视频监控实验报告

研华数字视频监控系统实验

一、 实验目的

1．了解工厂闭路电视监控系统的设计目标、原则、依据及基本设计方案。

2．熟悉数字视频监控系统的硬件组成及接线和布线。

3．熟悉数字视频监控系统的软件系统。

4．熟悉图像的采集、传输以及后继的处理等步骤的硬件支持部分。

5．掌握所有实验器材的性能及其具体的使用规则，完成具体设备的连接，组成一个四通道的实时数字视频采集监控系统。

二、实验器材

1．研华视频服务器15-DVR4P-400（4路VIDEO硬盘录像主机）一台及其所配4路视频图像输入接头、若干其他接头、数据线和光盘说明书等

2．研华工作站（workstation）ASW-8259TP一台、内部硬件驱动程序盘及使用说明书（光盘资料）

3．研华公司通用数字解码控制器15-AU40R四台及其使用说明书

4．使用SONY公司CCD的图像采集器型号15-CA25EX(枪型摄像机)两台及型号为15-CC35D(枪型摄像机)两台

5． TAMRON公司的自动光圈变焦镜头13VG308AS四个与四台枪型摄像机配合使用

6．转换电源ADP12300R四个可将交流电转换成直流电，用于为枪型摄像机提供小电压（DC12V）的直流电

7．架设枪型摄像机的云台15-AS20四台

8．用于连接视频服务器串口和数字解码控制器、衔接串行控制信号的FL485A(RS232-RS485转换器)四个

9．网线一根

10．鼠标、键盘各两套

11．显示器一台

12．同轴电缆4根，长度不限

13．与同轴电缆相配合使用的BNC接头8个

14． Windows XP Professional操作系统安装光盘

三、实验原理

1．系统应用概述

当今，随着工厂的建设、管理向着信息化、智能化方向发展，在厂区安装闭路监控系统就成了许多生产企业必不可少的管理措施之一，在企业内部安装一整套局域网上的网络视频监控系统，可以很清楚方便地了解本企业的生产工作情况。另外，在某些工业生产现场，需要对流水线上的产品或是机械机床上的刀具等进行实时的监控，发现异常情况就会产生及时的反应措施和报警，这样可以有效地保障生产的顺利进行。

目前，在我国各行业中广泛使用的闭路监控系统大多为模拟系统，其主要特点是：采用矩阵主机控制，通过电视墙监视前端目标，采用长延时模拟录像机系统进行录像和回放；其主要缺点是：当录像资料需要长时间备份时，需要大量的录像带，消耗大量的人力和物力，并且在录像回放、检索时操作不方便。

因此，基于数字存储技术的硬盘录像系统应运而生，经过几年的发展，至今技术已经完全成熟，很好地解决了传统图像存储及回放等技术难题。数字硬盘录像系统不仅存储费用低、效率高，而且还具有网络传输、远程传输和循环存储等优点。与此同时，硬盘录像系统的数字化和传输网络化等先进技术可以实现与防盗报警等系统联网联动，及时准确地反馈现场信息，为报警事件提供充分可靠的依据。

我们选用的研华视频监控系统就是一个典型的数字式的录像系统，存储量大，回放和检索都非常地方便。

2．系统设计原则

1．架构合理：采用先进合理的技术来架构系统，使整个系统安全平稳地运行，并具备良好的未来扩展条件。

2．稳定性和安全性：只有稳定运行的系统才能确保企业闭路监控系统平稳运行，只有拥有较高的安全性才能保证整个系统不会被非管理人员和非法恶意操作所破坏。

3．产品主流：系统是否采用当今的主流产品，关系到系统的整体质量和未来能否得到良好的技术支持以及完整的技术文档资料。

4．低成本低维护量：力争有良好的性能价格比，所采用的产品应是简单、易操作、易维护和高可靠度的。系统的易操作性和易维护性是保证非专业人员使用的一个重要条件。

5．功能完善：录像、监控、预警、查询等功能的运用应简单、方便。

3．实验系统设计目标

在本实验中，我们要达到的设计要求是：组成一个4通道画面的实时数字录像监控系统，通过4路摄像系统将各自采集的数字图像在显示器上用4分屏方式分别显示出来并用硬盘予以记录便于回放和查询：同时，可以将其中任一路摄像系统采集来的连续视频图像或是单一图片通过网络传送至局域网上的另外一台计算机上，这样使得通过网络远距离查看录像资料成为可能，而且也可以在另外的计算机上对这些传送过来的图像、图片信息进行一定的图像处理及比对，若是发现异常情况可以将一定反馈报警信号通过局域网发送给图像采集系统，实时图像采集系统的管理员据此检查各现场的情况，这样就可以尽早发现监控现场的异常情况。

