闭路电视监控系统课程设计论文

范文一：闭路电视监控系统课程设计论文

课程设计论文闭路电视监控系统潘旭

指导老师姓名

课程名

班级学

2013年 3月 25 日

摘要

闭路电视(又称 CCTV )监控系统是安防领域中的重要组成部分,系统通过摄像机及其辅助设备(镜头、云台等) ,直接观察被监视场所的情况,同时可以把被监视场所的情况进行同步录像。另外, 电视监控系统还可以与防盗报警系统等其他安全技术防范体系联动运行, 使用户安全防范能力得到整体的提高。

关键词

监控系统特点、传输系统、控制设备。

1. 监控系统特点

CCTV 系统具有如下特点:(1)与扩散型的广播电视不同, CCTV 系统是集中型,一般作监测、控制、管理使用; (2) CCTV 系统的信息来源于多台摄像机, 多路信号要求同时传输、同时显示; (3) 用户是在一个或几个有限的点上, 比较集中, 目的是收集或监视信号, 传输的距离一般较短, 多在几十米到几千米的有限范围内; (4)一般都采用闭路传输,很少采用开路传输方式。 1km 以内用基带传输, 1km 以上可以用射频传输或光缆传输; (5)一般用视频直接传输,不用射频传输。视频传输又称基带传输,即不经过频率变换等任何处理, 直接传送摄像机等设备输出的视频信号; (6) 除向接收端传输视频信号外, 还要向摄像机传送控制信号和电源,因此是一种双向的多路传输系统。

闭路电视监控系统根据其使用环境、使用部门和系统功能的不同而具有不同的组成方式, 无论系统规模有多大、功能有多少, 一般电视监控系统由摄像、传输分配、控制、图像处理和显示等四个部分组成,如图 1所示。

1.1摄像部分

摄像部分的作用是把系统所监视的目标 (即被摄体) 的光、声信号变成电信号,然后送入 CCTV 系统的传输分配部分进行传送。摄像部分的核心是电视摄像机,它是光电信号转换的主体设备,是整个 CCTV 系统的眼睛。摄像机的种类很多,不同的系统可以根据不同的使用目的选择不同的摄像机以及镜头、滤色片等。

1.2传输分配部分

传输分配部分的作用是将摄像机输出的视频 (有时包括音频) 信号馈送到中心机房或其他监视点。 CCTV 系统的传输分配一般采用以视频信号本身的所谓基带传输, 有时也采用载波传送或脉冲编码调制传送, 以光缆为传输介质的系统都采用光通信方式传送。传输分配部分主要有:(1)馈线; (2)视频分配器; (3)视频电缆补偿器; (4)视频放大器。

1.3控制部分

控制部分的作用是在中心机房通过有关设备对系统的摄像和传输分配部分的设备进行远距离遥控。控制部分的主要设备有:(1)集中控制器; (2)电动云台; (3)云台控制器; (4)微机控制器。

1.4图像处理与显示部分

图像处理是对系统传输的图像信号进行切换、记录、重放、加工和复制等。显示部分则是使用监视器进行图像重现, 有时还采用投影电视来显示其图像信号。图像处理和显示部分的主要设备有:(1)视频切换器; (2)监视器和录像机。

2. 传输系统

视频图像的主要传输方法有以下几种:(1)视频通过同轴电缆传输; (2) 视频图像通过双绞线传送; (3)通过光纤传送视频图像; (4)视频图像通过有线电视的同轴电缆以射频 RF 传输; (5)视频图像通过无线传输; (6)视频图像通过网络的传输。

3. 控制设备

视频图像切换控制器的功能是将多台摄像机的视频图像按需要向各个视频输出装置作交叉传送, 也称为视频矩阵切换控制主机。所谓视频矩阵切换就是可以选择任意一台摄像机的图像在任一指定的监视器上输出显示,犹如 M 台摄像机和 N 台监视器构成的 M*N矩阵一般, 视应用需要和装置中模板数量的多少,矩阵切换系统可大可小,最小型系统可以是 4*1,大型系统可以达到 1024*256或更大。

4. 结语

闭路电视监控系统能在人们无法直接观察的场合, 却能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面, 并已成为人们在现代化管理中监控的一种极为有效的观察工具。由于它具有只需一人在控制中心操作就可观察许多区域, 甚至远距离区域的独特功能,被认为是保安工作之必须手段。

参考文献

[1] 建筑安全防范系统 --北京:高等教育出版社 2008年 12月第 1版

范文二：课程设计：图书实验楼电视监控系统

课程设计

课题名称图书实验楼电视监控系统学院(部) 电子与控制工程学院专业电气工程及其自动化

班级

学生姓名学号

3月 11日至 3 月 17日共一周

指导教师(签字) 王娜

12 年 11 月 1 日

1 智能建筑章飞

智能建筑概论课程设计任务书题目一(某图书实验楼电视监控系统的设计

1.设计内容

1)图书实验楼公共区域;2)书库及实验室等

1.技术要求

1)采用模拟/数字混合系统(前端采用模拟摄像机后端采用DVR硬盘录像机)

2)公共区域无死角，书库、实验室考虑安全要求

3)主控室在五楼机房

2.给定条件

某图书实验楼图纸及建筑概况

3.发挥部分

设计入侵报警系统并与视频监控系统联动

2 智能建筑章飞

摘要

本课程设计为6层的图书实验楼的电视监控系统的设计。其主要功能监测本楼六层所有区域的安全，同时应该具备入侵报警和视频监控联动功能。电视监控系统采用通讯编码间接传输方式，视频信号和控制信号在前端的分离采用解码器。其中监视电视墙设在五楼的计算机机房附近，便于未来监控系统的联网升级。画面通过矩阵主机和多画面分割器以及视频切换器进行切换，实现监视电视墙的最大利用。关键字:电视监控入侵报警视频切换器解码器

