30＆#176;/秒 適合快速追蹤或其它需要高轉速的場合

四、轉動角度

云臺轉動角度分為水平轉角和垂直轉角，垂直轉角與負載安裝方式相關，一般頂裝云臺的垂直轉角為-90＆#176;～+40＆#176;，側裝云臺的垂直轉角為＆#177;100＆#176;左右，水平轉角一般都可以達到345＆#176;～365＆#176;實際設計中需要根據建設需要，盡量保證無監視死角，因此垂直角度需要保證-90＆#176;～+20＆#176;，水平旋轉角度需要保證360＆#176;。

五、齒輪間隙

齒輪間隙（Gear Backlash）也稱回差，是考察云臺轉動精度的重要指標。齒輪間隙越小說明云臺的精確度越高，尤其是對于高速轉動的云臺或帶預置位功能的云臺來說十分重要。

六、扭矩
對于一定載重的云臺來說，扭矩越大說明云臺抗拒非電機啟動的力量越大，這對于比較惡劣的氣候條件來說非常重要。

七、承載方式與安裝方式

按照負載安裝方式，云臺有頂裝方式和側裝方式，實際選擇時需要參考載重和建設單位的認知程度選擇。

云臺的安裝方式一般有正裝和吊裝兩種，設計時需要考慮同樣云臺吊裝時載重指標的大幅度下降，如無特殊需要不建議采用吊裝方式。

八、 輔助功能

云臺的輔助功能包括自動水平掃描、預置位、加熱器等選項，設計時需要根據使用環境、用戶使用的功能需求決定。

九、 球型、半球型云臺

上述云臺更適合于室外全天候條件下的安裝，對于球型/半球型云臺的選擇來說，更適合于對于美觀、隱蔽而不需要智能快球的場合，球型/半球型云臺的內部空間有限，不適合安裝大倍數、長焦距的鏡頭。球型/半球型云臺由于下球罩起到防護罩的作用，清洗困難，因此不建議在惡劣氣候條件下使用。

3.2.5 解碼器

設計時選擇解碼器需要注意下面幾點：

1、 驅動能力。需要根據云臺、防護罩輔助設備、攝象機、鏡頭等前端設備的實際驅動所需加以考察，避免解碼器輸出無法驅動設備動作。

2、 通訊協議的兼容。所選用的解碼器必須與控制設備的控制協議兼容。

3、 防護等級。尤其時使用于室外環境，應確保解碼器的相應的防護等級。

4、 輔助輸出功能。解碼器除了應該具有多個輔助輸出位前端其它設備提供驅動或驅動能力，還應該具有多個輔助電源輸出，如DC12V，交流24V等為不同的攝象機供電。

3.2.6 報警探測器

報警探測器所使用的原理、探測范圍、應用環境都有所不同，有關報警探測器在安防系統設計中的選擇將以專題方式進行討論。

3.2.7 其它前端設備

其它前端設備包括輔助照明紅外燈、防雷設備、支架等。

紅外照明燈選擇時需要注意黑白攝象機或彩色轉黑白攝象機是否支持紅外燈標稱波長的紅外光，同時按照實際所需要的照明距離進行選擇。

支架的選擇除了與云臺、防護罩安裝接口匹配以外，還必須考慮承載問題。

如果是項目施工方案，應該具有整個系統防雷接地建設的設計方案，嚴格按照相關標準規范執行。對于電視監控系統來說涉及到的避雷器包括視頻避雷器、通訊避雷器、電源避雷器。

3.3 技術設計中傳輸結構的確定

工業電視系統或安全防范電視監控中，前端設備采集的現場圖象、聲音、報警、數據等信號以及控制設備向前端設備發送的控制信號都將通過傳輸系統和設備完成之間的傳輸。
通常，主要信號傳輸有三種：視頻信號、通訊信號和電源信號。

3.3.1 視頻信號的傳輸

圖像信號的信息量大，帶寬寬，監視時直觀性強，因此在電視監控系統中視頻圖像信號的傳輸是重中之重。視頻信號傳輸質量的好壞將直接決定圖象質量和系統整體性能的高低。

從攝象機輸出的視頻信號，頻帶寬度為0至6MHz，幅度為1Vp-p，特性阻抗75Ω。

當前視頻信號傳送的主要方式還是基帶傳輸方式，傳輸的是來自攝象機輸出的不經任何頻率變換（如調制）等處理的復合視頻信號。視頻基帶傳輸最大的優點就是傳輸系統簡單，在一定的傳輸距離內，失真小，附加噪聲低（即信噪比高），不必增加附加設備。視頻基帶傳輸質量最好的傳輸介質就是同軸電纜。

