中型控制系統(tǒng)

第四節(jié)

第一部分解碼器組成及原理中型視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的配置及應(yīng)用任務(wù)一：解碼器的選用、安裝與調(diào)試

任務(wù)二：硬盤(pán)錄像機(jī)的選用、安裝與調(diào)試

解碼器的選用、安裝與調(diào)試

學(xué)習(xí)目標(biāo) 能夠了解常用解碼器的種類和性能，掌握解碼器與前端設(shè)備的連線及解碼器的選用。任務(wù)引入 在視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于前端被控設(shè)備距監(jiān)控中心較遠(yuǎn)且相對(duì)比較分散的應(yīng)用系統(tǒng)，一般采用前端設(shè)備解碼控制方式。解碼控制方式是在控制室內(nèi)操縱監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)控制解碼控制器，再由解碼控制器經(jīng)局部多芯電纜將控制電壓加到被控設(shè)備上。遠(yuǎn)端解碼器接受主控端的控制指令、對(duì)其譯碼并執(zhí)行主控端要求的動(dòng)作。通過(guò)RS-485通信總線與控制器（系統(tǒng)主機(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)）相連。安裝在配有云臺(tái)、電動(dòng)鏡頭的攝像機(jī)附近，通過(guò)多芯控制線直接與控制設(shè)備相連。解碼器不能單獨(dú)使用，必須與控制設(shè)備（系統(tǒng)主機(jī)）配合使用。一、解碼器的功能1．前端攝像機(jī)電源的開(kāi)關(guān)控制。

2．對(duì)來(lái)自主機(jī)的命令進(jìn)行譯碼，控制云臺(tái)與鏡頭。３．通過(guò)固態(tài)繼電器提高對(duì)執(zhí)行動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)能力。４．與切換控制主機(jī)間的傳輸控制。

二、解碼器的分類1．按照云臺(tái)供電電壓分：交流解碼器、直流解碼器

2．按照通訊方式分：?jiǎn)蜗蛲ㄓ嵔獯a器、雙向通訊解碼器

3．按照通訊信號(hào)的傳輸方式分：同軸傳輸、雙絞線傳輸

三、工作原理

在具體的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)中系統(tǒng)工程中，解碼器是屬于前端設(shè)備的，它一般安裝在配有云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭的攝像機(jī)附近，有多芯控制電纜直接與云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭相聯(lián)，另有通信線（通常為兩芯護(hù)套線或兩芯屏蔽線）與監(jiān)控室內(nèi)的系統(tǒng)主機(jī)相聯(lián)。因此，從對(duì)外控制的功能看，解碼器的功能實(shí)際上相當(dāng)于前面介紹的直接控制器，只是對(duì)它的控制操作不再是在本地面板上，而是改在了經(jīng)由通信總線連接的控制器的控制面板上。

繼電器是解碼器中的動(dòng)作發(fā)生器，通常解碼器會(huì)匹配九只繼電器，其中有五只較大的繼電器，是控制云臺(tái)的上下左右動(dòng)作，其余四只較小繼電器是控制三可變鏡頭光圈、變倍、聚焦。解碼器的通信芯片主要是負(fù)責(zé)485總線上數(shù)據(jù)信號(hào)的接收。解碼器的動(dòng)作是由CPU控制繼電器的吸合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

解碼器一般不能單獨(dú)使用，而必須與系統(tǒng)主機(jī)配合使用。當(dāng)選定了系統(tǒng)主機(jī)后，解碼器也必須選用與系統(tǒng)主機(jī)同一品牌的，這是因?yàn)椴煌瑥S家的解碼器與系統(tǒng)主機(jī)的通信協(xié)議及編碼方式一般是不相同的，除非某解碼器在說(shuō)明書(shū)中特別指明該解碼器是與某個(gè)另外品牌的主機(jī)兼容。解碼器的通信協(xié)議大約有100多種，其中比較常見(jiàn)的還有多個(gè)版本，最常使用的派爾高D協(xié)議。通信部分（RS-485通信方式）用于多個(gè)點(diǎn)之間的通信聯(lián)系，數(shù)據(jù)率可達(dá)10Mb/s，通信距離可達(dá)1200m。

