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    电视监控系统

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    电视监控系统

    电视监控系统,1,【知识点】 电视监控系统的组成;摄像机及其布置;CCTV系统类型;电视监控设备的选择和安装。 【能力目标】 1了解电视监控系统的组成; 2熟悉摄像机选择及其布置的方法; 3了解CCTV系统的类型及其控制方法; 4熟悉电视监控设备的选择和安装。,电视监控系统是在闭路电视系统基础上发展起来的,所以又称闭路监控电视(CCTV)。现代智能建筑中人们总是设法将关键部位或重要场所实时、形象和不失真地显示出来,从而形成了电视监控系统。目前电视监控系统已成为现代生产、管理和生活中实施监视和控制的极为有效的工具,同时也成为安全防范的有效工具之一。,电视监控系统是楼宇智能化中的一个重要组成部分,在监视楼宇设备安全运行、人员管理和安全防范上起着越来越重要的作用。随着自动化程度的不断提高,通过电视监控系统可以提供现场实时的监视信息和报警信号,从而提高了对突发事件的反应能力,使建筑物智能化管理上了一个台阶。,6.1 电视监控系统的组成,电视监控系统一般由四部分组成,即摄像部分、传输部分、显示和记录部分、控制部分,其结构如图6.1所示。,图6.1 电视监控系统结构示意图,6.1.1 摄像部分 摄像部分是电视监控系统的前沿部分,是系统的“眼睛”,是整个电视监控系统的原始信号源。它布置在被监视场所的某一位置(或几个位置)上,其视场角能覆盖整个被监视场所的各个部位。它的功能是通过监视区域摄像获取实时图像信息并将图像信息转换为电信号输出。,摄像部分的主要组成有: (1) 摄像机 摄像机的作用是把光(图像信息)信号转变为电信号,它的关键部件是摄像器件。摄像器件可分为电真空器件和固态器件两部分,目前以固态器件为主。固态器件又可分为电耦合器件(CCD)、金属氧化物器件(MOS)和电荷注入器件(CID)等。摄像机按获得的图像可分为彩色和黑白两大类。图6.2是常见电视监视系统用摄像机。,图6.2 常见电视监视系统用摄像机 (a) 半球式监控摄像机;(b) 红外一体摄像机;(c) 枪型摄像机,彩色摄像机与黑白摄像机性能差别较大,在无颜色识别要求情况下首选黑白摄像机。表6.1为彩色摄像机与黑白摄像机的性能比较。,表6.1 彩色摄像机与黑白摄像机的性能比较,(2) 摄像机的支承设备 固定和安装摄像机的设备称为摄像机的支承设备。常见的摄像机支承设备有三脚架、摄像机托架和云台。 三脚架是最普通的摄像机支承设备,根据支承摄像机的不同有各种规格和型号。,摄像机托架安装在吊顶或墙壁上,用于支承摄像机。图6.3(a)是鹅颈管型球型摄像机安装托架。根据安装的部位和摄像机的不同,托架也有各种规格和型号,也可根据现场环境进行特制。 云台是目前最常用的摄像机支承设备。它可带动摄像机进行水平方位旋转和垂直方位旋转,从而扩大了摄像机的监视范围。根据使用环境和监控要求不同,云台可分为室内型和室外型、通用型和特殊型、手动控制旋转型和电动控制旋转型。图6.3是常见摄像机托架和云台。,图6.3 摄像机托架和云台 (a)鹅颈管型球型摄像机安装托架; (b)电动云台;(c)室内壁装云台,(3) 摄像机防护罩 由于电视监控系统设置的环境不同,有时需要对摄像机加装防护外罩,确保摄像机正常工作,延长其使用寿命。 摄像机防护罩按用途和形式可分为以下几种: 室内型有防尘型、防潮密封型和通风型等。 室外型有防尘型、防水型、密封型和通风型等。 特殊类型有水冷型、防爆型、强制风冷型和特殊防射线型等。,6.1.2 传输部分 传输部分用于将监控系统的前端设备与终端设备联系起来。