任务二视频监控系统设备选型及配置_楼宇智能化技术-QQ阅读男生玄幻网

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任务二　视频监控系统设备选型及配置

［任务目标］

了解系统类型；了解典型设备名称、功能、分类、选型依据；学会设备选型并能够画出系统组成原理图。

［任务内容］

学校工业中心共五层楼，监控中心设在智能楼宇综合实训室，每层走廊设置1台固定彩色低照度摄像机；智能楼宇综合实训室、综合布线实训室和电子商务实训室需要设置全方位转动摄像机；其他实训室只需要固定普通摄像机；电梯内设置1台摄像机。

具体任务：

①根据学校工业中心图纸，确定系统类型，画出系统拓扑图；

②对学校工业中心进行现场勘查，列出信息点统计表，确定典型设备名称、功能、分类、选型依据；

③根据实训条件用表格形式列出所需要的设备材料清单（名称、型号、规格数量），画出系统结构原理图。

［知识点］

一、系统选型

（1）视频监控系统在实际应用中设备组合选用的四种状态

①连续监视一个固定目标时，宜选用摄像机、传输线缆、监视器组合。

②集中监视多个分散目标时，宜选用摄像机、传输线缆、切换控制器、监视器组合。

③多处监视同一个固定目标时，宜选用摄像机、传输线缆、视频分配器、监视器组合。

④需要多处监视多个目标时，宜选用摄像机、传输线缆、视频分配器、切换控制器、监视器组合。

（2）传输方式的选择

传输的信号包括图像信号、控制信号和电源信号。

对于图像信号，要求图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声以及色度信号和亮度信号的失真，保证清晰度和灰度等级不下降。近距离传输一般选用视频基带传输方式；远距离传输可以选择射频传输方式和光缆传输方式。

对于控制信号，根据具体设备要求选用232/485/422等不同的通信方式。

对于电源信号，有统一供电和就地取电两种情况。

对于离工业中心距离较近（500m）的情况，可以选用视频基带方式，系统如图2-12所示。

图2-12　视频监控系统图

二、设备分类、选型

（1）摄像机

摄像机是获取监视现场图像的前端设备，监控系统中使用的摄像机主要是CCD摄像机。严格讲，摄像机是摄像机和镜头的总称，见图2-13。

图2-13　摄像机

①按成像色彩划分　分为彩色摄像机和黑白摄像机。

彩色摄像机　适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。

黑白摄像机　适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。

②按分辨率划分　评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为380～600，彩色为380～480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。

③按灵敏度划分　通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02～0.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2、相当于3.4Lux/F1。

④按照度划分

普通型　正常工作所需照度1～3Lux。

月光型　正常工作所需照度0.1Lux左右。

星光型　正常工作所需照度0.01Lux以下。

红外型　采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像。

参考环境照度：

夏日阳光下　100000Lux，阴天室外10000Lux；

视频台演播室　1000Lux，距60W台灯60cm，桌面：300Lux；

室内日光灯　100Lux，黄昏室内：10Lux；

20cm处烛光　10～15Lux，夜间路灯：0.1Lux。

⑤按CCD靶面大小划分　CCD芯片已经开发出多种尺寸，目前采用的芯片大多数为1/3in 1in=25.4mm，全书同。和1/4in。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小、CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

1in　靶面尺寸为宽12.7mm×高9.6mm，对角线16mm。

2/3in　靶面尺寸为宽8.8mm×高6.6mm，对角线11mm。

1/2in　靶面尺寸为宽6.4mm×高4.8mm，对角线8mm。

1/3in　靶面尺寸为宽4.8mm×高3.6mm，对角线6mm。

1/4in　靶面尺寸为宽3.2mm×高2.4mm，对角线4mm。

⑥按扫描制式划分　有PAL制和NTSC制。中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行50场，只有医疗或其他专业领域才用到一些非标准制式。日本是NTSC制式，525行60场（黑白为EIA）。

⑦依供电电源划分　有110V AC（NTSC制式多属此类），220V AC，24V AC，12V DC或9V DC（微型摄像机多属此类）。

⑧按同步方式划分

内同步　用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。

外同步　使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。

电源同步（线性锁定，linelock）　用摄像机AC电源完成垂直推动同步。

⑨按外观分　有机板型、针孔型、半球形、枪式等。

（2）镜头

镜头与CCD摄像机配合，可以将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。见图2-14。

图2-14　镜头

①按镜头安装方式分类　所有的摄像机镜头均是螺纹口的，CCD摄像机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和CS安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。

②按摄像机镜头规格分类　摄像机镜头规格应视摄像机的CCD尺寸而定，两者应相对应。摄像机镜头规格有1/2in、1/3in、1/4in，其对应的摄像机CCD尺寸分别是1/2in、1/3in、1/4in。

如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。

③以镜头光圈分类　摄像机镜头分固定光圈镜头、手动光圈镜头和自动光圈镜头三大类型。

手动和自动调整光圈都是为了调节光的通光量，使传感器（CCD）感受光量保持在最佳状态。

手动光圈镜头是最简单的镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下。手动光圈镜头，可以与电子快门摄像机配合在各种光线下使用。

在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈镜头。比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈动作由电机驱动，电机受控于摄像机的视频信号。

自动光圈镜头有两种驱动方式：一类为视频输入型（Video driver with Amp），视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈电机的控制；另一类称为DC输入型（DCD river no Amp），利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈。两种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。

