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            學校安防監控系統

            一、校園監控系統概述

            1.1系統應用概述

            近年來,隨著科技的進步和經濟的發展帶來了整個社會生活水平的提高,校園的教學方式也發生了很大的變化,傳統的手把手式教學已漸漸退出舞臺,取而代之的是素質教學、室外教學、多媒體教學等方式;同時由于校園考試違紀作弊的行為越來越隱蔽化、作弊手段越來越技術化等現狀,為了確保在每間教室作為考場時能減少人員的管理和保證考場在考試期間能有效的監考考生的情況,并且能在平時作為多媒體教室用,學校領導可通過系統對各班級的教學質量進行評估,建設一個多媒體閉路監控系統對整個學校的有關教室進行監控已勢在必行。國家教委有關文件已明確表明,各省市地區擬定陸續在轄區內各大中小學校統一建立閉路電視監控系統。如廣東省教委已向廣東各市區教育主管部門等發出通知,在未來五年內將全面建立校園閉路電視監控系統等相關規定。

            考場電視監控系統主要由前端考場內攝像設備、傳輸設備以及監控中心控制顯示錄像設備等三大部分組成。校方領導可隨時通過前端攝像設備監視各教室內的教學狀況;系統作為監考使用時,管理人員可隨時發現考場異常情況,并采取必要的措施,有效監管考場作弊行為,保證考場紀律;并且,上級主管領導可通過因特網上權限登陸對每個教室進行遠程實時監控;系統可實現互聯網上的“家長開放日”和遠程視頻教學。讓學生家長坐在家中就能夠瀏覽自己子女在學習的實況以及科任老師授課的全過程,從而增加家長對學生學習生活的了解,提高校務工作的透明程度。

            1.2系統分類說明

            目前,在我國各行業中廣泛使用的閉路監控系統大多為模擬系統,其主要特點是:采用矩陣主機控制,通過電視墻監視前端目標,采用長延時模擬錄像機進行錄像和回放;其主要缺點是:當錄像資料需要長時間備份時,需要大量的錄像帶,消耗大量的人力和物力,并且在錄像回放、檢索時操作不方便。

            因此,基于數字存儲技術的硬盤錄像系統應運而生,經過幾年的發展,至今技術已經完全成熟,很好地解決了傳統圖像存儲及回放等技術難題。數字硬盤錄像系統不僅存儲費用低、效率高,而且還具有網絡傳輸、遠程傳輸和循環存儲等優點。與此同時,硬盤錄像系統的數字化和傳輸網絡化等先進技術可以實現與防盜報警等系統聯網聯動,及時準確地反饋現場信息,為報警事件提供充分可靠的依據。

            雖然數字硬盤錄像系統解決了模擬系統的很多缺點,但數字錄像系統也不是完美無缺的,針對某些監控點數非常多的情況(或客戶需要通過電視墻來顯示現場情況的),靠單一的數字硬盤錄像系統就不能很好地解決,而需數字系統和模擬系統結合來實現,因此對不同的實際狀況應區別對待,以求得最優化的系統解決方案。

            本設計方案采用數字硬盤的方式來完成顯示、錄像等。

            二、校園監控系統設計目標

            在進行閉路監控系統設計的時候,依照貴單位對該系統的基本需求,本著架構合理、安全可靠、產品主流、低成本、低維護量作為出發點,并依此為貴單位提供先進、安全、可靠、高效的系統解決方案。

            架構合理:就是要采用先進合理的技術來架構系統,使整個系統安全平穩的運行,并具備未來良好的擴展條件。

            穩定性和安全性:這是貴單位最關心的問題,只有穩定運行的系統,才能確保貴單位閉路監控系統平穩運行。系統的技術先進性是系統高性能的保證和基礎,同時可有效地減少使用人員和系統維護人員的麻煩。良好的可擴展性則是為了用戶的發展考慮。隨著貴單位安防系統應用時間的增長,未來對安防系統的要求會更高??蓴U展性保證當用戶有更多的要求時,引入的新設備可以順利地與本次配備的設備共同工作,進一步擴展與提高系統的性能。

            產品主流:系統是否采用當今主流產品,關系到系統的整體質量和未來能否得到良好技術支持以及完整的技術文檔資料。

            在設備選型時,我們將主要依據貴單位提出的具體需求,同時考慮產品廠家的技術先進性,產品是否為主流產品,原廠商的產品技術資料的完整性,原廠商的技術支持力量和產品制造單位的發展前景。所有這些是保證用戶得到良好技術支持的條件,也是保障用戶投資的基本條件。

            低成本低維護量:指力爭有良好的性能價格比,所采用的產品應是簡單,易操作,易維護,高可靠度的。

            系統是否具有優良的性能價格比是判斷一個系統優劣條件的重要依據。系統的易操作和易維護性是保證非專業人員使用好一個系統的條件。高可靠度是保障系統運行的基本要求,也是易維護性的保障。