系统综述

本工程为某大学图书实验楼，分为六层，各层建筑面积均为1256平方，建筑面积共为7536。一层为书库、新书编目及贴标工作室、借阅处、建材实验室、土木实验室等;二层为教师阅览室、电子阅览室、办公室、图书阅览室等;三层为会议室、办公室等;四层为变电所微机综合自动化实验室、继电保护实验室、办公室、电力电子实验室、车电实验室、程控交换实验室、机车控制实验室、电机实验室、通信信号设备实验室等;五层为低压电器实验室、高压实验室、办公室、计算机网络中心等;六层为活动中心。

其中四层设备包涵办公室，五层有计算机网络中心，均为重点监

3 智能建筑章飞

控对象，应作为重点监控点。其余监测点主要分布于建筑物进出口，楼层楼梯口，楼道走廊，房屋进出口和以上贵重图书和计算机机房、办公室等等。摄像机等的布置原则要求无死角无漏洞。在重点区域采用电动云台，实现实时全方位监测。进出口和重点区域采用黑白摄像机和彩色摄像机同时监控，以弥补各自的缺点和不足。本系统由摄像机等前端、传输系统、控制显示系统组成。一、前端

监控点的布置:

编单数

位置分布需求分类

号位量

全方位云台彩色摄1 书库台 2

像机

彩色高清晰度摄像2 大门、边门、后门台 4

机

彩色高清晰度摄像3 楼梯厅、消防梯台 2 一

机

楼

4 办公室彩色半球摄像机台 1

彩色高清晰度摄像5 走廊台 2

机

6 建材实验室彩色半球摄像机台 2 7 土木实验室彩色半球摄像机台 2

4 智能建筑章飞

全方位云台彩色摄8 图书阅览室台 5

像机

全方位云台彩色摄9 电子阅览室台 3

像机

10 办公室彩色半球摄像机台 1

二

全方位云台彩色摄

楼 11 教师阅览室台 2

像机

彩色高清晰度摄像12 走廊台 3

机

彩色高清晰度摄像13 楼梯厅、消防梯台 3

机

14 办公室(大) 彩色半球摄像机台 5 三

楼 15 办公室(小) 彩色半球摄像机台 18

彩色高清晰度摄像16 走廊台 4

机

彩色高清晰度摄像17 楼梯厅、消防梯台 2

机

四

18 电机实验室彩色半球摄像机台 2

楼

变电所微机综合自动化

19 彩色半球摄像机台 2

实验室

20 办公室彩色半球摄像机台 2 21 6502电气集中实验室彩色半球摄像机台 2

5 智能建筑章飞

22 机床控制实验室彩色半球摄像机台 2 23 通信信号设备实验室彩色半球摄像机台 2 24 程控交换实验室彩色半球摄像机台 2 25 电机实验室彩色半球摄像机台 2 26 继电保护实验室彩色半球摄像机台 2 27 电力电子实验室彩色半球摄像机台 2 28 车电实验室彩色半球摄像机台 2

彩色高清晰度摄像29 走廊台 3

机

彩色高清晰度摄像30 楼梯厅，消防梯台 2

机

五

31 高压实验室彩色半球摄像机台 2

楼

全方位云台彩色摄32 计算机网络中心台 2

像机

29 实验室彩色半球摄像机台 4 30 办公室彩色半球摄像机台 1

彩色高清晰度摄像31 走廊台 2

机六

楼彩色高清晰度摄像32 楼梯厅、消防梯台 2

机

全

33 进出口、重点区域黑白摄像机台 3

楼

6 智能建筑章飞

二、传输系统

传输系统采用通信编码间接传输方式。控制线为单根，信号到前端通过译码器译码实现对麝香接的控制。

三、控制和显示

显示中画面的分配由矩阵主机、多画面分割器、视频切换器等完成。重点区域要求实时监控。其他区域则可以切换显示。存储介质采用硬盘录像机DVR完成，以便以后查找监督。

四、设备选择

五、设备选型

矩阵主机选用美国PELCO CM9740矩阵主机，它扩容灵活，联网功能强大。

彩色全方位云台摄像机选用索尼SNC-DM160，它是专门针对安防监控应用设计的高清晰度百万像素摄像机，采用索尼最新开发的 1/3 英寸百万像素 ExwavePRO? 逐行扫描 CCD，配合增强型彩色滤光片与索尼独特的聚光器技术，在各种条件下即使是微光环境，也能提供令人惊讶的百万像素高清晰、明亮图像。

彩色高清晰度摄像机:

选用索尼SNC-CS50P智能网络枪式摄像机，配备索尼最新一代

TM的1/3英寸高感光度CCD，采用SuperExwave技术实现超一流图像质量和高灵敏度，最低照度达到0.04Lx(F0.95，50IRE)。

彩色半球摄像机:

7 智能建筑章飞

选用索尼SNC-DS60 高性能智能网络半球摄像机，索尼网络半球摄像机的新品 SNC-DS60 和 SNC-DS10 采用索尼最新开发的 ExwavePRO? 逐行扫描 CCD 技术，配合增强型彩色滤光片，在各种条件下即使是微光环境，也能提供令人惊讶的高清晰、明亮图像。

数字硬盘录像机

选用上海志杨电子有限公司产品;对来自现场的所有图像信号的显示、记录与回放，采用硬盘存储，能提供迅速、高质量、连续记录功能的智能数字硬盘监控录像机，经过16画面帧处理器对画面分割后进行全实时录像。并根据多路图像信号显示。XH-DVR2016C数字硬盘录像机是通过集成最先进的数字视频技术和软件工作，提供高质量的实时数字视频记录和监控功能。可以在高质量的SVGA显示器上监视多达16路摄像机，并带有强大的回放搜索功能。设备的回放和记录功能可同时进行，为保安监控系统提供24小时实时监控。

5楼中心机房内置17″监视器20台、数字大屏幕彩色电视一台、矩阵主机一台、控制键盘一台、硬盘录像机三台、多媒体计算机及配套管理软件、UPS备用电源一台、操作台及电视墙等辅助设备。