平衡差分信號(hào)傳輸采用兩線平衡差分信號(hào)傳輸方式，即兩條通信線上的信號(hào)極性正好相反。傳輸介質(zhì)：雙絞線?？捎行p少高速率長(zhǎng)距離傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)常見(jiàn)的輻射電磁干擾和接收電磁干擾。減少干擾的原因雙絞線的特性阻抗：120歐姆終端匹配：高頻長(zhǎng)距離傳輸要求：終端電阻要接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端，其阻值應(yīng)該與傳輸線的特性阻抗相等。若不等，會(huì)在信號(hào)傳輸過(guò)程中發(fā)生反射，使信號(hào)產(chǎn)生失真。若反射足夠大，還會(huì)使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。

使用不同終端匹配電阻時(shí)的波形終端電阻為54歐姆終端電阻為120歐姆不接匹配電阻時(shí)RS-485信號(hào)的波形不接匹配電阻波形

正常匹配波形匹配電阻位置不合適時(shí)RS-485信號(hào)波形

正常匹配波形匹配電阻位置不合適時(shí)波形RS-485通信芯片包括發(fā)送、接收兩部分兩種工作方式：半雙工通信：一對(duì)雙絞線分時(shí)完成雙向通信全雙工通信：兩對(duì)雙絞線RS－485通信中繼器

RS－485通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驅(qū)動(dòng)輸出電壓（平衡差分信號(hào)電壓）幅度的上下限分別為6～1.5V和－6～－1.5V，最大通信長(zhǎng)度為1.2km。如果增加雙絞線的線徑，則通信長(zhǎng)度可適當(dāng)延長(zhǎng)。當(dāng)長(zhǎng)度再長(zhǎng)或節(jié)點(diǎn)數(shù)過(guò)多時(shí)，由于信號(hào)衰減過(guò)大，要用中繼器。RS－485中繼器實(shí)際就是一個(gè)RS－485通信的收發(fā)器，它接收因長(zhǎng)距離傳輸而衰減的平衡差分信號(hào)，經(jīng)放大整形后再發(fā)送出去。RS－485通信的連網(wǎng)方式

注意：

要在整個(gè)通信線路上兩個(gè)最遠(yuǎn)的終端處（一個(gè)為數(shù)據(jù)發(fā)送端，一個(gè)為最遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)接收端）并接120歐姆的匹配電阻。RS－485通信協(xié)議要求各中間節(jié)點(diǎn)（即非最遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)接收器處）與通信總線并接時(shí)的連線盡可能地短，且不需加匹配電阻。

RS－485通信中遇到的問(wèn)題系統(tǒng)控制“時(shí)有時(shí)無(wú)”故障排除：

改進(jìn)方法：

不接終端電阻時(shí)通信效果最好四、解碼器的連接（一）RS485通信總線鏈?zhǔn)竭B接圖：鏈?zhǔn)竭B接圖是標(biāo)準(zhǔn)的接線方式，所有解碼器均掛接在485總線上，通信距離遠(yuǎn)，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，最后一個(gè)解碼器需要跳線接通120Ω電阻，用來(lái)改善通訊質(zhì)量，施工時(shí)盡量利用此種布線方式。解碼器采用RS485通訊方式，采用二芯屏蔽雙絞線，連接電纜的最遠(yuǎn)距離應(yīng)不超過(guò)1200米。解碼器可采用鏈?zhǔn)胶托鞘竭B接，RS+（A）、RS－（B）為信號(hào)端，接主機(jī)RS485的A和B，不可接反?？刂凭€采用雙絞線，如采用平行線，通訊產(chǎn)生干擾，通訊距離將會(huì)縮短。（二）解碼器與鏡頭云臺(tái)的連接（三）解碼器與主機(jī)的連接