            三、校園監控系統設計原則、依據

            3.1 設計原則

            本設計以行業標準作為設計依據,結合學校的具體情況,用最佳設計方案體現最高的性能價格比,是本方案設計的指導思想,也是本方案設計的基本出發點和追求的目標。

            本設計主要貫徹“高質量”及“低成本”兩條主線來進行設計的。

            根據學校的總體建筑平面圖,并充分考慮現場實際情況,前端設計采用高清晰度一體化彩色攝像機,視頻傳輸采用抗干擾高屏蔽同軸電纜,控制信號傳輸采用帶屏蔽專用控制電纜,保證視頻信號和控制信號的準確傳輸;中央控制系統采用數字化硬盤錄像系統,可以實現循環錄像,并方便檢索回放。

            a、先進性:

            在投資費用許可的情況下,系統采用當今先進的技術和設備,一方面能反映系統所具有的先進水平,另一方面又使系統具有強大的發展潛力,以便該系統在盡可能的時間內與社會發展相適應。

            b、可靠性:

            系統最重要的就是可靠性,系統一旦癱瘓的后果將是難以想象的,因此系統必須可靠地、能連續地運行,系統設計時在成本接受的條件下,從系統結構、設備選擇、產品供應商的技術服務及維修響應能力等各方面均應嚴格要求,使得故障發生的可能性盡可能少。即便是出現故障時,影響面也要盡可能小。

            c、安全性:

            對于安全防范系統,其本身的安全性能不可忽視,系統設計時,必須采取多種手段防止本系統各種形式與途徑的非法破壞。

            d、可擴充性:

            系統設計時應充分考慮今后的發展需要,系統應具有預備容量的擴充與升級換代的可能。

            e、規范性:

            由于本系統是一個嚴格的綜合性系統,在系統的設計與施工過程中應參考各方面的標準與規范,嚴格遵從各項技術規定,做好系統的標準化設計與施工。

            一切應從實際出發,使智能系統具有較高的實用效能。這也是智能建筑在當今之所以能迅速興起并發展的關鍵所在。

            3.2 設計依據

            本方案設計根據甲方常規要求,并遵循以下國家相關部門制定的設計規范要求。主要包括:

            ①JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》

            ②GB/T50314-2000《智能建筑設計標準》

            ③GB50174-93《電子計算機機房設計規范》

            ④GB50057-94《建筑物防雷設計規范》

            ⑤GBJ232-92《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》

            ⑥GB4943-95《信息技術設備(包括電氣事務設備)的安全》

            ⑦GB/T75-94《安全技術防范規范工程技術規范》

            ⑧GB50198-94《民用閉路電視監控電視系統工程技術規范》

            ⑨校方對系統的具體要求

            四、校園監控系統總體設計

            4.1 設計概述

            閉路電視監控系統應該說是跨學科跨行業的系統工程,以功能要求的不同可分為以下幾個方面:

            1)前端攝像系統

            2)視頻傳輸系統

            3)視頻控制系統

            4)視頻顯示和記錄系統

            攝像部分是電視監控系統的前沿部分,是整個系統的“眼睛”,它把監視的內容變為圖像信號,傳送控制中心的監視器上,攝像部分的好壞及它產生的圖像信號質量將影響整個系統的質量。

            傳輸部分是系統的圖像信號通道。

            控制部分是整個系統的“心臟”和“大腦”,是實現整個系統功能的指揮中心。

            顯示部分一般是由幾臺或多臺監視器組成,它的功能是將傳送過來的圖像一一顯示出來。

            4.1.1攝像部分

            攝像部分一般安裝在監視現場,它一般包括攝像機、鏡頭、防護罩、支架和云臺等。它的作用是對監視區域進行攝像并將其轉換成電信號。

            ·攝像機

            攝像機分為彩色和黑白兩種,一般黑白攝像機要比彩色的靈敏度高,比較適合于光線不足的地方,如果使用的目的只是監視景物的位置和移動,則可采用黑白攝像機;如果要分辨被攝像物體的細節,比如分辨衣服或景物的顏色,則選用彩色的效果會較好?/span>

            攝像機的規格大致可分為1/3〞、1/4〞、1/2〞和2/3〞等,安裝方式有固定和帶云臺二種。

            ·鏡頭

            常用的鏡頭種類包括:手動/自動光圈定焦鏡頭和自動光圈變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭分為標準鏡頭和廣角鏡頭兩種。定焦鏡頭的適用范圍如下:

            手動光圈鏡頭---所需監視的環境照度變化不大,如室內。

            自動光圈鏡頭---所需監視的環境照度變化大,如室外。

            廣角鏡頭---監視的角度較寬,距離較近。

            標準鏡頭---監視的角度和距離適中。

            常用的變焦鏡頭分為10倍、6倍和2倍變焦鏡頭,另一種分法是:手動變焦和電動變焦(電動光圈和自動光圈)兩種。

            變焦鏡頭在規則上可以劃分為:1/3〞、2/3〞、1/2〞和1〞等。選擇變焦鏡頭的原則是:鏡頭的規格不應小于攝像機的規格,也就是說1/2〞的鏡頭可以與1/3〞的攝像機一起使用,但是1/3〞的鏡頭就不能夠在1/2〞的攝像機上使用。

            ·防護罩

            防護罩分為室內型和室外型兩種。室內的防護罩主要是防塵,有的也有作隱蔽作用,使監視場合和對象不易察覺受監視;室外防護罩的功能主要有防曬、防雨、防塵和防凍等作用。一般的室外防護罩都配有溫度繼電器,在溫度高時自動打開風扇冷卻,溫度低時自動加熱;下雨時可以人工控制雨刷器刷雨;有的室外防護罩的玻璃還可以加熱,當防護罩上有結霜時,可以加熱除霜。

            ·云臺

            云臺是安裝、固定攝像機的支撐設備,它分為水平和全方位云臺兩種。水平云臺適用于監視范圍不大的情況,在水平云臺上安裝好攝像機后可調整攝像機俯仰的角度,達到最好的監視角度后可遙控水平旋轉。全方位云臺適用于對大范圍進行掃描監視,它可以大大增加攝像機的監視范圍。云臺高速姿態是由兩臺執行電動機來實現,電動機接受來自控制器的信號精確地運行定位。在控制信號的作用下,云臺攝像機既可自動掃描監視區域,也可在監控中心值班人員的操縱下跟蹤監視對象。

            一般來說,水平旋轉角度為0°~350°,垂直旋轉角度為+90°。恒速云臺的水平旋轉速度一般在3°~10°/s,垂直速度為4°/s左右。變速云臺的水平旋轉速度一般在0°~32°/s,垂直旋轉速度在0°~16°/s左右。在一些高速攝像系統中,云臺的水平旋轉速度高達200°/s以上,垂直旋轉速度在30°/s以上。

            ·解碼器

            解碼器一般與矩陣控制主機配套使用,主要作用為通過數據線纜接收來自矩陣主機的控制信號,對主機的控制碼進行解碼,放大輸出,驅動云臺的旋轉,以及變焦鏡頭的變焦和聚焦。

            4.1.2控制部分

            在智能學校中,閉路電視系統中的信息量與信息處理的工作量都很大,因此其控制臺的操作一般都采用了計算機系統,以用戶軟件編程的全鍵盤方式來完成驅動云臺巡視、視頻切換、報警處理、設備狀態自檢等工作。

            現在推出的數字視頻監控報警系統采用計算機多媒體技術,以CCD攝像機作為監控探頭,攝像機將獲取的視頻信號傳輸到主機,主機里的高速圖像處理器進行數字化處理,將視頻信號形成的圖像與背景圖像進行分析比較,若發現有差異就報警,因為這是一種全屏幕報警,因而不易漏報。同時主機自動采集報警圖像并存入計算機,事后用戶可根據時間、地點隨時查閱報警現場的圖像,以了解報警原因。系統將電視監控系統與報警合二為一,實現了監視、報警與圖像記錄的同步進行,而且這種系統中沒有錄像機,沒有視頻分配器,一切報警記錄都在計算機的硬盤內,所有操作都根據屏幕上的軟件提示動作,對使用者來說是一種全新概念的安全防護系統。

            4.1.4顯示與記錄

            顯示與記錄設備安裝在控制室內,主要有監視器、硬盤錄像機和一些視頻處理設備。

            現在有一種電視監控系統把云臺、變焦鏡頭和攝像機封裝在一起組成一體化攝像機。它們配有高級的伺服系統,云臺具有很高的旋轉速度,還可以預置監視點和巡視路徑。平時按設定的路線進行自動巡視,一旦發生報警,就能很快地對準報警點,進行定點的監視和錄像。一臺攝像機可以起到幾個攝像機的作用。

            ·圖像監視器

            圖像監視器主要分為黑白和彩色兩大類。黑白監視器的中心分辨率通??蛇_800線以上,彩色監視器的中心分辨率一般為400線以上。圖像監視器視頻信號的帶寬一般在7~8MHz范圍內。

            ·錄像機

            錄像機是閉路電視監視系統中的記錄和重放裝置,它要求可以記錄的時間非常長,目前大部分監視系統專用的錄像機都可以錄24h~960h的錄像。此外,錄像機還必須要有遙控功能,從而能夠方便地對錄像機進行遠距離操作,或在閉路電視系統中用控制信號自動操作錄像機。

