電視監控系統教材

2023-01-28 17:54:05 字數 5074 閱讀 2610

第1章典型電視監控系統的構成

典型的電視監控系統主要由前端裝置和後端裝置這兩大部分組成,其中後端裝置可進一步分為中心控制裝置和分控制裝置。前、後端裝置有多種構成方式,它們之間的聯絡(也可稱作傳輸系統)可通過電纜、光纖或微波等多種方式來實現。如圖1-1所示,電視監控系統由攝像機部分(有時還有麥克)、傳輸部分、控制部分以及顯示和記錄部分四大塊組成。

在每一部分中,又含有更加具體的裝置或部件。

圖1-1 電視監控系統的基本組成

1. 1 主要裝置

1. 1. 1 攝像部分

攝像部分是電視監控系統的前沿部分,是整個系統的「眼睛」。它布置在被監視場所的某一位置上,使其視場角能覆蓋整個被監視的各個部位。有時,被監視場所面積較大,為了節省攝像機所用的數量、簡化傳輸系統及控制與顯示系統,在攝像機上加裝電動的(可遙控的)可變焦距(變倍)鏡頭,使攝像機所能觀察的距離更遠、更清楚;有時還把攝像機安裝在電動雲台上,通過控制台的控制,可以使雲台帶動攝像機進行水平和垂直方向的轉動,從而使攝像機能覆蓋的角度、面積更大。

總之,攝像機就像整個系統的眼睛一樣,把它監視的內容變為影象訊號,傳送給控制中心的監視器上。由於攝像部分是系統的最前端,並且被監視場所的情況是由它變成影象訊號傳送到控制中心的監視器上,所以從整個系統來講,攝像部分是系統的原始訊號源。因此,攝像部分的好壞以及它產生的影象訊號的質量將影響著整個系統的質量。

從系統雜訊計算理論的角度來講,影響系統雜訊的最大因素是系統中的第一級的輸出(在這裡即為攝像機的影象訊號輸出)訊號訊雜比的情況。所以,認真選擇和處理攝像部分是至關重要的。如果攝像機輸出的影象訊號經過傳輸部分、控制部分之後到達監視器上,那麼到達監視器上的影象訊號訊雜比將下降,這是由於傳輸及控制部分的線路、放大器、切換器、等又引入了雜訊的緣故。

除了上述的有關討論之外,對於攝像部分來說,在某些情況下,特別是在室外應用的情況下,為了防塵、防雨、抗高低溫、抗腐蝕等,對攝像機及其鏡頭還應加裝專門的防護罩,甚至對雲台也要有相應的防護措施。這些也將在後面的有關章節中討論。

1. 1. 2 傳輸部分

傳輸部分就是系統的影象訊號通路。一般來說,傳輸部分單指的是傳輸影象訊號。但是,由於某些系統中除影象外,還要傳輸聲音頻號,同時,由於需要有控制中心通過控制台對攝像機、鏡頭、雲台、防護罩等進行控制,因而在傳輸系統中還包含有控制訊號的傳輸,所以我們這裡所講的傳輸部分,通常是指所有要傳輸的訊號形成的傳輸系統的總和。

如前所述,傳輸部分主要傳輸的內容是影象訊號。因此重點研究影象訊號的傳輸方式及傳輸中有關問題是非常重要的。對影象訊號的傳輸,重點要求是在影象訊號經過傳輸系統後,不產生明顯的雜訊、失真(色度訊號與亮度訊號均不產生明顯的失真),保證原始影象訊號(從攝像機輸出的影象訊號)的清晰度和灰度等級沒有明顯下降等等。

這就要求傳輸系統在衰減方面、引入雜訊方面、幅頻特性和相頻特性方面有良好的效能。

在傳輸方式上,目前電視監控系統多半採用**基帶傳輸方式。如果在攝像機距離控制中心較遠的情況下,也有採用射頻傳輸方式或光纖傳輸方式。對以上這些不同的傳輸方式,所使用的傳輸部件及傳輸線路都有較大的不同。

1. 1. 3 控制部分

控制部分是整個系統的「心臟」和「大腦」,是實現整個系統功能的指揮中心。控制部分主要由總控制台(有些系統還設有副控制台)組成。總控制台中主要的功能有:

**訊號放大與分配、影象訊號的較正與補償、影象訊號的切換、影象訊號(或包括聲音頻號)的記錄、攝像機及其輔助部件(如鏡頭、雲台、防護罩等)的控制(遙控)等等。在上述的各部分中,對影象質量影響最大的是放大與與分配、較正與補償、影象訊號的切換三部分。在某些攝像機距離控制中心很近、或對整個系統指標要求不高的情況下,在總控制台中往往不設較正與補償部分。

