1、苏州市职业大学 毕 业 设 计 说 明 书 毕业设计题目 智能视频监控系统的构建及应用 系 电子信息工程系 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 2010 年 6 月 11 日 智能视频监控系统的构建及应用 1 摘 要 “智能建筑”是将结构、系统、服务、运营及相互联系全面综合，并达到 最佳组合，所获得的高效率，高功能与高舒适性的大楼。在智能建筑中，电视 监控系统的作用非常重要。它可以对事件发生前后的信息进行记录，以便事后 对事件发生经过进行分析，保护各种资产。 本文通过阐述智能建筑中电视监控系统的系统组成结构、系统主要设备的 性能特点、技术指标的参数，说明如何构建 CCTV 系统中选择性价比优秀
2、的产品 以及如何构建性能良好、技术先进、安全可靠的电视监控系统；通过数字电视 监控系统的视频采集卡、嵌入式硬盘录像机的系统性能和技术参数、选择指标 的比对以及模拟电视监控系统和数字电视监控系统的优缺点的比对，说明如何 建设数字电视监控系统、通过比较同轴电缆、双绞线、光纤、射频调制传输的 传输距离、传输频带和带宽、信号的衰减程度等的优缺点，可以在工程中有效 合理的选择信号的传输方式和传输介质；通过阐述视频信号的各种压缩方式、 视频采集卡的技术数据和选取标准，说明在选择利用网络传输视频信号时如何 有效合理的利用网络的传输速度、获得流畅的视频流传输、清晰稳定的视频回 放信号。 本文最后通过对一例校园
3、监控系统构建的简单介绍,说明智能监控系统在实 际中的应用,及其所带来的高效快捷的报警联动,让警卫人员可以对突发事件进 行有效及时的处理。 关键词：智能建筑闭路电视监控系统(CCTV)，视频压缩，嵌入式系统 智能视频监控系统的构建及应用 2 目录 第 1 章 绪论 .4 第 2 章 CCTV 系统的组成 5 2.1 模拟系统前端部分的功能 .5 2.2 传输部分的作用 .5 2.3 控制部分 .6 2.4 监控系统数字部分的组成 .6 第 3 章 闭路电视主要设备参数和如何合理有效的选取 .7 3.1 摄像机的功能和技术参数 .7 3.1.1 摄像机分类 .7 3.1.2 摄像机的性能 .7 3
4、.2 摄像机镜头 10 3.3 云台 11 3.4 防护罩(防尘罩)和支架、解码器 13 3.4.1 防护罩 13 3.4.2 解码器 13 3.5 监视器(显示器) 14 3.6 控制信号的传输方式 15 3.7 控制中心控制设备与监视设备 16 第 4 章 数字视频 监控系统和它的技术优势 21 4.1 概述 21 4.2 数字监控系统的组成 21 4.3 视频压缩格式 21 4.4 监控图像的存储 22 4.5 微机视频监控系统 22 4.6 网络视频监控系统 23 4.7 视频信号传输方式 23 4.7.1 同轴电缆和同轴视频放大器 23 4.7.2 双绞线和双绞线视频传输设备 24
5、4.7.3 光纤和光端机 24 4.7.4 光纤传输方式的技术特点 24 第五章 浅谈校园监控系 统的建设 26 5.1 需求分析 26 5.2 系统设计 27 5.2.1 第一道防线：校园周界、大门出入口 28 5.2.2 第二道防线：校园内室外包括操场、主要路口等 29 5.2.3 第三道防线：各教学楼、办公楼、宿舍楼室和食堂等 30 5.3 结语 31 智能视频监控系统的构建及应用 3 结 论 32 致 谢 33 参 考 文 献 34 智能视频监控系统的构建及应用 4 第 1 章 绪论 盗窃是破坏社会安定的重大隐患，是当前社会普遍关注的问题。国家建设 部、公安部于 1996 年 1 月