同軸電纜是由兩個同軸布置的導體組成，傳輸的信號完全封閉在外導體內部，從而具有高頻損耗低、屏蔽及抗干擾能力強、使用頻帶寬等顯著特點。同軸電纜從內至外的結構為銅單根或多根銅線絞合的內導體、絕緣介質、軟銅線或鍍錫絲編織層和聚氯乙烯護套。同軸電纜傳輸視頻信號損耗小，有較強的抗干擾能力。 在工業電視系統中視頻信號主要使用的SYV型（絕緣層為實心聚乙烯）、特性阻抗為75的同軸電纜。

視頻信號經過同軸電纜傳輸后，所有0至6M頻率幅度都有衰減，頻率越高衰減越大，改變了源信號各種頻率分量之間的相對比例關系，即“頻率失真”。因此視頻信號通過同軸電纜傳輸不僅產生幅度衰減，還產生不可忽視的“頻率失真”。從對圖像質量的影響來看，幅度降低，使灰度等級降低，圖像變的暗淡；“頻率失真”，特別是高頻成分快速衰減，使圖像變得模糊拖尾，清晰度和分辨率嚴重降低，因為清晰度和分辨率是靠高頻成分支持的。同時，因為4.43M的色度付載波也快速衰減，解調幅度不夠，將使色飽和度和色調變壞，甚至失彩。

一般來說使用SYV-75-5的同軸電纜傳輸距離為300米，超過300米以上需要考慮加裝電纜補償器或使用更低損耗的同軸電纜，如SYV-75-7、SYV-75-9等。

在視頻信號傳輸時，如果傳輸距離過長可以考慮使用光纖傳輸方式、同軸電纜和加權放大器傳輸方式、雙絞線傳輸方式以及微波傳輸方式等。具體的結構除了參考傳輸距離以外，還要按照建設單位建設需求、實際路由資源、建設投資等。這些傳輸方式都會涉及到很多傳輸設備，如視頻光端機、雙絞線傳輸設備、視頻放大器等，在實際光纜、電纜的選擇時需要根據實際的傳輸結構和選擇的傳輸設備來確定。

3.3.2 通訊信號的傳輸

工業電視系統中控制器與前端解碼器之間的通訊信號一般都采用標準RS485通信接口信號，實現控制器對前端設備的動作控制。

在自動化領域，隨著分布式控制系統的發展，迫切需要一種總線能適合遠距離的數字通信。在RS-422標準的基礎上，EIA研究出了一種支持多節點、遠距離和接收高靈敏度的RS-485總線標準。RS-485標準采用平衡式發送，差分式接收的數據收發器來驅動總線，具體規格要求：

接收器的輸入電阻RIN≥12kΩ，驅動器能輸出＆#177;7V的共模電壓，輸入端的電容≤50pF。

在節點數為32個，配置了120Ω的終端電阻的情況下，驅動器至少還能輸出電壓1.5V（終端電阻的大小與所用雙絞線的參數有關）。接收器的輸入靈敏度為200mV，即（V+）-（V-）≥0.2V，表示信號“0”；（V+）-（V-）≤-0.2V，表示信號“1”。因為RS-485的遠距離、多節點（32個）以及傳輸線成本低的特性，使得EIA RS-485成為工業應用中數據傳輸的首選標準。

影響RS485總線通訊速度和可靠性主要有三個因素：在通訊電纜中的反射；在通訊電纜中的信號衰減；通訊電纜的純阻負載。這些影響通訊質量的原因主要由于傳輸電纜阻抗失配和不連續、分布電容和電感等原因造成的。因此，在選定了驅動器的RS-485總線上，在通信波特率一定的情況下，帶負載數的多少，與信號傳輸的最大距離是直接相關的。具體關系是：在總線允許的范圍內，帶負載數越多，信號能傳輸的距離就越��；帶負載數據少，信號能傳輸的距離就越遠。