前端设备所产生的图像信息、声音信号、各种报警信号通过传输系统传送到控制中心,并将控制中心的控制指令输送到前端设备。传输部分是系统图像信号和控制信号的通路,在传输线路上传输的是视频信号和控制信号。,(1) 视频信号传输 视频信号传输一般选用同轴电缆、微波传输光纤或双绞线等。 同轴电缆 同轴电缆的结构如图6.4所示,它由内导体(电缆铜芯)、绝缘层、外导体(铜网和铝箔)和护套四部分组成。,图6.4 同轴电缆结构示意图,电视监控系统一般是中短距离的中小型系统,故大都采用同轴电缆传输视频图像信号。 国产同轴电缆可分为实芯和耦芯两种。芯线一般用铜线,外导体有铝管和铜网加铝箔;绝缘外套有单护套和双护套两种。国产同轴电缆型号和含义如表6.2所示。 选择同轴电缆时,应选用频率特性好、衰减小、传输稳定、防水性能好的电缆。国产常用同轴电缆的型号、规格和主要参数如表6.3所示。,表6.2 国产同轴电缆型号和含义,表6.3 国产常用同轴电缆型号、规格和主要参数, 光纤 光纤裸纤一般分为三层,中心为高折射率玻璃芯(芯径一般为50 m或62.5 m),中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125 m),最外层是加强用的树脂涂层。图6.5为光纤结构示意图。 按光在光纤中的传输模式不同,光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤的中心玻璃芯较粗(芯径一般为50 m或62.5 m),可传多种模式的光,但其模间色散较大,限制了传输数字信号的频率,且这种现象随距离的增加会更加严重。,因此,多模光纤传输的距离比较近,一般只有几公里。单模光纤的中心玻璃芯较细(芯径一般为9 m或10 m),只能传一种模式的光,其模间色散很小,适用于远程传输。 常用光纤的规格为:单模,8/125 m、9/125 m、10/125 m;多模:50/125 m(欧标)、62.5/125 m(美标)。,图6.5 光纤结构示意图, 双绞线 双绞线的使用由来已久,特别在电话通信上得到了广泛的应用,但用于电视监控系统的时间不是很久。双绞线具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等优点。它克服了同轴电缆传输距离受限的问题,同时也避免了光纤传输技术复杂和造价昂贵的弊端。但是,双绞线对信号存在着较大的衰减,所以视频信号在双绞线上远距离传输时必须进行放大和补偿。 在监控系统中选用视频信号传输介质时,对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光端机。,6.1.3 显示和记录部分 显示和记录部分一般安装在控制室,主要有监视器、录像机和一些视频处理设备。 监视器可以选用黑白或彩色监视器,也可选用液晶显示器或用电视机替代。 录像机在监控系统中作为记录和重放装置,根据需要可选用不同功能和录像时间的专用录像机,专用录像机能提供 24960 h 的录像时间。录像机内设有字符信号发生器,可在图像信号上打出“月/日/年/星期/时/分/秒”的录像模式,还能在图像上示出摄像机与报警器的编号及报警方式。,要实现用少量监视器显示多个摄像机输出的视频信号、在同一屏幕上显示多个监控视频信号或多个视频器显示同一视频信号等功能,控制室还需增加相应的设备,这些设备有视频切换器、多画面分割器、视频分配器等。,6.1.4 控制部分 控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”,是指挥整个系统正常运行的中心。控制部分主要由总控制台(有些系统还设有副控制台)组成,如图6.6所示。总控制台的主要功能包括图像信号的校正与补偿、视频信号的放大与分配、图像信号的切换与记录(包括声音信号)、摄像机及其辅助部件(如镜头、云台、防护罩等)的控制(遥控)等。