④以镜头的视场大小分类　以视场大小，镜头可分为如下几种。

标准镜头：又称为中焦距镜头，视角30°左右，在1/2in CCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm；在1/3in CCD摄像机中，标准镜头焦距定为8mm。

广角镜头：又称为短焦距镜头。视角90°以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。

远摄镜头：又称为长焦距镜头或望远镜头。视角20°以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将被摄的物体形象加大，但使观察范围变小。

变倍镜头：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。

可变焦点镜头：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可使远距离物体放大，同时又可提供一个宽广的视景，使监视范围增加。变焦镜头可设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。

针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。

⑤按变焦类型分类　可分为手动变焦镜头、电动变焦镜头、固定焦距镜头。

手动变焦镜头的焦距是可变的，它有一个焦距调整环，可以在一定范围内调整镜头的焦距，其变比一般为2～3倍，焦距一般为3.6～8mm。在实际工程应用中，通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择监视现场的视场角。

对于大多数视频监控系统工程来说，当摄像机安装位置固定下来后，再频繁地手动变焦是很不方便的，因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用定焦镜头又不易满足要求的场合。但这种镜头却受到工程人员的青睐，因为在施工调试过程中使用这种镜头，通过在一定范围的焦距调节，一般总可以找到一个可使用户满意的观测范围，不用反复更换不同焦距的镜头，方便施工。

电动变焦镜头中有两个微型电动机，其中一个电动机受控而转动时可改变镜头的焦距，另一个电动机受控转动时可完成镜头的对焦。由于该镜头增加了两个可遥控调整的功能，因而此种镜头也称为电动两可变镜头。

（3）云台

云台是承载摄像机并可进行水平和垂直两个方向转动的装置，如图2-15所示。云台内装有两个电动机，一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。水平转动的角度一般为350°，垂直转动则有±45°、±35°、±75°等。水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。

图2-15　云台

云台的分类如下。

①按使用环境分　类分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。

②按安装方式分类　分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。

③按外形分类　分为普通型和球形，球形云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。

（4）解码器

解码器，也称为接收器/驱动器（Receiver/Driver）或遥控设备（Telemetry），如图2-16所示，是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动电源，并与控制设备如矩阵进行通信的前端设备。通常，解码器可以控制云台的上、下、左、右旋转，变焦镜头的变焦、聚焦、光圈以及对防护罩雨刷器、摄像机电源、灯光等设备的控制，还可以提供若干个辅助功能开关，以满足不同用户的实际需要。高档次的解码器还带有预置位和巡游功能。

图2-16　解码器

①按照云台供电电压分为交流解码器和直流解码器交流解码器为交流云台提供交流230V或24V电压驱动云台转动。直流云台为直流云台提供直流12V或24V电源。如果云台是变速控制的，还要要求直流解码器为云台提供0～33V或36V直流电压信号，来控制直流云台的变速转动。

②按照通信方式分为单向通信解码器和双向通信解码器单向通信解码器只接收来自控制器的通信信号，并将其翻译为对应动作的电压/电流信号驱动前端设备。双向通信的解码器除了具有单向通信解码器的性能外，还向控制器发送通信信号，因此可以实时将解码器的工作状态传送给控制器进行分析。另外，可以将报警探测器等前端设备信号直接输入到解码器中，由双向通信来传送现场的报警探测信号，减少线缆的使用。

③按照通信信号的传输方式可分为同轴传输和双绞线传输一般的解码器都支持双绞线传输的通信信号，而有些解码器还支持或者同时支持同轴电缆传输方式，也就是将通信信号经过调制与视频信号以不同的频率共同传输在同一条视频电缆上。

（5）视频分配器

视频分配器是实现一路视频输入、多路视频输出的功能，使之可在无扭曲或无清晰度损失情况下观察视频输出。通常视频分配器除提供多路独立视频输出外，兼具视频信号放大功能，故也成为视频分配放大器。视频分配放大器以独立和隔离的互补晶体管或由独立的视频放大器集成电路提供4～6路独立的75Ω负载能力，包括具备彩色兼容性和一个较宽的频率响应范围（10Hz～7MHz），视频输入和输出均为BNC端子。

（6）硬盘录像机

数字硬盘录像机（Digital Video Recorder，DVR）集磁带录像机、画面分割器、视频切换器、控制器、远程传输系统的全部功能于一体，本身可连接报警探头、警号，图2-17硬盘录像机实现报警联动功能，还可进行图像移动侦测、可通过解码器控制云台和镜头、可通过网络传输图像和控制信号等。

图2-17　硬盘录像机

（7）矩阵

重要的功能就是实现对输入视频图像的切换输出，将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道显示。一般来讲，一个M×N矩阵，表示它可以同时支持M路图像输入和N路图像输出。

这里需要强调的是必须要做到任意，即任意的一个输入和任意的一个输出。选择视频矩阵主机时首先要确定自己有多少个摄像机需要控制，是不是还会扩充，把现有的和将来有可能扩充的摄像矩阵机（图2-18）数目相加，选择控制器的输入路数。比如学校工业中心监控系统建设中，监控点有9个，可是监视器只有6个，以后监视点还会扩展到25个，那么最少也要有25路视频输入给控制主机（由于控制主机大部分以输入、输出模块形式扩充，输入以8的倍数递增），所以需要选择32输入主机。