但對某些距離較遠,或由於傳輸方式的要求等原因,校正與補償是非常重要的。因為影象訊號經過傳輸之後,往往其幅頻特性(由於不同頻率成分到達總控制台時,衰減是不同的,因而造成影象訊號不同頻率成分的幅度不同,此稱為幅頻特性)、相頻特性(不同頻率的影象訊號通過傳輸部分後產生的相移不同,此稱為相頻特性)無法絕對保證指標的要求,所以在控制台上要對傳輸過來的影象訊號進行幅頻和相頻的校正與補償。 經過校正與補償的影象訊號,再經過分配和放大,進入**切換部分,然後送到監視器上。

總控制台的另乙個重要方面是能對攝像機、鏡頭、雲台、防護罩等進行遙控,以完成對被監視的場所全面、詳細的監視或跟蹤監視。總控制台上設有的錄影機,可以隨時把發生情況的被監視場所的影象記錄下來,以便事後備查或作為重要依據。目前,有些控制台上高設有一台或兩台「長延時錄影機」,這種錄影機可用一盤60分鐘帶長的錄影帶記錄長達幾天時間的影象訊號,這樣就可以對某些非常重要的被監視場所的影象連續記錄,而不必使用大量的錄影帶。

還有的總控制台上設有「多畫面分割器」,如四畫面、九畫面、十六畫面等等。也就是說,通過這個裝置,可以在一台監視器上同時顯示出四個、九個、十六個攝像機送來的各個被監視場所的畫面,並用一台常規錄影機或長延時錄影機進行記錄。上述這些功能的設定,要根據系統的要求而定,不一定都採用。

目前生產的總控制台,在控制功能上,控制攝像機的台數上往往都做成積木式的。可以根據要求進行組合。另外,在總控制台上還設有時間及位址的字元發生器,通過這個裝置可以把年、月、日、時、分、秒都顯示出來,並把被監視場所的位址、名稱顯示出來。

在錄影機上可以記錄,這樣對以後的備查提供了方便。

總控制台對攝像機及其輔助裝置(如鏡頭、雲台、防護罩等)的控制一般採用匯流排方式,把控制訊號送給各攝像機附近的「終端解碼箱」,在終端解碼箱上將總控制台送來的編碼控制訊號解出,成為控制動作的命令訊號,再去控制攝像機及其輔助裝置的各種動作(如鏡頭的變倍、雲台的轉動等)。在某些攝像機距離控制中心很近的情況下,為節省開支,也可採用由控制台直接送出控制動作的命令訊號——即「開、關」訊號。總之,根據系統構成的情況及要求,可以綜合考慮,以完成對總控制台的設計要求或訂購要求。

1. 1. 4 顯示部分

顯示部分一般由幾台或多台監視器(或帶**輸入的普通電視機)組成。它的功能是將傳送過來的影象一一顯示出來。在電視監視系統中,特別是在由多台攝像機組成的電視監控系統中,一般都不是一台監視器對應一台攝像機進行顯示,而是幾台攝像機的影象訊號用一台監視器輪流切換顯示。

這樣做一是可以節省裝置,減少空間的占用;二是沒有必要一一對應顯示。因為被監視場所的情況不可能同時發生意外情況,所以平時只要隔一定的時間(比如幾秒、十幾秒或幾十秒)顯示一下即可。當某個被監視的場所發生情況時,可以通過切換器將這一路訊號切換到某一台監視器上一直顯示,並通過控制台對其遙控跟蹤記錄。

所以,在一般的系統中通常都採用四比

一、八比

一、甚至十六比一的攝像機對監視器的比例數設定監視器的數量。目前,常用的攝像機對監視器的比例數為四比一,即四台攝像機對應一台監視輪流顯示,當攝像機的臺數很多時,再採用八比一或十六比一的設定方案。另外,由於 「畫面分割器」的應用,在有些攝像機臺數很多的系統中,用畫面分割器把幾台攝像機送來的影象訊號同時顯示在一台監視器上,也就是在一台較大螢幕的監視器上,把螢幕分成幾個面積相等的小畫面,每個畫面顯示乙個攝像機送來的畫面。

這樣可以大大節省監視器,並且操作人員**起來也比較方便。但是,這種方案不宜在一台監視器上同時顯示太多的分割畫面,否則會使某些細節難以看清楚,影響監控的效果。個人認為,四分割或九分割較為合適。