RS485總線是一種半雙工的差分串行總線，傳輸介質(zhì)為雙絞線，最大傳輸距離為1200米。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，大多數(shù)主機(jī)通過(guò)RS485總線控制前端的解碼器，來(lái)完成對(duì)云臺(tái)、鏡頭和其它輔助設(shè)備的控制。標(biāo)準(zhǔn)的RS485總線須采用“鏈?zhǔn)剑═型）連接”：

在“T型連接”系統(tǒng)中，當(dāng)線路距離較長(zhǎng)（500米以上）時(shí)，會(huì)由于線路阻抗不匹配引起信號(hào)反射干擾，可能造成通訊失敗。此時(shí)需要考慮在最遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的A、B端上各并接一個(gè)120歐的平衡匹配電阻，以保證通訊的正常進(jìn)行。但是注意不能在其他節(jié)點(diǎn)上并接平衡匹配電阻。實(shí)際工程中，絕大部分的主機(jī)對(duì)解碼器的控制是單向的，即采用單向的RS485傳輸控制信號(hào)，這時(shí)對(duì)布線的要求就可以不那么嚴(yán)格，大量的實(shí)際工程證明解碼器的星型連接是可行的。

這種布線方法在解碼器數(shù)量和最遠(yuǎn)距離上有所限制，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值是，解碼器數(shù)量10個(gè)以內(nèi)，最遠(yuǎn)距離400米以下。撥碼開(kāi)關(guān)：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試功能：自檢狀態(tài)手檢狀態(tài)8位拔碼開(kāi)關(guān)的1、2位ON＝1OFF＝0

序號(hào)

波特率

拔碼開(kāi)關(guān)位置

備注01200／19200根據(jù)協(xié)議不同，自動(dòng)識(shí)別這兩種波特率12400

六、注意事項(xiàng)1．解碼器到云臺(tái)、鏡頭的連接線不要太長(zhǎng)，因?yàn)榭刂歧R頭的電壓為直流12伏左右，傳輸太遠(yuǎn)則壓降太大，會(huì)導(dǎo)致鏡頭不能控制。另外由于多芯控制電纜比屏蔽雙絞線要貴，所以成本也會(huì)增加。2．室外解碼器要做好防水處理，在進(jìn)線口處用防水膠封好是一種不錯(cuò)的方法，而且操作簡(jiǎn)單。3．從主機(jī)到解碼器通常采用屏蔽雙絞線，一條線上可以并聯(lián)多臺(tái)解碼器，總長(zhǎng)度不超過(guò)1500米（視現(xiàn)場(chǎng)情況而定）。如果解碼器數(shù)量太大，需要增加一些輔助設(shè)備，如增加控制碼分配器或在最后一臺(tái)解碼器上并聯(lián)一個(gè)匹配電阻（一般以廠家的說(shuō)明為準(zhǔn)）。第二部分硬盤(pán)錄像機(jī)教學(xué)目的和要求：了解監(jiān)控系統(tǒng)中常用的數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的基本原理，熟悉并掌握其特點(diǎn)。了解數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的特點(diǎn)。硬盤(pán)錄像機(jī)的選用、安裝與調(diào)試

學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解硬盤(pán)錄像機(jī)的作用、種類和特點(diǎn)，掌握硬盤(pán)錄像機(jī)的錄放功能、錄像機(jī)對(duì)前端設(shè)備的控制及相互間的接線關(guān)系。任務(wù)引入

1.記錄

2.控制功能主要內(nèi)容一、數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)二、數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)一、數(shù)字圖像壓縮編碼技術(shù)目前，常用的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有MPEG4、H.263、H.264、M-JPEG等。

