弱电工程师培训资料--视频监控系统

前一页休息安防技术基础第二章视频探测与监控技术前一页休息前一页本章主要内容视频监视概述视频摄象子系统图象传输子系统视频显示与输出主要设备的原理和性能系统安装与调试前一页休息前一页是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，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）直接观看被监视场所的情况；可以把被监视场所的图像内容、声音内容同时传送到监控中心，使被监视场所的情况一目了然。同时，电视监视系统还可以与防盗报警等其它安全技术防范体系联动运行，使防范能力更加强大。视频探测与监控技术前一页休息视频探测与监控技术前一页特别是多媒体技术的发展以及计算机图像文件处理技术的发展，使电视监控系统在实现自动跟踪、实时处理等方面更有了长足发展，从而使电视监控系统在整个安全技术防范体系中具有举足轻重的地位。视频监控系统的另一特点是它可以把被监视场所的图像及声音全部或部分地记录下来，为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。视频监控系统已成为安全技术防范体系中不可或缺的重要组成部分。前一页休息前一页视频监控概述图视频监控系统原理图前一页休息前一页摄像部分是电视监控系统的前端部分，是整个系统的“眼睛”。它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。由于摄像部分是系统的最前端，并且被监视场所的情况是由它变成图像信号传送到控制中心的监视器上，所以从整个系统来讲，摄像部分是系统的原始信号源。视频摄象子系统前一页休息前一页在摄像机安装在电动的(可遥控的)可变焦距(变倍)镜头，使摄像机所能观察的距离更远，更清楚；把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，使摄像机能覆盖更大的角度、面积。视频摄象子系统前一页休息前一页传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像信号。目前视频监控系统多半采用视频基带传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，也有采用射频传输方式或光纤传输方式。对以上这些不同的传输方式，所使用的传输部件及传输线路都有较大的不同。传输部分的好坏将影响到整个系统的质量。图象传输子系统前一页休息在视频监控系统中，主要有两种信号，一是电视信号，二是控制信号。电视信号是从前端的摄像机流向控制中心；而控制信号则是从控制中心流向前端的摄像机、云台等受控对象。流向前端的控制信号，一般是通过设置在前端的解码器解码后再去控制摄像机和云台等受控对象的。前一页图象传输子系统前一页休息前一页视频基带传输方式是指从摄像机至控制台之间传输电视图像信号，这些信号完全是视频信号。视频传输方式的优点是传输系统简单；在一定距离范围内，失真小；信噪比低；不必增加调制器、解调器等附加设备。缺点是传输距离不能太远；一根电缆只能传送一路电视信号等等。由于电视监控系统一般摄像机与控制台之间的距离都不是太远，所以是最常用的一种传输方式。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页图象传输子系统视频基带传输方式前一页休息前一页视频平衡传输系统目前，解决远距离视频传输的一种比较好的办法是采用“视频平衡传输”方式。摄像机输出的视频信号经发射机转换为一正一负的差分信号，经双绞线传输至监控中心的接收机，再重新合成为标准的全电视信号送入控制台中的视频切换器等设备。这种传输方式不加中继器时，黑白电视信号最远可传输2000m；彩色电视信号最远可传输1500m。加中继器时最远可传输20km。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页视频平衡传输系统图象传输子系统前一页休息前一页远端切换方式在视频传输方式下，如果在距离监控中心较远的某个同一方向相对集中较多台摄像机时，也可以采取“远端切换方式”。所谓“远端切换方式”，就是把原来在控制台上进行的切换（视频信号切换及控制信号切换）移到远端摄像机群附近的地方进行。可以大大减少传输线路的数量。