第二章闭路电视监控系统

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1、第二章第二章 闭路电视监控系统闭路电视监控系统第一节 闭路电视监控系统概述 第二节 闭路电视监控系统的主要设备 第三节 闭路电视监控系统的设计要求 第一节 闭路电视监控系统概述 一、闭路电视监控系统的功能 二、闭路电视监控系统的组成形式一、闭路电视监控系统的功能 闭路电视监控系统在住宅小区主要通道、重要公共建筑以及周界设置前端摄像机，通过遥控摄像机及其辅助设备（电动镜头及云台等），在监控中心就可直接观察被监控场所的各种情况，以便及时发现和处理异常情况。（1）对小区或公共建筑物的主要出入口、主干道、周界围墙、停车场出入口以及其他重要区域进行记录。（2）监控中心监视系统应采用多媒体视像显示技术，由

2、计算机控制、管理及进行图像记录。（3）系统可与防盗报警系统联动进行图像跟踪及记录。（4）视频失落及设备故障报警。（5）图像自动/手动切换、云台及镜头的遥控。闭路电视监控系统的主要功能如下： 二、闭路电视监控系统的组成形式 根据监视对象监视方式不同，闭路电视监控系统的组成方式一般有4种类型。1.单头单尾方式 2.单头多尾方式 3.多头单尾方式 4.多头多尾方式1.单头单尾方式 这是最简单的组成方式，如图2-1a所示。头指摄像机，尾指监视器。这种由一台摄像机和一台监视器组成的方式用在一处连续监视一个固定目标的场合。 图2-1b增加了一些功能，比如摄像镜头焦距的长短、光圈的大小、远近聚焦都可以遥控调

3、整，还可以遥控电动云台的左右上下运动和接通摄像机的电源。摄像机加上专用外罩就可以在特殊的环境条件下工作。这些功能的调节都是靠控制器完成的。 2.单头多尾方式 如图2-1c所示，它是由一台摄像机向许多监视点输送图像信号，由各个点上的监视器同时观看图像。这种方式用在多处监视同一个固定目标的场合。3.多头单尾方式 图2-1d是多头单尾系统，用在一处集中监视多个目标的场合。它除了控制功能外，它还具有切换信号的功能。如果系统中设有动作控制的要求，那么它就是一个视频信号选切器。 4.多头多尾方式 图2-1e是多头多尾任意切换方式的系统，用于多处监视多个目标的场合。此时宜结合对摄像机功能遥控的要求，设置多个

4、视频分配切换装置或短阵网络。每个监视器都可以选切各自需要的图像。第二节 闭路电视监控系统的主要设备 闭路电视监控系统根据其使用环境、使用部门和系统的功能而具有不同的组成方式，无论系统规模的大小和功能的多少，一般电视监控系统由摄像、传输、控制、显示和记录等4个部分组成 。 组成框图 图 2-2 闭路电视监控系统的基本组成一、摄像机部分1、摄像机 摄像机处于闭路电视监控系统的前端，它将被摄物体的光图像转变为电信号视频信号，为系统提供信号源，因此它是该系统中最重要的设备之一。 彩色摄像机 黑白摄像机 （1）按颜色划分 表2-1 黑白与彩色摄像机对比项目黑白摄像机彩色摄像机项目黑白摄像机彩色摄像机灵敏

5、度高低图像观察感觉只有黑白有色彩、真实分辨率高低价格低高尺寸及重量小大 因此，从图像监视角度来说，CCTV系统一般宜采用黑白摄像机，只有当对监视区有识别颜色要求时才采用彩色摄像机。 1）数字视频（DV）格式的全数字式摄像机 （2）按图像信号处理 2）带数字信号处理（DSP）功能的摄像机 3）模拟式摄像机 1）普通单机形，镜头需另配 （3）按摄像机结构区分 2）机板形 3）针孔形 4）球形 1）摄像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率400线左右的低挡型 （4）按摄像机分辨率划分2）摄像像素在2538万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率500线上下的中挡型 3

