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电视监控系统培训资料
电视监控系统培训资料
(适用于新旧员工)
相对而言,电视监控系统设备的组成较为简单。
但由于设备的安装环境多样,系统覆盖范围不同,故技术难易程度相差很大。
电视监控系统可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)直接观看被监视场所的一切情况;可以把被监控场所的图像内容,声音内容同时传送到监控中心,使被监控场所的情况一目了然。
在安防方面,电视监控系统还可以与防盗氢警乖其它安全技术防范体系联动运行,使防范能力更加强大。
特别是近几年来,多煤体技术的发展以及计算机图像文件处理技术的发展通,使电视监控系统在实现自动跟踪=实时处理方面更有了长足发展。
电视统的另一特点是它可以把被监控场所的图像及声音全部或问好分地记录下来,这为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。
一、电视监控系统的基本组成
电视监控系统由摄像部分(有时还有拾音器传输部分,控制部分以及显示和记录问好分组成,。
每一部分,又含有更加具体的设备或部件。
例如摄像部分含摄像机,镜头(定焦距或可变焦镜头)防罩,云台等等,又如控制台中包含有图像切换,动作控制等。
①、摄像机与镜头
摄像机部分是监控系统组成,是整个系统的眼睛。
它布置在被监视场所的某一位置上,使其视场角能覆盖整个被监控的各个部位。
有时,被监控场所面积较大,为了节省摄像机所用的数量,简化传输系统及控制与显示系统,在摄像机上加装了电动的可遥控可变焦距镜头,使摄像机所能观察距离更远,更清楚,有时还把摄像机安装在电动云台上,通过控制台控制,可以带动摄像机把它监视进行水平和垂直方的转动,从而使摄像机能覆盖的角度,面积更大,摄像机它监视的内容变为图像信号,传送给控制中心的监控器上,所以从整个系统来讲,摄像部分的好坏以及产生的图像信号和质量将影响着整个系统的质量。
在某些情况下,特别是在室外应用的情况下,为了防尘、防雨、抗腐蚀等,对摄像机及其镜头还应加装专门的防护罩,甚至也要有相应的防护措施,。
衡理摄像机性能的技术指标主要有以下几个方面:
(1)清晰度
一般多给水平清晰度。
电视监控系统使用的摄像机,要求彩色摄像机水平清晰度在300线以上,黑白报像机在350线以上。
这样的指标即可满足一般电视监控系统的要求。
(2)照度(或称灵敏度)
照度是衡量摄像机在什么光照强度情况下,可以输出正常图像信号一个指标。
在给出照度的这一个指标时,往往是给出正常照度和最低照度两个指标。
正常照并度是指摄像机在这个最低照度之上。
如果低天于这个最低照度时,摄像机输出的图像信号就难以使用。
或者说摄像机至少要工作在最低照度之上,如果摄像机的最低照度无法满足被监视场所的要求,就要考虑采用有红外成像功能的摄像机或在被监视场所加装不易损坏的照明装置(或红外光电源).
(3)信噪比
这也是摄像机的一个重要技术指标。
信噪机的图像信号,与它的噪声信号之比。
这一指标往往用S/N表示。
S表示摄像机在假设无噪声时图像信号值,N表示摄像机本身产生的噪声值,二者之比即为信噪比。
信噪比一般用分贝表示。
信噪比愈高,表明这一指标愈好,电视监控要求其信噪比高于46db
除以上三个主要的技术指标以外,还有如温度、湿度等指标。
摄像机还有一个技术指标是其输出信号的副度,一般用输出信号电压的峰一峰值表示。
摄像机输出的图像信号一般都是1Vp-p至1.2Vp-p,即1V至1.2V峰至峰值,且为负极性输出。
这一指标为国际通用标准。
此外,摄像机的供电电源分为直流供电和交流供电两种形式。
常用的直流供电压为1.2V,交流供电压为220V.