6、5 日联合颁发城市居民住宅安全防范设施建设管理 规定，要求加强城市居民住宅安全防范设施的建设和管理，保障人民人身和 财产的安全，要求安全防范设施的建设应纳入建筑的规划，并同时设计、同时 施工、同时投入使用，要真正做到有备无患，防范未然，把改善安全性能，防 止盗窃和暴力犯罪的特殊措施作为提高房屋使用价值的一个重要举措，并将人 身安全放在安防设计的首位。 我国安全防范、火灾自动报警行业起步较晚，20 多年来经历了三个发展阶 段，即从小到大、从弱到强、从原始到智能化。目前已具有雄厚的实力但摆在 我们面前的问题还很多。例如，集中智能系统和分散智能系统有机结合的问题； 复合探测器怎样尽快为市场接受并大量
7、应用的问题；特殊恶劣环境的报警及联 动控制问题；城市和区域自动报警联网问题等。随着智能化技术的不断发展， 安全防范、火灾报警及联动控制也将全面进入智能化。 电视监控系统可分为闭路(有线)电视监控(CCTV)系统和无线电视监控系统。 有线电视监控系统有着保密性强，不易受干扰，也不干扰其他电器设备，不占 用无线电空间，传输信号稳定可靠，设备费用较低等很多优点，得到普遍使用 及推广。无线系统有着无线传输不需要布线，施工简单等优点，但有很多地方 是不能与有线(闭路)系统相比的，所以一般不采用。本论文主要讨论闭路电视 监控(CCTV)系统，简称电视监控系统或 CCTV 系统。 CCTV 系统是应用电缆或
8、光缆在闭合的环路内传输电视信号，从摄像到图像 显示。并按一定要求进行录像的独立完整电视系统。CCTV 可分为工业(管理)电 视系统和保安电视监控系统。工业电视监控系统应用于工厂企业的生产调度、 质量监测或对人眼不便直接观察的场所(如核反应堆、有毒、有害工序等)进行 监视，也用于商家、公司的经营管理。保安电视监控系统应用于写字楼、酒店、 宾馆、超级商场、银行、证券、交易所、文物展厅、展品库、停车场、机要保 密室、档案室、车站、机场以及某些建筑的出人口、主要通道、电梯轿厢等场 所。其作用是对现场进行实时图像监控，并能采用录像等方式进行记录。 智能视频监控系统的构建及应用 5 第 2 章 CCTV
9、系统的组成 CCTV 系统(模拟系统)一般由摄像机，监听微型话筒(传声器)、云台、解码 器、防尘罩(这些属于前端设备)、监视器、控制器、录像机、控制机框(这些属 于机房设备)、传输电缆和控制电缆等组成。概括地说，由前端图像获取、控制 信号和图像信号传输、终端显示和图像处理、信号控制设备等组成。 2.1 模拟系统前端部分的功能 前端用于获取被监控区域地图像，一般由摄像机和镜头、云台、解码器、 防尘罩等组成。摄像部分的作用是把系统所监视的目标，即把被摄物体的光、 声信号变成电信号，然后送入系统的传输分配部分进行传送。摄像部分的核心 是电视摄像机，它是光电信号转换的主体设备，是整个系统的眼睛。摄像机
10、的 种类很多，不同的系统可以根据不同的使用目的选择不同的摄像机以及镜头、 滤色片等。 2.2 传输部分的作用 摄像机输出的视频(有时包括音频)信号馈送到中心机房或其他监视点。控 制中心的控制信号同样通过传输部分送到现场，以控制现场的云台和摄像机工 作。 传输方式有两种：有线传输和无线传输。近距离系统的传输一般采用以未 经调制的原始视频信号即基带传输，有时也采用调制成载波传送。采用光缆为 传输介质的系统为光通信方式传送。 传输分配部分主要有以下几种： 1)馈线传输馈线有同轴电缆(以及多芯电缆)、平衡式电缆、光缆。 2)视频电缆补偿器在长距离传输中，对长距离传输造成的视频信号损耗进 行补偿放大，以
11、保证信号的长距离传输而不影响图像质量。 3)视频放大器用于系统的干线上，当传输距离较远时，对视频信号进行放 大，以补偿传输过程中的信号衰减。具有双向传输功能的系统，必须采用双向 放大器，这种双向放大器可以同时对下行和上行信号给予补偿放大。根据需要， 视频(有时包括音频)信号和控制信号也可调制成微波。开路发送。因此，我们 智能视频监控系统的构建及应用 6 说传输信号的传输分为有线和无线两种方式，有线常用同轴电缆、电话线、双 绞线和光纤等。无线常用微波，红外线等。23 终端设备的功能终端用于显示 和记录、视频处理、输出控制信号、接受前端传来的信号。一般包括监视器、 各种控制设备和记录设备等。 2.
