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告诉你网赌放水时间视频监控系统设备安装与调试doc

发布时间:2020-07-02 00:09

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  视频监控系统设备安装与调试(一)?? 2009-12-23 09:54:56??分类: HYPERLINK /blog/ \l m=0&t=1&c=fks_080095071 \o 01-监控系统 01-监控系统 ??标签: 字号大中小?订阅 任务1:参观视频监控系统应用场所 1.1.1 任务目标 通过参观调研视频监控系统应用场所,理解视频监控系统功能、基本组成原理和系统的类型;理解组成设备功能、分类和选型原则。为学校视频监控系统建设获取必要信息。 1.1.2 任务内容 1.多媒体介绍:介绍实训室监控系统的功能和组成设备; 2.参观智能化楼宇弱电系统综合实训室; 3.参观智能化楼宇弱电系统分项实训室,近距离观察各种监控设备; 1.1.3 知识点 1.视频监控系统功能和发展 (1)视频安防监控系统(VSCS:video surveillance & control system) 利用视频技术探测、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。视频安防监控系统,不同于一般的工业电视或民用闭路电视(CCTV)系统。它是特指用于安全防范的目的,通过对监视区域进行视频探测、视频监视、控制、图像显示、记录和回放的视频信息系统或网络。主要任务是对建筑物内重要部位的事态、人流等动态状况进行宏观监视、控制,以便对各种异常情况进行实时取证、复核,达到及时处理目的。 视频安防监控系统通过遥控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象。集成了预防、监视、控制取证和管理等功能,从逻辑上可分为:前端、传输、控制和显示记录四部分。 (2)视频安防监控系统的发展 视频安防监控系统发展经过了三个阶段:全模拟视频监控阶段、模拟数字混合监控阶段和全数字化的网络监控阶段,目前正向数字化、网络化、智能化方向发展。 1)全模拟视频监控方式:是第一代监控系统。优点:视音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式,图像质量高;技术成熟,系统功能强大、完善。缺点:只能在本地监控中心观看小范围的监控图像,与信息系统无法交换数据,监控仅限于监控中心,应用的灵活性较差,不易扩展。系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器和录像机组成,摄像机采集模拟信号直接以模拟方式近距离传输,传输界质主要采用专用的同轴电缆。这种监控方式主要用于建筑物内部监控。 2)模拟数字混合监控方式(DVR):DVR是近几年迅速发展的第二代监控系统,采用微机和操作系统平台,在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件,不同型号视频卡可连接多路视频,支持实时视频和音频。前端摄像机采集的模拟信号还是以模拟方式传输,通过同轴电缆或光缆的传输线路连接到监控中心的数字硬盘录像机(DVR:Digital Vedio Recorder)上,数字硬盘录像机采用数字视频压缩处理技术,完成对图像的多画面显示、压缩、数字录像和网络传输等功能。优点:视频、音频信号的采集、存储主要为数字形式,质量较高;系统功能较为强大、完善;与信息系统可以交换数据;应用的灵活性较好。缺点:实现远距离视频传输需铺设(租用)光缆,在光缆两端安装视频光端机设备,系统建设成本高,不易维护、且维护费用较大。 3)全数字化的网络监控方式:是视频安防监控系统发展的第三代,也是视频安防监控系统发展的趋势。前端摄像机传送的视频信号数字化后,由高效压缩芯片进行压缩,然后通过内部处理后,以IP包的形式传送到网络服务器上。网络用户可以通过专用软件或直接通过浏览器观看Web服务器上的摄像机图像,授权用户还可以控制摄像机、云台、镜头的动作,对系统进行设置。网络视频监控的代表产品就是网络视频服务器和网络摄像机。 2.视频监控系统组成 视频安防监控系统一般由前端、传输、控制及显示记录四个主要部分组成。前端部分包括一台或多台摄像机以及与之配套的镜头、云台、防护罩、解码驱动器等;传输部分包括电缆和/或光缆,以及可能的有线/无线信号调制解调设备等;控制部分主要包括视频切换器、云台镜头控制器、操作键盘、种类控制通信接口、电源和与之配套的控制台、监视器柜等;显示记录设备主要包括监视器、录像机、多画面分割器等。 (1)前端摄像机部分 前端摄像机部分包括摄像机、镜头、防护罩、云台和解码器等,摄像部分是整个监控系统的前端,也是整个系统的眼睛,作用是将所监视目标的光信号变为电信号。摄像机安装在某个监控点上,视场角覆盖整个被监视区域。如果监视区域较大,可以在摄像机上安装变焦镜头,使摄像机能够观察的距离更远更清楚;也可以把摄像机安装在电动云台上,通过控制台的控制,可以使云台带动摄像机作水平和垂直方向的转动,从而使摄像机能够覆盖的角度和面积最大。 