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视频监控系统的组成


2017-04-28 10:30   点击:37
                        典型的视频监控系统主要有前端设备、传输设备和后端设备这三大部分,其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式,它们之间的联系(即传输系统)可以通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。具体地说,电视监视系统由摄像部分(有时还有麦克)、传输部分、控制部分及显示和记录部分四大块组成。在每一部分中,又包含更加具体的设备或部件。 


图1视频监控系统组成
  1、前端部分
  视频监控系统的前端部分由摄像机、镜头、防护罩、安装支架、云台、解码器等组成,主要用于对公共区域、重点区域进行摄像,并将视频信号传送到后端进行处理。
   1)摄像机
  摄像机是获取监视现场图像的前端设备,在视频监控系统中使用的摄像机主要是CCD摄像机,它以CCD图像传感器为核心部件,外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等组成。
  摄像机具有黑白和彩色之分,由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点,特别是它可以在红外光照下成像,因此在视频监控系统中,黑白摄像机仍具有较高的市场占有率。顺便指出,在各商家列出的视频监控系统器材清单中的摄像机通常都是不带镜头的(一体化摄像除外),因此在实际应用中,应用根据监控现场的实际环境及用户要求,为摄像机配合适的镜头。
  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。 
   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。
   4)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,一类是室内防护罩,另一类是室外防护罩。
  目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温防护罩。这种防护罩内装有半导体元件,即可自动加温,也可以自动降温,并且功耗较小。
   5)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。由于种种原因,现有的支架可能难以满足要求,需要另外加工或改进。 
   6)解码器
  在具体的闭路视频监控系统工程中,解码器属于前端设备,它一般安装在配有云台及电动镜头的摄像机附近,有多芯控制电缆直接与云台及电动镜头相连,另有通信线与监控中心的系统主机相连。
  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。
  2、传输部分
  传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说,传输部分单指传输图像信号。但是,由于某些系统中除图像外,还要传输声音信号,同时,由于需要有控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制,因而在传输系统中还包含控制信号的传输,所以这里所讲的传输部分,通常是指所要传输的信号形成的传输系统的总和。
由于传输部分主要传输的内容是图像信号,因此重点研究图像信号的传输方式及传输中的有关问题。对图像信号的传输,重点要求是在图像信号经过传输系统后,不产生明显的噪声、失真(色度信号与亮度信号均不产生明显的失真),保证原始图像信号(从摄像机输出的图像信号)的清晰度和相频特性等方面有良好的性能。
  在视频监控系统中,由于传输方式的不同,在系统中采用的传输部件也不同。
   1)远距离视频传输方式下的传输部件
  远距离视频传输方式下的传输部件分为视频放大器及幅频和相频补偿器两类。
   ①视频放大器是装在摄像机输出端之后,传输线之前。也就是说,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。视频放大器要求其输出的电压是可调的,一般为1.5V至6V;其中幅频特性曲线在2.5MHZ至6MHZ之间峰起,峰起的高度应为2.5MHZ曲线的两倍以上。
   ②幅频和相频补偿安装在总控制台上的视频信号端口,以补偿送过来的视频信号。如果是传输黑白电视信号,由于传输而造成的高频信号幅度的相移失真,一般不必进行相移补偿;如果是传输彩色电视信号,则必须安装幅频和相频补偿器,否则会产生信号失真。
   2)射频传输方式下的传输部件
  射频传输方式下的传输部件有调制器、射频放大器和解调器等。这些部件与有线电视网使用的传输部件基本相同。
   3)光纤传输方式下的传输部件
  光纤传输方式使用的传输部件有光调制器、光放大器、光解调器等,与有线电视采用光纤传输时所使用的部件基本相同。光调制器与光解调器在工程上称为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