RS-485最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般來說，工業電視系統采用的RS485傳輸速率為9600b/s，屬于低速數據傳輸，因此傳輸的距離可以達到1000米，但是需要充分考慮傳輸電纜的阻性負載，避免信號衰減過大。
在通訊距離不遠的情況下，實際使用屏蔽雙絞線傳送通訊信號即可，如果通訊距離過長，就需要與視頻信號傳輸統一考慮傳輸方式，同樣可以采用光纖傳輸、雙絞線傳輸方式，同軸視控方式由于長距離傳輸使用的放大器不僅僅是滿足放大、補償視頻信號的設備，因此在遠距離傳輸中不建議使用同軸方式傳送通訊信號。

3.3.3 電源信號的傳輸
在電視監控系統中前端設備一般都采用單相交流供電方式，標稱值為AC220V，50Hz。系統供電質量應該滿足電壓傳輸損耗小、電壓穩定、諧波分量小等要求，一般來說電壓波動不大于＆#177;10%，頻率變化不大于1Hz，波形失真率不大于20%。

對于電纜傳輸方面，應該估算設備功率和傳輸距離，使得所選擇的電源電纜能夠滿足電壓、電流、損耗等方面的要求。工業電視系統中常使用額定電壓300/500V，芯線截面0.5～1 mm2的RVV銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套圓型軟電纜來傳輸電源信號。

電源供電可以采用中心集中供電和前端直接取電兩種方式。中心集中供電更適合供電距離較短的小型系統，具有操控性強的特點，同樣對于電源干線的選取、路由的確定以及強弱電分離提出要求，如果采用直流電源的中心供電方式，對供電電纜的線徑需要特別注意衰減問題。

前端直接取電的方式是當前較大系統或前端設備距離控制設備較遠時普遍采用的供電方式，這種方式具有節省電纜，損耗小等優點，但也存在電源不夠潔凈、穩定的缺點，而且不能由控制室統一進行電源的控制，對于必須使用電源遠程控制的系統，還需要加裝遠程控制設備，由控制中心通過標準通訊信號（RS232/485/422）對電源設備進行遙控。

其它類型的信號需要根據實際選擇設備對傳輸系統的要求進行設計。

綜上所述，系統傳輸結構確定、設備選擇和設計過程如下：

1、 傳輸距離及路由的確定

2、 傳輸信號種類的確定；

3、 甲方建設需求分析；

4、 傳輸結構的確定；

5、 傳輸設備的選擇；

6、 傳輸線纜的確定；

7、 傳輸系統結構介紹；

3.4 控制系統的結構確定與設備選擇

當前電視監控系統的結構可以分為模擬系統、數字系統和模擬與數字混合系統。無論室模擬系統還是數字系統，當前的趨勢都以多站點遠距離聯網控制為主要特點。關于模擬、數字系統結構及模擬系統與數字系統的比較請參閱《關于大型項目方案的分析暨模擬與數字監控系統的比較》。

3.4.1 控制系統結構的確定

1、 用戶需求中已經可以確定系統結構
在這種情況下需要再次細化用戶需求，根據用戶具體的使用功能來選擇滿足用戶指定系統結構的設備。如果用戶需求中提出的使用功能與指定的系統結構相矛盾，或者指定的系統結構無法實現要求的使用功能，需要和建設單位協商，推薦混合系統結構，以滿足建設單位的所有功能要求。

2、用戶使用功能要求明確

用戶沒有明確指出系統結構，但對具體的使用功能要求的十分詳細，包括圖象的切換、顯示、錄象、回放、遙控、聯網、容量等。此時，需要按照這些具體要求的功能確定系統的結構，并選擇該結構中完全滿足要求的系統設備。

3、用戶沒有具體的功能要求

此時，設計人員需要根據建設單位的實際應用環境、行業特點結合當前電視監控系統的現狀為建設方推薦合適的系統結構

3.4.2 系統結構示意圖的繪制

一般在系統結構大體確定后應繪制簡單的系統結構示意圖，常用的工具軟件有AutoCAD、Visio等，相比而言，CAD的功能更加強大，對于系統設備連接等細節表現更為完美，國家相關標準中也對相關設備有通用圖標可以在繪圖中直接使用，但直觀性較差。

Visio軟件可以直接利用圖庫中的很多設備圖標，并且可以將設備實物照片直接應用到繪圖當中，直觀性強，可以使用戶直觀查看各種設備在系統中的位置，缺點是圖幅小，很難將更多的連線描繪清楚。
系統結構示意圖中應包括前端設備、傳輸設備、控制設備、錄象設備、顯示設備以及各種設備之間的連線示意。