镜头是安装在摄像机前端的成像装置,它的分类大致有如下几种:
a、定焦距镜头
这种镜头的焦距是不可变的,可变的只有光圈的大小。
它适合摄取焦距相对固定的目标。
这种镜头可根据视场角的要求选择广角或焦距相对较长的。
B、自动光圈、电动变焦距镜头
这也是目前常用的一种镜头。
由于它的光圈是自动(由摄像机输出的电信号去自动控制光圈的大小),所以适于光照度经常变化的场所。
又由于它的焦距是电动可变的。
因而可对监视场所的视角及目的物进行变焦距摄取图像。
这种镜头用起来很方便很灵活,适合远距离观察和摄取目标。
常用的电动焦镜头有6倍、8倍、10倍几种。
但给出的指标一般为焦距从多少毫米至多少毫米,如某这焦镜头的焦距为8.8~88mm,即为10倍的变焦镜头。
C、自动光圈、自动聚焦、电动变焦镜头
这种镜头除具有自动光圈及电动变焦功能外,还有自动聚焦功能。
也就是说,当通过运云台和电动变焦距改变摄取方向及目标时,不必通过人工不调整对景摄焦,而自动聚焦。
这种镜头在使用上更加方便。
一般来说,镜头的焦距长时,视角就小,反之亦然。
这了方便使用才根据被监视目标的视场大小及距离来选择镜头的焦距,物给出焦距的计算公式如下:
f=v*d/vf=h*d/h
式中:
f----镜头的焦距
v----被测物体高度
h---被测物体水平到镜头的距离
d----被测物体到镜头的距离
v----靶面成像的高度
h---靶面成像的水平宽度
在选择摄像与镜头相配合时,除对机械安装方要求一致外,还要求镜头成像的规格与摄像机靶面规格相一致。
否则不能相配合。
在目前的产品中,还有摄像机、镜头甚至电动云台统一装在一个半球型的透明罩子里,俗称为半球型摄像机。
这种摄像机使用上很方便,但价格一般较高。
②、云台与防护罩
云台是承载摄像机水平和垂直两个方向转动的装置,云台内装两个电动机,这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。
水平一般为350度垂直转动则有±45度、±75度等。
水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。
云台的分类大致如下:
(1)室内用云台及室外用云台
室内用云台承重小,没有防雨装置。
室外用云台承重大,有防雨装置。
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)控制方式
一般的云台均属于有线控制的电动云台。
控制线的输入端有五个,其中一个为电源有公共端。
另一个分为上、下、左、右控制端。
还有的云台内装继电器等控制电路,这样的云台往往有六个控制输入端。
一个是电源的公共端,另四个是上、下、左、右端,还有一个则是自动转动端。
当电源有一端接有公共端,电源的另一端接在自动端,云台将带动摄像机头一定的转动速度进行上、下、左、右的自动转动。
在电源供电电压方面,目前常见的有交流24V220V两种。
此外还有直流6v供电的室内小型云台,可在其内部安装电池,并用红外遥控器进行遥控。
目前大多数云台仍采用有线遥控方式。
云台的安装位置距控制中心较近,且数量不多时,一般采用多控制台直接输出控制信号进行控制。
而当云台的安装位置距离控制中心较运且数量较多时,往往采用总线方式传送编码的控制信号并通过终端解码箱解出控制信号再去控制云台的传输。
(3)防护罩
防护罩是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。
防护罩一般分为两类。
一类是室内用防护罩,这种防护罩结构简单,价格便宜。
其主要功能是防止摄像机落灰并有一定的安全防护作用,如防盗、防破坏等。
室外防护罩一般为全天假防护罩,即无论刮风、下雨、下雪、高温、等恶劣情况,都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。
因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。
同时,为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像,一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可能控制的雨刷。
目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。
这种防护罩内装有半导体元件,既可自动加温,也可自动降温,并且功耗较小。
③、视频分配放大器