12、3 控制部分 控制部分的作用是在中心机房通过有关设各对系统的现场设备(摄像机。云 台，灯光，防护罩等)进行远距离遥控。控制部分的主要设备有以下几种。 1)集中控制器 集中控制器一般装在中心机房、调度室或某些监视点上。使 用控制器再配合一些辅助设备，可以对摄像机工作状态，如电源的接通、关断、 光圈大小、远距离、近距离(广角)变焦等进行遥控。对云台控制，输出交流电 压至云台，以此驱动云台内电机转动，从而完成云台水平旋转、垂直俯仰旋转。 2)微机控制器 微机控制器是一种较先进的多功能控制器，它采用微处理机 技术，其稳定性和可靠性好。微机控制器与相应的解码器、云台控制器、视频 切换器等设备配套使用。可
13、以较方便地组成 l 级或 2 级控制，并留有功能扩展 接口。并装于云台上，在监控室通过控制器对云台进行遥控，带动摄像机做水 平和垂直旋转，同时可控制摄像机镜头焦距的改变(广角、标准或远望的连续变 化)。此外，根据实际需要，系统除了图像系统以外有时还配置控制系统，报警 输入，报警输出联动接口，语音复核系统等。 2.4 监控系统数字部分的组成 数字视频监视系统，它的图像获取部分仍然采用比较成熟的模拟摄像机部 分。他的信号传输主要通过综合布线来完成。也就是利用双绞电缆、光缆来传 输各种数据信号其终端部分，主要采用视频服务器、硬盘录像机。通过各种 专用软件来处理显示各种控制信号和图像信号。 智能视频监
14、控系统的构建及应用 7 第 3 章 闭路电视主要设备参数和如何合理有效的选取 3.1 摄像机的功能和技术参数 在系统中，摄像机处于系统的最前端，它将被摄物体的光图像转变为电信 号一视频信号，为系统提供信号源，因此它是系统中最重要的设备之一。 3.1.1 摄像机分类 按CCD靶面大小(aXb)分有lin，23in，12in，l3in，l4in等，见表 31。 按组合方式分有：分体式摄像机，即只有摄像机机身、镜头、防尘罩、云 台等，根据需要自由配置。一体化普通摄像机，即摄像机、镜头、防尘罩设计 为一体。还有快球型摄像机，即摄像机、镜头、防尘罩、快速云台设计成一体， 外形为球形或半球形。 表3一l
15、CCD摄像机靶面像场值 CCD 管 径 像场尺寸 1 in （25.4mm ） 2/3 in (17mm) 1/2 in (13mm) 1/3 in (8.5mm) 1/4 in (6.5mm) 相场高 a/mm 9.6 6.6 4.6 3.6 2.4 像场宽 b/mm 12.8 8.8 6.4 4.8 3.2 因此在选择摄像机时，应首先确定选择何种类型，以便满足使用要求。在 一般的电视监控系统中多选择1312in，PAL制，380480线AC220V或 DCl2V的CCD摄像机。这样既符合中国国情又能满足一般摄像需求 3.1.2 摄像机的性能 1)黑白摄像机与彩色摄像机黑白摄像机与彩色摄像机
16、的性能差别比较大，见 表32。同档次的黑白摄像机很多性能都高于彩色摄像机。当选用彩色摄像机 时，由于其灵敏度较低，必须具备较好的照明条件。如采用彩色摄像机，则后 智能视频监控系统的构建及应用 8 面的所有设备(矩阵、画面分割器、显示器等)都必须用彩色机，整个系统的价 格会更高 2)照度(或称灵敏度)。各种摄像器件的灵敏度不同，故各种摄像机的最低照 度也不同。最低照度的意思是指摄像机在此照度(光线强度)时，用规定的定焦 距镜头、光圈在FI4St摄像，可以获得看得见轮廓的图像，图像信号的有效幅 度不低于额定值(07V)的10(即O07V)。通常由真空摄像器件(Vidicon)摄 像的最低照度约为5
17、OLx，电荷耦合器件(CCD)摄像机的最低照度，黑白的为 02Lx，彩色的为IOLx各种环境的大约照度参见表33从此表中可以建 立起照度的概念，这个物理量反映了光照的强度，单位为勒克斯(1x)低照度 都是在这种条件下的参数。AGC还可保证图像信号在一定范围内波动时，获得稳 定的输出。 表3-2黑白和彩色摄像机对比 摄像机 参数 黑白 彩色 灵敏度 高 约低 10 倍以上 分解力 高 约低 20% 尺寸、重量 小 大 图像观察感觉 只有黑白 有彩色、真实 价格 低 高得多 表3-3各种条件的相对照度（大约） 照度/1 明暗例 照度/1 明暗例 210-5 明暗的夜晚 200 教室 810-4 星
18、光 300 设计室、打字室 3101 月圆 400 精细作业室 2 剧场内观众席 500 自选商场 5 曙光 3103 阴天室外 10 一般车库 310 晴天室外 50 宾馆走廊 3105 阳光下水边 100 宾馆大厅 3100 阳光下室外 为了获得满意的图像，所需的照度应比所选摄像机的最低照度大得多。例 如，为获得额定信号幅度，就应增大 10 倍。如果所选镜头光圈达不到 F14， 最大光圈只能是 F4，则 FI4 和 F4 的进光量相差三挡光圈(F28、F36)即 8 倍，此时应比最低照度大 80 倍的照度， 才能获得额定信号幅度， ，这一点在电视监控系统的设计中要特别注意，否 则工程完工后