,图6.6 电视监控系统控制台,(1) 校正与补偿 中小型电视监控系统中往往不设校正与补偿部分。但若系统较大、传输距离较远或传输方式有要求时,校正与补偿会显得非常重要。因为图像信号经转换传输之后,其幅频特性、相频特性往往无法保证图像指标的要求,所以在控制台上要对传输过来的图像信号进行幅频和相频的校正与补偿。,(2) 视频信号放大与分配 视频信号放大与分配的优劣是影响显示图像质量的关键因素。经过校正与补偿的图像信号,再经过分配和放大后,即可进入视频切换部分,最后送到监视器上显示。 视频放大器可以增强视频的亮度、色度,并能加强信号的同步作用,但缺点是线路内的干扰信号也同时被放大。另外,回路中不能串接太多视频放大器,否则会出现饱和现象,导致图像失真。 当监视器数量少于5台时,可采用桥接分配方式;当一路视频信号要传送到相距较远的多个监视器时,应采用视频分配器。,(3) 图像信号切换 电视监控系统对所传输的图像信号进行切换采用的是视频切换器。视频切换器有两类,一类为手动视频切换器,另一类为自动编程视频切换器。视频切换器可将所有视频信号在指定的监视器上进行固定或时序显示,也可进行图像混合、画面分割、字幕叠加等画面处理。专为安全防范设置的电视监控系统中,视频切换器还提供了与报警控制器联网的接口,当报警信号发生时可手动或自动切换相应部位的摄像记录,便于事后分析处理所发生的事件。,(4) 摄像机及其辅助部件控制 总控制台还担负着对摄像机、镜头、云台、防护罩和电源等进行控制,以完成对被监视场所全面、详细的监视或跟踪监视功能。控制中心与被控中心间的距离及被控设备的多少决定了电视监控系统的控制方式。, 当摄像机数量少,控制距离不超过500 m时,可采用直接控制方式(多线制控制方式),用多芯电缆传输控制信号。这种方式控制线数量多,施工量大。 当摄像机数量少,控制项目较少,控制距离在1000 m以内时,可采用间接控制方式。间接控制是在摄像机附近设置一继电器控制箱,由总控制台对继电器实施控制操作,它也属于多线控制方式。, 由于PC机技术的不断更新,数字技术广泛应用于电视监控领域,数据编码微机控制方式可对整个传输单线实施组网控制。这种方式采用串行码传输控制信号,系统控制线只需两根,所以又称为总线控制方式。它适用于大中型系统的控制及长距离传输,还可用软件使监控系统与报警系统兼容。 当控制距离在300500 m时,来自摄像机的视频信号和来自控制器端的控制信号可共用一条同轴电缆,这就是同轴监控方式。这种控制方式能节省控制线,但此类设备较昂贵。,摄像机布置是否得当、有无盲区将直接关系到电视监控系统的效果和系统运行的质量。 1摄像机设置位置、摄像方向及照明条件 (1) 摄像机宜安装在监视目标附近不易受外界损伤的地方,安装位置不应影响现场设备运行和人员正常活动;安装高度,室内宜距地面2.55 m,室外宜距地面3.510 m。 (2) 电梯轿厢内摄像机应安装在电梯厢顶部,电梯操作盘的对角处,摄像机视角应能覆盖电梯轿厢内全景。,6.2 摄像机的布置,(3) 摄像机镜头应避免强光直射,保证摄像管靶面不受损伤;镜头视场内不得有遮挡监视目标的物体。 (4) 摄像机镜头应从光源方向对准监视目标,避免逆光安装;当需要逆光安装时,应降低监视区域的对比度。,2摄像机具体位置布置 在电视监控系统中,摄像机的布置直接关系到系统运行的质量和监视的效果。一般摄像点的布置要求如下: (1) 必须安装摄像机以进行监视的部位有主要出入口、总服务台、电梯(轿厢或电梯厅)、停车场、车库、避难所等。 (2) 一般情况下应安装摄像机以进行监视的部位有底层休息大厅、贵重商品柜台、主要通道、自动扶梯等。 (3) 结合建筑功能管理的需要有选择地安装摄像机,客房通道、酒吧、咖啡茶座、餐厅、多功能厅等需预埋管线,为安装摄像机做准备。 