由于摄像部分是整个监控系统的最前端,监视场所的情况是由它把监视的内容编程图像信号传送到控制中心的监视器上,所以摄像部分是系统的原始信号源。因此摄像部分及其产生的图像信号的质量影响着整个系统的质量,也是影响系统噪声的最大因素,所以选择和处理摄像部分至关重要。 (2)传输部分 传输部分是系统的信号通路,传输的信号包括图像信号、控制中心通过控制台对摄像机等前端设备进行控制的信号。主要传输的内容是图像信号,要求在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,保证原始图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降等。这就要求传输系统在衰减、噪声引入、幅频特性和相频特性方面都有较好的性能。 电视监控系统中传输方式的确定,主要根据传输距离的远近、摄像机的多少而定。传输距离较近时,采用视频基带传输方式;传输距离较远时,采用射频有线传输方式或光纤传输方式。 1)视频基带传输方式 视频基带传输方式适用于近距离传输,优点是传输系统简单、失真小、附加噪声低,不需要增加设备,直接从摄像机到控制台之间传输电视图像信号。 传输线选用同轴电缆,型号为SYV-75-5、SYV-75-7、SYV-75-9,如图所示: S 代表射频同轴电缆;Y 代表聚乙烯(PE)绝缘;V 代表聚氯乙烯(PVC)护套;75代表特性阻抗75欧姆;5代表绝缘外经的近似值。SYV成为视频电缆。 一般而言,室外线路,宜选用外导体内径为9mm的同轴电缆,采用聚乙烯外套。室内距离不超过500m时,宜选用外导体内径为7mm的同轴电缆,且采用防火的聚氯乙烯外套;终端机房设备间的连接线,距离较短时,宜选用外导体内径为3mm或5mm,且具有密编铜网外导体的同轴电缆。 2)射频传输方式 射频传输方式适用于远距离,同时传输多路图像信号的场所。传输过程中产生的微分增益和微分相位较小,失真小,适合于远距离传输彩色图像信号;而且一条传输线可以同时传输多路射频图像信号。常用的设备包括调制器、混合器/定向耦合器、分波器和解调器。 ① 调制器:调制器输入端接收摄像机输出的视频信号,调制器的输出端输出经过调制的射频信号。调制器的作用是将视频信号变为特定频道的射频信号。 ② 混合器:混合器由多个信号输入端,一个混合后的输出端;混合器是将调制到不同频道上的各路电视信号经过混合器混合成为一路信号,在一条射频同轴电缆上传输。 有时候,可以用定向耦合器取代混合器,将某路视频信号混合到射频传输电缆上。 ③ 分波器:分波器把电缆传输来的多频道射频信号分开,送入解调器中解调出对赢得视频信号 ④ 解调器:解调器将来自传输干线上的各路射频电视信号解调还原为视频电视信号,把这些信号送入监控系统控制中心。每个解调器解调一路视频信号。 传输线选用SYWV,SYWV:聚乙烯物理发泡绝缘,PVC护套,国标代号是射频电缆;高频衰减比SYV小,视频传输特性优异,在有线电视信号传输上应用广泛。 3)光缆传输方式:光缆传输是光将各摄像机的视频信号分别调制到对应的射频频道上,经过混合器到光发射端机,光发射端机输出光信号送入光缆中。经过光缆传输后,由光接收端机解调出射频信号,再经过射频解调器解调出对应摄像机的全视频信号。 光缆模拟射频多路视频监控系统结构如下图所示: 光缆传输视频图像信号,适用于远距离、大容量、高质量保密性传输图像信号。 ① 单膜光纤每千米损耗是同轴电缆的1%,模拟光纤多路电视传输系统可以实现20KM无中断传输,这个距离基本上能满足超远距离的电视监控系统。 ② 目前一路一芯单膜光纤可以传输几十路电视信号,传输容量大大提高。 ③ 光频噪声以及传输系统的非线性失真小,所以光纤多路视频传输系统的传输信号的噪声比、交调、互调等性能指标都较高;而且光纤系统抗干扰性能强,基本上不受外界温度变化影响,从而保证了传输质量。 ④ 光纤多路视频传输系统的保密性好,传输信号不易被窃取,适于保密系统使用,特别适于强电磁干扰和电磁辐射环境。 (3)控制部分:主要为矩阵及其键盘,用于视频切换功能和通讯控制带云台的摄像机动作。 (4)显示和记录部分:显示部分为监视器,记录部分为硬盘录像机。 3.视频监控系统的分类 视频监控系统从应用场合来讲,分为小型、中型和大型系统。如果从组成形式上由可以分为单头单尾方式、单头多尾方式、多头单尾方式和多头多尾方式。 1)单头单尾方式:头是摄像机,尾是监视器。这是由一台摄像机和一台监视器组成方式连续定点监视场所,如图1.1.6所示。有时候监视区域较大,可以在摄像机上安装变焦镜头,使摄像机能够观察的距离更远更清楚;也可以把摄像机安装在电动云台上,通过控制台的控制,可以使云台带动摄像机作水平和垂直方向的转动。这种单头单尾方式如图1.1.7所示。 2)单头多尾方式:单头多尾方式是由一台摄像机向许多监视点输送图像信号,由各个点上的监视器同时观看图像。这种方式用在多处监视同一个固定目标的场合。如图1.1.8所示。 3)多头单尾方式:多头单尾方式用在一处集中监视多个目标的场合。如图(1.1.9)所示。 4)多头多尾方式:多头多尾方式用在多处集中监视多个目标的场合,如图(1.1.10)所示。 4.视频监控系统类型 (1)普通视频监控系统 一般要求的视频监控系统由前端视频采集部分、传输部分、控制管理和显示部分组成。 