3.4.2 模擬電視監控系統控制設備的設計要點

在以模擬矩陣控制設備為核心的電視監控系統通常都稱為模擬系統，模擬系統技術成熟、功能強大、可靠性高，在數字視頻技術及產品的沖擊下，當前的小型系統已經逐漸被數字系統取代，但在一些大型項目建設中仍然廣泛采用模擬矩陣控制器作為核心控制設備。

1、容量的確定

矩陣控制器的容量包括視頻輸入量、視頻輸出量、報警輸入量、用戶數量、鍵盤數量等。

（1）視頻輸入容量

除了用戶直接對矩陣視頻容量的進行了規定，一般視頻容量應該留有10%至30%的余量，具體的需要根據系統擴容的可能來確定。

視頻輸入容量在確定時除了需要考慮攝象機的總數以外，還要看這個系統結構中多畫面處理器的分割圖象輸出或其它視頻設備的視頻源信號是否需要接入矩陣控制器，如果是模擬矩陣控制器聯網系統，還要考慮該矩陣因接收其它節點矩陣視頻干線上傳視頻圖象引起的資源占用。

（2）視頻輸出容量

用戶直接對矩陣視頻容量的進行了規定，一般視頻容量應該留有10%至30%的余量，具體的需要根據系統擴容的可能來確定。

視頻輸出容量在確定時除了需要考慮監視器（包括大屏顯示器等多種圖象顯示設備）的總數以外，還要看這個系統結構中如多畫面處理器、錄象設備等是否需要矩陣控制器提供輸出資源，如果是模擬矩陣控制器聯網系統，還要考慮該矩陣因上傳給其它節點矩陣控制器視頻干線引起的資源占用。

（3）報警輸入的數量

電視監控系統經常會連接各種探測技術的報警探測器，以便使整個系統的建設更加完善。報警探測器的輸出一般都是開關量信號，矩陣控制器一般都具有報警輸入接口板卡或接口設備箱，通過通訊與主機箱相連，對接入的報警信號進行處理響應。

報警接口設備應該比實際報警探測器的數量多10%的余量。

（4）用戶數量、鍵盤數量

在一個電視監控系統中往往不僅僅使用一個控制鍵盤或者只有一個用戶進行使用，通常即使是一個控制鍵盤也會有多個不同級別的用戶，以便在實際使用時進行操作限制。

系統設計時需要考察所選擇的矩陣控制設備是否支持多級別用戶，并且各級別用戶的使用功能可以進行設置，以便控制不同級別用戶的訪問權限。

如果不是聯網系統，除了矩陣控制器所在的控制室應配有主控操作鍵盤以外，還應該了解用戶是否需要其它作為分控鍵盤使用的操作鍵盤，并確定數量；如果是分布式矩陣聯網系統，需要了解各個節點是否需要配置控制鍵盤進行本地操作，如果是無人站點就不需要配置鍵盤。所選擇的矩陣控制器應該能夠支持實際配置鍵盤的數量。

2、功能的考察

實際系統應用是所涉及到的功能包括圖象切換方式、前端設備的遙控、用戶訪問的限制、報警響應操作等。

（1）圖象切換方式

一般有單畫面單監視器定點切換、多畫面單監視器的序列、多畫面多監視器的群組切換以及多切換方式的組合或多切換方式與預置位組合調用等。對于一般的模擬系統設計來說，定點切換、序列切換和群組切換是必須的圖象切換功能。

（2）前端設備的遙控

前端設備的遙控功能包括對鏡頭變焦、聚焦、光圈，云臺上、下、左、右，防護罩的雨刷等功能的控制。如果前端設備使用了變速云臺或者智能球機時，需要支持變速控制功能。對于一些高檔次項目中需要支持前端預置位功能的控制，包括預置位的編程設置、預置位的調用、預置位調用與圖象切換的組合、多預置位巡游的設置與調用等。

（3）報警響應操作

如果系統中配有報警探測器及報警接口設備，系統功能中應具有報警布防、撤防、接受、聯動等功能。一般來說，報警的聯動功能屬于自動響應，是在系統高級編程中預先設置好的，常見的報警聯動功能包括報警現場圖象的自動切換、序列及群組的調用、預置位的調用、繼電器輔助開關的自動啟動等。