1．MPEG4

所謂MPEG標(biāo)準(zhǔn)就是指由ISO的活動(dòng)圖像專家組制定的一系列關(guān)于音視頻信號(hào)以及多媒體信號(hào)的壓縮與解壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，已經(jīng)制定完成并批準(zhǔn)執(zhí)行的有：1991年批準(zhǔn)的MPEG1、MP3;1994年批準(zhǔn)的MPEG2;1999年批準(zhǔn)的MPEG4和MP4。正在制定的標(biāo)準(zhǔn)有：MPEG7和MEPG21。2．H.263H.263由于能在低帶寬上傳輸高質(zhì)量的視頻流而日益受到歡迎。H.263在H.261建議的基礎(chǔ)上發(fā)展的，進(jìn)一步降低碼速率和提高編碼質(zhì)量。H.261視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),約1991年H.262視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)(和MPEG-2第二部分內(nèi)容相同),約1994年

H.263視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),約1995年

H.263v2(也就是H.263+)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),約1998年

H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)(和MPEG-4第十部分內(nèi)容相同),約2003年

3．H.264

H.264是ITU-T(國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部)的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG的聯(lián)合視頻組開(kāi)發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG4的第十部分。在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264能夠比H.263節(jié)約50％左右的碼率，比目前根據(jù)MPEG4實(shí)現(xiàn)的視頻格式在性能方面提高33％左右。4．M-JPEG

M-JPEG技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像壓縮技術(shù)，它把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來(lái)處理，這種壓縮技術(shù)方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀，在編輯過(guò)程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀，可進(jìn)行精確到幀地編輯。但M-JPEG只對(duì)幀內(nèi)地空間冗余進(jìn)行壓縮，不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，故壓縮效率不高。二、數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)DVR（DigitalVideoRecorder）（一）DVR的種類PC式DVR嵌入式DVRPC式硬盤(pán)錄像機(jī)外觀幾種嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)外觀硬盤(pán)錄像機(jī)后面板（四）圖像壓縮技術(shù)1、分類：幀內(nèi)壓縮：把一幅動(dòng)畫(huà)分解成若干個(gè)固定的畫(huà)面一幅一幅地傳輸幀間壓縮：可區(qū)分每幅影像的差異并且只傳送影像不同的部份2、常用的圖像壓縮技術(shù)：MotionJPEG：幀內(nèi)壓縮MPEG1：幀間壓縮MPEG2：幀間壓縮MPEG4：幀間壓縮小波變換（wavelettransform）技術(shù)：幀內(nèi)壓縮3、圖像壓縮技術(shù)比較：壓縮標(biāo)準(zhǔn)類別M-JPEGMPEG1MPEG2MPEG4壓縮率620～3030～40200～500空間分辨率352×288352×288576720576或更高720時(shí)間分辨率25～30幀/秒25～30幀/秒50～60場(chǎng)/秒25～30幀/秒傳輸速率1.5Mbps1.15Mbps4～15Mbps10K～1Mbps主要應(yīng)用視頻編輯系統(tǒng)VCDDVD交互式多媒體應(yīng)用圖像質(zhì)量一般一般很好可變（從VCD到DVD）標(biāo)準(zhǔn)化年代19921992199419994、MPEG4壓縮技術(shù)為DVR的應(yīng)用帶來(lái)了新的曙光

存儲(chǔ)空間得到節(jié)省圖像質(zhì)量高對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬要求不高有可變帶寬網(wǎng)絡(luò)傳輸錯(cuò)誤恢復(fù)能力強(qiáng)能對(duì)圖像進(jìn)行甑別（五）數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的使用DVR控制鍵盤(pán)硬盤(pán)錄像機(jī)的管理軟件1、DVR控制鍵盤(pán)2、管理軟件界面數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)（DVR）（一）數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的分類從功能上分類：?jiǎn)温?、多路、多功?/p>