6、）摄像像素在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率600线以上的高挡型 1）普通型 正常工作所需要照度为13lx （5）按摄像机灵敏度划分 2）月光型 正常工作所需要照度为0.1lx左右 3）星光型 正常工作所需要照度为0.01lx以下 4）红外照明型 原则上可以为零照度，采用红外光源成像 （6）按摄像元件的CCD靶面大小划分 表2-2 CCD摄像机靶面像场的a、b值 摄像机管径/in(mm)像场尺寸1（25.4）2/3（17）1/2（13）1/3（8.5）1/4（6.5）像场高度a（高）/mm9.66.64.63.62.4像场宽度b（宽）/mm12.88.86.44.83.2

7、2.摄像机的镜头 镜头是摄像机的眼睛，起着收集光线的作用，正确选择镜头以及良好的安装与调整是清晰成像的第一步。 （1）按摄像机镜头的分类 有1in1/4in等规格（2）按镜头安装分 C安装座和CS安装（特种C安装）座 （3）按镜头光圈分 手动光圈和自动光圈 （4）按镜头的视场大小分 1）标准镜头 2）广角镜头 3）远摄镜头 4）变焦镜头 5）针孔镜头 按变焦镜头参数可调整的项目划分三可变镜头二可变镜头单可变镜头5）针孔镜头 镜头端头直径几毫米，可隐蔽安装。表2-3和2-4列出定焦和变焦镜头的参数焦距/mm最大相对孔径像场角度分辨能力/线数mm-1透射系数边缘与中心照度比（%）水平垂直中心边缘1

8、51：1.348o36o251：0.9532o24o501：227o20o382048751：216o12o35170.75401001：2.514o10o38180.78701351：2.810o7.8o30180.85551501：2.78o6o40202001：46o4.5o38300.82803001：4.54.5o3.5o35260.87875001：52.7o5o32150.84907501：5.62o1.4o32160.589510001：6.31.4o1o30200.5895表2-4 常用变焦距镜头参数表焦距/mm相对孔径视场角最近距离/mm对角线水平垂直121201：25o1

9、449o164o1240o1635o1030o11.312.5501：1.812o3347o2810o0338o487o3392o351.212.5801：1.88o5847o286o1838o184o4429o341.514701：1.88o5842o267o1234o545o2426o321.2151501：2.56o0455o504o5845o5430o3835o081.716641：29o4837o557o5230o455o5423o181.2181081：2.58o2447o366o4438o485o0229o341.520801：2.511o2043o189o0435o146o48

10、26o441.2201001：1.89o0435o147o1628o305o2621o341.3251001：1.89o0435o147o1628o305o2621o3423、云台 摄像机云台是一种安装在摄像机支撑物上的工作台，用于摄像机与支撑物之间的连接，云台具有水平和垂直回转的功能。云台的种类很多，可按不同方式分类如下：（1）按安装部分 室内云台和室外云台（2）按运动方式分 有固定支架云台和电动云台。（3）按承受负载能力分 转载云台、中载云台、重载云台、防爆云台（4）按旋转速度分 恒速云台、可变速云台表2-5 几种常用电动云台的特性 性能种类项目室内限位旋转式室外限位旋转式室外连续旋转式室

11、外自动反转式水平旋转速度6o/s3.2o/s6o/s垂直旋转速度3o/s3o/s3o/s水平旋转角0o350o0o350o0o360o0o350o垂直旋转角仰45o15o30o30o俯45o60o60o60o抗风力60m/s60m/s60m/s4.防护罩 摄像机防护罩按其功能和使用环境可分为室内型防护罩、室外型防护罩、特殊型防护罩。 5.一体化摄像机 一体化摄像机现在专指可自动聚焦、镜头内建的摄像机，其技术从家用摄像机技术发展而来，与传统摄像机相比，一体化摄像机体积小巧、美观，安装、使用方便，监控范围广、性价比高，在成功应用于教育行业视频展示台之后，正对安防产业监控系统形成新一轮的冲击。二、传