六、设备清单

产品名称规格型号单位数量品牌

矩阵主机 CM9740 台 1 PELCO 控制显示键盘 2316LED 只 1 霍尼韦尔数字硬盘录像机 XH-DVR2016C 台 3 上海志杨彩色全方位云台摄SNC-DM160 只 15 SONY

像机 8 智能建筑章飞

彩色高清晰度摄像SNC-CS50P 只 29 SONY 彩色半球摄像机 SNC-DS60 只 58 SONY 机

监视器 17寸台 20 AKITA

系统软件 DVM 套 1 霍尼韦尔

ExwavePRO黑白摄像机 6FM7 个 3

? 七、设计小结

本次设计非常感谢王娜老师于上学期的认真授课以及本次课程设计任务书的详实。通过本次设计，加强了我对视频监控系统的理解。本次设计的不足时手中关于前端设备产品资料缺乏，设计深度不大。希望减少这种缺陷。

八、参考资料及设计依据

1. 王可崇《建筑设备自动化系统》人民交通出版社 2003.8 2. 刘富强《数字视频监控系统的设计与应用》机械工业出版社 2003.3

3. 霍尼韦尔DVM相关资料《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2006

4.王娜《智能建筑概论》中国建筑工业出版社。

5.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008 6.《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB 50198-94 7.《安全防范工程程序与要求》GA/T75-1994 8.《安全防范体系通用图形符号》GA/T 74-200

9 智能建筑章飞

10 智能建筑章飞

范文三：智能建筑课程设计-- 图书实验楼电视监控系统

课程设计

课题名称图书实验楼电视监控系统学院(部) 电子与控制工程学院专业电气工程及其自动化

32040901 班级

学生姓名章飞学号 3204090121

3月 11日至 3 月 17日共一周

指导教师(签字) 王娜

13 年 3 月 18日

1 智能建筑章飞

智能建筑概论课程设计任务书题目一(某图书实验楼电视监控系统的设计

1.设计内容

1)图书实验楼公共区域;2)书库及实验室等

1.技术要求

1)采用模拟/数字混合系统(前端采用模拟摄像机后端采用DVR硬盘录像机)

2)公共区域无死角，书库、实验室考虑安全要求

3)主控室在五楼机房

2.给定条件

某图书实验楼图纸及建筑概况

3.发挥部分

设计入侵报警系统并与视频监控系统联动

2 智能建筑章飞

摘要

系统综述

其中四层设备包涵办公室，五层有计算机网络中心，均为重点监

3 智能建筑章飞

监控点的布置:

编单数

位置分布需求分类

号位量

全方位云台彩色摄1 书库台 2

像机

彩色高清晰度摄像2 大门、边门、后门台 4

机

彩色高清晰度摄像3 楼梯厅、消防梯台 2 一

机

楼

4 办公室彩色半球摄像机台 1

彩色高清晰度摄像5 走廊台 2

机

6 建材实验室彩色半球摄像机台 2 7 土木实验室彩色半球摄像机台 2

4 智能建筑章飞

全方位云台彩色摄8 图书阅览室台 5

像机

全方位云台彩色摄9 电子阅览室台 3

像机

10 办公室彩色半球摄像机台 1

二

全方位云台彩色摄

楼 11 教师阅览室台 2

像机

彩色高清晰度摄像12 走廊台 3

机

彩色高清晰度摄像13 楼梯厅、消防梯台 3

机

14 办公室(大) 彩色半球摄像机台 5 三

楼 15 办公室(小) 彩色半球摄像机台 18

彩色高清晰度摄像16 走廊台 4

机

彩色高清晰度摄像17 楼梯厅、消防梯台 2

机

四

18 电机实验室彩色半球摄像机台 2

楼

变电所微机综合自动化

19 彩色半球摄像机台 2

实验室

20 办公室彩色半球摄像机台 2 21 6502电气集中实验室彩色半球摄像机台 2

5 智能建筑章飞

彩色高清晰度摄像29 走廊台 3

机

彩色高清晰度摄像30 楼梯厅，消防梯台 2

机

五

31 高压实验室彩色半球摄像机台 2

楼

全方位云台彩色摄32 计算机网络中心台 2

像机

29 实验室彩色半球摄像机台 4 30 办公室彩色半球摄像机台 1

彩色高清晰度摄像31 走廊台 2

机六

楼彩色高清晰度摄像32 楼梯厅、消防梯台 2

机

全

33 进出口、重点区域黑白摄像机台 3

楼

6 智能建筑章飞

二、传输系统

传输系统采用通信编码间接传输方式。控制线为单根，信号到前端通过译码器译码实现对麝香接的控制。

三、控制和显示

四、设备选择

五、设备选型

矩阵主机选用美国PELCO CM9740矩阵主机，它扩容灵活，联网功能强大。

彩色高清晰度摄像机:

选用索尼SNC-CS50P智能网络枪式摄像机，配备索尼最新一代

TM的1/3英寸高感光度CCD，采用SuperExwave技术实现超一流图像质量和高灵敏度，最低照度达到0.04Lx(F0.95，50IRE)。

彩色半球摄像机:

7 智能建筑章飞

数字硬盘录像机

六、设备清单

产品名称规格型号单位数量品牌

矩阵主机 CM9740 台 1 PELCO 控制显示键盘 2316LED 只 1 霍尼韦尔数字硬盘录像机 XH-DVR2016C 台 3 上海志杨彩色全方位云台摄SNC-DM160 只 15 SONY

像机 8 智能建筑章飞

彩色高清晰度摄像SNC-CS50P 只 29 SONY 彩色半球摄像机 SNC-DS60 只 58 SONY 机

监视器 17寸台 20 AKITA

系统软件 DVM 套 1 霍尼韦尔

ExwavePRO黑白摄像机 6FM7 个 3

? 七、设计小结

八、参考资料及设计依据

1. 王可崇《建筑设备自动化系统》人民交通出版社 2003.8 2. 刘富强《数字视频监控系统的设计与应用》机械工业出版社 2003.3

3. 霍尼韦尔DVM相关资料《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2006

4.王娜《智能建筑概论》中国建筑工业出版社。

9 智能建筑章飞

10 智能建筑章飞

范文四：闭路电视监控系统的优化设计(数学建模课程设计)_2

闭路电视监控系统的优化设计

摘要 :