前端视频采集部分:包括摄像机、镜头、解码器; 传输部分:在300-500M内采用视频基带传输方式传输视频、采用485总线传输控制信号; 控制管理部分:包括硬盘录像机、矩阵主机及其操作键盘; 显示部分:适当数量的监视器。 如图1.1.11所示: (2)特殊视频监控系统 特别要求的电视监控系统分为以下几类: 1)有声音拾取功能的电视监控系统:系统可以把监视的图像和声音内容一起传输到控制中心。 2)由视频监控系统和入侵报警系统两部分组成,系统在控制台设有入侵报警的联动接口。在有防盗报警信号时,控制台发出报警,并且启动录像机自动对警报的场所进行录像。 3)具有自动跟踪和锁定功能的电视监控系统:系统工作方式是将入侵目标的图像及声音信号转为数据文件,提取目标信号,反馈给摄像机及自动云台,控制摄像机及云台进行跟踪锁定,还将自动启动关联摄像机或报警装置。 4)运距离多路信号的视频监控系统 1.1.4 问题讨论 1.监狱视频监控系统、学校视频监控系统、商用楼视频监控系统等不同建筑物功能对视频监控系统的要求有什么不同? 2.视频监控系统分类如何,目前我国主流的视频监控系统处于哪一代? 3.就目前学校状况,讨论视频监控系统的架构 1.1.5 课后习题 1.视频监控系统主要有哪三部分组成,各部分有什么特点? 1.1.6 附录 1.基本术语 (1)视频video 基于目前的电视模式(PAL 彩色制式,CCIR 黑白制式625 行,2:1 隔行扫描),所需的大约为6 MHz 或更高带宽的基带信号。 (2)视频探测 video detecting 采用光电成像技术(从近红外到可见光谱范围内)对目标进行感知并生成视频图像信号的一种探测手段。 (3)视频监控 video monitoring 利用视频探测手段对目标进行监视、控制和信息记录。 (4)视频传输 video transmitting 利用有线或无线传输介质,直接或通过调制解调等手段,将视频图像信号从一处传到另一处,从一台设备传到另一台设备。本系统中通常包括视频图像信号从前端摄像机到视频主机设备,从视频主机到显示终端,从视频主机到分控,从视频光发射机到视频光接收机等。 (5)视频主机 video controller/switcher 通常指视频控制主机,它是视频系统操作控制的核心设备,通常可以完成对图像的切换、云台和镜头的控制等。 (6)报警图像复核 video check to alarm 当报警事件发生时,视频监控系统能够自动实时调用与报警区域相关的图像,以便对现场状态进行观察复核。 (7)报警联动action with alarm 报警事件发生时,引发报警设备以外的其他设备进行动作(如报警图像复核、照明控制等)。 (8)视频音频同步 synchronization of video and audio 指对同一现场传来的视频、音频信号的同步切换。 (9)环境照度 environmental illumination 反映目标所处环境明暗的物理量,数值上等于垂直通过单位面积的光通量。参见附录A。 (10)图像质量 picture quality 指能够为观察者分辨的光学图像质量,它通常包括像素数量、分辨率和信噪比,但主要表现为信噪比。参见附录A。 (11)图像分辨率picture resolution 指在显示平面水平或垂直扫描方向上,在一定长度上能够分辨的最多的目标图像的电视线数。参见附录A。 (12)前端设备 terminal device 指分布于探测现场的各类设备,在本系统中,通常指摄像机以及与之配套的相关设备(如镜头、云台、解码驱动器、防护罩等)。 (13)分控 branch console 通常指在中心监控室以外设立的控制和观察终端设备。 (14)视频移动报警 video moving detecting 指利用视频技术探测现场图像变化,一旦达到设定阈值即发出报警信息的一种报警手段。 (15)视频信号丢失报警 video loss alarm 指视频主机对前端来的视频信号进行监控时,一旦视频信号的峰值小于设定值,系统即视为视频信号丢失,并给出报警信息的一种系统功能。 任务2:视频监控系统设备选型及配置 1.2.1 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 1.2.2 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;电梯内设置一台摄像机。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; 1.2.3 知识点 1.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:要求在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。 (3)对于工业中心距离较近(500m)的情况,可以选用视频基带方式,系统图如下图所示: 2.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。 