12、输部分 传输部分的任务是把现场摄像机发出的信号传送到控制中心。它一般包括线缆调制解调设备、线路驱动设备等。 监视现场和控制中心之间有两种信号需要传输：一种是摄像机得到的图像信号要传到控制中心，一种是控制中心的控制信号要传送到现场，控制现场设备。 视频信号的传输可以是直接控制，即控制中心把控制量直接送入被控设备，如云台和变焦距镜头所需的电源、电流信号等。这种方式适用于现场控制设备较少的情况。 另外，控制信号还可采用通信编码间接控制。这种方式采用串行通信编码控制方式，用单根线可以控制多路控制信号，到现场后再进行解码。这种方式可以传送1000m以上，能够大大节约线路费用。 除上述方式外，还有一种控制

13、信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。这种方式不需要另行铺设控制电缆。其实现方法有两种：一种是频率分割，即把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内，然后同视频信号一起传送，到现场后把它们分解开；另一种是利用视频信号场消隐期间传送控制信号。同轴视控在短距离传送时较其他方法有明显的优点，但目前此类设备价格比较昂贵，设计时可综合考虑。 三、控制部分 控制部分主要由总控制台（有些系统还设有副控制台）组成。总控制台中主要的功能有：视频信号放大与分配、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）等等。 总控制台

14、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 1、视（音）频切换器 2、视频矩阵切换控制主机 图2-3 视频矩阵切换控制主机 (1)矩阵切换主机的分类1）按系统的连接方式分类 可分为并联连接方式矩阵切换主机和星形连接方式矩阵切换主机两种。 2）按系统的容量大小分类 可分为小规模矩阵切换主机和大规模矩阵切换主机两种 (2)矩阵切换主机具备的主要功能 1）接收各种视频装置的图像输入，并根据操作键盘的控制将它们有序地切换到相应的监视器上供显示或记录，完成视频矩阵切换功能。通常是以电子开关器件实现。2）接收操作键盘的指令，通过解码器完成对摄像机云台、镜头、防护罩的动作控制。 3

15、）键盘有口令输入功能，可防止未授权者非法使用本系统，多个键盘之间有优先等级安排。4）对系统运行步骤可以进行编程，有数量不等的编程程序可供使用，可以按时间顺序来触发运行所需程序。5）有一定数量的报警输入和继电器接点输出端，可接收报警信号输入和端接控制输出。6）有字符发生器可在屏幕上生成日期、时间、场所、摄像机号等信息。 3、解码器四、显示和记录部分 显示部分一般由几台或多台监视器组成，它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。 记录部分中的录像机，其功能是将传送过来的图像一一记录下来，供分析研究使用。 1.视频监视器 2.多画面处理器 3.录像机 第三节 闭路电视监控系统的设计要求一、设计要求与步

16、骤二、设备的选择 三、传输线路的考虑 四、摄像点的布置 一、设计要求与步骤 电视监控系统的工程设计，一般分为初步设计（方案设计）和正式设计（施工图设计）。系统的设计方案应根据下列因素确定： （1）根据系统的技术和功能要求，确定系统组成及设备地点。 （2）根据建筑平面或实地勘察，确定摄像机和其他设备的设置地点。 （3）根据监视目标和环境的条件，确定摄像机类型及防护措施，在监视区域内它的光照度应与摄像机要求相适应。 （4）根据摄像机分布及环境条件，确定传输电缆的线路路由。 （5）显示设备宜采用黑白电视系统，在对监视目标有彩色要求时，可采用彩色电视机。对于功能较强的大、中型监控电视系统，宜选用微机控