顾名思义,视频分配放大器的功能和作用有两个,一个是对视频信号进行分配;另一个是对视频信号进行放大。
在视频分配放大器中,实质上是先放大后分配。
一般说来,主要用于分配目的的视频分配放大器应侧重于功率放大,而对于远距离视频基带传输时视频信号的发送端所用的视频分配放大器,则应侧重于电压幅度的放大。
④、主控制台(总控制台)
控制部分是整个系统的心脏和大脑,是实现整个系统功能的指挥中心。
控制部分主要由总控制台组成。
总控制台中主要的功能有:
视频信号放大与分配、图像信号的切换、图像信号的记录,摄像机及其辅助部件的控制等等。
在上述各部分中,对图像质量影响最大的是放大与分配、较正与补偿、图像信号的切换三部分。
在某些摄像机距离控制中心很近或对整个系统指标要求不高的情况下,在总控制台中往往不设校正与补偿部分。
但对某些距离较远,或由于传输方式要求等原因,校正与补偿是非常必要的。
因为图像信号经过传输之后,往往其幅频特性率成份到达总控制台时,衰减是不同的。
因而造成图像信号不同幅度不同,相频特性无法绝对保证指标的要求,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和补偿。
经过校正和补偿的图像信号,再经过分配或放大,进入视频切换部分,然后送到监视器上。
总控制台的另一个重要方面是对摄像机、镜头、云台防护罩等进行遥控,以完成对被监视场所图像记录下来,以便事后备查或作为重要依据。
目前,有些控制台上设有一台或两台长延时录像机,这种录像机可用一般60分钟带长的录像带记录长达几天的图像信号,这样就可以对某些非常重要的被监视场所的图像连续记录,而不必使用大量的录像带。
还有的总控制台上设有多画面分割器,如四画面、九画面、十六画面等等。
并用一台常规录像机进行记录。
上述这些功能的设置,要根据系统的要求而定,不一定都采用。
总控制台对摄像机及其辅助设备的控制一般采用总线方式,把控制信号送给摄像机附近的终端解码箱上将总控制台送来的编码控制信号解出,成为控制动作。
在某些摄像机距离控制中心很近的情况下,为节省开支,也采用由控制台直接送出控制动作的命令信号------即开关信号。
总之,根据系统构成的情况及要求,可以综合考虑,以完成对总控制台的设计要求。
由于实质上主控制台是多种设备的组合,而这种组合又是根据系统的功能要求来,所以主控制台虽然在总体上相似的,但具体上又有千差万别。
如果考虑到将来系统有可能扩展,则在考虑控制台的组合时应适当备有预备输入口或留有扩展时的空间。
⑤、副控制台
副控制台实际上是一个键盘。
在该键盘上具有与总控制台上的操作键盘完全相同的功能。
因此通过副控制台(操作键盘)可以对整个系统进行各种控制和操作。
在副控制台的工作室内,一般只设一台监视器,通过这台监视器可以切换巡视各个摄像机返回的监视画面。
副控制台的设置,一般是为了在除总控制台所在的临近中心之外,还需要设置一个或几个临近分点时而使用的。
副控制台与总控制台的联接,一般都采用总线方式,联接非常方便。
同时各副控制台与总控制台之间,还可设定优先控制权。
比如设定某一副控制台具有第一优先控制权,那么当这一副控制台对系统进行操作和控制时,总控制台与其它的一些分控制台都失去了对系统的控制和操作能力。
这样的副控制台很明显是设给上级或权威的负责人使用的。
⑥、终端解码箱(解码控制器)
终端解码也称为解码控制器。
它安装在摄像机(及云台)附近,它的功能是把由总控制台发出的代表控制命令的编码信号(由总线传送的串行数据)解码还原为对摄像机和云台的具体控制信号(比如开关信号),它可以控制的内容有:
摄像机的开机、关机;摄像机镜头的光圈大小,变焦、聚焦;云台的水平与垂直方向的转动;防护罩加温、降温以及雨刷动作等等。
目前生产的终端解码箱,还具有供给摄像机、云台、防护罩等所需各类电源的功能。
⑦、画面分割器
有多个摄像机的电视监控系统中,为了节省监视器以及为监控人员提供全视野画面,往往采用多画面分割器使多路图像同时显示在一台监视器上。
当采用几台多画面分割器时,就有可能用与多画面分割器相同数量的监视器将所有摄像机传送来的多个画面同时显示在较少的监视器上。
这样,既减少了监视器的数量,又能使监控人员一目了然地监视各个部位的情况。
常用的画面分割器有四画面、九画面和十六画面。
⑧、传输部件及其它
在电视监控系统中,特别是在远距离传输信号的情况下,由于传输方式的不同,往往在系统中要采用一些不同的传输部件。
(1)远距离视频传输方式下的传输部件
这种情况下传输部件有两类。
一类是视频放大器。
视频放大器一种情况是装在摄像机输出之后、传输线之前。