19、才发现图像质量太差，便难予解决了。 智能视频监控系统的构建及应用 9 如有的场所光线实在太暗，为获得良好的图像，必须增加照明设施，也可 用红外照明(隐蔽性好)，还可用红外摄像机。还有一种彩色一黑白摄像机，当 光照度低于 5lOlX 时，自转变为黑白摄像，此时的最低照度可达 01lx。此 类摄像机多用于光照度变化特别大的室外监控系统，在这样的场所白天、夜晚 都可获得清晰的图像，只不过白天是彩色，夜里是黑白。故照度是衡量摄像机 在什么光照强度的情况下，可以输出正常图像信号的一个指标。在给出照度的 这一指标时，往往是给出“正常照度”和“最低照度”两个指标。 “正常照度” 是指摄像机在这个照度下工作时
20、，能输出满意的图像信号。 “最低照度”是指如 果低于这个“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。照度或灵敏度一般用“勒克斯”(1x)表示。 如某一摄像机的最低照度为 00llx，或某一摄像机的灵敏度为 0011 x。 3)同步：在切换图像时，为了防止图像闪跳，系统设备之间需采用外同步 信号连接器。目前一般利用控制器来进行同步，外同步在控制器中连接，这样 摄像机可以采用单电缆多功能传输方式。摄像机一般都具有电源同步功能，但 需注意同一系统中所有摄像机应使用同一交流电源，这样全部摄像机才能同步 在同一电源相位上，让系统获得电源同步。 4)电源摄像
21、机的电源一般有交流 220V、I lOV、24V，直流 24V、12V 几种， 要根据现场需要适当选择。 5)功耗摄像机的功耗： 一般在 320W 之间，各种摄像机的说明书中都有 此项指标。设计时要注意一组电源线供多少台摄像机，应采用多少平方毫米的 电线，还要考虑计算供给电源的容量。 6)CCD 尺寸：CCD 摄像机扫描的有效面积(光靶面积)，是用等效的摄像管直 径来标称的，参见表 2-ICCD 的尺寸决定着镜头的选择(在镜头一节中要讲)， 但要注意 CCD 尺寸的大小与摄像机的分辨率并无直接关系，l3 in 摄像机的 分辨率可能比 I2 in 的还要高，所以不一定光靶面积越大越好。 7)制式
22、：摄像机同家用电视机、录像机一样，也有制式之分，有 PAL 制和 NTSC 制等由于我国电视信号的制式是 PAL 制，所以摄像机一般选用 PAL 制， 购买时要注意根据设计系统所用的制式进行选择，要求全系统中所有设备都要 在同一制式上，否则系统将不可能正常工作。 8)清晰度：清晰度有水平清晰度和垂直清晰度。电视制式限制了垂直方向 的清晰度，各种制式有一个最高的限制，PAL 制约为 400 线摄像机的清晰度 是用水平清晰度来表示的。如果用 Rh 表示水平清晰度，V 表示画面的垂直高度， H 表示水平长度，M 表示一条水平线上能再现的象素数，那么水平清晰度由下式 定义：Rh=VHM 一般 V 和
23、H 的比是 34，即 075，当然清晰度越高越好， 智能视频监控系统的构建及应用 10 但价钱也越高，所以要根据实际需要慎重选择高清晰度的摄像机还要配高清 晰度的显示器才有意义，一般选择 450480 线的，清晰度已经很好了。故清晰 度一般都给出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，黑自摄像机在 350 线以上。这样的指标即可满足一般电 视监控系统的要求。 9)自动增益控制(AGC)：在低亮度的情况下，自动增益功能可以提高图像信 号的强度以获得清晰的图像。目前市场上 CCD 摄像机的最低照度都是在这种条 件下的参数。AGC 还可保证图像信号在一定范围
24、内波动时，获得稳定的输出。 10)自动白平衡：对彩色摄像机而言，白平衡是衡量红、绿、蓝三基色是否 平衡的参数。白平衡正常，才能真实地还原被摄物体的色彩。彩色摄像机的自 动白平衡就是让其实现自动调整。此功能又分自动自平衡(AwB)和自动跟踪白色 平衡(ATw)。AWB 功能可以自动 测量色温并保存起来。ATW 功能可以随时对被摄物体的色温进行跟踪测量， 并自动调整白色平衡以真实地还原色彩，这在光源经常改变，如晚上使用水银 灯等情况下非常有用。黑白摄像机没有此功能。 11)电子亮度控制：有些 CCD 摄像机可以利用电子快门，根据射入光线的亮 度来调节 CCD 图像传感器的曝光时间，从而在光线变化较