摄像机安装位置的具体布置参见图6.7和图6.8。,图6.7 门厅摄像机布置参考方案,图6.8 各种场合摄像机布置参考方案 (a) 宾馆主要通道摄像机布置参考方案 (b) 楼梯口轿厢内摄像机布置参考方案 (c) 停车场摄像机布置参考方案,CCTV系统根据应用的环境、控制方式和造价的不同可分为直接控制形式、间接控制形式和总线控制形式。 6.3.1 直接控制形式 直接控制是最简单的控制方式,系统只由几台摄像机、数台监视器和视频切换器、电源控制及录像设备等组成。图6.9为直接控制系统示意图。 直接控制形式是监控室将控制信号直接输入被控设备,手动控制视频切换器,把控制信号和切换信号通过专用电缆传输到控制点。这种控制形式没有中间环节、设备简单、投资低,适用于控制距离较短的小型电视监控系统。,6.3 CCTV系统类型,图6.9 直接控制系统示意图,6.3.2 间接控制形式 间接控制形式在系统组成上增加了视频分配器、继电器控制盒等设备,提高了系统控制电缆的长度,并增加了遥控的功能。图6.10是间接控制形式示意图。 间接控制形式是利用设置在摄像机附近的继电器盒由监控室控制或远距离遥控。这种控制形式降低了对控制线的要求,增加了传输距离,但对大型控制系统仍不适用,因为遥控越多,控制线要求也越多,距离较远时控制较困难。 直接控制形式和间接控制形式就控制线而言均属多线制系统。,图6.10 间接控制形式示意图,6.3.3 总线控制形式 总线控制形式是采用微机控制的矩阵切换方式,如图6.11所示。它采用串行码传输控制信号,利用传输单线组网,系统控制线只需两根。监控室微处理机控制系统将控制指令编码后变成串行数字信号送入传输总线,摄像端的解码电路通过解码识别,驱动电路执行相应指令。该控制形式适用于大中型电视监控系统。,图6.11 总线控制形式示意图,常见的系统结构形式还有以视频矩阵切换器为核心的系统、视频矩阵切换器加微处理机组成上下位式的系统、视频矩阵切换与微处理机控制管理融合的一体化系统等。,由于CCTV监控系统操作人员基本上不是专业人士,因此CCTV系统应具备简易的操作性、动作的准确性、系统维护的便利性等。在选择系统设备时需考虑可靠和耐久性、高画质和色彩还原性、可操作性和可维护性,且投资价格要合理,此外还必须满足电视监控系统运行质量与系统设计的要求(配置)。,6.4 电视监控设备的选择和安装,6.4.1 摄像机、镜头、云台、防护罩的选择 1摄像机的选择 (1) 根据监控环境照度选择摄像机 摄像机的选择应根据监控目标环境照度来确定,一般要求监控目标环境最低照度应高于摄像机最低照度的10倍。 (2) 一般电视监视系统宜采用黑白摄像机 黑白摄像机比彩色摄像机更容易达到电视监控系统要求的照度和清晰度,对色彩有一定要求的场合可选用彩色摄像机。彩色和黑白摄像机的选择可参见表6.4。 (3) 逆光监控摄像时,宜选用具有逆光补偿的摄像机 户内、户外安装的摄像机均应加装防护套,防护套可根据需要设置遥控雨刷和调温控制系统。,表6.4 彩色和黑白摄像机的选择,2镜头的选择 (1) 摄取固定目标时摄像机选用定焦距镜头;有视角变化要求时,可选用变焦距镜头;镜头焦距的选择可根据视场大小和镜头到监视目标的距离确定。 (2) 监视环境目标亮度变化范围高低相差达100倍以上或昼夜使用的摄像机,应选用自动光圈或电动光圈镜头;需要遥控时,可选用具有光对焦、光圈开度、变焦距的遥控镜头;需要隐蔽安装的摄像机,宜采用针孔镜头或棱镜镜头。 (3) 电梯轿厢内摄像机镜头一般选用水平视场角大于70°的广角镜头。 (4) 在景深大、视角范围广的监控区域,宜选用带全景云台的摄像机和大于6倍以上的电动遥控变焦距镜头,或采用2只以上定焦距镜头的摄像机分区覆盖。