（4）用戶級別限制

在實際操作中可能會有很多用戶對系統進行操作，這些用戶往往需要具有不同的用戶級別，這樣根據級別的不同限制用戶對攝象機、監視器的訪問。用戶級別的設置以及對不同用戶訪問權限的設置將在系統高級程序配置中編程。

（5）系統常規操作的編程

該功能是指對常規功能操作的一種簡單編程，一般可以直接通過操作鍵盤輸入PIN或者編程鑰匙的控制進入常規編程操作。常規編程一般包括圖象序列的設置、預置位的設置、預置位巡游的設置、群組設置、時間日期設置等。

（6）高級編程功能

一般來說，檔次稍高的矩陣控制器均有高級編程功能，這些功能將對這個矩陣的參數配置、用戶級別的設定、訪問權限的劃分、報警響應、通訊設置、定時事件設置以及所有系統常規編程設置。

在大型矩陣控制器中，一般采用運行于PC機的專用配置程序提供各項參數的設置表格，設置結束后通過RS232通訊端口將數據下載到矩陣控制器的CPU卡中；有的矩陣系統本身就帶有中央控制器，可以將其連接顯示器，鼠標鍵盤直接設置；也有的矩陣系統時通過監視器屏幕疊加菜單進行設置的。

對于小型矩陣來說，由于受到功能和設計上的限制，一般都不具備專用配置程序，而是在高級配置中往往預先設置好的，用戶不能更改，只能進行常規操作的編程。

3、聯網時的設計

當前很多大型監控項目建設中經常以模擬矩陣控制器分布式組網方式實現，此時設計所選擇的矩陣除了對矩陣本身聯網能力的要求以外，為實現正確的聯網和系統配置還需要注意下面幾點：

1、聯網通訊端口數量的確定

在矩陣聯網系統中，矩陣本身的通訊端口根據所選擇矩陣的品牌、型號的不同會有所差異，有的本身矩陣一定數量的聯網端口，這些端口不能用做其他通訊使用；有的具有多個通訊端口，但是可以經過配置程序配置后任意設置端口的功用（包括聯網使用）；有的本身不具備聯網專用的通訊端口，需要增加通訊擴展設備。無論那種方式，都需要在設計時充分考慮聯網的實際結構、聯網節點的數量、聯網所需通訊端口的數量，如果矩陣本身標配的通訊端口因實際聯網結構而有所不足時，需要考慮增加通訊端口擴展設備。

2、 視頻干線數量的確定及對矩陣容量的影響

聯網時各個節點之間的視頻信號需要使用視頻干線聯通，這些視頻干線是有指向的，是從一個矩陣的輸出連接到另外一個矩陣的輸入，因此設計時首先要確定在“上層”節點中需要同時觀察“下屬”節點的圖象數量，這個數量就是兩個節點之間的干線數量；有時在實際聯網結構中并不體現十分明顯的“上層”與“下屬”這樣的圖象隸屬關系，而是節點之間的視頻信號互連，使得兩個節點都可以通過視頻干線查看一定數量的對方節點的圖象資源。此時視頻干線的指向是雙向的，既有從本節點視頻輸出上傳到另外一個節點的視頻干線，也有接收到了另外站點上傳到本節點的視頻干線。

視頻干線的數量和方向確定后，就可以確定各個節點矩陣系統實際可以連接攝象機和監視器的數量，即實際的矩陣容量。確定這個容量之后可以根據各個節點實際需要連接的攝象機與監視器的數量進行設計。

3、 多中繼方式聯網時的視頻干線數量的確定

在實際的陣聯網時會因現場原因、功能需求原因、鏈路原因、設備原因等采用不同的聯網結構，有以一個節點為中心，其它節點均向該中心節點上傳視頻干線并進行通訊連接，其它節點之間互不聯系的星型聯網方式；還有一種時采用通訊的菊花鏈連接方式形成的多中繼聯網方式；在一個大型系統中，星型與多中級組合聯網方式是使用最廣的一種方式。

