电视监控系统的设计方法

电视监控系统的设计方法2007-05-1122:43电视监控系统在现代建筑中具有独特作用，它能被广泛应用的重要原因是它能实时、形象、真实地反映被监视对象的画面，它已成为人们在现代化管理中进行监视控制的一种极为有效的工具。电视监控系统由摄像机、传输分配、控制、图像的处理与显示四部分组成。该系统是双向的多路传输系统，既要向接收端传输视频信号，又要向摄像机传送控制信号和电源。1控制方式及控制信号的传输电视监控系统应具有对电动云台、电动变焦镜头、防护罩和电源的控制功能。控制中心与受控中心间的距离及受控设备的多少决定电视监控系统的控制方式。(1)当摄像机数量少，控制距离不超过500m时，可采用直接控制方式，用多芯电缆传输控制信号。这种方式控制线数量多，施工量大。(2)当摄像机数量少，控制项目较少，控制距离在1000m以内时，可采用间接控制方式。这种方式控制线数量也较多。(3)由于PC机技术的极大进步，现已将数字技术广泛应用于传统的模拟电视监控领域，这就是数据编码微机控制方式。这种方式采用串行码传输控制信号，系统控制线只需两根，适用于大中型系统的控制及长距离传输，还可以用软件将监控与报警系统兼容起来。(4)当控制距离在300～500m时，来自摄像机的视频信号及来自控制器端的控制信号可共用一条同轴电缆，这就是同轴视控方式。这种方式虽能节省控制线，但目前此类设备较昂贵，设计时要综合考虑。2视频信号的分配及传输2.1视频信号的分配当监视器不超过5台且就近设置时，可采用桥接分配方式，见图1；当一路视频信号要传送到相距较远的多个监视器时，应采用视频分配器方式，见图2。2.2视频信号的传输视频信号传输线有同轴电缆(不平衡电缆)、平衡对称电缆(电话电缆)、光缆。平衡对称电缆和光缆一般用于长距离传输，对于宾馆酒店等建筑一般采用同轴电缆传输视频基带信号的传输方式。当采用75－5同轴电缆时，一般传输距离在300m时，应考虑使用电缆补偿器。如采用75－9同轴电缆时，摄像机和监视器间的距离在500m以内可不加电缆补偿器。3摄像机及附属设备的选择电视监控用摄像机按摄像器件划分为电真空摄像器件(即摄像管)摄像机和固体摄像器件(CCD器件、MOS器件)摄像机两大类。电真空摄像管开发早、种类多，而目前已被一般电视监控系统选用的固体摄像管所代替，后者是近年发展起来的一类新型摄像器件，它的优点是：惰性小、灵敏度高、抗强光照射、几何失真小、均匀性好；抗冲振，没有微音效应；小而轻、寿命长。电视监控用摄像机目前正朝着小型化、轻量化、廉价化，并提高图像质量、增加操作功能的方向发展。3.1摄像机防护罩的选择首先要根据工作环境来选择摄像机。不同的工作环境对摄像机有不同的要求，如防雨、防尘，特殊场合还要求防辐射、防水等，室外工作时要求具有自动调温和遥控雨刷等功能，这些功能是通过选用防护外罩的办法实现的。3.2摄像机照度的选择在选择摄像机时，一般要求监视目标的环境最低照度应高于摄像机要求最低照度的10倍以上。通常黑白监视器监视目标最低照度不应小于10lx，彩色监视器监视目标最低照度不应小于50lx。零照度环境下宜采用红外光源或其他光源。3.3摄像机镜头的选择要将被监视的目标图像既可在监视器上充分显示出来，又能达到最经济合理的要求，一般来说，对于具有一定的空间范围、兼有宏观和微观监测要求、需要经常反复监测、又不需要同时监测的场合，宜采用变焦距镜头和遥控云台，除此之外，则尽可能采用定焦距镜头。监视目标逆光摄像时，宜选用具有逆光补偿的摄像机；监视目标亮度高低相差100倍以上或昼夜使用的摄像机，应选用自动光圈或电动光圈镜头；当需要遥控时可选用具有光对焦、光圈开度、变焦距的遥控镜头；需要隐蔽安装的摄像机，宜采用针孔镜头或棱镜镜头；电梯轿箱内的摄像机镜头就应选用水平视场角大于70度的广角镜头。3.4黑白、彩色摄像机的选择彩色摄像机比黑白摄像机价格高、维修费用高，因此如果被观察目标本身没有明显的色彩标志和差异，最好用黑白摄像机。3.5摄像机云台的选择云台的使用电压有交流型和直流型，要结合控制器的类型和系统中其它设备统一考虑。交流云台适用于定速操作，直流型适用于变速操作，它速度快，特别适用于带预置的系统。4摄像机的安装室内摄像机的安装高度以2.5～5m为宜，室外以3.5～10m为宜；电梯轿箱内安装在其顶部，与电梯操作器成对角处，且摄像机的光轴与电梯的两壁及天花板成45度。5图像的处理与显示5.1图像的处理闭路监控电视系统对所传输的图像信息具有切换、记录、重放、加工和复制等功能。