这套数字视频硬盘监控录像系统可以用于工厂厂房现场的监控；也可用于机械加工机床上对刀具进行多角度的观测和图像采集，在对采集来的图像进行比对和检查，可以尽早发现刀具表面的裂纹以及其他可能产生的失效形式。在一些对软、硬实时性要求并不高的场合都可以考虑应用。

4．系统总体设计方案

本实验中，以功能要求的不同可以将系统分为五个组成部分：

（1）前端摄像系统---摄像部分是数字视频监控系统的前沿部分，是整个系统的眼睛，它把监视的内容变为图像信号，传送到控制中心的监视器上，摄像部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。

（2）视频传输系统---系统的图像信号通道。

（3）视频控制系统---是整个系统的“心脏”和“大脑”，是整个系统功能的指挥中心。

（4）视频显示和记录系统---进行监控时的人机交互，将传送来的图像一一显示并予以

存储。

（5）远程网络监控系统---可以查看视频服务器发送过来的录像资料。

数字视频硬盘监控录像系统的总的结构图大致如下：

远距离发送视频信息

5．各部分组成方案

1．摄像部分

（a）摄像机----需要分辨被摄物体的细节，故采用彩色摄像机，4路采集共4台，其中使用SONY公司CCD的图像采集器型号15-CA25EX(枪型摄像机)两台及型号为15-CC35D(枪型摄像机)的两台。

（b）镜头----在所需监视的环境照度变化不大的情况下，我们采用定焦自动光圈镜头，具体为TAMRON公司的自动光圈变焦镜头13VG308AS四个与四台枪型摄像机配合使用。

（c）云台----是用来安装、固定摄像机的支撑设备，分为水平和全方位云台两种，因为我们所需要的监视范围不大，所以选择水平云台，在云台上安装好摄像机后可调整摄像机俯仰的角度，达到最好的监视角度后可遥控水平旋转。

（d）解码器----与矩阵控制主机配套使用，其通过数据线缆接收来自矩阵主机的控制信号，对主机的控制码进行解码，放大输出，驱动云台的旋转。解码器中用于摄像部分的功能就是其连接云台的和接可变焦镜头的部分，

2．控制部分

（a）视频服务器----研华视频服务器15-DVR4P-400（4路VIDEO硬盘录像主机），本身装有配套的视频控制及记录、回放的软件，所以它本身就是一个集控制、显示与记录功能为一体的复合性能设备。其中软件的功能即包括控制云台。

（b）解码器----使用其RS485口解析来自视频服务器的控制信号，传递给其本身的云台控制部分，来控制云台的动作。

（c） RS232-RS485转换器----连接视频服务器的RS232串口将信号转换为RS485再输入解码器的RS485口。

3．传输部分

（a）同轴电缆----型号SYWV-75-5，用来将工业现场采集的视频监控信号传送至视频服务器。

（b） BNC接头----安装于同轴电缆两端，一头接摄像机，另一头接视频服务器。

4．显示与记录部分

（a）视频服务器----研华视频服务器15-DVR4P-400（4路VIDEO硬盘录像主机）,其本身可以4分屏显示4路图像和用大容量硬盘记录数据。

5．远程网络监控部分

（a）研华工作站（workstation）----型号为ASW-8259TP，可进行图像处理和监控。

（b）网线----连接研华工作站和视频服务器的网口进行图像、图片信息数据的传输，组成简单的对等网络。

6．系统总体连接示意图（以一路信号说明）

BNC接头 同轴电缆 （视频信号）

镜头

AC220V

云台

AC220V

RS232 BNC接头

RS485

AC220V 图像输出

网线

PS/2

AC220V

显示屏

四、实验步骤

1．将TAMRON公司的自动光圈变焦镜头13VG308AS套在枪型摄像机的前端，将镜头的引出线插入摄像机旁边的LENS孔内。

2．将摄像机电源的引出电源线（两根）其中右边白线为正的一根接入摄像机后端的有PW的两口的右边一口，另一黑线作为负接入左边的一口。

3．将摄像机固定于云台上。

4．取适当长度的同轴电缆一根，将两头剥去外皮，一头接上一个BNC接头，用电烙铁焊接好。

5．将4路视频信号接头连上视频服务器，将装有BNC接头的同轴电缆一头连接上摄像机后注有VIDEO OUTPUT的视频输出口，另一头接上4路视频输入接头的标有1的接口上。

6．将云台的引出线拉直，可以看见它的末端总共有7根不同颜色的线，分别是黄、棕、蓝、紫、黑、绿和红。参照云台自身上的标签：电源（红色）、共用（黑色）、向下（蓝色）、向上（紫色）、顺转（棕色）、逆转（黄色）、接地线（绿色）。我们将解码器的盖子打开，将云台各色线接上解码器的云台控制部分，具体接法如下：黄色接RIGHT(右)、棕色接LEFT(左)、蓝色接DOWN(下)、紫色接UP(下)、黑色接COM(共用)。绿色线和红色线闲置不接。具体参照下图（图1）。