本题主要解决的问题是选择安装摄像头的位置, 并且在保证所有区域被监控的条件下安装摄像头数目最少。我们首先将这一问题转化为 0— 1整数规划问题, 并用 LINDO 软件求解。由于每条街道的两端基本 (也有极少数街道只有一端可以安装摄像头) 都是可以安装摄像头的位置, 我们可以把街道看做线段, 安装摄像头的位置看作点, 这样工业区的布局图就转化为一个图论模型, 本题就转化为求图的最小点覆盖的问题了。利用图的关联矩阵求出最小覆盖的点,这些点就是安装摄像头的位置!

关键字 :0— 1整数规划关联矩阵最小点覆盖

Abstract :

The aim of this term is to choose the places of fixing web-cameras, and make sure the whole aeras are under the control .Under this condition ,we should make sure that the number of fixed web-cameras is minimal. Firstly ,we convert this problem to the case of zero – one integer programming ,and LINDO can solve this changing case .Secondly,we can change our idea to think about this problem .Because the two points of each street are available places for fixing web-cameras (only a very few streets have one available point to fix web-cameras ),we can respond the streets to line segments ,at the same time ,the place of fixing web-cameras responding to vertices ,then the layout of this industrial park becames a model of graph theory .Hence the original term transforms to solve the minimal vertex covering problems of graph .We can use the correlative matrix to find out the minimal vertex covering concourse, the solving points are the final places for fixing

Keywords : zero— one integral layout

correlative matrix

minimal vertex covering

1. 问题重述

某市的工业区发生多起夜间入室行窃案件,此工业区有保安巡逻,但保安人数太少, 因此负责此区域安全的相关市政部门决定安装监控摄像头, 以协助保安工作。下图给出了该工业区的地图,其中给出了需要用闭路电视进行监控的区域范围,并标记 44个可以安装摄像头的位置, 要求设计一种安装方案使安装的摄像头数目最少但保证需监控的区域全在监控范围。

图一

2. 名词和符号说明

(1) xn 二值变量,取 0或 1

(2) (, ) n m STREETS ∈ 表示位置 n 和 m 在同一条街道上

(3)

关联矩阵 R=() ij n m r ? (n为定点数, m 为边数 ) ,其中 ij r = 即仅当以 i 为顶点的邻边是 j e 时, ij r =1

(4) 覆盖 : 若图 G 的每条边都至少有一个端点在顶点集 V 的一个子集 K 之中,则称 K 为 G 的覆盖。

(5)一个图可以有很多覆盖,含顶点个数最少的覆盖称为最小覆盖。

3模型假设

(1)所安装的监控摄像头都可以 360度旋转,因此在几条街道的交汇处安装一个摄像头就可以同时对这些街道进行监控

(2)可以安装摄像头的地方都是一条街道的末端,即一般可以安装摄像头的相邻的地点之间是一条街道

(3)转化为图论问题时假定所有的路口都是可以安装摄像头的位置

3. 问题分析与模型建立

题目给我们提供了可以安装摄像头进行监控的地方, 我们只需要考虑在某地方是否安装摄像头。安与不安是两个方面, 我们考虑用 0— 1规划来解决此问题。定义二值变量 xn (n=1, 2,?, 43, 44) ,当且仅当在位置 n 处设置了摄像头此时的变量踩取 1,否则为 0. 要使安装的摄像头数量最少,即

n xn =∑的值最小!

为了保证监控到位, 必须限定每条街道都应至少处于一个摄像头监控之下。因此, 如果位置 n 和 m 之间存在一条街道,则需要在位置 n 上 ()或位置 m 上 () 安装一个摄像头,或者在这两个位置上都安装摄像头。可以同时用两个摄像头监控一条街道, 并且有些时候这样做能够带来一些好处:在图一中, 在位置 4和位置 8上同时安装摄像头似乎对这条街道显得有些多余,但这两个摄像头同时能够对位置 5, 6和 7方向的死胡同进行监控。

经过上述分析我们可以建立一个非常简单的 0— 1整数规划模型:

Minimize 44 1 n xn

∑

(, )

n m STREETS

?∈: xm+xn>=1

{1,0}

xn ∈n=1,2,3,… .,43,44

4. 模型求解

要求解上述 0— 1整数规划模型,我们首先要把约束条件满足的等式全部找出来,即每条街道上安装摄像头的位置的 xn 值之和大于等于 1. 这个过程比较繁琐, 但使用计算机求解就必须先完成这个步骤。通过人工查找共有 52条街道, 即可写出 52个约束不等式, 因为这些不等式没有规律, 故只能一个一个的写出。我们知道解 50个以下的变量的 0— 1规划问题 LINDO 比较方便,本题只有 44个变量故用 LINDO 软件求解

将根据题目列出的不等式带入上面建立的 0— 1规划模型,并输入 LINDO :