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,在仅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Lux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1/3英寸和1/4英寸。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。 1英寸--靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线mm,对角线mm,对角线mm,对角线mm,对角线)按扫描制式划分 PAL制、NTSC制。中国采用隔行扫描(PAL)制式(黑白为CCIR),标准为625行,50场,只有医疗或其它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 110VAC(NTSC制式多属此类),220VAC,24VAC,12VDC或9VDC(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,line?lock):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、半球型、枪式等等。 (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。 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1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸,其对应的摄像机CCD尺寸分别是1 /2英寸、1/3英寸、1/4英寸。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两大类型。 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。 手动光圈镜头是的最简单的镜头,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的动作由马达驱动,马达受控于摄像机的视频信号。 自动光圈镜头有二种驱动方式: 一类为视频输入型Video driver with Amp),这种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马达的控制。 另一类称为DC输入型(DC driver no Amp),它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈,二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: 标准镜头:又称为中焦距镜头,视角30°左右,在1/2英寸CCD摄像机中,标准镜头焦距定为12mm,在1/3英寸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 按变焦类型镜头可分为: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,因此,工程完工后,手动变焦镜头的焦距一般很少再去调整,而仅仅起到定焦镜头的作用。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。云台内装有两个电动机。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。 (1)云台的分类 1)按使用环境分类 云台按使用环境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 按安装方式分为侧装和吊装,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 按外形分为普通型和球型,球型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。 (3)解码器 解码器,也称为接收器/驱动器(Receiver/Driver)或遥控设备(Telemetry),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讯的前端设备。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,以满足不同能够用户的实际需要。高档次的解码器还带有预置位和巡游功能。 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0-33或36V直流电压信号,来控制直流云台的变速转动。 2)按照通讯方式分为单向通讯解码器和双向通讯解码器。单向通讯解码器只接收来自控制器的通讯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;双向通讯的解码器除了具有单向通讯解码器的性能外还向控制器发送通讯信号,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讯来传诵现场的报警探测信号,减少线)按照通讯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讯信号,而有些解码器还支持或者同时支持同轴电缆传输方式,也就是将通讯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。 (4)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BNC为端子 (6)硬盘录像机数字硬盘录像机(Digital Video Recorder简称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,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、可通过网路传输图像和控制信号等。 (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机数目相加,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。 (8)监视器 监视器作为视频监控终端设备,充当着监控人员的“眼睛”,同时也为事后调查起到关键性作用。监视器分类,可以分为黑白和彩色监视器, CRT(阴极射线管)和LCD(液晶)监视器。 1.2.4 任务步骤 根据学校工业中心图纸,确定系统类型,画出系统结构原理图; 2.根据所提供的图纸,进行现场勘查,确定监控信息点,填写信息点统计表如下: 视频监控系统信息点统计表 表1.2.1 信息点统计表 编号 位置分布 需求分类说明 单位 数量 备注 1 综合布线实训室 楼宇综合实训室 全方位旋转摄像机 ? 2 ? 2 电梯间 空间较小监控角度大 ? 1 ? 3 电梯入口及楼道 ? ? 5 ? 4 其它实训室 固定方向摄像机 ? 7 ? 3.前端系统配置表 根据信息点位置特点和用户要求,选配前端设备如下表: 表1.2.2前端系统配置表 编号 产品名称 产品型号 单位 数量 备注 ? ? ? ? ? ? 4.传输系统配置表 根据信息点和控制中心的位置和距离,选配传输系统设备和线传输系统配置表 编号 产品名称 产品型号 单位 数量 备注 ? ? ? ? ? ? 5.控制系统配置表 根据系统类型、信息点数等要求选配控制系统设备如下表: 表1.2.4控制系统配置表 编号 产品名称 产品型号 单位 数量 备注 ? ? ? ? ? ? 6.显示系统配置表 根据信息点数和具体监控要求,选配显示系统设备如下表: 表1.2.5显示系统配置表 编号 产品名称 产品型号 单位 数量 备注 ? ? ? ? ? ? 7.根据实训条件用表格形式列出所需要的设备材料清单 表1.2.6 设备材料清单 序号 产品名称 产品型号 单位 数量 备注 1 ? ? ? ? ? 2 ? ? ? ? ? 8.对实施任务进行分解,小组成员初步分工,并描述出来。 任务3:摄像机、云台、解码器的安装和调试 1.3.1 任务目标 通过特定场合摄像机镜头支架的安装和调试,了解摄像机镜头的分类和各项技术指标,学会摄像机镜头的选型,掌握摄像机镜头安装和调试技巧。 通过特定场合云台、解码器的安装和调试,了解云台、解码器的功能分类选型;学会云台解码器的安装接线,能够对系统故障进行调试; 1.3.2 任务内容 学校工业中心是实验室聚集地晚上没有人值班,需要安装固定彩色摄像机和全方位转动摄像机,方便校门口门卫监控工业中心楼梯口情况。 1.3.3 知识点 1.摄像机 监控系统中使用的摄像机主要是CCD摄像机。摄像机是摄像机和镜头的总称,根据被摄目标物体的大小和摄像机与物体的距离,通过计算得到镜头焦距来确定镜头,所以镜头都是依据实际情况而定的。 (1)CCD摄像机工作方式 CCD Charge Coupled Device(电荷耦合器件)是一种特殊半导体器件,被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上,CCD根据光的强弱积累相应比例电荷,各个像素积累的电荷在视频时序的控制下,逐点外移,经滤波、放大处理后,形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或视频机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。 (2)CCD彩色摄像机的主要技术指标 1)CCD尺寸(摄像机靶面大小)。 多为1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸和1/5英寸 2)CCD像素数 CCD由面阵感光元素组成,每一个元素称为像素,像素越多,分辨率越高,图像越清晰。38万像素以上为高清晰度摄像机。CCD像素数有的给出水平及垂直方向的像素数,如500(高)*582(宽),有的给出两者乘积值,如30万像素。对于一定尺寸CCD芯片,像素数越多每一个像素单元面积越小,由该芯片构成摄像机的分辨率越高。 3)水平分辨率 水平分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数,当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器上能够看到线数最多。