從所用操作系統(tǒng)上分類：

PC式DVR、嵌入式DVR

按編解碼的方式分類：硬件編解碼、軟件編解碼1、PCDVRPCDVR產(chǎn)品的問(wèn)題主要有：（1）穩(wěn)定性差。（2）PCDVR產(chǎn)品操作及維護(hù)需要有一定的技術(shù)基礎(chǔ)，而操作系統(tǒng)有時(shí)還會(huì)“沖掉”一些系統(tǒng)配置及軟件，這就使維護(hù)工作難度大。（3）PCDVR的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及操作系統(tǒng)均在硬盤(pán)中，無(wú)論如何加密，均可以從PC的底層進(jìn)入系統(tǒng)，對(duì)已記錄的圖像文件進(jìn)行刪改。（4）WINDDOWS操作系統(tǒng)的抗入侵能力非常差。（5）PCDVR的板卡均是大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，質(zhì)量可以保證，但在組裝為DVR產(chǎn)品時(shí)卻很難做到規(guī)范化批量生產(chǎn)，所以整機(jī)的質(zhì)量也難以確保。（6）PC機(jī)各類配件的發(fā)展非?？?，1～2年原有產(chǎn)品就會(huì)淘汰，這對(duì)于只有長(zhǎng)期使用才能體現(xiàn)性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的DVR產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，PCDVR的維護(hù)費(fèi)用較高，同時(shí)PC的板卡均不是生產(chǎn)DVR產(chǎn)品的廠家自已設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，對(duì)其產(chǎn)品長(zhǎng)期進(jìn)行維修的保障可靠度較低。

PCDVR的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）存儲(chǔ)空間較大（容易擴(kuò)展存儲(chǔ)硬盤(pán)），適宜長(zhǎng)時(shí)間錄像。（2）良好的人機(jī)接口和文件管理等，通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)只要用過(guò)計(jì)算機(jī)的人都可以很好地進(jìn)行操作；（3）軟、硬件升級(jí)比較容易，產(chǎn)品更新快。（4）維修成本比較低，一般的故障都可以通過(guò)更換部件進(jìn)行維修，整機(jī)不會(huì)報(bào)廢。2．嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)（1）易于使用，無(wú)需具有PC操作技能。（2）系統(tǒng)穩(wěn)定性高，軟件容錯(cuò)能力更強(qiáng)，無(wú)需專人管理。（3）軟件固化在FLASH/EPROM中，不可修改，可靠性高。（4）使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)開(kāi)關(guān)機(jī)快。（5）軟硬件成本低。（6）機(jī)械尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。幾種嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)外觀硬盤(pán)錄像機(jī)后面板（二）硬盤(pán)錄像機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（三）DVR的功能1．多路畫(huà)面實(shí)時(shí)錄像2．多路畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示3．圖像壓縮質(zhì)量設(shè)置4．報(bào)警錄像可外接1個(gè)報(bào)警控制器（該控制器可接16路防盜報(bào)警探頭），錄像機(jī)具有報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像功能。5．音、視頻自適應(yīng)同步記錄。6．字符、時(shí)鐘疊加。

7．視頻移動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像。

8．視頻丟失報(bào)警。9．查詢、回放。10．云臺(tái)、鏡頭控制。11．視頻參數(shù)設(shè)置。12．自動(dòng)監(jiān)測(cè)。13．自動(dòng)覆蓋。

14．遠(yuǎn)程圖像顯示。15．全中文操作界面。

DVR不僅僅是一個(gè)圖像記錄設(shè)備，它還具有其他一些重要的功能，如運(yùn)動(dòng)探測(cè)功能，它可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警前記錄和報(bào)警觸發(fā)記錄，保證了記錄信息的有效性，并節(jié)省了存儲(chǔ)空間；畫(huà)面組合功能，可以形成多種圖像顯示方式；系統(tǒng)控制功能，對(duì)攝像機(jī)等前端設(shè)備進(jìn)行各種功能控制。以上功能使之成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的中心設(shè)備．特別是對(duì)于中小型系統(tǒng)。DVR的網(wǎng)絡(luò)功能使之成為分布式系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)手段。（四）數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的評(píng)價(jià)及技術(shù)指標(biāo)1．?dāng)?shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的評(píng)價(jià)一是要考慮到與