,3云台的选择 (1) 需要环视整个场景时,摄像机应配置电动遥控云台,表6.5为固定摄像机与使用云台摄像机的比较。 (2) 云台的负荷能力应大于实际负荷重量的10倍。,表6.5 固定摄像机与使用云台摄像机的比较,4防护罩的选择 在下列环境下安装的摄像机需使用摄像机防护罩: (1) 遭受风吹雨打的室外环境,一般选用室外型防护罩。 (2) 周围温度超过摄像机工作的温度范围,选用通风冷却型防护罩。 (3) 尘土多或空气污染大的环境,选用防尘防水型防护罩。 (4) 湿度大的环境,选用防尘防水型防护罩。 (5) 安装在水中和防爆地区等特殊环境下时,选用特殊类型的防护罩。,6.4.2 传输设备的选择 1同轴电缆传输设备的选择 系统的图像信号传输距离较近时,可采用同轴电缆传输视频基带信号的视频传输方式。当传输黑白电视基带信号,在5 MHz点的不平坦度大于3 db时,宜加电缆均衡器;当大于6 db时,应加电缆均衡放大器。当传输彩色电视基带信号,在5.5 MHz点的不平坦度大于3 db时,宜加电缆均衡器;当大于6 db时,应加电缆均衡放大器。,2控制线路传输设备的选择 系统的控制信号可采用多芯直接或遥控信号进行数字编码用电(光)缆进行传输。 (1) 一般采用同轴电缆作为视频线,常用型号为SYV-75-9、SYV-75-5实芯聚乙烯型和SBYFV-75-9泡沫绝缘型等;一般采用KVV型电缆作为控制电缆。若要保持优质的视频信号传输水平,则SYV-75-3电缆不宜超过50 m,SYV-75-5电缆不宜超过100 m,SYV-75-7电缆不宜超过400 m,SYV-75-9电缆不宜超过600 m。若要保持良好的视频信号传输水平,上述各传输距离可加大一倍。,(2) 传输线路一般采用穿钢管暗敷设,一根钢管一般只穿一根电缆;SYV-75-9型电缆应采用直径大于或等于25 mm的钢管,SYV-75-5型电缆应采用直径大于或等于20 mm的钢管。电缆与电力线平行或交叉敷设时,其间距不得小于0.3 m;与通信线平行或交叉敷设时,其间距不得小于0.1 m。电缆弯曲半径应大于电缆外径的15倍。 (3) 传输距离较远、监视点分布较广或需进入电缆电视网时,宜采用同轴电缆传输射频调制信号的射频传输方式;长距离传输或需避免强电磁场干扰的传输宜采用光缆,光缆抗干扰性强,可传输十几千米而不用补偿。,6.4.3 监视器、切换控制器和记录设备的选择 6.4.3.1 监视器的选择 监视器选择得当会给值班人员的观察带来便利,它显示了被监视点的实况,为捕捉可疑目标提供了方便。 (1) 安全防范电视监视系统至少应有两台监视器,一台做切换固定监视用,另一台做时序监视用。监视器宜采用2351 cm屏幕的监视器。 (2) 黑白监视器的水平清晰度应大于600线,彩色监视器的水平清晰度应大于300线。 根据用户需要,可采用电视接收机作为监视器,有特殊要求时可采用大屏幕监视器或投影电视。,2切换控制器的选择 (1) 视频切换控制器应能手动或自动编程,对摄像机的各种动作进行程控,能将视频信号在指定的监视器上进行固定或时序显示;视频图像上宜叠各类编码。 (2) 视频切换控制器在系统中应有与报警控制器联网的接口,报警发生时能切换出相应部位的摄像机图像。 (3) 视频信号可作多路分配使用,常用的分配有一路实时跟踪监视、一路录像监视、一路备份输出。,3记录设备的选择 记录设备是电视监视系统中的记录和重放装置,根据设计要求可选择记录时间不等的记录设备。目前大部分电视监视系统选用专用的录像机作为系统的记录设备,它要求有遥控功能,从而能够方便地对录像机进行远距离操作。电视监视系统中专用录像机是间歇式视频录像机,它有多种时间间隔录像模式,在一盘1/2英寸VHS/E180的盒带上,最长可以录制长达960 h的录像。