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页远端切换方式图象传输子系统前一页休息前一页射频传输方式在视频监控系统中，当传输距离很远又同时传送多路图像信号时，有时也采用射频传输方式，也就是将视频图像信号经调制器调制到某一射频频道上进行传送。主要优点是：传输距离远；传输过程中产生的微分增益和微分相位较小，因而失真小；一条传输线可以同时传送多路射频图像信号。缺点是：需增加调制器、混合器、线路宽带放大器、解调器等传输部件，而这些传输部件会带来不同程度的信号失真，并且会产生交扰调制与相互调制等干扰信号。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页图象传输子系统射频调制方式前一页休息前一页光缆传输方式用光缆代替同轴电缆进行电视信号的传轴，给视频监控系统增加了高质量、远距离传输的有利条件，其传输特性和多功能是同轴电缆线所无法比拟的。先进的传输手段，稳定的性能、高的可靠性和多功能的信息交换网络还可为以后的“城市报警与监控系统”奠定良好的基础。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页光缆传输方式传输容量大：通过一根光纤可传输几十路以上的电视信号。传输质量高：光纤传输需要相当多的中继放大器，因而没有噪声和非线性失真迭加。保密性能好：适合保密系统使用。同时，光纤传输不受电磁干扰，适合应用于有强电磁干扰和电磁辐射的环境中。敷设方便：光缆具有细而轻、拐弯半径小、抗腐蚀、不怕潮、温度系数小、不怕雷击等优点，为光缆的敷设工程带来了很大的方便。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页光缆传输方式调频（FM）光缆传输：它可传输多频道高质量信号，传输距离远。数字光缆传输：这种系统无中继噪声积累，无任何交互调失真，在极长的距离上有很好的图像质量。但一根光纤只能传输6~8路电视信号。多路调幅（AM）光缆传输：它是一种残留边带调幅光缆传输系统。一般AM光纤可传输40个频道，且性能/价格比高，发展很快，目前已广泛应用于有线电视系统中。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页光缆的结构光缆是由石英纤芯、石英包层和尼龙覆盖层组成。纤芯与包层的光折射率不同。光几乎以与纤芯和包层界面相平行的角度射入，经界面全反射，沿纤芯传播，在多次反射中，光的损失很少。衡量光纤的重要性能指标有损耗和带宽特性。光纤的损耗主要来自端面反射和界面反射产生的损耗、结构缺陷损耗和材料本身的损耗。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页光源与调制用于光缆的光源，目前以发光二极管和激光二极管为主。发光二极管是用半导体ＰＮ结把电信号转换成光信号的注入型场致发光器件。激光二极管也是由ＰＮ结构成的半导体器件，其平行侧面沿晶体的天然晶面被抛光，在正向偏置下，注入电流超过阈值后就从一侧解理面发射具有相干性的激光。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页光接收器接收光缆传输的信号有直接检测和外差检测两种方式。直接检测是用检光器件把光信号转换成电信号，进而解出原始信号。现已广泛应用于光缆传输的接收系统中。目前广泛应用的光接收器件是PIN光电二极管。外差检测是将光信号与机内激光混频，取出差频信号经放大、解调来恢复原始信号。这种方式目前还缺乏实用化技术。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页光缆传输的工作原理光纤传输系统主要由光发射机、传输光缆和光接收机组成。光发射机的核心器件是激光二极管，由前端来的射频信号对激光管的发光强度直接进行调制。光发射机一般采用分布反馈式（DFB）激光器。这是一种单模工作激光器，具有良好的噪声性能、线性和互调性能，可用多频道AM组合信号直接调制。光接收机一般采用光电二极管（PIN-PD）作为光转换器件。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页光缆传输的工作原理图象传输子系统前一页休息前一页光缆模拟射频多路电视信号该技术是利用射频多频道电视信号直接调制单模激光器。