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江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材第三章视频监控系统3.1视频监控系统概述3.2视频监控系统的主要设备3.3视频监控系统的设计江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材第三章视频监控系统视频监控系统也称为电视监控系统。它以电视摄像技术为基础,是一种先进的、防范能力极强的综合系统。它可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等),获取被监控场所大量丰富的动态图像和声音信息;并将其传送到监控中心显示和记录。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.1视频监控系统概述3.1.1视频监控系统的基本组成前端设备传输设备终端设备电源线控制线视频监控系统组成框图江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.1视频监控系统概述1.前端设备前端设备主要是安装于监控现场及其附近的各种设备,它们的主要任务是采集监控区域的各种信息,故也可称为信息采集设备。这部分的主要设备有摄像机及其辅助设备(如镜头、云台、防护罩、解码器(编码时要使摄像头和管理软件上设置一致)、电源(解码器为5V直流、固定式摄像头为12V直流、球机为24V交流)等)。2.传输设备传输设备的任务是指将前端信息采集设备所产生的图像视频信号、音频信号和各种报警信号送至控制中心的显示记录设备,并把控制中心的控制指令发送到前端信息采集设备。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.1视频监控系统概述3.终端设备终端设备主要是指监控中心的设备和装置,包括控制台(有些系统还设有副控制台)、操作键盘、监视器(或带视频输入的普通电视机)、图像和声音记录设备等。它的主要任务是将前端设备传送过来的各种信息(图像、报警、声音等)进行处理,并予以还原和记录。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.1视频监控系统概述3.1.2几种常见的系统配置方式1.基本配置方式由摄像机及其辅助设备、终端解码箱、视频传输线路及控制信号总线、控制台及监视器组成。此方式只能监控图像不能监听声音,适合近距离,小范围。2.带有声音拾取功能的系统配置方式可以把被监控场所的图像和声音一起传送到监控中心。3.与防盗报警系统联动的配置方式这是一种防范功能很强的系统。在控制台上设有报警的联动接口,有入侵行为时,控制台上发出报警并启动现场摄像机自动对有报警的现场进行摄像和录像。4.有自动跟踪和锁定功能的系统配置方式该系统能进行判断并使摄像机始终对准入侵目标,使目标不在显示屏上消失。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.1视频监控系统概述单一的视频监控系统图江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.1视频监控系统概述江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.1视频监控系统概述江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备3.2.1前端设备1.摄像机摄像机是把光学图象信号转变为电信号的设备。当我们拍摄一个物体时,此物体上反射的光被摄像机镜头收集,使其聚焦在摄像器件的受光面(例如摄像管的靶面或CCD光敏单元)上,再通过摄像器件把光转变为电能,即得到了“视频信号”。光电信号很微弱,需通过预放电路进行放大,再经过各种电路进行处理和调整,最后得到的标准信号可以送到录像机等记录媒介上记录下来,或通过传播系统传播或送到监视器上显示出来。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备(1)摄像器件摄像器件式摄像机的核心器件,有真空摄像管和固体摄像器件(70年代才开始研发)两类。真空摄像管需设置聚焦与偏转控制系统,电子枪、偏转线圈、真空管等技术。体积大,耗电高,有拖尾现象等;固体摄像器件采用光电成像原理,其画面均匀性好、体积小、低功耗、寿命长等特点。其有三种类型:金属氧化物半导体(MOS)器件、电荷耦合(CCD)器件、电荷驱动(CPD)器件。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备(2)摄像机的主要性能指标1)分辨率:摄像机区分景物光相细节的能力。2)信噪比:摄像机输出图像信号与噪声信号之比。3)灵敏度:获取规定图像质量的输出视频信号所需的最低靶面照度。4)动态范围:保证图像质量所需景物的最高照度和最低照度的范围。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备(3)摄像机的分类1)按摄像器件的靶面分:有1.27cm(1/2英寸)、0.85cm(1/3英寸)、1.69cm(2/3英寸)、2.54cm(1英寸)、3.18cm(2.15英寸);当已知被摄物体的大小及物体到镜头距离,选取配镜头的焦距是:f=hD/Hf=vD/V式中,D为镜头中心到被摄物体的距离;H和V分别为被摄物体的水平尺寸和垂直尺寸;v为靶面成像的高度;h为靶面成像的水平宽度。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备2)按色彩纷:黑白和彩色;3)按适用照度分:普通、低照度和微光;照度的概念:夏日阳光:100000lux,阴天室外:10000lux,室内日光灯:100lux,黄昏室内:10lux,夜间路灯:0.11lux。4)按适用光谱分:可见光摄像机和非可见光摄像机;5)按分辨率分:高、中和低;6)按视频信号处理方式分:模拟和数字摄像机江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备2.镜头镜头是实现光电转换、形成图像必不可少的光学部件,由若干片凸凹不同的透镜粘合而成的透镜组组成。(1)主要性能指标1)成像尺寸:该镜头在像面成像的大小;2)焦距:焦点到透镜中心的距离;3)相对孔径:为减少环境照度对成像质量的影响,以控制通过镜头的光通量的大小;4)视场角:景物透过镜头在靶面上成清晰光像的范围。(2)视频监控中常用镜头1)定焦镜头2)变焦镜头3)电动镜头4)针孔镜头江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备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。