即从摄像机输出的视频信号经视频放大器放大后再经线路送至监控中心。
在这种情况下使用的视频放大器,要求其输出的电压幅度是可调的,一般为1.5Vp-P至6Vp-p。
其幅度特性曲线在2.5MHz至6MHz之间应有峰起,峰起高度应为2.5MHz以下曲线的两倍以上。
视频放大器另一种情况是装在传输线中间,用于放大已衰减了的视频信号。
这种情况下使用的视频放大器还应加装相位补偿器,以补偿由于传输入所造成信号相位失真。
另一类视频传输用的部件是幅频和相频补偿器。
这种补偿一般装在总控制台上的视频信号的相移失真。
在远距离传输彩色电视信号时,则必须加装幅频和相频补偿器,否则会产生严重的信号失真,特别是色调失真。
(2)射频传送方式下的传输部件
射频传送方式下的传输部件有调制器、射频放大器、解调器等等,这些器件与有线电视网用的传输件基本相同。
(3)光纤传送方式下的传输部件
光纤传输方式使用的传输部件有光调件制器、光放大器、解调器等,与有线电视采用光纤传输时所用的部件相同。
光调制器与光解调器在工程应用上常称作光发送端机和光接收端机。
(4)电话电缆平衡传输方式下的传输部件
用双绞线对视频采用平衡式视频传输。
这种传输方式是在摄像机的输出端加装一称为发射机的装置,该装置将视频信号变为正、负对称平衡信号,传输至监控中心的控制台后,再经过叫做接收机的装置加以还原,成为标准的视频信号。
这种传输方式的优点是可以用绞线进行传送,并且在线路中间加放大补偿器后,传输的距离可以很远。
黑白电视信号可传送20公里,彩色信号可传送2公里。
传输部件中,有些部件组成还是比较复杂的,如发送中继器、地沟中继器、接收中继器等。
⑨、显示部分
显示部分一般由几台或多如监控器组成。
它的功能是将传送过来的图像一一的显示出来。
在一般的系统中通常都采用四比一、八比一,甚至十六比一的摄像机对监视器的比例数量。
另外,由于画面分割器的应用把几台摄像机送来的图像信号显示在一台监控器上。
但是,这种方案不宜在一台监控器上同时显示太多的分割画面,否则全使某些细节难看清楚,一般四分割或九分割较为合适。
为了节省开支,对于非特殊要求的电视监控系统,监控器可采用有视频输入端子的实通电视机,而不必采用造价较高的专用监控器。
监控的屏幕尺雨宜采用14英寸至21英寸之间的,如果采用了画面分割器,可选用较大的屏幕的监控器。
放置监视器的位置应适合操作者观看的距离、角度和高度。
一般是在总控制台的后方,设置专用的监视器架子,把监控器摆放在架子上。
⑩、多媒体技术在电视监控系统中的应用
近几年来,多媒体技术和多媒体计算机在国内外均取得了长足的发展。
在新型的电视监控系统中,多媒体技术也开始得到了广泛的应用。
目前,在电视监控系统中,多媒体技术的应用一般还停在解决人机界面、预置编程、设置口令、叠加时间及地址等方面,而真正利用多媒体技术实现对电视监控系统的全面控制,从而达到自动识别、自动跟踪及信息处理等方面尚不多见。
由于多媒体技术的本质功能是可以利用计算机技术将图像和声音之类的媒体如数字信息一样进行各种处理,所以多媒体技术理应在电视监控系统中发挥其特有优势,使电视监控系统的功能更趋强大。
数字式电视监控系统是将重要部位图像信号通过视频卡变为经过编码压缩的数字信息提取出来,并将有变化的信息与原来无变化时的信息相比较,进行判定,将判定结果再变为可控制云台及镜头的控制信号,实现报警自动跟踪。
该系统是借助于某些基本硬件的基础上,主要靠软件来进行处理和控制。
这不仅大大简化了硬件设备和器材,而且处理和控制更加精确和可靠。
该系统的多媒体计算机工作在windows环境下,操作和使用均方便。
在一些大型的综合安全技术防范系统中,大型的交通监控指挥系统、报警指挥中心,采用多媒体计算机进管理和控制系统是一种先进的、可靠的、处理能力极强的系统。
这种系统中,除了用多媒体计算机对系统进行预算编程、时间和地址的设定以及具的方便,友好的人机界面之外,更主要的是可同时接收和处理多路图像信息、声音信息和各种报警信息,对这些信息进行实时分析和处理,给出处理意见和处理方案,并能自动实现诸如跟踪、控制、采取相应防范手段和措施。
与此同时,在控制中心所设置的电子地图上直观地显示出发生事件的地理位置、现场情况、警力分布等等。
二、视频传输
视频的传输分:
1、视频基带传输;2、远距离视频传输两种方式
1、视频基带传输方式
视频基带传输方式,是指从摄像机至控制台之间传输电视图像信号,这些信号完全是视频信号。
视频传输方式的优点是传输系统简单;在一定距离范围内,失真小;附加噪声低;不必增加诸如调制、解调器等附加设备。