分辨率不仅与CCD和镜头有关,还与摄像机电路通道频带宽度直接有关,通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线)灵敏度 也称最小照度,是CCD对环境光线的敏感程度,即CCD正常成像时所需要最暗光亮度。照度单位是LUX,数值越小,表示需要的光亮度越小,摄像机越灵敏。月光级或星光级等高敏感度摄像机可工作在很暗的条件下,2~3LUX属一般照度。 5)扫描制式 扫描制式,有PAL制和NTSC制之分。 6)摄像机电源 摄像机电源,交流有220V、110V、24V,直流为12V或9V。 7)信噪比 是信号对于噪声的比值取对数后乘以20,单位为分贝(dB)。一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC(自动增益控制)关闭时的值,因为当AGC接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也相应提高。CCD摄像机的信噪比的典型值一般为45~55dB。 8)视频输出 视频输出多为1Vp-p、75Ω,均采用BNC接头。 9)镜头安装方式 镜头安装方式,有C和CS方式,两者间感光距离不同。 (5)CCD彩色摄像机可调功能 CCD彩色摄像机除了上面介绍的基本参数外,还有一些可调功能,如同步方式选择、自动增益控制、背光补偿、电子快门、白平衡、色彩调整等。 1)同步方式的选择 有三种同步方式:外同步、内同步,电源同步供选择。 2)自动增益控制 所有摄像机都有信号放大电路,如果在微光下适当的放大可以相对提高清晰度,如果在光亮的环境中放大可能造成过载,造成信号畸变,需要有自动增益控制(AGC)电路来探测信号电平,适当开关AGC,使得摄像机在较宽动态范围内工作。即在低照度时自动增加摄像机灵敏度,提高图像信号强度获得清晰图像。 3)背光补偿 也称逆光补偿,通常摄像机AGC工作点由整个视场内容平均值决定。在视场中有很亮背景区和一个很暗前景区情况下,AGC对于前景区不合适。如果此时背光补偿开启时,摄像机只根据视场中一个子区域确定AGC工作点,如果前景目标恰好在此子区域内,将有效改善前景目标可视性。 4)电子快门 电子快门控制摄像机CCD累积时间,当电子快门关闭时,对于PAL摄像机,则为1/50秒。当摄像机的电子快门打开时,对于PAL型摄像机,其电子快门则覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。当电子快门速度增加时,聚焦在CCD上的光减少,结果将降低摄像机的灵敏度,同时对于观察运动图像时候,较高快门速度会产生一个“停顿动作”效应,增加了摄像机动态分辨率。 5)白平衡 白平衡用于彩色摄像机,使摄像机图像能精确反映景物状况。可以分为手动白平衡和自动白平衡两种方式。自动白平衡又分成连续方式和按钮方式两种。 自动白平衡的连续方式:白平衡设置将随着景物色彩温度改变连续调整,范围为2800-6000K。这种方式对于景物色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的,使色彩表现自然,但景物几乎没有白色时,连续白平衡不能产生最佳彩色效果。 自动白平衡的按钮方式:先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标,然后将自动方式开关从手动拨到设置位置,静止几秒钟,或者至图像呈现白色,在白平衡被执行后,将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置,此时白平衡设置将保持在摄像机的存储器中,直至再次执行被改变为止,其范围为 2300-10000K,在此期间,即使摄像机断电也不会丢失该设置。 2.镜头 镜头是监控系统中必不可少的部件,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。 (1)镜头的参数 镜头光学特性包括成像尺寸、焦距、相对孔径和视场角等几个参数。 1)成像尺寸 镜头一般可分为1英寸(25.4mm)、2/3英寸(16.9mm)、1/2英寸(12.7mm)、1/3英寸(8.47mm)和1/4英寸(6.35mm)等几种规格,分别对应不同成像尺寸,选用镜头时,应使镜头成像尺寸与摄像机靶面尺寸大小相吻合。 2)焦距 焦距决定了摄取图像大小,用不同焦距镜头对同一位置某物体摄像时,配长焦距镜头摄像机所摄取的景物尺寸大,反之,配短焦距镜头摄像机所摄取景物尺寸小。 当已知被摄物体的大小及该物体到镜头的距离时,可估算选配镜头焦距:f=hD/H或f=vD/V,其中D为镜头中心到被摄物体距离;H和V分别为被摄物体水平尺寸和垂直尺寸;h为靶面成像水平宽度,v为靶面成像高度。 3)相对孔径 为了控制通过镜头光通量大小,在镜头后部设置光圈。假定光圈的有效孔径为d,由于光线折射关系,镜头实际孔径为D,D与焦距f之比定义为相对孔径A,即:A=D/f。一般用相对孔径的倒数来表示镜头光阑的大小,即:F=f/D。F称为光圈数,标注在镜头光阑调整圈上,其标值为1.4、2、2.8、4、 5.6、8、11、16、22等序列值,每两个相邻数值中,后一个数值是前一个数值的倍。像的照度与光阑的平方成正比,光阑每变化一档,像亮度变化一倍。