17、制的视频矩阵切换系统。 （6）选用系统设备时，各配套设备的性能及技术要求应协调一致，所用器材应有符合国家标准或行业标准的质量证明。 （7）系统设计应满足安全防范和安全管理功能的宏观动态监控、微观取证的基本要求，并符合在现场条件下运行可靠、操作简单、维修方便等要求。 （8）应考虑建设和技术的发展，满足将来系统进一步发展和扩充，以及采用新技术、新产品的可能性。二、设备的选择1摄像机、镜头、云台的选择 （1）摄像机应根据目标的照度选择不同灵敏度的摄像机，监视目标的最低环境照度至少应高于摄像机最低照度的10倍，通常选择时可参照表2-7进行。照度与明暗例的关系如表2-8所示 表2-7 照度与选择摄像机的

18、关系 环境照度/lx摄像机最低照度（F/1.4）/lx黑白彩色1300.11305012503表2-8 照度与明暗例 照度/lx明暗例照度/lx明暗例0.3晴天月圆之夜的地面100饭店大厅2夜晚的病房、剧场内的观众席200视听室10车库、剧场休息时的观众席500小型自选商店内，普通办公室50旅游饭店的走廊 （2）在一般情况下选用的彩色摄像机，其最低照度应小于3lx（F/1.4）。用于室外安装的彩色摄像机，其最低照度应小于1lx（F/1.4）,或选用在低照度时能自动转换为黑白图像的彩色摄像机。 （3）在一般的监视系统中，大多数采用黑白摄像机，因为它比彩色摄像机容易达到照度和清晰度等的较高要求，彩

19、色摄像机主要用于对色彩有一定要求的场合，参见表2-9。表2-9 彩色和黑白摄像机的选择 彩色摄像机黑白摄像机信息量因有颜色而使信息增大（信息量为黑白摄像机的大约10倍）不能辨别颜色环境在光线暗的场所，清晰度差在光线暗的场所清楚度好（使用红外照明，在照度为0lx的黑暗处也可拍摄）费用费用较高费用低 （4）摄像机镜头应顺光源主向对准被摄目标，在只能逆光安装的地方，应选用具有逆光补偿的摄像机。否则易产生亮处图像白化，暗处图像质量不佳的现象。户内、外安装的摄像机均应加装防护套，防护套可根据需要设置遥控雨刷和调温控制系统。 （5）镜头像面尺寸应与摄像机靶面尺寸相适应。摄取固定目标的摄像机，可选用定焦距镜

20、头；在有视角变化的要求的摄像场合，可选用变焦距镜头。镜头焦距的选择可根据视场大小和镜头到监视目标的距离确定。 距离被照物体多远，拍摄图像有多大，由选择的广角镜头还是望远镜头来决定（见表2-10）。表2-10 摄像大小与镜头焦距 镜头种类1/3in用1/2in用2/3in用标准/mm81216广角/mm468超广角/mm468望远/mm1216 （6）电梯轿厢内的摄像机镜头，应根据轿厢体积的大小，选用水平视场角大小或等于90的广角镜头。（7）对景深大、视角范围广的区域，应采用带全景云台的摄像机，并根据区域的大小选用6倍以上的电动遥控变焦距镜头，或采用两只以上定焦距镜头的摄像机分区覆盖。（8）摄像

21、机应选用自动光圈镜头，尤其是室外的照度变化幅度相当大，必须采用自动光圈控制镜头。在电梯轿厢等光照度恒定或变化较小的场所可选用手动光圈镜头。 2显示、记录、切换控制器 （1）安全防范电视监视系统至少应有两台监视器：一台做切换固定监视用，另一台做时序监视用。监视器宜2351cm屏幕的监视器。 （2）一般监视器的屏幕尺寸应不小于9in，总时序图像记录用监视器的屏幕尺寸应不小于12in，双工多画面视频处理器用监视器的屏幕尺寸应不小于17in。 （3）安保电视系统摄像机的图像应能分组察看，时序及定点察看。 （4）对主要出入口、大堂及电梯轿厢等重点部位的图像应配置双工多画面视频处理器察看。 （5）摄像机与