MIN X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15

+X16+X17+X18+X19+X20+X21+X22+X23+X24+X25+X26+X27+X28+X29

+X30+X31+X32+X33+X34+X35+X36+X37+X38+X39

+X40+X41+X42+X43+X44

SUBJECT TO

X43 >=1

X41+X43 >=1

X41+X42 >=1

X42+X44 >=1

X40+X39 >=1

X39+X38>=1

X38+X37>=1

X43+X42>=1

X42+X38>=1

X44 >=1

X44+X37>=1

X41+X39>=1

X37+X35>=1

X34+X36>=1

X32+X33>=1

X33+X34>=1

X34+X35>=1

X35+X10>=1

X10+X9>=1

X3+X10>=1

X3+X1>=1

X3+X4>=1

X4+X5>=1

X4+X8>=1

X8+X7>=1

X8+X6>=1

X33+X31>=1

X31+X28>=1

X28+X29>=1

X29+X30>=1

X23+X24>=1

X24+X25>=1

X25+X26>=1

X26+X27>=1

X34+X15>=1

X15+X18>=1

X18+X19>=1

X19+X20>=1

X20+X21>=1

X21+X22>=1

X21+X25>=1

X18+X12>=1

X19+X16>=1

X10+X12>=1

X12+X16>=1

X11+X12>=1

X11+X13>=1

X13+X16>=1

X13+X14>=1

X14+X17>=1

X14+X2>=1

X1+X2>=1

END

INT 44

最后一行表示 44个决策变量全部为 0— 1变量

运行程序得到的结果 x1=x4=x8=x10=x12=x13=x14=x18=x19=x21=x24=x26=x28=x30=x33=x34=x37=x39=x42=x43=x4 4=1

由此可见最佳方案需要安装 21个摄像头,即在标号为 1, 4, 8, 10, 12, 13, 14, 18, 19, 21, 24, 26, 28, 30, 33, 34, 37, 39, 42, 43, 44的道口安装摄像头就可保证整个工业区的道路全在监控范围!图二用椭圆标记出了这些摄像头的位置。

5. 尝试转化为图论中的最小点覆盖问题

5.1 问题分析与模型建立

上面我们已经用 0— 1整数规划求出了最优解,再仔细观察该工业区的布局图,不难发现基本每条街道的路口都是可以安装摄像头的位置, 但有且仅有一个路口不是, 我们考虑大量位置的时候可以忽略这个位置, 假设它也可以安装摄像头。我们可以把该工业区的布局图转化成一个图论模型, 每条街道表示边, 街道两端的路口表示顶点。我们把每条边和每个顶点分别标号,可以得到下面的点边图(图三)

我们必须先介绍覆盖和最小覆盖两个概念:

(1)若图 G 的每条边都至少有一个端点在顶点集 V 的一个子集 K 之中,则称 K 为 G 的覆盖。

(2)一个图可以有很多覆盖,含顶点个数最少的覆盖称为最小覆盖。

换言之在本道题目中就是要求每条街道都至少有一个路口安装摄像头,并且保证安装摄像头的数目最小。我们可以清晰的看到摄像头的安置问题实际为求图的最小点覆盖。

5.2 模型求解

因为关联矩阵表示的是顶点和边之间的关系,所以关联矩阵与覆盖密切相关。顶点集 V 的子集 K 是图 G 的一个覆盖,当且仅当 G 的关联矩阵 K 中的各顶点所对应的行内,每列至少存在一个元素“ 1” 。从关联矩阵可以找出一个最小覆盖。

最小点覆盖问题没什么高效的算法,先就以一个简化的图的为例子说明最小点覆盖的求解方法。

该图的关联矩阵为 R=

10010001 11001002 01100103 00110014 00001115????????????????Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ

下面从该矩阵出发求对应图的最小点覆盖,步骤如下

(1) 在矩阵中取恰有两个“ 1”的那一列中“ 1”所在的行(如 3行) ,令 3∈ k ,划去 3行及 3行中元素所在的Ⅱ, Ⅲ,Ⅵ列,得

110011

0102010140

?????

??????? Ⅰ Ⅳ Ⅴ Ⅶ

(2) 在上面新矩阵中再取恰有两个“ 1”的那一列中“ 1”所在的行(如 5行) ,令 5∈ k ,

划去 5行及 5行中元素“ 1”所在的列Ⅴ,Ⅶ,得

111102014

?????????? Ⅰ Ⅳ

(3) 因为 1’大于’ 2, 1‘大于‘ 4(若对所有的 j 有,记 j 大于 k ) ,划去 2, 4行, 1

∈ k ,过程结束,最小覆盖 k=(1, 3, 5)

通过上面的例子我们可以简单的概括最小点覆盖的启发式算法:在关联矩阵中找出恰有两个“ 1“的那一列中” 1“所在的行 , 选取其中任意的一行 i , i 点就归属最小覆盖集,划去 i 行及 i 行中元素” 1“所在的列,这样便得到一个新的矩阵。对新矩阵重复上述操作直到不能继续进行此操作。

用此算法可以求解出图三的最小点覆盖集,即 k={ X1, X4, X8, X10, X12, X13, X14, X18, X19, X21, X24, X26, X28 ,X30, X33, X34, X37, X39, X 41,X42, X45 },要注意特殊点位置 45也在其中,我们把位置 45附近的点集做细微的调整,把位置 41和位置 45换成位置 43和位置 44也可以满足题目的要求。所以最终安装摄像头的位置是点 1, 4, 8, 10, 12, 13, 14, 18, 19, 21, 24, 26, 28, 30, 33, 34, 37, 39, 42, 43, 44,和 0— 1规划的求解相同。

6总结

本题主要解决的问题是选择安装摄像头的位置, 并且在保证所有区域被监控的条件下安装摄像头数目最少。我们首先将这一问题转化为 0— 1整数规划问题, 并用 LINDO 软件求解, 求出的值为 1的点的位置就是安装摄像头的位置。由于每条街道的两端基本 (也有极少数街道只有一端可以安装摄像头) 都是可以安装摄像头的位置, 我们可以把街道看做线段, 安装摄像头的位置看作点, 这样工业区的布局图就转化为一个图论模型, 本题就转化为求图的最小点覆盖的问题了。利用图的关联矩阵求出最小覆盖的点集, 这些点就是安装摄像头的位置! 我们发现两种方法都可以求出闭路电视系统的最优监控方案, 但转化图的顶点数目比较多时用最小点覆盖问题求解过程比较麻烦, 像本题 45个顶点求解就很麻烦, 但用 0— 1整数规划问题求解就比较容易,所以最小点覆盖的启发算法比较适合顶点数目少的图论模型 ! 并且用最小点覆盖求解的前提是必须能转化为图论模型! 参考文献:

【 1】熊启才数学模型方法及应用重庆大学出版社 2005年【 2】刘建州实用数学建模教程武汉理工大学出版社 2003年

【 3】 Christelle gueret 等运筹学案例 dash optimization有限公司【 4】姜启源谢金星叶俊数学模型高等教育出版社 2003 【 5】刘承平数学建模方法高等教育出版社 2002

范文五：建筑设备自动化系统课程设计图书实验楼电视监控系统的设计

建筑设备自动化系统课程设计

课题名称图书实验楼电视监控系统的设计学院(部) 电子与控制工程学院专业建筑设施智能技术班级 28060601 学生姓名梁潇学号 35

前言

随着科技的发展、社会的进步，许多高级建筑物(例如:商务大厦、会展中心、党政机关、企事业单位办公楼，高级宾馆，高级写字间)内包含的楼宇设备设备和不同功能的子系统越来越多，越来越复杂。同时，建筑物业主希望整个系统具有更高的性能、更高的效率和相对低的维护扩展费用。但由于不同厂商提供了不同功能的产品和子系统，采用了不同的通信协议，因此将造成各子系统有不同的通信速率、不同的编码格式和不同的通信规则，致使各子系统间实现互操作和系统互连将很困难，实现智能建筑的系统一体化集成更就无从谈起。如果各子系统孤立运行，不仅难以对整个系统进行统一的协调和管理，会有较高的运行和维护费用，而且不利于系统扩展和改造。现在，建筑物业主和管理者迫切需要一种开放的、可互操作的控制技术。通过这种技术建筑物内的各种自控设备都可方便地集成在一起，实现各个子系统和各个设备间的自由通信，以求取得最佳的经济利益。本次课程设计主要介绍楼宇电视监控系统，以及入侵报警系统与视频监控系统的联动。

1. 设计要求……………………………………………………….4 2. 设计思想……………………………………………………….4

3. 方案及产品选择……………………………………………….54. 各子系统设计………………………………………………….6 5. 结束语…………………………………………………………16 6. 设备清单……………………………………………………….17 7. 参考文献……………………………………………………….18 8. 附图(系统图、平面图)…………………………………….19

正文

设计要求

1.初步掌握简单的建筑设备自动化子系统设计的基本方法，包括:根据设计任务书要求，确定建筑设备自动化子系统的内容，通过调查研究，确定系统结构和产品，画出建筑设备自动化子系统的系统图、平面设计图，并写出设计说明书;

2.了解智建筑设备自动化系统的最新发展和主流技术与产品; 3.培养初步设计能力和独立解决问题的能力。对设计中遇到的问题，能通过上网查阅资料和独立思考寻找解决问题的办法。

设计思想

本着系统既要先进、实用、成熟、可靠，又要做到系统开放性、可扩展性好，兼顾投资合理、效益最佳的目的。电视监控系统对现场设备进行集中监视、控制和管理，使这些设备得以安全、可靠、高效地运行，最大限度地发挥智能管理的作用，创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的优良环境。

方案及产品选择

1. 图书馆内安装固定摄像机，考虑到夜间图书馆光线暗，因此为了保证夜间正常监控，同时达到安装后的美观隐蔽性，可选用红外夜视半球摄像机(WEA-0320HHL)，该摄像机的特点是:摄像机、镜头、红外灯、半球护罩一体化;集成度高，体积小巧、美观隐蔽，安装简便;采用SONY机芯，图像清晰，色彩饱和，还原度高;内置光敏开关，自动开启红外灯，为摄像机提供补偿光源。

2. 图书馆内安装报警探测器，选用“红外+微波”双鉴探测器，可有效提高探测的准确性，降低误报率。暂时选用壁装探测器，如果用户要求更高的美观性，可选用吸顶装探测器，但价位较高些。 3. 对于12个点的监控系统，我们选用一台12路全实时数字硬盘录像主机，WEA6012S型(高端配置型，二路预留)，特点是:采用H.264压缩格式(国际最先进的压缩技术)，更节省硬盘空间;音视频同步采集，画质突出，音质清晰;显示、录像速度均为全实时;系统功能全面，扩充能力强(可直接扩充到48路全实时);产品成熟，稳定性高，具有较长市场投放期和大量用户群;系统界面更加友好，设置简单;支持强大网络远程监控功能，占用更小的带宽;具有多种语言版本软件，方便不同用户群体使用。所有性能指标均通过国家公安部检测和认证。

4. 硬盘量按照12路摄像机全天24小时连续录像，录像资料保留一周计算，推荐选用2块250G迈托企业版硬盘，以提高硬盘稳定性。由于硬盘占用量也和设置的图像质量以及监看画面的活动量有关，所以这里计算的硬盘量仅为参考值。

各子系统设计

以下将按照综合布线系统的各个子系统之顺序描述各个部分的设计:

一、前端系统:

1、摄像机的选择:

摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装方式是决定系统质量的重要因素。光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代。其主要性能及技术参数要求如下:

1)色彩:摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场

的实时信息。

2)清晰度:有水平清晰度和垂直清晰度两种。垂直方向的清晰度受到电视制式的限制，有一个最高的限度，由于我国电视信号均为PAL制式，PAL制垂直清晰度为400行。所以摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度，用电视线TVL表示。

目前选用黑白摄像机的水平清晰度一般应要求大于500线，彩色摄像机的水平清晰度一般应要求大于400线。

3)照度:单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux(勒克斯)是标称光亮度(流明)的光束均匀射在lm2面积上时的照度。摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为0.4时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的10%，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体的照度应该大约是最低照度的10倍以上才能获得较清晰的图像。

目前一般选用黑白摄像机的最低照度，当相对孔径为F,1.4时，最低照度要求选用小于0.1Lux;选用彩色摄像机的最低照度，当相对孔径为F,1.4时，最低照度要求选用小于0.2Lux。

4)同步:要求摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。

对外同步而言，要求配置一台同步信号发生器来实现强迫同步，电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号，复合消隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。