相比而言，星型方式延遲小、視頻干線多、占用通訊端口也多；而多中繼方式視頻干線少、占用通訊端口少，但是延遲較大。

如果以多中繼方式聯網，需要考察用戶實際需要在中心節點上需要同時觀察各個節點的數量，在實際視頻干線上傳的過程中會因通過節點而增加視頻干線數量。例如采用多中繼方式實現4個節點聯網，最后一個節點需要至少看到各個節點的一個圖象，此時1號節點上傳到2號節點的視頻干線為一條，那么2號節點上傳到3號節點時就需要兩條干線，而3號節點最終上傳到4號節點時就需要三條視頻干線了。如果在最終節點需要同時看到的各節點圖象數量越多，就對比較臨近節點的矩陣容量提出更高的要求。

4、 聯網延遲的考察

多中繼方式聯網結構中切換與控制延遲隨節點的增多而增大，因此在實際設計中應充分考慮矩陣控制器本身及聯網后的延遲狀況，不能因聯網級數過多導致延遲過大影響用戶的正常使用，按照常見矩陣本身延遲200ms。每增加一級增加50ms的數據計算，一般聯網級數不要超過5級，如果實際結構中必須超過5級時，應該在設計中充分體現延遲的存在，以使用戶正確了解認識。

各個品牌的矩陣控制器參數會有所不同，設計時應仔細考察延遲指標。

3.4.3 數字電視監控系統的控制設備的設計

當前最為常見的數字監控系統設備是DVR和DVS。

嚴格地說，DVR形成的系統不能稱之為數字監控系統，因為從前端攝象機輸出的模擬圖象信號仍然按照模擬系統的傳輸方式通過同軸電纜或其它傳輸方式連接到DVR上，在進入DVR之前圖象信號仍然時模擬視頻信號，只是通過DVR的數字壓縮進行圖象的儲存、切換、控制等。DVR本身能夠支持的視頻輸入輸出通道數量有限，加上DVR本身除了圖象顯示與儲存之外，還可以提供前端設備的控制、報警信號的接入、網絡的傳輸等功能，DVR更像是一個可以取代原有小型矩陣控制器的中心控制設備。因此DVR一般可用于小型系統之中，而數字視頻錄象和網絡傳輸還可以為用戶提供更多新技術帶來的服務。在DVR設計時需要考慮的是穩定性問題，由于DVR已經不是簡單的錄象設備，而是充當了小系統核心控制器來使用，因此，DVR發工作負擔、連續工作時間、系統容量、所需要完成的功能等都是需要考慮的。一般DVR輸入不超過16路，盡量不要讓DVR同時工作在不間斷錄象和網絡傳輸應用之中。

DVS——數字視頻服務器，有的也成為網絡是視頻服務器，是當前數字監控系統的核心設備，當前流行的所謂網絡攝象機事實上可以看作是模擬攝象機和視頻服務器的組合。

在數字監控系統的設計中主要需要考察下面幾點：

1、項目建設現場的網絡資源情況

由于使用網絡視頻服務器的數字監控系統依賴于已經建設好的LAN/WAN，因此網絡的情況將直接影響數字監控系統最終的建設；

2、系統攝象機的數量

與模擬系統一樣必須確定攝象機的數量，這不僅決定視頻服務器的數量和選擇，更重要的是可以掌握系統所需的網絡資源；

3、用戶數量

數字監控系統中的用戶根據級別的不同是通過專用軟件或IE瀏覽方式訪問前端攝象機圖象的，確定用戶數量尤其是同時訪問的用戶數量可以確定視頻服務器軟件用戶授權的數量以及所需的網絡資源；

4、錄象功能的要求

當前視頻服務器有的本身帶有一定容量的硬盤，可以在前端實現數字錄象，由遠端的中心控制計算機與控制軟件實現遠程管理及圖象的調用。但是絕大多數視頻服務器是不能實現遠端錄象功能的，因此所有圖象都需要通過網絡在控制控制室進行圖象錄制，此時需要考察用戶對錄象的實際要求，包括實時性、分辨率、錄象時間、檔案保存時間等，以便正確選擇存儲介質及錄象方式；

5、模擬監視通道的數量

在一個較大的監控系統中，用戶都會需要將若干各圖象連接到大屏幕顯示設備或模擬監視器上進行圖象的觀察，因此必須要求視頻服務器具有相應的設備將網絡傳輸的數字視頻壓縮信號還原成模擬信號在顯示設備上顯示。
對于視頻服務器來說，需要根據需求確定模擬還原圖象的質量、需要還原圖象的數量，以確定數字視頻設備的選擇，并且掌握系統所需的網絡資源。

