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1、单元二闭路电视监控系统的前端设备,学习目标： 了解闭路电视监控系统前端设备的构成。 掌握前端设备的种类、功能和主要技术指标。 掌握前端设备的工作原理、安装调试方法。 会根据需要选择合适的前端设备。 会安装、连接和调试前端设备。 重点难点： 会根据需要选择合适的前端设备。 会安装、连接和调试前端设备。,2.1 摄像机,2.1.1 监控系统中摄像机的选择 摄像机是获取监视现场图像的前端设备。不论是闭路监控系统还是网络化监控系统，摄像机的选择、使用和安装都非常关键。目前在电视监控系统中使用的摄像机绝大多数都是以CCD图像传感器为核心的固态摄像机。 1. 摄像机的分类 （1）根据摄像机使用场所不同，摄
2、像机主要有以下几种： 枪形摄像机,球形摄像机：一般安装在天花板，可360旋转，适合于全方位监控。 烟感摄像机 ：外形如烟雾感应器，安装在天花板上，可实现比较隐蔽的监控。 针孔型摄像机：非常小巧的摄像机，有子弹头型、飞碟型、纽扣型等多种类型，可隐秘安装，用于隐秘监控。 网络摄像机：支持以太网接口，可在网络上进行监控。,图21 几种常见的摄像机,各种类型的摄像机,枪形摄像机,高速球形摄像机,烟感形摄像机,针孔形摄像机,网络摄像机,一体化球形摄像机,（2）依成像色彩划分 彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。 黑白摄像机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景
3、物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。相对于彩色CCD摄像机来说，黑白CCD摄像机具有高分辨率，低照度 等许多彩色CCD摄像机所不具备的优点，特别是其在红外光照下成像的夜视性能，使其在当今电视监控系统中仍然具有一定的市场占有率。 彩色转黑白摄像机：一般白天用彩色CCD图像传感器采集图像，晚上自动转成黑白CCD传感器采集图像。,（3）依分辨率灵敏度等划分 影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。影像像素在38万以上的为高分辨率型。 （4）按CCD靶面大小划分 CCD芯片已经开发出多种尺寸，目前采用的芯片大多数为1/3“和1/4“。在购买摄
4、像机时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。,（5）按扫描制式划分 由于节目的彩色编解码方式和场扫描频率不同。中国（不含港台地区）、印度、巴基斯坦等国家视频显示采用PAL(Phase Alteration Line, 逐行倒相)制式，美国、日本、中国台湾、韩国等采用NTSC（National Television Standards Committee，美国国家电视标准委员会）制式，因此摄像机也有PAL制和NTSC制两种。 在分辨率上等参数上，两种制式有所不同。在分辨率上，PAL制式使用的是720*576，而NTS
5、C制式使用的是720*480；在扫描频率上PAL制式每秒50场，NTSC制式每秒60场。,(6)依供电电源划分 按照摄像机使用的电源划分，摄像机可以分为直流和交流供电两种。 交流供电摄像机：供电电压可为交流110V（NTSC制式摄像机多采用此电压供电）、220V或24V 直流供电摄像机：直流供电摄像机多采用直流12V或9V供电。多数微型摄像机都采用直流供电。,(7)按照度划分 按照摄像机工作时所需的照度分类，摄像机可分为普通型摄像机、月光型、星光型和红外型摄像机。 普通型：正常工作所需照度为13LUX（lux,勒克斯,照度单位） 月光型：正常工作所需照度0.1LUX左右 星光型：正常工作所需照