,6.4.4 电视监控中心 6.4.4.1 监控室设置要求 监控室要求环境噪声较小,有必要的安全和消防设施,面积一般在1215 m2,室内温度宜控制在1628 ,相对湿度宜控制在40%65%。,6.4.4.2 监控室电源及系统电源要求 (1) 电视监控(CCTV)系统应由可靠的交流电源回路单独供电,配电设备应有明显标志。 (2) 宾馆、酒店CCTV系统供电电源应采用220 V、50±1 Hz单相交流电源,电压允许偏差±10%;超过此范围时,应设电源稳压装置。 (3) 摄像机应由监控室专线集中供电。对离监控室较远的摄像机统一供电确有困难时可就近解决,但必须是与监控室同相的可靠电源,并由监控室操作通断。,6.4.4.3 监控室配线要求 (1) 电源线与信号传输线应尽量避免平行走线或交叉敷设;无法避免时,应平行相隔1 m以上。电源线若采用穿钢管敷设,与信号传输线的间距不得小于0.3 m。 (2) 室内线路明敷设一律用线卡固定,同轴电缆屏蔽层必须与机壳或对地接触良好;电缆的弯曲半径应大于电缆外径的15倍。,6.4.4.4 接地要求 电视监控系统接地宜采用一点接地方式,接地母线应采用铜芯导线,接地电阻不得大于4 。当系统采用共同接地网时,其接地电阻不得大于1 。,【案例1】某住宅电视监控系统如图6.12。 该系统适用于已设置普通电话或住宅对讲系统,需增加可视部分的住宅楼。来客通过普通电话或对讲机呼叫住户,住户与来客对话,同时打开电视机设定的频道观察来访者,这是最简单的电视监控系统。调制器输出的监控射频频道必须选择与有线电视信号各频道均不同频的某一频道,而且输出电平与有线电视信号电平应基本一致,避免发生同频干扰或相互交调。,6.5 工程案例,图6.12 某住宅电视监控系统,【案例2】某小区电视监控系统如图6.13所示。 该小区电视监控系统是利用小区已有的监视系统和有线电视传输网络,实现住户在家利用电视机观察小区内设置监视点的地方的功能。,图6.13 小区电视监控系统,【案例3】某小型银行、金融部门的监控电视系统。 小型银行、金融部门的监控应能实现门口人员进出状况、各类柜台来客情况、现金出纳台人员流动情况以及金库实时状态的监视和记录。除监控室进行实况监视和记录外,经理室也可选择所需要的监视图像。其平面摄像机布置如图6.14所示。,图6.14 小银行电视监控平面布置,(1) 用5台摄像机分别监视上述四个需监控的场所。 (2) 门口人员进出状况监视用摄像机采用电动云台,其他部位摄像机采用固定云台,摄像机罩选择室内防护型。 (3) 金库监视用摄像机采用定焦距广角自动光圈镜头摄像机。为了便于隐蔽安装,防止盗贼发现,金库可采用针孔镜头摄像机。 (4) 银行营业厅柜台有大量的现金交易,摄像监视的重点是柜台前顾客的脸部、职员本身、桌面现金、钞票色泽。一般每两位柜员需设置一台摄像机,且要求其色彩还原好,脸部在监视器上至少呈2 cm左右画面,可选择半球型彩色摄像机(定焦带自动光圈镜头)。,(5) 营业厅的出入口是摄像监视的重点之一,出入口大多直对室外,在室外阳光的照射下进入室内会产生强烈的逆光,应选择三调(调焦距、调光圈、调整聚焦)自动光圈镜头,也可选择有逆光补偿特效处理的设备,使摄像机所摄画面清晰。 (6) 5台摄像机输出的视频信号先进入继电器控制式视频切换器,控制信号由监控室或经理室的控制器分路输出,用以选择各自所需监视的图像。 (7) 监控室和经理室分别采用一台专用黑白监视器进行监视,监控室用一台VHS录像机进行记录。 (8) 摄像机到监控室间的传输部分应设置一台视频时间信号发生器,使摄像机输出的图像信号叠加上时间信号,供录像机记录之用。 (9) 本监控系统如图6.15所示。,图6.15 小银行电视监控系统示意图,建筑弱电应用技术,Thank You!,

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