25、大时也可以不采用自 动光圈镜头。使用电子亮度控制时，被摄物体的景深要比使用自动光圈镜头日 寸要小 12)逆光补偿：在逆光的情况下，采用普通摄像机摄取的物体的图像会发黑 不清。具有逆光补偿功能的摄像机在这种情况下仍能得到被摄物体的清晰图像， 这是因为它采用了特殊的逆光补偿电路。这种电路可以检测被摄物体在整幅图 像中的尺寸和对比度，并自动计算所需的补偿电平进行补偿。有此功能的摄像 机价格较高，设计系统时应尽量选择顺光布置摄像机。 3.2 摄像机镜头 摄像机光学镜头的作用是把被观察目标的光像聚焦于摄像管的靶面或CCD传 感器件上，在传感器件上产生的图像将是物体的倒像，尽管用一个简单的凸透 镜就可实现
26、上述目的，但这时的图像质量不高，不能在中心和边缘都获得清晰 的图像，为此往往附加若干透镜元件，组成一组复合透镜，方能得到满意的图 像。 摄像机镜头按照其功能和操作方法可分为常用镜头和特殊镜头两大类： 1)常用镜头。常用镜头又分为定焦距(固定)镜头和变焦距镜头两种。 定焦距(固定)镜头焦距是固定的，采用手动聚焦操作，光圈调节有手动和 智能视频监控系统的构建及应用 11 自动两种。通常用在监视固定场所。 变焦距镜头焦距是可调的，既可以电动调焦，聚焦操作，也可以手动调焦， 聚焦操作。变焦距镜头光圈分电动和自动两种。自动光圈镜头也是常用的一种 镜头。由于它的光圈是自动的(由摄像机输出的电信号去自动控制
27、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，因而可对所 监视场所的视场角及目的物进行变焦距摄取图像。适合远距离观察和摄取目标。 常用在监视移动物体。 2）特殊镜头。这种镜头是根据特殊的工作环境或特殊的用途专用设计的镜 头。 短焦距镜头：入射角较宽，可提供较宽的视景中焦距镜头：标准镜头， 焦距长度视CCI)光靶尺寸而定。 长焦距镜头：入射角较窄，故仅能提供狭窄的视景，适用于远距离监视。 变焦距镜头：通常为电动式，可作广角，标准或远望镜头使用。 3.3 云台 云台是电视监控(CCTV)系统中不可缺少的配套设备之一它与摄像机配合 使用能达到上下左右转动的目的。扩大一台摄
28、像机的监视范围，同时能在一定 范围内跟踪目标进行摄像，提高了摄像机的使用价值。由于使用环境不同，云 台的种类很多。 云台按用途分为：通用型云台和特殊型云台。通用型云台又可分为遥控电 动云台和手动固定云台两类。目前遥控电动云台由于其操作，方便可靠，得到 普遍应用。特殊云台可分为防爆型云台、耐高温云台和水下云台等。 电动云台由微型电动机驱动，通过减速装置使输出轴获得所要求的转矩和 速度，带动摄像机进行各方向转动跟踪监视。电动云台的工作角度可调节微动 开关进行限位。由于采用了自锁能力的蜗轮蜗杆减速机构，所以当电动机停止 工作时，摄像机能立即悬停于任意工作位置，以达到使摄像机能够在设定范围 内跟踪监视
29、对象的技术要求，借助于遥控装置还可对摄像机进行遥控。选择云 台时，除考虑电参数外，还应考虑移动时云台所承受的重量，计算出摄像机和 镜头组合的总重量加上防护罩和任何附加部件的重量，如是室外使用还要考虑 可能增加云台负重的各种因素，如强风、冰雪等。 云台在大多数监控摄像机上是不需要的，因为很多摄像机是用来固定监视 某一个目标或区域的，如电梯的轿箱、宾馆饭店的走道、银行的柜台、金库、 各种出入口等都不需要摄像机旋转，可安装成固定式的。室内用云台承重小， 智能视频监控系统的构建及应用 12 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。 在现代建筑的
30、监视系统中，最常用的是室内和室外全方位普通云台，其选 择主要有以下几项指标。 1)回转范围云台的回转范围分水平旋转角度和垂直旋转角度两个指标。水 平旋转角度决定了云台的水平回旋范围，一般为0。350。垂直转动则有 35。、45。、75。等等。水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进 行调整。 2)承重云台的最大承载能力是指，摄像机(包括防护罩)的重心到云台工作 面的距离为50 mlll，该重心必须通过云台的回转中心，而且与云台的工作面垂 直，此时云台能承受的重力为云台的最大承载能力。云台对于这点的最大承载 力是云台的标称值。室内摄像机防护设备比较简单，重量轻，所以室内云台承 载能力设计得很小，