缺点是传输距离不能太远;一根电缆才能传送一路视频信号等等。
但是,由于电视监控系统一般来说摄像机与控制台之间的距离都不是太远,所以在电视监控采用视频传输是最常用的传输方式。
传输线采用的是同轴电缆,常用的型号为SYV-75-5。
其中75表示该电缆的特性阻性抗为75,5表示电缆的线径。
如果传输距离较远,为了减小传输路对信号的衰减,还可以用SYN-75-5或SYV-75-9电缆线。
在视频传输系统中,摄像机的输出阻抗为75不平衡方式,而控制台及监控器的输入阻抗也为75不平衡方式。
故为了整个系统的阻抗匹配,其传输线采用75的特性阻性。
否则在系统中出现阻抗不匹配信号就会产生失真和可能产生寄生振荡,这将来严重影响图像的质量。
有时由于电缆产生质量的问题并不是标准的75阻抗,这样仍会产生失配现象导致图像质量的下降。
在传输距离较远时,这种情况更易发生,因而在实际工程中,根据传输过程中出现的失配情况,往往需要在摄像机的输出端串接几十欧姆的电阻再接至电缆线上,或在控制台或监控器上并联75电阻以满足匹配的要求。
2、远距离视频传输方式
在电视监控系统中,有时摄像机的位置距离监控中心较远,甚至在几公里以上这种远距离的情况下,有时采用光纤传输方式或射频传输方式。
但是光缆传输或射频传输成本较高,况且射频传输还容易与当地的电缆广播或有线电视网造成相互影响,所以在某些电视监控工程中,对于射频传输方式在实际操作中较困难。
特别是在远距离的位置上摄像的数量较多,摄像机的位置又比较分散的情况下,较难用一根射频电缆同时传送多路电视信号,所以即使经无线电管理委员会或广播电视局批准,允许采用射频方式传输,从系统方式传输,从系统传输结构上来看也并不合算。
要这种情况下,仍然考虑用视频传输方工就会适用些。
但是,由于视频信号在远距离传输除带来信号的衰减外,更主要的是会产生幅频及相频两方面的失真,因此往往采用下面两种方式:
(1)视频平衡传输
摄像机输出的视频全电视信号经发射机转换为一正一负的并分信号,该信号经普通双绞线传输至监控中心的接收机,由接收机重新合成为标准的全电视信号再送入控制台中心视频切换器或其它设备。
当这种传输方式不加中继器时,黑白电视信号最远可传输2000m;彩电电视机信号最远可传输1500m。
加中继器时最远可传输20km。
这种传输方式之所以可行主要原理是:
由于把摄像机输出的全电视信号由发射机变为了一正一负的差分信号,因而在传输中产生其它的幅频及相频失真,经远距离传输后再合成时被抵消;在传输中产生的其他噪声信号及干扰信号也因一正一负的原因,在合成时被抵消掉,。
也正因如此,传输线采用普通双绞线即可满足要求,减少了传输系统的造价。
(2)远程切换方式
在视频传输方式下,如果在距离监控中心较远的某个同一方向相对集中较多台摄像机时也可以采取远端切换方式。
所谓远端切换方式,就是把原来在控制台上进行的切换移到远端摄像机群附近的地方进行。
这种做的好处是可以大大的减少传输线路的数量。
如果该监控控制信号是采用总线传传,并且由终端解码器解出控制命令,则只进行远端视频切换即可。
这样,传输切换后的信号,所用线路的数量就大大减少了。
同样。
线路上的放大补偿等设备或部件也就相应地减少了,从而在幅度地降低了成本。
3、用光缆传输方式
用光缆代替轴电缆进行电视信号传输,给电视监控系统增加了高质量、远距离传输的有利条件。
同轴电缆由于衰减大,用它组成的传输网,干线放大器之间的距离一般为427—610m,即每公里需要增加1至2个干线放大器。
因此一般需要远程供电,这无疑增加了系统的复杂性和降低了系统的可靠性。
而且在干线传输中是最多可串接20多个放大器,因而电缆系统最大传输10km左右。
再长则中继放大器的噪声和失真的累加,使信号达不到规定标准。
而现在单模光纤在波长1.31um或1.55um时光速的低损耗窗口,每公里衰耗可做到0.2-0.4db以下,是同轴电缆每公里损耗的1%。
因此,模拟光纤多路电视传输系统可实现20km无中断传输,这个距离基本能满足超远距离的电视监控系统。
光缆传输有三种方式:
(1)调频(fm)光缆传输
它可传输多频道高质量信号,传输距离远。
(2)数字光缆传输
这种系统无中继噪声积累,无任何交互失真,在极长的距离上有很好的图像质量。
(3)多路调幅光缆传输
它是一种残留边带调幅光缆传输系统。
目前,一般AM光纤可传输40个频道,且性能/价格比高,发展很快,目前已广泛应用于有线电视系统中。
同样也是电视监控系统中一种很好的传输模式。
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