22、监视器不包括双工多画面视频处理器用监视器。之间的配置应有恰当比例：系统部分摄像机配置双工多画面视频处理器时，应不大于5：1；百分之五十以上摄像机选用双工多画面视频处理器时，应不大于10：1；全部摄像机配置双工多画面视频处理器时，应不大于16：1。 （6）视频信号应作多路分配使用。一般分为三路：一路分组监视，一路录像、监视，一路备份输出。实行分组监视时，应考虑下列因素进行合理编组：区别轻重缓急，保证重点部位。忙闲适当搭配。照顾图像的同类型和连续性。同一组内监视目标的照度不宜相差过大。实行分组监视时，摄像机与监视器之间应有恰当的比例。主要出入口、电梯等需要重点观察的部位不大于2：1,其他部位不大于

23、6：1,平均不超过4：1. （7）黑白监视器的水平清晰度应大于600线，彩色监视器的水平清晰度应大于350线。根据用户需要，可采用电视接收机作监视器，有特殊要求时，可采用大屏幕监视器或投影电视。在同系统中，录像机的控制式和磁带规格宜一致，录像机的输入、输出信号应与整个系统的技术指标相适应。 （8）视频切换控制器应能手动或自动编程，对摄像机的各种动作进行程控，并能将所有视频信号在指定的监视器上进行固定或时序显示。视频图像上宜叠加摄像机号、地址、时间等字符。 （9）电视监控系统中应有与报警控制器联网接口的视频切换控制器，报警发生时切换出相应部位的摄像机图像，并能记录和重放。具有存储功能的视频切换控

24、制器，当市电中断或关机时，对所有编程设置、摄像机号、时间、地址等均可保持。 （10）摄像机的图像应有字符显示，以资区分。 （11）电梯轿厢内摄像机的视频信号应与电梯运行层楼信号叠加，并显示在监视器的图像画面上。 （12）下列图像信号应记录：事故的现场情况及其全过程；出入涉外场所的人流动态；预定地点发生报警时的图像信号。 （13）主要出入口、大堂、总服务台、电梯轿厢、首层电梯厅、室外车道、地下车库出入口等重要场所，应配置双工多画面视频处理器和长时间图像记录设备。 （14）系统应配置长时间图像记录设备，对系统的图像信号进行时序或定点记录。 （15）与安全报警装置等联动的摄像系统，宜单独配备相应的图

25、像记录设备。 （16）系统配置的图像记录设备，必须为专用设备。如长时间图像记录设备为录像机时，其工作状态宜设置在24h进行不间断图像记录；报警时自动转至3h工作状态，进行实时图像记录。 （17）大型综合安全消防系统需多点或多级控制时，宜采用多媒体技术，做到文字信息、图表、图像、系统操作在一台PC上完成。 （18）监视器的选择 选择的监视器必须与安装的摄像机性能、监视形态、监视器本身的安装环境相吻合。按用途选择监视器如表2-11所示。 表2-11 按用途选择监视器 用途选择要点4分割系统14in以上的监视器比较合适。小于14in的监视器，在显示4分割图像时，各摄像机拍的图像很难核实安放在ELA支

26、架上时15in以下的监视器比较合适。大于15in时，ELA尺寸的支架不够宽每台摄像都配有一台监视器时10in左右至21in左右的监视器比较合适，需认真考虑监视人与监视器之间的距离（远且监视器小时，看着困难）和安装场地各监视器邻接安放时有金属机壳的监视器比较适合，可以防止监视人之间互相干扰使用高图像清晰度的摄像机时适合选用水平图像清晰度高的监视器。如果选用水平图像清晰度低的监视器，则摄像机的性能不能充分发挥出来用于摄像机对焦时6in监视器比较适合。如果使用更小的或液晶监视器，则不能进行严格地调焦。 （19）监视形态的选择：当你监视摄像机拍摄的图像时，监视形态由监视方法和往VTR记录的方法来决定。