31、一般在8 kg左右。室外云台必须有防水性能，同时，与其 相配合的室防护罩由于考虑全天候工作，有的还有防冻加温装置，体积大，重 量也大，所以其承载能力设计得较大，一般在10 kg以上。 3)控制方式一般的电动云台，控制线为5根，其中l根为电源的公共端，另 外4根分为上、下、左、右控制如果将电源的一端接在公共端上，电源的另一 端接在。上”时，则云台带动摄像机头向上转，其余类推。还有的云台内装继 电器控制电路，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。当电源的一端接在公共端，电 源另一端接在“自动”端，云台将带动摄像机头按一定的转动速度进行
32、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24 V和220 V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。云台的安装 位置距控制中心较近，且数量不多时，一般采用从控制台直接输出控制信号， 用多芯控制电缆进行直接控制。而当云台的安装位置距离控制中心较远，且数 量较多时，往往采用总线方式传送编码的控制信号通过终端解码箱解出控制信 号再去控制云台的转动。 4)旋转速度在对目标进行跟踪时，对云台的旋转速度有一定的要求从经 济上考虑，普通云台的转速是恒定的，水平旋转速度一般在3。S10。S， 垂直在4。S左右。云台的转速越高，电机的功率就越大，价格也越高。有些
33、 应用场合需要在很短的时间内移动到指定的位置，一方面要求有位置控制，另 一方面要有很高的转速目前一些高速云台转速可以达到200。s以上。它们 通常把摄像机、镜头、云台和防护罩统一设计，高速球型摄像机就是一例在选 择云台时，除了上面的指标比较重要外，还要考虑云台所使用的电压目前市 智能视频监控系统的构建及应用 13 场上出售的云台的电压一般是交流220 V、交流24 V，特殊的还有直流12V的。 选择时要结合控制器的类型和系统中其他设备统一考虑。 3.4 防护罩(防尘罩)和支架、解码器 3.4.1 防护罩 防护罩也称防尘罩，它的作用是用来保护摄像机及镜头不受诸如有害气体、 天气、灰尘及人为有意破
34、坏等环境条件的影响。防护罩的分类有室内型、室外 型、空调型、防爆型、防尘型及高度安全型、装饰型、隐蔽型等。 根据实际的使用环境和具体的用途选择合适的防护罩是很重要的。室内型 防护罩的要求比较简单，其主要功能是保护摄像机，能防尘，能通风有防盗、 防破坏功能。有时也考虑隐蔽作用，不易察觉。带有装饰性的隐蔽防护外罩也 经常被利用。例如带有半球形玻璃防护罩的CCD摄像机，外形类似一般照明灯具， 安装在室内天花板或墙上室外防护罩比室内防护罩要求高，其主要功能有防 尘、防晒、防雨、防冻、防结露和防雪能通风。室外防护罩一般配有温度继电 器，在温度高时自动打开风扇冷却，低时自动加热。下雨时可以控制雨刷器刷 雨
35、。 3.4.2 解码器 解码器完成对上述摄像机镜头，全方位云台的总线控制如图3-1所示。变焦 镜头通常有光圈、聚焦、变焦3个电机，可以正反向旋转，6个动作分别称为： 光圈大、光圈小、聚焦远、聚焦近、变倍长和变倍短。变焦镜头的电机大部分 是直流电机，直流电机加反相电压后就会倒转，3个电机如果用一个公共接地端， 共有4根控制线。 电动云台通常有水平旋转和俯仰两个电机，也可以进行正反向旋转，4个动 作分别称为上、下、左、右。电动云台的电机大部分是交流电机，这种电机有 两个绕组，两个绕组有一个公共端，当一个绕组接交流电压时，另一绕组经移 相电容接入交流电压，当交流电压分别从两个绕组接入时，电机正向、反
36、向旋 转。两个电机的公共端接在一起，共有5根控制线。 智能视频监控系统的构建及应用 14 图 31 云台和变焦镜头控制电路 当摄像机与控制台距离比较近时，可用直接控制方式来操作摄像机，这时 可用多芯电缆将 10 个动作的控制电压从控制室传到摄像机处。变焦镜头的 3 个 直流电压需要 4 芯控制线，电动云台两个交流电机需要 5 芯控制线，一共要 9 芯控制线。如果再加上电源控制、雨刷控制就须用 13 芯电缆。用多芯电缆传送 电动云台和变焦镜头的控制电压原理简单，工作可靠，但其缺点是浪费线材， 且有很多能量消耗在传输电缆上，因此只适于近距离使用，一般不超过 100 m。当摄像机与控制台之间的距离超
37、过 100 m 时，则采用总线编码方式来操作摄 像机，一个摄像机的电动云台和镜头配备一个解码器，解码器主要是将控制器 送来的串行数据控制代码转换成控制电压，从而能正确自如地操作摄像机的电 动云台和镜头。目前控制距离较远的，电动云台和变焦镜头较多的场合，常用 上述方式，控制电缆可由 13 芯改为 2 芯，电机的驱动电源就地供给，避免了电 机驱动电源长途传送时的能量损失。解码器除了对摄像机的电动云台和变焦镜 头进行控制以外，有的还能对摄像机电源的通断进行控制。 3.5 监视器(显示器) 监视器是电视监控系统的终端显示设备。整个系统的状态最终都要体现在 监视的屏幕上，监视器的优劣直接影响着整个系统的