不加中继放大、均衡等处理，经低损耗一根单模光纤长距离传送到光检波器。然后经检波器直接恢复多频道电视射频信号，再经对应各射频信号的解调器解调出视频全电视信号。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页电话电缆传输方式是利用平衡电缆对的传送方式。在这方面的研究，我国已有多年历史，已经生产出了这样的设备。但就其技术水平及应用领域都还未形成具有竞争力的传输方式，并且还限制在单位内部的电视信号传输上。早在上世纪70年代国外某些国家就已经商品化了。由于这种传输方式在远距离、低成本方面具有优越性，已被广泛地应用于高速公路的交通监视系统以各大宾馆、饭店之间的视频服务网中。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页电话电缆传输的优越性传送距离最远可达60km，这是目前连光缆也难以轻易达到的水平。由于线路是对称平衡的，不易受到低频杂波的干扰。利用现有的电话电缆，并根据时分法对电缆进行多路复用，提高电缆的使用效率，降低运行费用。信号传输方式图象传输子系统前一页休息前一页在视频监控系统中，特别是在远距离传输信号的情况下，由于传输方式的不同，往往在系统中要采用一些不同的传输部件。图象传输子系统前一页休息前一页这种情况下传输部件有两类：视频放大器、幅频和相频补偿器。视频放大器有两种安装方式：一种是安装在摄像机输出端之后、传输线之前。另一种是安装在传输线中间，用于放大已衰减了的视频信号，这种情况下还应加装相位补偿器，以补偿由于传输所造成的信号的相位失真。远距离传输方式图象传输子系统前一页休息前一页幅频和相频补偿器。这种补偿器一般装在总控制台上的视频信号输入端口，以补偿传输过来的视频信号由于传输而造成的高频信号幅度的衰减和整个信号的相移失真。如果是传输黑白电视信号，即使传输距离较远，一般也不必进行相位补偿，但如果是远距离传输彩色电视信号（视频传输），则必须加装幅频和相频补偿器，否则会产生严重的信号失真，特别是色调失真。远距离传输方式图象传输子系统前一页休息前一页目前，在远距离视频传送的方式下，还可以采用平衡式视频传输方式。在摄像机的输出端加装“发射机”装置，将视频信号变为正、负对称平衡式信号，经传输线传输至监控中心的控制台后，再经过“接收机”的装置加以还原，成为标准的视频信号。这种传输方式的优点是可以用双绞线进行传送，如果在线路中间加放大补偿器后，传输的距离可以很远。黑白电视信号可传送20公里，彩色信号可传送2公里。远距离传输方式图象传输子系统前一页休息前一页射频传送方式下的传输部件有调制器、射频放大器、解调器等等，这些器件与有线电视网用的传输部件基本相同。射频传送方式图象传输子系统前一页休息前一页光纤传送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用的部件基本相同。光调制器与光解调器在工程应用上常称作光发送端机与光接收端机。光纤传送方式图象传输子系统前一页休息前一页电话电缆平衡传输方式下的传输部件中，有些部件的电路组成还是比较复杂的，如发送中继器、地沟中继器、接收中继器等，此外平衡中继器的电路组成更为复杂。除了这些部件外，还有视频变压器，信号检测传感器等电话电缆平衡传输方式图象传输子系统前一页休息前一页显示部分由多台监视器组成。它的功能是将传送来的图像显示出来。在电视监控系统中，一般都不是一台监视器对应一台摄像机进行显示，而是用一台监视器轮流切换显示。因为被监视场所的情况不可能同时都发生意外情况，所以平时只要隔一定的时间显示一下即可。系统基本组成视频显示与输出前一页休息前一页当某个被监视的场所发生情况时，可以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。在一般的系统中通常都采用四比一、八比一、甚至十六比一的摄像机对监视器的比例数设置监视器的数量。可采用“画面分割器”把几台摄像机送来的图像信号同时显示在一台监视器上。可以大大节省监视器，并且操作人员观看起来也比较方便。系统基本组成视频显示与输出前一页休息•摄象机与镜头•云台与防护罩•视频切换器•视频分配放大器•主控制台/副控制台•终端解码箱（解码控制器）•画面分割器•硬盘录像机•传输部件前一页主要设备的原理和性能前一页休息前一页摄像机是拾取图像信号的设备，即被监视场所的画面是由摄像机将其光信号（画面）变为电信号（图像信号）。目前，