视频切换器是能手动和自动编程，将所有视频信号在指定的监视器上进行固定或时序显示，也可以进行图像混合、画面分割、字幕叠加等处理。在用于安防的闭路监控电视系统中，视频切换器应具有与报警控制器联网的接口，当报警发生时切换出相应部位的摄像机图像，并能进行记录和重放，以便分析处理所发生的事故。5.2图像的记录及重放闭路监控电视系统采用录像机实现记录和重放功能，这种录像机的特点是应能长时间录像(目前普遍使用24h录像)，可以快速和静止重放所记录的画面，而且具有遥控功能，系统可以对录像机远距离操作，或利用系统中的控制信号自动操作录像机。5.3图像的显示监视器是闭路监控电视系统的终端显示设备。监视器的选择应根据整套系统的技术性能指标及使用目的来选择。选择彩色监视器还是黑白监视器应与系统的摄像机一致。屏幕的大小应根据控制中心的面积和监视人数进行选择。监视器的清晰度应相当于或高于摄像机的清晰度，以充分发挥摄像机的性能。监视器的数量根据实际工程需要，以区别轻重缓急，保证重点为原则，应与摄像机数量成适当比例。我认为重点部位监视器与摄像机的比例一般不小于1：3，非重点部位不小于1：8。6供电与接地电视监控系统应由可靠的交流回路单独供电，摄像机由控制中心集中供电，以防止突然断电影响整个系统，也为今后的工程维修及管理创造条件。系统接地宜采用一点接地方式，接地电阻不大于4Ω，当系统采用联合接地时，接地电阻不大于1Ω。7工程实例某大厦建筑面积12万平方米，是集商业、酒店、公寓等多种功能为一体的综合性建筑。该大厦地下三层为各专业设备用房，停车库，地上一层至五层为营业、办公及酒店大堂，六层以上为两座二十层的塔楼，分别是公寓和酒店。设计方案共采用了145台固定半球形彩色摄像机，主要分布在各个主出入口或电梯厅；采用3台快速跟踪球形彩色摄像机，主要分布在一层三个门厅；采用24台固定半球形彩色摄像机，安装于电梯轿箱内；采用8台固定半球形黑白摄像机，主要分布在地下停车场出入口；采用4台快速跟踪球形彩色摄像机，主要分布在地下停车场主出入口，兼顾场内管理。以系统的先进性、可靠性、可兼容性、可扩展性及操作方便、维护简单为原则，选用了日本ELBEX公司的EXC500、EXC700、EXC90、EXC1000等系列的高解像度、低照度摄像机和高速云台。此类摄像机体积小，外形美观，隐蔽性好；云台具有360度无限位旋转。系统可以对每个摄像机进行1至99个报警预置，方便搜寻、捕获监视区域；为适应当地气候、环境需要，在考虑户外型全天候摄像机时，配置了全天候户外保护箱、恒温系统、雨刮、喷水器等附加设备，该摄像机还具有画中画功能，保证在变焦过程中，还可以看清整个监视范围。系统的主机采用了ELBEX公司的EXYZ6000三维矩阵切换系统，通过同轴电缆传送视频信号。控制信号采用同轴视控方式。该主机最多可控制504台摄像机。有96路输出。系统软件可以对摄像机进行优先等级设置及按摄像机的顺序编程。另外，系统的报警接口最多可容纳1000个报警触点，能进行实时录像，视频捕获。由于该建筑位于市中心的黄金地带，面积十分宝贵，因此尽量压缩控制中心的使用面积。为了减小电视墙的大小，设计方案采用具有世界先进技术的SONY高解像度带四画面分割的29″大屏幕监视器5台，主要监视分布在主出入口及电梯厅的145台固定半球形彩色摄像机，其余摄像机由16台10″监视器监视。系统还采用了ELBEXEXV24实时长时间录像机，这种录像机可以在24小时内最多同时录下48个摄像机监视的图像，其中5台对整个系统画面进行压缩录像，一台录像机用来对录像带进行解压回放，做到录像查带两不误。再选用两台24h实时长延时录像机对现场画面进行跟踪录像，做到既有全局又有局部。系统采用集中供电方式，所有电源由控制中心提供，在每个楼层设置电源箱，摄像机电源由楼层配电箱供给。现代建筑中，完善的安全防范设施，是向金融业务楼、商业办公楼、宾馆、酒店、公寓楼等建筑内办公和居住的人们提供舒适、便利及安全保障的可靠基础。安全防范系统除闭路监控电视系统外还包括防盗报警系统、电子巡更系统、访客对讲系统和汽车库管理等。安全防范系统的模式有两种。一种是各子系统相互独立的组合模式，这种模式可能会造成子系统间大量重复的硬件设备，维修成本高，系统管理效率低，另一种是采用子系统集成的计算机综合管理模式，使各子系统建立在同一计算机网络平台上，实现硬件设备和软件资源共享，这种模式已愈来愈被人们认识并在实际工程中所采用。因此，在设计闭路监控电视系统时要综合考虑安全防范各子系统间的关系，建筑物的使用性质及功能，行业要求及将来的发展情况，统一规划系统，选择设备。