38、最终效果，所以监视器在 电视监控中与摄像机、控制设备等占有同样重要的地位。 监视器的选择： 智能视频监控系统的构建及应用 15 1)安全防范电视监控系统至少要有两台监视器，一台做切换固定监视用， 另一台做时序切换或多画面监视用。监视器宜采用 14in21in 屏幕的监视器， 特别是多画面显示的，应尽可能大一些。 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 400 线。 3)在选择监视器时，一定要根据实际情况或条件，选择技术指标合适的监 视器。 4)同样尺寸的监视器性能远好于电视机，但价格也高于电视机很多，有时 根据用户的要求也可采用电视机作监视器，有特殊要求时
39、，还可采用大屏幕电 视机或投影电视作为监视器。 5)选择监视器必须与系统安装的摄像机制式性能相一致。 6)还要考虑监视器本身的安装环境、条件等。 7)数字记录电视监控系统都选择电脑显示器作为监视器。 3.6 控制信号的传输方式 1)直接控制：控制中心直接把控制量送入被控设备。特点是简单、直观、 容易实现。在现场设备比较少，主机为手动控制时适用。但在被控的云台、镜 头数量很多时，控制线缆数量多，线路复杂，所以在大系统中不采用。 2)多线编码的间接控制： 控制中心把控制的命令编成二进制或其他方式的 并行码，由多线传送到现场的控制设备，再由它转换成控制量来对现场摄像设 各进行控制。这种方式比上一种方
40、式用线少，在近距离控制时也常采用。 3)串行编码的间接控制： 规模较大的电视监控系统大都采用串行编码。它 的优点是：用单根线路可以传送多路控制信号，从而大大节约了线路费用，通 信距离在不加中间(放大、分配、中继等)处理情况下达可达 1km 以上，加中间 处理环节处理可传 lOkm 以上。这样就克服了前面两种方式的缺陷。除了以上方 法外，还有一种控制信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。这种 方式不需另铺设控制电缆，它的实现方法有两种：一种是频率分割，即把控制 信号调制在与视频信号不同的频率范围内，然后同视频信号一起传送，到现场 后再把它们分解开；另一种方法是利用视频信号场消隐期间传送控
41、制信号。这 种方法在短距离传送时明显比其他方法要好，但设备的价格相对也比较昂贵。 (会议系统的音视频传输也采用此两种方式) 智能视频监控系统的构建及应用 16 3.7 控制中心控制设备与监视设备 1）视频信号分配放大器 在电视监控系统中，视频信号配接的标准阻抗是 75，视频信号输出的标 准电平是 1Vp-p(峰值)正极性，其中图像信号是 07Vp-p，同步信号是 03vp-p，这在视频设备的设计及系统设备的配置时要注意，否则会引起信号 失真或反射、重影等。在视频信号分配时，尤其要遵守信号幅度相适应和阻抗 匹配原则。有时电梯中的监控摄像为克服电梯变频系统频率接近视频信号而产 生的干扰，可将视频信
42、号调制成射频传送后再解调成视频信号。电视监控系统 中心控制室(机房)的视频信号都来自各摄像机，并由 75 同轴电缆送人机房。 当一路视频信号只送到一个监视器时，可直接把 75 同轴电缆送来的视频信号 接到监视器的视频输入端，监视器输入阻抗开关拨到 75 即可视频分配放大 器可将接收到的每一路视频输入信号复制成同一振幅的多个输出信号。如 CM9760- MDA 型视频分配放大器，有十六路视频输入，每个输入有四路视频输 出。在这里只把监视器作为视频设备来举例，对于其他视频设备(如录像机等) 的配接，也同样要用上述方法来处理。 图 3-2 视频放大器的典型配置图 2）矩阵(视频信号切换器) 在电视监
43、控系统中使用更多的是多个摄像机送来的信号要由一台或几台监 视器显示，这就要用视频信号切换装置进行切换，也叫做矩阵切换。在一个比 较大或大的电视监控系统(摄像机数量大于10台)中，使用矩阵切换不但可以节 省监视器的数量，减小监控机房的面积，而且可以使监控人员更方便、更科学 地进行监控工作(试想有几十台监视器，监控人员很难观察和操作，设备成本也 大大增加)。 一般情况下，摄像机的数量要大于监视器的数量，所以要通过中央控制器 智能视频监控系统的构建及应用 17 (图像切换控制器)(Video Switch)进行切换控制。中央控制器是大容量图像切 换控制器。有以大规模视频专用芯片为视频切换矩阵电路的多