            閉路電視監視系統中專用錄像機是間歇式視頻錄像機,它有多種時間間隔錄像模式,在一盤1/2英寸VHS/E180的盒帶上,最長可以錄制長達960H的錄像。錄像機內設有字符信號發生器,可在圖像信號上打出月/日/年/星期/時/分/秒/錄像模式,還能在圖像上顯示出攝像機與報警器的編號與報警方式。使用自動錄像周期設定功能,可以對一星期內每一天的錄像模式進行編程。當收到報警信號后,錄像機便自動進入連續錄像狀態,在無報警情況下,恢復正常間歇錄像模式。此外,錄像機還有一個鎖定保護鍵,使非正常指令與操作無效,防止非專業人員與破壞性操作侵犯閉路電視監視系統。

            ·視頻切換器

            在閉路電視監視系統中,攝像機數量與監視器數量的比例在2:1到5:1之間,為了用少量的監視器看多個攝像機,就需要用視頻切換器按一定的時序把攝像機的視頻信號分配給特定的監視器,這就是通常所說的視頻矩陣。切換的方式可以按設定的時間間隔對一組攝像機信號逐個循環切換到某一臺監視器的輸入端上,也可以在接到某點報警信號后,長時間監視該區域的情況,即只顯示一臺攝像機信號。切換的控制一般要求和云臺、鏡頭的控制同步,即切換到哪一路圖像、就控制哪一路的設備。

            ·多畫面分割器

            在大型的閉路電視監視系統中攝像機的數量多達數百個,但監視器的數量受機房面積的限制要遠遠小于攝像機的數量,而且其數量大多也不利于值班人員全面巡視。為了實現全景監視,即讓所有的攝像機信號都能顯示在監視器屏幕上,就需要用多畫面分割器。這種設備能夠把多路視頻信號合成為一路輸出,進入一臺監視器,這樣就可在屏幕上同時顯示多個畫面。分割方式常有4畫面、9畫面及16畫面。使用多畫面分割器可在一臺監視器上同時觀看多路攝像機信號,而且它還可以用一臺錄像機同時錄制多路視頻信號。有些較好的多畫面分割器還具有單路回放功能,即能選擇同時錄下的多路信號視頻信號的任意一路在監視器上滿屏放像。

            ·視頻分配器

            可將一路視頻信號轉變成多路信號,輸送到多個顯示與控制設備。其它,機柜用于安裝閉路電視監控系統的設備,監視墻用于安裝監視器。

            4.2 設計功能描述

            ·性能、功能先進:

            設備選型要保證技術領先,性能可靠,操作簡便、實用,維護簡單,性能價格比最優,并留有擴展余地。設備采用均采用目前領先技術和生產工藝制造,系統建成后,三至五年不會落后淘汰。

            ·電視監控系統功能完善:

            通過保安監控系統隨時掌握監控區域內人員活動情況,檢查各個重點部位的安全情況,提前發現隱患,及時處理突發事件。并自動進行錄像。正常情況下對進行24小時錄像,錄像資料可備出事時查詢。

            ·設備高可靠性:

            采用監控行業最新技術和高品質設備。

            ·操作簡單實用:

            采用高科技手段,進行智能化設計,盡量減少系統操作的復雜性。并作到系統工作穩定可靠,維護簡單。

            ·發展性

            系統應在初步設計時,就考慮未來良好的發展性,以降低未來發展的成本,使系統具有良好的可持續發展性。

            ·經濟性

            在滿足安全防范級別的要求前提下,在確保系統穩定可靠、性能良好的基礎上,在考慮系統的先進性的同時,按需選擇系統和設備,做到合理、實用,降低成本,從而達到極高的性能價格比,降低智能學校安全管理的運營成本。

            ·外觀效果美觀:

            前端裝置安裝均考慮安全性、隱蔽性及美觀性,根據實用和美觀的原則,我們都選用了外觀工藝和性能穩定都比較好的安防產品。

            4.3 總體設計方案

            傳統的考場電視監控系統采用模擬監控方式,需要在每一臺前端攝像設備和監控中心之間敷設視頻電纜、音頻信號線和控制信號線,而通常情況下各考場和監控中心距離較遠,為此需花費大量人力物力穿墻打洞埋管敷線。以一個學校二十個教室、每個教室一套攝像設備、每個考場平均距監控中心200米為例,總共需敷設12000米的各種線材。如果某些教室和監控中心之間距離過長的話,為避免影響傳輸控制效果,還需要加一些特定的中繼設備。此外,在監控中心,為實現控制、顯示、錄像功能,需配備監視器、長延時錄像機、畫面分割器、控制切換矩陣等諸多繁雜設備,而操作者也需要經過一定的培訓才能掌握對眾多的電器設備的操作。

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