為了節省開支,對於非特殊要求的電視監控系統,監視器可採用有**輸入端子的普通電視機,而不必採用造價較高的專用監視器。監視器(或電視機)的螢幕尺寸宜採用14英吋至18英吋之間的,如果採用了「畫面分割器」,可選用較大螢幕的監視器。

放置監視器的位置應適合操作者**的距離、角度和高度。一般是在總控制台的後方,設定專用的監視架子,把監視器擺放在架子上。

監視器的選擇,應滿足系統總的功能和總的技術指標的要求,特別是應滿足長時間連續工作的要求。由於監視器或電視機已有成型的產品,大家都很熟悉,在此不作詳述。

1. 2 中小型電視監控系統

通常的電視監控系統規模都不大,功能也相對簡單,但其適用的範圍非常廣。所監視的物件也不僅僅限於想到的人、商品、貨物或車輛,有些應用系統還涉及到對諸如天然氣罐、高油墨瓜爐的監視,另有些應用系統則需要對工廠的煙囪及排汙管道進行曲監視。電視監控系統可以自成體系,也可以與防盜報警系統或出入口控制系統組合,構成綜合保安監控系統。

一般來說,典型中小型電視監控系統的攝像監視點數不超過32點,造價大都在幾萬~幾十萬元。

1. 2. 1 簡單的定點監控系統

最簡單的定點監控系統就是在監視現場安置定點攝像機(攝像機配接定焦鏡頭),通過同軸電纜將**訊號傳輸到監控室內的監視器。例如,在小型工廠的大門口安置一台攝像機,並通過同軸電纜將**訊號傳送到廠辦公室內的監視器(或電視機)上,管理人員就可以看到哪些人上班遲到或早退,離廠時是否攜帶了廠內的物品。若是再配置一台錄影機,還可以把監視的畫面記錄下來,供日後檢索查證。

這種簡單的定點監控系統適用於多種應用場合。當攝像機的數量較多時,可通過多路切換器、畫面分割器或系統主機進行監視。以某著名外企總部為例,該總部曾多次丟失高檔膝上型電腦,後來在其各樓層的所有12個出口都安裝了定點攝像機,並配備了3台四畫面分割器和24小時實時錄影機,有效地杜絕了上述失盜現象。

某招待所也是採用了這種簡單的定點監控系統。這是在1~6層客房通道的兩端各安裝一台定點黑白攝像機,加上大門口、門廳、後門、停車場等4個監視點共計16臺攝像機,再配置一台16畫面分割器、一台29英吋大螢幕彩電和一台24小時錄影機便構成了完整的監控系統。

當監視的點數增加時會使系統規模變大,但如果沒有其他附加裝置及要求,這類監控系統仍可歸屬於簡單的定點系統,以某超市的閉路電視監控系統為例,由於該超市的營業面積較大(上下兩層總計約16000㎡),貨架較多,總共安裝了48臺定點黑白攝像機。這48臺攝像機的訊號被分成了3組,分別接到了對應的16畫面分割器、17英吋黑白監視器和24小時錄影機(該超市的實際工程中另外增加了防盜報警系統和公共廣播/背景**系統,此處從略)。圖1-2示出了該超市電視監控系統的構成。

圖1-2該超市電視監控系統的構成

1. 2. 2 簡單的全方位監控系統

全方位監控系統是將前述定點監控系統中的定焦鏡頭換成電動變焦鏡頭,並增加可上下左右運動的全方位雲台(雲台內部有兩個電動機),使每個監視點的攝像機可以進行上下左右的掃視,其所配鏡頭的焦距也可在一定範圍內變化(監視場景可拉遠或推進)。很顯然,雲台及電動鏡頭的動作需要由控制器或與系統主機配合的解碼器來控制。

最簡單的全方位監控系統與最簡單的定點監控系統相比,在前端增加了乙個全方位雲台及電動變焦鏡頭,在控制室增加了一台控制器,如sp3801,另外從前端到控制室還需多布設一條多芯(10芯或12芯)控制電纜。以某小型製衣廠的監控系統為例,在其製衣車間安裝了兩台全方位攝像機,在廠長辦公室內配置了一台普通電視機、一台切換器和兩台控制器,當廠長需要了解車間情況時,只需通過切換器選定某一台攝像機的畫面,並通過操作控制器使攝像機對整個監控現場進行掃視,也可以對某個區域性進行定點監視。

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目錄第一章概述 2 第二章設計方案依據和指導思想 2 第三章監控系統設計原則 3 第四章電視監控系統總體功能概述 6 第五章裝置介紹 7 第六章系統設定表 11 第七章施工方案 11 第八章質量保證方案 13 第九章驗收及測試計畫 14 第十章施工要求 16 第十一章控制中心功能及裝修要求 17 數...