F值越小,光阑越大,到达摄像机靶面的光通量就越大。 4)视场角 镜头有一个确定视野,镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。视场角与镜头焦距f及摄像机靶面尺寸(水平尺寸h和垂直尺寸v)的大小有关,镜头的水平视场角αh和垂直视场角αv可分别由下式来计算,即:αh=2arctan(h/2f)? αv=2arctan(v/af) 根据以上两式,镜头的焦距f越短,其视场角越大,摄像机靶面尺寸h或v越大,其视场角也越大。如果所选择镜头视场角太小,可能出现监视死角;若选择镜头视场角太大,可能造成监视主体画面尺寸太小,难以辨认,画面边缘出现畸变。因此,要根据具体应用环境选择视场角合适镜头。 5)接口 镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。在视频监控系统中常用镜头是C型安装镜头。镜头安装部位口径是25.4mm,从镜头安装基准面到焦点距离是 17.526mm。大多数摄像机的镜头接口CS型,将C型镜头安装到CS接口听摄像机时需增配一个5mm厚的接圈。如果对C型镜头不加接圈就直接接到CS 型接口摄像机上,可能使镜头后镜面碰到CCD靶面的保护玻璃,造成CCD摄像机的损坏。 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。一般分为两类,一类是室内防护罩,另一类是室外防护罩。室内用防护罩结构简单,价格便宜,其主要功能是防止摄像机落尘并有一定的安全防护作用,如防盗、防破坏等。 室外用防护罩一般为全天候防护罩,即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况,都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。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控制的雨刷。 4.支架 普通支架有短的、长的、直的、弯的,根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求,再有就是安装位置,因为从实践中发现,很多室外摄像机安装位置特殊,有的安装在电线杆上,有的立于塔吊上,有的安装在铁架上。 5.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。云台内装有两个电动机。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。 (1)云台的分类 1)按使用环境分类 云台按使用环境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 按安装方式分为侧装和吊装,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 按外形分为普通型和球型,球型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。 (2)云台的选用 在选用云台时除了要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小、性能价格比和外型是否美观外,还应注意以下几个方面。 1)承重 为适应不同摄像机及防护罩的安装,云台的承重应是不同的。应根据选用的摄像机及防护罩的总重量来选用合适承重的云台。室内用云台的承重量较小,云台的体积和自重也较小。室外用云台因为肯定要在它的上面安装带用防护罩的摄像机,所以承重量都较大,它的体积和自重也较大。 目前出厂的室内用云台承重量为1.5~7kg,室外用云台承重量为7~50kg。还有些云台是微型云台,比如与摄像机一起安装在半球型防护罩内或全天候防护罩内的云台。 2)控制方式 一般的云台均属于有线控制的电动云台。控制线个为电源的公共端,另外4个分别为上、下、左、右控制端。如果将电源的一端接在公共端,电源的另一端接在“上“时,则云台带动摄像机头向上转动,其余类推。 还有的云台内装有继电器等控制电路,这样的云台往往有6个控制输入端。1个是电源的公共端,另4个是上、下、左、右端,还有1个则是自动转动端。当电源的一端接到公共端,电源的另一端接在“自动”端时,云台将带动摄像机头按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24V和220V两种。云台的耗电功率,一般是承重量小的功耗小,承重量大的功耗大。在选用云台时,最好选用在云台固定不动的位置上安装有控制输入端及视频输入、输出端接口的云台,并且在固定部位与转动部位之间(即摄像机之间)有用软螺旋线形成的摄像机及镜头的控制输入线和视频输出线的连线。这样的云台安装使用后不会因长期使用导致转动部分的连线损坏,特别是室外用的云台更应如此。 (3)云台结构 以雅安球罩云台YD5309为例,结构如图1.3.8所示。云台包括:顶盖、排风扇、上罩、内罩、下罩、摄像机托板、加热单元和限位块组成。 6.解码器 解码器的电路是以单片机为核心,由电源电路、通讯接口电路、自检及地址输入电路、输出驱动电路、报警输入接口等电路组成。