系统只有在同步的情况下，图像进行时序切换时就不会出现滚动现象，录、放像质量才能提高。

5)电源:摄像机电源一般有交流220V，交流24V，直流12V，可根据现场情况选择摄像机电源但推荐采用安全低电压。选用12V直流电压供电时，往往达不到摄像机电源同步的要求，必须采用外同步方式，才能达到系统同步切换的目的。

6)自动增益控制(AGC):在低亮度的情况下，自动增益功能可以提高图像信号的强度以获得清晰的图像。目前市场上CCD摄像机的最低照度都是在这种条件下的参数。

7)自动白平衡:当彩色摄像机的白平衡正常时，才能真实地还原被摄物体的色彩。彩色摄像机的自动白平衡就是实现其自动调整。

8)电子亮度控制:有些CCD摄像机可以根据射入光线的亮度，利用电子快门来调节CCD图像传感器的曝光时间，从而在光线变化较大时可以不用自动光圈镜头。使用电子亮度控制时，被摄景物的景深要比使用自动光圈镜头时要小。

9)逆光补偿:在只能逆光安装的情况下，采用普通摄像机时，被摄物体的图像会发黑，应选用具有逆光补偿的摄像机才能获得较为清晰的图像。

2、镜头选择:

镜头按功能和操作分类:

1)摄取静态目标的摄像机，可选用固定焦距镜头，当有视角变化要求的动态目标摄像场合，可选用变焦距镜头。镜头焦距的选择要根据视场大小和镜头到监视目标的距离而定。

F=A × L/B

式中 F——焦距(mm);

A——像场、宽(mm);

L——镜头到监视目标的距离;

B——视场高(L、B采用相同的度量单位)。

2)选择镜头焦距时，必须考虑摄像机图像敏感器画面的尺寸，有2/3”、1/2”、1/3”、1/4”四种型式，这四种模式都具有垂直X水平尺寸为3X4的方位比，而四种模式摄像机对应于某一个镜头，则下一个模式正好与它上一个模式摄像机相差一个镜头焦距的档次。如专1/2”摄像机使用16mm镜头的视角范围正好与1/3"摄像机使用12mm焦距的镜头相同。以此类推。

3)对景深大、视场范围广的监视区域及需要监视变化的动态场景，一般对应采用带全景云台的摄像机，并配置6倍以上的电动变焦距带自动光圈镜头。

4)使用电荷耦合器件(CCD)时，一般均应选择自动光圈镜头，对于室内照度恒定或变化很小的时可选择手动可变光圈镜头，电梯轿箱

内的摄像机镜头应根据轿箱体积的大小选用水平视场角大于70?的广角镜头。

5)随着小型化需要，镜头尺寸需缩小，除通常摄像机镜头的标准C接口外，引入了Cs接口。由于Cs接口比C接口短5mm，减小了镜头与敏感件的间距，故Cs接口系统体积小、轻，且Cs接口镜头价格较便宜。Cs接口摄像机可配用Cs接口镜头，也可使用C接口镜头再加上引入5mm隔条环。而C接口摄像机只能配用C接口镜头，不能使用Cs接口的镜头。

6)摄像机镜头应从光源方向对准监视目标，避免逆光。镜头的焦距和摄像机靶面的大小决定了视角，焦距越小，视野越大，焦距越大，视野越小。若要考虑清晰度，可采用电动变焦距镜头，根据需要随时调整。

7)通光量:镜头的通光量是用镜头的焦距和通光孔径的比值(光圈)来衡量的，一般用F表示。在光线变化不大的场合，光圈调到合适的大小后不必改动，用手动光圈镜头即可。在光圈线变化大的场合，如在室外，一般均需要自动光圈镜头。

二、传输系统:

监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场，

所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。

1、视频信号传输:

一般采用同轴电缆传输视频基带信号，也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对也就是利用电话电缆传送。由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用，可减少串扰，传输损失也较小。但当电缆作为长距离传送媒体时，会发生对地不平衡低频地电流的影响，有时也会有高频干扰。信号传输带宽为50Hz,4MHz，当传输距离在200m以内时，用同轴电缆传送，其衰减的影响一般可不予考虑;当传输距离大于200m时，电缆衰减量较大，为了能把整个带宽内不同频率的信号进行传输，必须使用电缆补偿放大器。某些场合，布线非常困难时，可以采用无线传输如微波定向传输，但它要占用频率资源，需经无线电管理委员会核准。

2、控制信号传输:

对于CCTV，常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。目前直接控制由于线缆过多，很少采用。编码控制是将全部控制命令数字化(调制)后再传输，到控制设备后再解调，还原成直接控制量，可节约线缆。这种方式传输距离长，目前工程中采用较多。同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆，利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输，但价格较贵。

3、管槽敷设:

为防止电磁干扰和外电源及变频电梯等干扰，电缆应敷设在接地良好的金属管或金属桥架，同时保护线缆。

三、控制系统:

1、模拟控制系统:

1)视频矩阵切换器:

对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩阵，使任一路输入可切换至任一路输出。设计时应满足必要的视频输入,输出容量，并易扩展。一个CCTV系统除主控键盘外，还可根据需要设置分控键盘。

2)双工多画面视频处理器:

能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号。常用的16画面分割器，又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。

3)多画面分割器

将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面，就出现了多画面分割器。现有4画面分割器，9画面分割器，16画面分割器。

这样用一台监视器，一台录像机上能同时监看、记录4、9、16个画面，多画面分割器通常分为三类:

-单工画面处理器:单纯监看一个画面，记录分割画面。 -双工画面处理器:在监视单画面、分割画面同时，可以进行记录。, -全双工画面处理器:在监视、记录的同时，可以进行记录信号回放。