  电话电缆传输方式下的传输部件有发送中继器、地沟中继器、接收中继器、视频变压器和信号检测传感器等。
  3、控制部分
  控制部分是实现整个系统功能的指挥中心。控制部分主要有总控制台(有些系统还设有副控制台)组成。
  总控制台的主要功能有:视频信号的放大与分配、图像信号的校正与补偿、图像信号的切换、图像信号(或包括声音信号)的记录、摄像机及其辅助部件(如镜头、云台、防护罩等)的控制(遥控)等。
  在上述的各部分中,对图像质量影响最大的是放大与分配、校正与补偿、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和补偿部分。但在距离较远,或传输方式有要求的情况下,校正和补偿是非常重要的。因为图像信号经过传输之后,往往其幅频特性、相频特性无法保证指标的要求,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。经过校正与补偿的图像信号,再经分配和放大,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作用是对摄像头、镜头、云台、防护罩等进行遥控,以完成对被监视的场所全面、详细的监视或跟踪监视。
  总控制台上设有的录像机,可以随时把发生情况的被监视场所的图像记录下来,以便日后备查。目前,有些控制台上设有一台或两台“长延时录像机”或硬盘录像机,长延时录像机可用一盘60min带长的录像带记录长达几天时间的图像信号,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;硬盘录像机则可以将图像信号转换为数据信号后存入硬盘。有的总控制台上设有“多画面分割器”,如4画面、9画面、16画面等。也就是说,通过这个设备,可以在一台监视器上同时显示出4个、9个、16个摄像机送来的各个被监视场所的画面,并用硬盘录像机或长延时录像机进行记录。上述这些功能的设置,要根据系统的要求而定,并不是每个系统都采用。
  目前产生的总控制台上,在控制功能上、控制摄像机的台数上往往都是做成积木式的,可以根据要求进行组合。另外,在总控制台上还设有时间及地址的字符发生器,通过这个装置可以把年、月、日、时、分、秒都显示出来,并把被监视场所的地址、名称显示出来。在录像机上可以记录这些信息,这样对以后的备查提供了方便。
  总控制台对摄像机及其辅助设备(如镜头、云台、防护罩等)的控制一般采用总线方式,把控制信号送给各摄像机附近的“解码器”,在“解码器”上将总控制台送来的编码控制信号解出,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)。在某些摄像机距离控制中心很近的情况下为节省开支,也可采用由控制台直接送出控制运作的命令信号——即“开”、“关”信号。总之,根据系统构成的情况及要求,可以综合地考虑,以完成对总控制台的设计要求或进行订购要求。
  4、显示部分
  显示部分一般由几台或多台监视器(或带视频输入的普通电视机)组成,它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。
  在视频监控系统中,特别是在由多台摄像机组成的视频监控系统中,一般都不是一台监视器对应一台摄像机进行显示,而是几台摄像机的图像信号用一台监视器轮流切换显示。(http://www.diangon.com版权所有)这样做,一是可以节省设备,减少空间的占用;二是没有必要一一对应显示。因为被监视场所的情况不可能同时发生意外情况,所以平时只要隔一定时间(比如几秒、十几秒或几十秒)显示一下即可。当某个被监视的场所发生异常情况时,可以通过切换器将这一路信号切换到某一台监视器上一直显示,并通过控制台对其遥控跟踪记录。在系统配置时,通常采用4:1、8:1、甚至16:1的摄像机对监视器的比例数设置监视器的数量。目前,常用的摄像机对监视器的比例数为4:1,即4台摄像机对应1台监视器,当摄像机台数很多时,再采用8:1或16:1的设置方案。
  另外,由于“画面分割器”的应用,在有些摄像机台数很多的系统中,用画面分割器钯几台摄像机送来的图像信号同时显示在一台监视器上,也就是在一台较大屏幕的监视器上,把屏幕分成几个面积相等的小画面,每个画面显示一个摄像机送来的画面。这样可以大大节省监视器,并且操作人员观看起来也比较方便。但是,这种方案不宜在监视器同时显示太多的分割画面,否则会使某些细节难以看清,影响监控的效果。
  为了节省开支,对于非特殊要求的电视监视系统,监视器可采用有视频输入端子的普通电视机,而不必采用造价较高的专用监视器。监视器(或电视机)的屏幕尺寸宜采用其14英寸至18英寸之间的,如果采用了“画面分割器”,可选用较大屏幕的监视器。
  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,设置专用的监视架子,把监视器摆放在架子上。
  监视器的选择应满足系统总的功能的总的技术指标的要求,特别是应满足长时间连续工作的要求。

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