44、路多通道小型视 频矩阵切换器，可以接收来自系统操作键盘的控制数据，并按其指令进行工作， 同时把状态信息回送给系统主控制器。图像切换器也可单独作为通用视频矩阵 箱在其他系统中应用。 图像切换器有多种型号，每种型号的切换矩阵容量不等，可以合理选用各 种型号的一台或多台组合成所需的视频切换矩阵系统，组合灵活方便。每台图 像切换器和各个视频切换通道均像一台独立的图像切换器一样，可独立设置为 自动切换和手动切换。在自动切换状态，可设置自动切换时间、切换路数等参 数。设置后的工作状态在重新设置前将永久保留。 图像切换器具有微处理器自动复位功能，保证系列在二级切换系统中的系 统可靠性。操作键盘与图像切换器之
45、间的控制指令数据、状态回传信息均在单 一双芯屏蔽电缆中双向传递，系统连网十分方便。用多台视频切换器并联，可 以组合成一套较大规模的视频切换矩阵，具有系统简洁、性能价格比较高的优 点。在同步摄像系统中，它具有场消隐期内切换功能，保证切换时画面不跳动、 无噪声完整的全功能微处理矩阵切换器具有强大的功能，一般可支持l8个 控制键盘，16个、32个、64个、208个、256个等视频输入，4个、16个、32 个等视频输出，并配有相应的报警输入及继电器输出(用于接报警器或控制录像 机)，配有时间、日期、字符叠加、自动巡视切换、多画面处理控制、支持计算 机联网等功能。有的还带有音频切换功能，有的可以通过简单
46、易用的键盘和屏 幕编程窗口来实现系统编程，每个合法用户均可通过任一键盘访问系统，并且 每个用户由自己的用户配置文件决定访问权限。有的还有串行通信端口及打印 机接口可进行视频打印等。 3)终端控制器(End Control ler)(操作键盘) 微机图像控制系统中的控制器也称为操作键盘(Key Board)。对整个系统中 的图像分配、切换编程、功能实现、时间设定、定时布防或撤防、报警驱动、 报警显示均由键盘发出相应的指令。程序编制选单由监视器显示，每个功能键 均标出汉字。 智能视频监控系统的构建及应用 18 图 3-3 终端控制器(键盘) 控制键盘在电视监控系统中是人机对话的工具，能够实现各种控
47、制功能。 它采用串行通信方式，具备多种控制接口；可以实现视频、音频信号切换的操 作，编程设置报警点的设防、撤防，云台、镜头控制，报警信号采集记录设备 的驱动；可以实现对前端译码器、视频矩阵切换器、报警信号控制器等设备的 连机控制：可以实现多键盘连接，有优先级控制。在智能化住宅小区中，闭路 电视系统中的信息量与信息处理的工作量都很大，因此控制台的操作一般都采 用了计算机系统，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切 换、报警处理、设备状态自检等工作。 现在出现的数字视频监控报警系统采用计算机多媒体技术，以CCD摄像机作 为报警探测器，摄像机将获取的视频信号传输到主机，主机里的高速图像
48、处理 器对视频信号进行数字化处理，将视频信号形成的图像与背景图像进行分析比) 较，若发现有差异就报警，因为这是一种全屏幕报警，因而不易漏报。同时主 机自动采集报警图像并存入计算机，事后用户可根据时间、地点随时查阅报警 现场的图像，以了解报警原因。系统将电视监控系统与报警合二为一，实现了 监视、报警与图像记录的同步进行，而且这种系统中没有录像机，没有视频分 配器，一切报警记录都在计算机的硬盘内，所有操作都根据屏幕上的软件提示 动作，对使用者来说是一种全新概念的安全防护系统。 控制系统的切换方式主要有如下三种： 单步切换方式：使用控制键盘把任一路输入视频信号切换到主监视器上。 顺序切换方式：使用控
49、制键盘编制的顺序切换方式程序，把系统中若干路 输入视频信号编为一个程序，程序运行时，其画面可按预先设定的时间在主监 视器上按顺序滚动或逆序滚动。 分组切换方式：使用控制键盘编制的分组切换程序，把几台摄像机分为一 组，依次将若干组变为一个程序。该程序运行时，各组画面同步按设定的时间 在一组监视器上轮流按顺序或逆序滚动。在程序运行时，用户根据实际需要可 以暂停，改变运行方向、退出或重新运行。 智能视频监控系统的构建及应用 19 4)报警扩展打印器 报警扩展打印器是完整的图像监控与报警联动专用配套设备，它具有报警 自动打印、报警声光数字显示及地址输出等功能。 5）字符发生器、电梯层楼叠加显示器 字符发生器是为每个监视器上叠加汉字地址而设计的。每一路最大汉字数 为7个可以放在监控点前端，体积小，也可以放在后端，汉字位置可以自由设 定。亮度可调，字符清晰。当图像电平变化时，叠加字符稳定，无跳动，效果 好，使用方便，并有分配功能，即一进二输出。电梯层楼叠加显示器是为电梯 内的摄像机能在监视器的图像上显示电梯运行实时情况的设备，便于观察和录 像。 6