4)视频分配器

一路视频信号可同时分配成多路视频输出。

2、数字化图像监控系统

以同轴电缆传输视频信号，称之为传统的模拟信号传输方式，这种方式传输，在较短距离内(如200m左右)视频信号的衰减不大，如果超过200m，则必须对视频信号进行补偿放大。常规的闭路电视监控系统较适合在一座建筑物或较小的地域范围内使用。数字化监控系统是将计算机网络技术、多媒体技术与闭路电视技术相结合，适用于远距离传输多路视、音频信号。实际上就是将模拟信号进行数字化，并对其压缩编码，通过计算机网络及数字多媒体技术来传输视频图像。

数字化监控系统将计算机网络技术、多媒体技术与图像监控技术有机结合在一起，能高清晰、同步地传输图像信号，是一项全新的安保电视系统，它已成为现代化楼宇管理的有力工具。数字化图像监控系统可实现远程图像监控，把分散在各地的监控点通

过计算机网络有机联系在一起并利用了多媒体技术，增强了整体安全和图像监控的自动化管理能力。

目前不少公司的产品均使用了特殊的压缩方法，采用了动态存储技术，从而保证了图像的质量。数据压缩和图像、声音的复合全部由硬件完成，在一个系统上可实现16路的实时监控。16路信号可同时存储，而且视频图像的不丢帧，动态存储技术保证了监控端图像的连续性和高清晰度。

3、数字硬盘录像系统

数字监控硬盘录像系统的功能:

数字硬盘录像是当今安保电视系统领域最新型的、性能最卓越的数字化图像记录设备，它将监控系统中所有的摄像机摄取的画面进行实时数字压缩并录制存档，可以根据任意检索要求对所记录的图像进行随机检索。由于采用了数字记录技术，能大大增强录制图像的抗衰减、抗干扰能力，因此无论经过多少次的检索或录像回放都不会影响播放图像的清晰度，而传统的模拟方式记录的录像带在经过若干次检索及回放后，图像质量将会有一定的衰减并引起信号信噪比的下降。当需要对已存储的图像进行复制时，数字记录的图像不存在复制劣化的问题，而模拟方式记录的图像每经过一次复制就要劣化一次。数字硬盘录像系统是集计算机网络化、多媒体智能化与监控电视为一体，以数字化的方式和全新的理念构造出的新一代监控图像硬盘录像系统。系统在实现本地数字图像监控管理的同时，又能实现监控图像

画面的远程传送，加强了整体安全管理。在系统中，所有图像数据均以数字形式保存，这与传统的模拟信号系统相比较，打印出的照片具有更高的清晰度和逼真感，数据的传输更可靠，速度更快。系统以模块化设计为基础，各个模块包括:信号采集模块、监控模块、图像录制模块、远程访问模块和中央控制模块。整个系统维护简便，易于安装。

由于数字硬盘录像设置在计算机系统中，信息可以自由传递到网络能够到达的范围，因此监控图像的显示不再拘于传统的图像切换方式，可以根据需要在任何被授权的地点监控任何一处的被控图像，使系统具有极强的安全管理能力。监控图像通过图像录制模块以高压缩率存储于高容量磁盘阵列中，可随时供调阅、快速检索。也就是说，可将多个摄像机(目前最多为16个)的多路图像实时显示于一台监视器上，同时，还可将所有的图像录制于其内置的硬盘驱动器中，以备回放、查找和转换，并可将图像备份至外置硬盘中。所有操作，都可在遥控器上完成，从而摆脱Windows操作系统，避免了死机现象。相对于传统的磁带记录方式，操作简便，可靠性，回放质量更高。所有记录可供长时间保存，重复利用率极高。还可被转录制成光盘用于存档保存。在大于40G的硬盘配置下，动态录像约可以存储一个月甚至更长时间。

四、显示系统:

显示与记录:

显示与记录设备一般均安装在安保控制室，主要由黑白,彩色监

视器、录像机及视频处理设备组成。

1)黑白,彩色专用监视器

实现对摄像机视频信号再现图像的设备，一般要求黑白监视

器的水平清晰度应大于600线，彩色监视器的清晰度应大于350

线。

2)录像机

它是监视系统的记录和重放装置，一般采用时滞录像机，用

普通180min的录像带可以录24h以上，甚至可达480h，960h，

并可用控制信号自动操作录像机的遥控功能。对于与安全报警系

统联动的摄录像系统，宜单独配置相应的时滞录像机，目前已可

采用数码光盘记录、计算机硬盘录像。

结束语

耗时一星期做完了建筑设备自动化系统的课程设计，终于可以长舒一口气了，这次做课程设计给我最大的体会就是“书到用时方恨少”?在学《建筑设备自动化系统》这门课的时候，觉得自己每一堂

课都认认真真的听老师讲，做课堂笔记，有时还回答老师提出的问题，总是觉得自己学的还蛮好的。可是到做课程设计的时候，才发现自己真正学到的东西是那么的少，做课程设计的时候根本不够用～又是去图书馆借阅资料，又是到网上查找案例，又是去同学那儿问问相关问题，最后，在自己的努力和同学的帮助下，终于完成了自己的建筑设备自动化系统的课程设计。

设备清单

产品名称产品型号产地单位数量

红外夜视半球摄像机中国只 WEA-0315SIR 12

彩色转黑白一体化摄像日本只 LCL-187 6

机

室内全方位云台中国只 wea-3030W 42

室内解码器中国只 WEA-800A 6

通讯转换接口中国只 WEA-485D 12

彩色枪式摄像机中国只 WEA-131HA 24

电动变焦镜头中国只 SSL06036M 30

自动光圈二可变镜头中国只 SSG0616GNB 6

16进32出视频分配器中国只 WEA-16×32 6

12路数字硬盘录像机中国台 WEA6012S-HC 1

硬盘迈拓160G 美国块 6

监视器 19寸纯平 6

28入8出视频矩阵中国台 WEA28-8V-II 1

带摇杆分体主控键盘中国台 WEA1720 1

参考文献

智能大厦系统工程——李林，电子工业出版社智能建筑系统工程——罗国杰，机械工业出版社网络相关资料——筑龙网

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