6、度0.01LUX以下 红外型：如果采用红外灯照明，在没有光线的情况下摄像机也可拍摄图像。红外灯有室内、室外，短距离和长距离之分，一般常用1020米范围的红外灯。如图2-7所示两种红外灯。,2. CCD工作原理 CCD（Charge Coupled Devices）即电荷耦合器件（如图2-8所示），相当于人的视网膜，是摄像机的核心器件。其作用是将景物光照的强弱转变成电流大小的变化，实现光电转换。它具有光电转换、光电荷存储和固体扫描三个基本功能，其中比较特殊的是固体扫描功能。,3. 摄像机的选择 主要考虑的指标如下所述： （1）分辨率（清晰度） （2）CCD芯片 （3）灵敏度 （4）信噪比 （5）
7、工作温度 （6）电源电压,2.1.2摄像机的各项设置 监控系统中常用的摄像机与家用摄录像机相比功能较为简单，在使用过程中，只需根据摄像机所在的使用环境、所配接的镜头等因素，进行一些设置开关的调整即可，常用的设置如下： 1. AGC ON/OFF（自动增益控制） 2. AWB ON/OFF（自动白平衡） 3. ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制） 4. BLC ON/OFF（背光补偿开关） 5 LL/INT（同步选择开关） 6 VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关） 7 .SOFT/SHARP（细节电平选择开关） 8. FLICKERLESS（无闪动方式设置）,2.2 镜头,如果把摄像
8、机比喻为人的眼睛，镜头就好比是眼球，它直接关系到监看物体的远近、范围和效果。 1. 镜头的分类 镜头是闭路电视监控系统中必不可少的部件，镜头与摄像机（机体）配合，可以将远距离目标成像在摄像机的图像传感器靶面上。一般在监控系统中提到的摄像机均指的是CCD摄像机裸机，因此，在实际应用中，还需根据应用场合的现场情况及用户的具体要求，选择一个合适的镜头与摄像机配套。以下是根据不同的参数和应用对镜头进行的分类,（1）以镜头安装分类 所有的摄像机镜头均是螺纹口的，CCD摄像机的镜头安装有两种工业标准，即C安装 座和CS安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。 C安装座：从镜头安装基准面
9、到焦点的距离是17.526mm CS安装座：特种C安装，此时应将摄像机前部的垫圈先取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个C安装座镜头安装到一个CS安装座摄像机上时，则需要使用镜头转换器,（2）以摄像机镜头规格分类 摄像机镜头规格应据摄像机的CCD尺寸而定，两者应相对应。即： 摄像机的CCD靶面大小为1/2英寸时，镜头应选1/2英寸。 摄像机的CCD靶面大小为1/3英寸时，镜头应选1/3英寸。 摄像机的CCD靶面大小为1/4英寸时，镜头应选1/4英寸。 如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。,（3）以
10、镜头功能、结构分类 根据功能与结构的不同，镜头价格相差非常大，如电动变焦镜头要比普通定焦镜头的价格高约10倍，因此，只有正确了解各种镜头的特性，才能更加灵活地选择镜头。 固定光圈定焦镜头 手动光圈定焦镜头 自动光圈定焦镜头 自动光圈手动变焦镜头 自动光圈电动变焦镜头 电动三可变镜头,（4）以镜头焦距分类 短焦距镜头：也称为广角镜头，视角90度以上，焦距可小于几毫米，能提供一个较宽广的视野。 中焦距镜头：也称为标准镜头，视角30度左右，在1/2英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm，在1/3英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为8mm。 长焦距镜头：视角20度以内，焦距可达几米甚至几十米，此
11、镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影像放大，但使观察范围变小，适用于长距离监视。 变焦距镜头：有手动变焦和电动变焦两类。焦距可调，使用方便。,2. 镜头的选择 镜头的选用应考虑以下几点： (1)镜头尺寸应等于或大于摄像机成像面尺寸 (2)选用合适的镜头焦距 (3)考虑环境光线的变化 (4)考虑最佳监看范围 (5)镜头接口与摄像机接口要一致,2.2.2 镜头的安装、调试和使用 摄像机的使用很简单，通常只要正确安装镜头、连通信号电缆，接通电源即可工作。但在实际使用中，如果不能正确地安装镜头并调整摄像机及镜头的状态，则可能达不到预期使用效果。以下简要介绍摄像机镜头的正确安装、调试和使用方法。 1. 安