(1)室内防护罩(2)室外防护罩4.云台云台是一种用以支撑并能按要求为摄像机提供合适观察角度的装置。(1)手动云台(2)电动云台5.终端解码器解码器主要负责将各操作键盘(视频切换矩阵主机)发送来的指令进行译码,并根据译码的结果为云台、镜头、摄像机、聚光灯、防护罩等前端设备提供电源,以驱动前端设备动作。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备防护罩云台镜头云台江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备3.2.2传输设备1.有线传输方式有线传输主要采用同轴电缆、电话线和光纤等方式。(1)同轴电缆传输方式★基带传输方式★调制传输方式(2)光纤传输方式★单路传输方式★频分多路传输方式★波分多路传输方式江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备光纤光纤跳线江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备(3)电话线传输方式电话线是专为音频信号设计的,其阻抗为100-120,要传输视频信号时,既要考虑率信号衰减的问题,一般话音的频带为300Hz-34Hz。电话电缆在10KHz以下的频率衰减特性大体是平坦的,超过此值,衰减特性随着频率增加而上升。及频率越高,衰减也越大。视频信号的带宽为6MHz,所以要利用电话线传输必须对信号做技术上的补偿处理。比如频率、幅度、特性阻抗等的处理。★模拟视频信号传输方式★数字视频传输方式江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备2.无线传输方式无线传输主要采用小功率、微波和卫星等传输方式。(1)小功率无线传输方式(2)微波传输方式(3)卫星传输方式无线传输方式所用频率应向当地无线电管理委员会申请批准后方可使用,且发射功率应适当,以免干扰广播和民用电视系统。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备3.2.3终端设备终端设备置于控制中心,主要任务是:对前端设备经传输设备传输到监控中心的各种信号,经适当处理,完成显示、监听、报警、记录等工作;对前端设备的遥控;对终端视频处理设备以及存储设备的控制。此外还有自检和自动调节功能。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备1.监视器江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备(1)监视器的主要性能指标1)清晰度(或分辨率):重现图像细节的能力;2)对比度:最亮处亮度与最暗处亮度的比值;3)灰度等级(亮度等级):分辨明暗层次的程度。(2)监视器的分类按色彩、屏幕尺寸等分江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备2.录像机为了便于对一些重要图像信息的记录、保存,需要在终端设备里配备录像机。有模拟和数字两种。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备3.视频分配器视频分配器是将一路视频输入转换成多路视频输出的装置。他有两个作用:一是补偿经同轴电缆传输衰减的视频信号;二是具有视频分配的作用。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备4.视频切换器视频切换器是将从多路视频信号中选择切换任一路或多路视频信号输出的装置。目前有n选1切换,n选m切换,微机视频切换等类型。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.2视频监控系统的主要设备5.多画面分割器多画面分割器是将多个摄像机所摄画面同时显示在一个监视器的不同位置的装置。有两种类型:一是固定的四画面分割器,另一类是4、8、16甚至32画面的多画面分割器。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.3视频监控系统的设计3.3.1设计的技术依据及一般原则1.设计的技术依据(1)国家有关的标准与规范(2)设计任务书(3)工程现场勘测(4)所用设备的性能指标(5)其他必要的技术依据2.设计的一般原则(1)设计应满足使用功能和运行可靠的前提下,努力降低工程造价和维护成本;江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.3视频监控系统的设计(2)设计方案应便于施工、维护及操作,应给系统留有一定的扩充余地;(3)系统制式应该与通用型应用电视制式一致;(4)设计中应采用符合国家和专业有关技术标准的定型产品;(5)系统选用的各配套设备的性能及技术要求应协调一致,并符合设计要求;(6)整个监控系统的技术应满足以下要求:1)视频信号幅度=(1±0.3V)2)信噪比≥38dB3)黑白监视器分辨率≥350TVL,彩色监视器分辨率≥270TVL4)灰度≥8级江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.3视频监控系统的设计3.3.2摄像部分设计1.摄像机宜采用黑白或彩色固体摄像机(相对摄像管而言),具有寿命长、体积小、抗干扰强、灵敏度高等优点;2.应根据监控现场和目标的照度来选择不同灵敏度的摄像机;3.摄像机镜头焦距应根据视场大小和镜头到监视目标的距离而定;4.环境温度不好应加装防护设备;5.应周密选择摄像机的安装位置、摄像方向及照明条件,力求监视效果较好;6.摄像机镜头应避免强光直射,保证摄像机靶面不受损;7.摄像机安装时应顺光源对准目标,不应逆光安装;8.根据工作环境选配相应的摄像机防护罩。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.3视频监控系统的设计3.3.3传输部分设计1.传输距离较近,可以采取同轴电缆传输视频基带信号;2.传输距离较远,需进入电缆电视网时,应采用同轴电缆传输射频调制信号的射频传输方式;3.长距离传输应避免强电磁干扰,宜采用光缆传输方式;4.传输距离远、监视点分布较广、施工难度大或流动性大,宜采用无线传输方式;5.当传输视频基带信号时,应注意衰减问题,适当增加均衡器或信号放大器;6.电(光)缆敷设的路径,应尽量简短、可靠、稳定。江西警察学院21世纪公安高等教育系列教材3.3视频监控系统的设计3.3.4控制中心的设计1.应选择环境噪声较小的场所作控制中心;2.控制中心的
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