图1

7．将AC220V电源线的火线和零线分别接入解码器最左边的注有AC220V输入的两个接口中，如上图所示。

8．取两根细线一红一绿，红线接入解码器的最右端的注有RS485(B)的口，绿线相应地接入注有RS485(A)的口。如下图所示（图2）。

图2

9．解码器内有两块红色的方块，写有“协议”的上有1、2、3、4数字，写有“地址码”的上写有1、2、3、4、5、6、7、8数字。通过查阅解码器的说明书：“地址码”的前六位是地址开关，反映摄像机的号码，因为我们用来实验的这一台摄像机连接在4路视频接头的“1”头上，所以我们必须将此处摄像机的号码设置为“1”，于是六位地址开关分别设置为1、0、0、0、0、0。“地址码”的7、8两位为波特率设置位，我们采用的是9600bps的波特率，所以必须设置为0、0。在协议设置块上，我们使用PELCO-D的协议，所以我们设置此处4位为1、0、0、0。设置后如下图所示（图3）

图3

10．至此，有关解码器的接线设置已经完成如下图（图4），将解码器的后盖盖上。

图4

11．将接入解码器最右边的RS-485（A）(B)口一红一绿两根线中的红线接上RS232-RS485转换器FL485A的Dt/B口，绿线相应地接上转换器FL485A的Dt/A口,具体如下图（图5）。

图5

12．将RS232-RS485转换器FL485A的串口母头接入研华视频监控服务器的串口（图6）。将视频服务器的视频输出端连接显示器，接上电源、鼠标和键盘。至此，视频监控部分的接线基本完成（图7）。

图6

图7

13．插上摄像机电源，接通解码器的电源、视频服务器的电源和显示器的电源，按下视频服务器的启动按钮，服务器开始启动，进入Windows XP界面后系统直接进入了视频服务器自带的监控软件界面。用密码进行登录后，就可以作为合法的用户对系统进行设置和改动了。按下设置按钮，用（图8）界面设置摄像机；再进入PTZ设置画面（图9）设置控制云台的通讯方式、通讯地址以及波特率等信息，其应与刚才解码器中的设置一致。完成这些设置后，显示其的界面就可以用4分屏的方式看到第一采集通道中的摄像机传递来的视频信号了（图10），同时，可以在主界面上用图11所示的PTZ控制器来控制云台的8个方向的动作，非常的方便。

14．只要视频服务器一经启动，其便自动进行录像功能。在录像的过程中，可以进行抓拍图片，同时也可以进行相应的检索和回放。你可以选择相应的备份种类。如果需要将视频连续画面进行远距离的传输，可以使用AVI备份（图12）。

图8

图9

图10

图11

图12

15．将一段备份的视频录像或图片信息通过对等网传送至另一台终端机。我们采用研华的工作站ASW-8259TP，参照其说明书我们对其进行了相应的接线，具体可以参照下图（图13）。

图13

16．因为工作站是裸机，所以我们通过其自带的VCD光驱在其上安装了Windows XP操作系统，进行了相应的磁盘分区（共分了4个区，其中C区中装了操作系统）并安装了其自带的相关的驱动程序。在工作站后机箱上连接了PS/2键盘、鼠标（图13）。

17．用网线连接视频服务器和工作站，见图6和图13。在视频服务器的显示器上的设置画面内点击Network标签，设置网络选项（图14），设置IP地址。在工作站的Windows XP操作系统上也进行相应的TCP/IP协议及IP地址的设定，分别重新启动后，在双方的网络邻居中就可以看见对方了。

18．在视频服务器中选取一段图像，选择保存，路径选择网络邻居中的研华工作站名，选择确定，这样相应的视频图像信息就被发送到了工作站中。在工作中用播放器播放就可以看见录像资料了（图15）。

图14

图15

19．具体参照说明书等材料对系统硬件及软件部分进行更加深入的了解。

20．关于具体的图象处理及比对是本实验的后继研究部分。

五、实验心得

通过这次研华数字视频监控系统实验，使我们对工业视频监控录像系统的构成以及运行机理有了一个较为清楚的认识，收获颇丰。通过自己学习研华的产品说明书及配套资料，锻炼了我们阅读英文资料的能力。通过亲自动手进行硬件的连接和软件的调试，加强了我们的实际工作能力。较多的接线也要求我们细心认真地对待和团队的密切协作。

六、实验参考资料

1．《工厂闭路电视监控系统设计方案（稿）》

2．《15-AU40R数字解码控制器使用指南》

3．研华视频服务器15-DVR4P-400光盘说明书

4．研华工作站（workstation）ASW-8259TP光盘资料

5．图像采集器15-CA25EX使用说明

6．自动光圈变焦镜头13VG308AS使用说明