27、主要监视形态如表2-12所示。 一般来说，如果选择实时监视形态，则采用4分割系统，如果用于记录，则采用帧切换系统，可以从价格和场地方面考虑如何选择。系统监视方法实时监视VTR记录1：1系统（1）所有的摄像机拍摄的图像没有空载时间，都可以核实（2）所占场地大理想作法，是每台摄像机都与VTR连接，但从费用和场地方面考虑，可以用帧转换开关和时序转换开关进行记录4分割系统（1）节省监视器，但所有摄像机的拍摄的图像没有空载时间，都可以核实（2）在报警等情况下，可将报警的摄像机拍的图像扩大到整个画面，加以核实有两种记录方法，一是每台4分割机器都与VTR连接，二是在一台VTR上边切换4分割画面边记录。空载时

28、间少，但重放时，各台摄像机拍的图像小，很难进行核实帧切换系统（1）监控时，按时序显示各摄像机拍的图像，有空载时间（2）各摄像机拍摄的可在整个画面上显示，容易核实（1）如果与一般VTR组合，则几乎没有空载时间，是一种非常理想的监视形态（2）如果与慢速VTR组合，则有相当多的空载时间（3）重放时，可以连续观看任何一台摄像机拍的图像，容易核实时序转换系统（1）监控时，按时序显示各摄像机拍的图像，有空载时间（2）各台摄像机拍的图像可在整个画面上显示，容易核实（1）各台摄像机的图像都有相当多的空载时间（2）重放时，各台摄像机拍的图像边切换边显示，很难核实表2-12 主要监视形态的比较 （2）涉外建设项目

29、安保电视系统，宜采用同轴电缆、光缆传输图像信号。 （3）同轴电缆的选择应满足衰减小、屏蔽好、抗弯曲、防潮性能好等要求。在电磁干扰强的场所应选用高密度、双屏蔽的同轴电缆。 （4）同轴电缆等传输黑白电视基带信号在5MHz点、彩色电视基带信号在5.5MHz点的不平坦度大于3dB时，宜加电缆均衡器；大于6dB时，应加电缆均衡放大器。 （5）若保持视频信号优质传输水平，SYV-75-3电缆不宜长于50m，SYV-75-5电缆不宜长于100m，SYV-75-7电缆不宜长于400m，SYV-75-9电缆不宜长于60m；若保持视频信号良好传输水平，上述各传输距离可加长一倍。 （6）传输距离较远，监视点分布范围

30、广，或需进电缆电视网时，宜采用同轴电缆传输射频调制信号的射频传输方式。长距离传输或需避免强电磁场干扰的传输，宜采用无金属的光缆。光缆抗干扰能力强，可传输十几千米不用补偿。 四、摄像点的布置 摄像点的合理布置是影响设计方案是否合理的一个方面。对要求监视区域范围内的景物，要尽可能都进入摄像画面，减小摄像区的死角。要做到这点，摄像机的数量越多越好，这显然是不合理的。为了在不增加较多的摄像机的情况下能达到上述要求，需要对拟定数量的摄像机进行合理的布局设计。 摄像点的合理布局，应根据监视区域或景物的不同，首先明确主摄体和副摄体是什么，将宏观监视与局部重点监视相结合。另外，还需考虑系统的规模和造价等因素。

31、 当一个摄像机需要监视多个不同方向时，如前所述配置遥控电动云台和变焦镜头。但如果多设一、两个固定式摄像机能监视整个场所时，建议不设带云台的摄像机，而设几个固定式摄像机，因为云台造价很高，而且还需为此增设一些附属设备。 摄像机镜头应顺光源方向对准监视目标，避免逆光安装。如果必须在逆光地方安装，则可采用可调焦距、光圈、光聚焦的三可变自动光圈镜头，并尽量调整画面对比度使之呈现出清晰的图像。尤其可采用带有三可变自动光圈镜头的CCD型摄像机。 对于摄像机的安装高度，室内2.55m为宜；室外以3.510m为宜，不得低于3.5m。电梯轿厢内的摄像机安装在其顶部，与电梯操作器成对角处，且摄像机的光轴与电梯两壁及天花板均成45。 复习思考题1.简述闭路电视监控系统的组成形式。2.如何选择摄像机、镜头、云台？3.摄像点如何布置？