6、中心控制軟件及功能

數字監控系統的核心設備是視頻服務器，但真正的使用功能實現需要強大的軟件功能來支持，因此設計時應該考察用戶對實際使用時的功能要求，以此選擇使用的視頻服務器軟件。

3.4.5 模擬與數字相結合的綜合性監控系統設計

當前在監控要求較高的系統中更多的是以模擬與數字相結合的方式建設一個綜合性監控系統，以模擬矩陣控制器為核心，充分發揮其功能強大、技術成熟、穩定性高的優勢；補充DVR實現數字視頻圖象的錄制，發揮數字錄象質量高、磨損小、易查詢的優點；DVS結合使用可以充分利用DVS的網絡傳輸功能，為用戶提供新數字視頻技術帶來的新功能。

在模擬與數字結合的方式設計中要按照上面介紹的步驟與過程進行設計以外，如果IP網絡上的用戶需要對前端設備進行控制時，需要將DVR的通訊端與矩陣控制器相連，以實現作為矩陣分控鍵盤的控制操作，此時需要注意下面幾點：

1、 控制協議的兼容

IP網絡用戶對前端設備的控制需要通過DVS實現，因此DVS是否支持所選擇矩陣控制協議是至關重要的；

2、同時支持的操作用戶數量

IP網絡上可以有多個用戶同時訪問DVS以獲得圖象資源，但對前端設備的控制將受到限制，也就是說需要連接到矩陣上作為分控鍵盤使用的DVS數量將直接決定IP網絡上同時可以對不同前端攝象機控制操作用戶的數量。

3.4.6 設備推薦

矩陣控制器：BOSCH（PHILIPS）、Pelco、Bewator（Molynx）、AB

DVR：Poswatch、大華（嵌入式），CREATOR（PC）式

DVS：Smartsight、先進視訊、Axis（網絡攝象機）

3.5 顯示設備的設計

專業監視器一直是電視監控系統的主要顯示設備，在專業監視器的選擇時主要考慮的是技術參數與前端設備的匹配問題以及可靠性，另外外型尺寸是否適合標準機架安裝、設備功耗、設備的堅固程度、設備的散熱、設備的外觀等也是選擇的參考指標。

主要品牌推薦：JVC、SONY、三星、Myway、CREATOR。

除了專業監視器以外，當前越來越多的監控項目中采用的大屏幕投影作為多屏拼接的主監視設備，無論是選擇DLP投影、還是液晶投影設備，顯示系統已經由單一的監視器顯示設備變為一個各種信號格式的圖象顯示方案，以充分大屏幕投影的顯示及使用功能的優勢。一般來說，大屏幕投影可以提供如下功能：

*具有最大的靈活性�？梢缘耐队皦ι先我忾_出計算機和視頻窗口。

*可實現多圖層顯示

*支持多屏圖像拼接，整體效果一致，無變形。

*支持多路計算機信號、視頻信號、網絡信號。

*畫面能夠自由縮放、移動，不受物理拼縫的限制。

*系統控制軟件，可以完成對大屏幕顯示信號的選擇，圖像顯示位置、大小的設定，以及投影系統的控制,顯示系統操作方便。

大屏幕的基本配置為：投影單元（含內部圖像處理器）、外部圖像處理器、控制計算機(含控制軟件)、視頻切換矩陣、計算機信號切換矩陣、連接線纜、控制機柜。

在大屏幕投影的實際設計中，需要針對現場條件和顯示要求，確定大屏幕的數量和信號顯示數量，選擇一定的投影品牌后，尋求大屏幕投影廠商直接的技術支持。

推薦品牌：Optoma、Barco、東芝、國產

四、電視監控系統技術設計文件的一般格式

通常技術設計應該依據項目招標書、技術規格書等建設單位發布文件的統一格式，但對一些沒有具體規定格式的技術設計可以參考下面設計方案文件的一般格式。

第一章 概述

項目概況

項目需求分析

第二章 系統技術設計的原則與思想

系統應具有的特性

設計依據

第三章 主要相關設備簡介

第四章 技術設計方案與建議

前端設備數量與布防點的確定

系統控制結構的設計

設備的選擇與建議

其它技術建議

機房環境建議

防雷建議

供電統計與建議

信號的傳輸

其它特殊要求技術建議

第五章 系統結構實現與信號流程描述

第六章 用戶使用功能的描述

第七章 系統可靠性分析

第八章 對技術規格書的逐條應答

(完)