12、装镜头 2. 调整镜头光圈与对焦 3. 后焦距的调整,2.3 云台、防护罩和支架,监控系统中的云台主要起支撑作用，其台面可在空间任意方向上旋转，有效增加了摄像机的空间可视范围。防护罩和支架是监控端的辅助设备，用于固定和保护前端摄像机。它们与整个监控系统之间一般不需要电气连接。 2.3.1认识各种云台 在监控系统中提到的云台是一个可在水平及垂直两个方向上旋转的摄像机底座，里面除机械传动机构外还有电动机、继电器及相应的控制电路。它不需要三角架的支撑而通常是以简单的支架固定在墙壁或电线杆上，有些也可直接固定在墙壁或天花板上。,室外全方位球形云台,水平云台接线图,室外全方位云台,云台安装图,1. 云台
13、的安装与工作 云台需要通过云台支架安装于墙壁或屋顶上，在云台上方安装有防护罩，摄像机及镜头安装于防护罩内. 2. 云台的种类 根据云台的转动方位，云台可分为水平云台和全方位云台。根据云台的使用环境，云台可分为室内云台和室外云台。 （1）水平云台 水平云台又叫扫描云台，绝大多数用于室内环境。水平云台用于固定摄像机在水平方向上进行360的扫描，它的体积小、重量轻.,（2）全方位云台 全方位云台的台面既可以水平转动，又可以垂直转动，因此，它可以带动摄像机在三维立体空间内对场景进行全方位的监视。根据使用环境不同，一般可分为室内全方位云台和室外全方位云台两大类。 室内全方位云台 室外全方位云台 室外全方
14、位云台从结构上看与室内全方位云台基本类似，两者的最大区别主要体现在是否具有全天候的功能。所谓全天候功能就是要求云台能在恶劣的工作环境下正常地工作。,(3) 球形云台 3云台的原理和结构 为了控制云台的行程，云台配有行程开关，另外在旋转行程中还有两个定位卡销.,云台的结构,2.3.2 能正确安装和使用云台 安装方法 第一步：将装有摄像机镜头的防护罩安装在负载板上。 D型：云台负载板可事先卸下来，安装好防护罩后再装在云台上。 第二步：将云台及防护罩安装在云台支架或其它支撑物上。 注意：为安全起见，支撑云台和防护罩的支架或其它支撑物至少应承受5倍云台和防护罩总的重量，选用支架承重标准值最少在40Kg
15、以上。 第三步：接线。,云台控制线接线图,2.3.3 防护罩和支架的安装和使用 1. 防护罩 （1）防护罩的作用 防护罩是用于保护摄像机的装置。在室内使用时，其主要作用是摄像机的密封防尘，并兼起隐蔽摄像机镜头的作用。在室外使用时，其主要作用是保护摄像机不受自然环境的侵蚀，并在高温和严寒环境中自动为摄像机吹风降温或加热升温。有些室外防护罩还具有雨刷及喷淋装置。 （2）防护罩的种类和结构 室内防护罩 室外全天候防护罩,普通型防护罩,球型防护罩,室外防护罩,2. 支架 支架主要起固定作用，根据应用不同，可分为摄像机支架和云台支架。 （1）摄像机支架,（2）云台支架 由于承重要求高，云台支架一般均为金
16、属结构。考虑到云台本身已具有方向调节功能，因此，云台支架一般不再有方向调节的功能。,2.4 解码器,解码器的功能是把主机的控制码转换成模拟信号输出；提供云台24伏或220伏交流电压，镜头12伏直流电压，辅助24伏交流电压；2个辅助开关，有的还提供12伏直流供电。解码器是控制系统中最常用的设备，前端有一个云台或电动镜头，就需要有一个解码器。 解码器分为室内型和室外型，室外型有一个防水箱，并提供雨刷工作电压。,解码器的结构框图,解码器与设备的连接,解码器的设置: 解码器可以与多种数字监控硬盘录像机或矩阵主机配合使用，需要使用拨码开关设置解码器的通讯协议，使其与数字硬盘录像机或矩阵主机设置相同。另外，在一个系统中，解码器应有不同的识别地址。设置时，应注意不能有重复的地址编码。,单元小结,电视监控系统的前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩和多功能解码器等部件组成。摄像机是整个系统的眼睛，负责采集监控现场的图像，直接关