解码器一般不能单独使用,需要与系统主机配合使用。 (1)解码器的作用和功能 解码器的主要作用是接收控制中心的系统主机送来的编码控制信号,并进行解码,成为控制动作的命令信号,再去控制摄像机及其辅助设备的各种动作(如镜头的变倍、云台的转动等)。 解码器不能单独使用,而必须与矩阵控制系统配合使用。 同一个系统中可能有多台解码器,所以每一台解码器上都有一个拨码开头,它决定了该解码器在该系统中的编号(即ID号),在使用解码器时,首先必须对拨码开关进行设置。在设置时,必须与系统中的摄像机编号一致。 解码器具有自检功能,即不需要远端主机的控制,直接在解码器上操作拨码开关,通过测试云台和电动镜头的工作是否正常来判断连线是否正确,同时镜头电压可在6V、8V、10V、12V之间进行选择,以适应不同的镜头电源。 解码器在通信正确时,通信指示灯闪亮,这样,就很容易判断此解码器与系统主机的连线是否正确。 解码器还具有回传为数据信号的功能,因而在实际应用中可以将各类报警探头等前端设备直接接于监控现场的解码器上。报警探头发出的报警信号可在前端解码器内编码后经由RS-485通信总线回传到中心控制端的系 统主机,这样在实际工程施工中即可省去从前端监控现场到中心控制端的报警连线,从而大大减小施工难度,也减少了工程线)解码器接线 解码器接线)解码器使用 选择好解码器的工作电压(P/TVOLTAGE),设置好解码器的地址(ID的1-8端子,地址为1-256),选择好解码器FUNCT中的1、2端子设定波特率,使解码器与控制设备之间有相同的数据传输速度,选择好解码器工作协议(FUNCT的3.4端子),并将通信控制线总线)与总线相连,解码器一方面可根据控制点发送过来的要求信号控制云台(up,down,left,right)的与镜头的电动变交(zoom,focus,iRis 和镜头公共端LENSCOM)及摄象机动作,并将一定的回复信号返回给控制点;一方面将视频信号传送给控制点作监控等.同时解码器可提供摄象机电源(DV12V,GND)和云台电源(P/TVOLTAGE),及交流24V电源提供给交流的24V的设备使用.此外还具有控制灯光.雨刷及镜头保护和自动匹配控制协议的功能,兼容多种控制协议. 注意: 1)当FUNCT中的3.4如拨成1.1,则拨ID为自检功能即控制云台的转动和像的清晰度,否则ID则表示解码器地址,当3.4都拨1时为自动匹配协议. 2)通电后POWER会一直亮,解码器接到正确的指令时,指示灯CODE会快速闪烁,若无法控制云台及摄象机应先检查CODE灯是否闪烁. 3)解码器的DATA+与DATA-两端之间需并接一个120欧的匹配电阻. 4)注意云台的工电压,然后在解码器上选择相应的电压. (4)485通讯方式 智能解码器采用RS485总线控制通讯方式,DATA+、DATA-为信号端, G(GND)为屏蔽地。标准RS485设备至智能解码器解码器之间采用二芯屏蔽双绞线连接,连接电缆的最远累加距离不超过15000米。多个解码器连接最远一个解码器的DATA+、DATA-两端之间并接一个120欧的匹配电阻。架设通讯线时,应尽可能地避开高压线路或其它可能的干扰源。 矩阵主机等RS485设备通讯端口的D+(DATA485+)、D—(DATA485— )、G(GND)与智能 图1.3.11 设备连接示意图 注意:解码器DATA+、DATA—、GND、端子对应连接 1.3.4 任务材料 工具:涨塞、螺丝刀、改锥、小锤、电钻 材料:各类镜头若干、彩色低照度摄像机一台、一体化摄像机一台;直流电源一个;视频线材若干、直流电源一个、监视器一台、支架、云台一台、解码器一台 1.3.5 任务步骤 摄像机镜头防护罩的安装 1.摄像机、镜头的选择 考虑到学校工业中心晚上没有灯光光线不充足仅监视景物的位置或移动,考虑使用低照度黑白摄像机;摄像范围局限在楼梯口较小的范围,选用定焦镜头。 2.摄像机、镜头、支架和防护罩的安装 (1)拿出支架,准备好工具和零件:涨塞、螺丝、改锥、小锤、电钻等必要工具;按事先确定的安装位置,检查好涨塞和自攻螺丝的大小型号,试一试支架螺丝和摄像机底座的螺口是否合适,预埋的管线接口是否处理好,测试电缆是否畅通,就绪后进入安装程序。 (2)拿出摄像机和镜头,按照事先确定的摄像机镜头型号和规格,仔细装上镜头(红外摄像机和一体式摄像机不需安装镜头)。 安装镜头时,首先去掉摄像机及镜头的保护盖,然后将镜头轻轻旋入摄像机的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头,还应将镜头的控制线连接到摄像机的自动光圈接口上,对于电动两可变镜头或三可变镜头,只要旋转镜头到位,则暂时不需校正其平衡状态(只有在后焦聚调整完毕后才需要最后校正其平衡状态。具体步骤如下: 1)卸下镜头接口盖。 2)镜头安装:逆时针方向转动松开定位截距可调环上的一颗螺钉,然后将环按 C 方向(逆时针)转动到底。否则,在摄像机上安装镜头时,可能会对内部图像感应器或镜头造成损坏。 3)必须根据镜头的类型将镜头选择开关置于摄像机的一侧。如果安装的镜头是 DC 控制类型,则将选择开关置于“DC”,如果是视频控制类型,则切换到“VIDE

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