智能视频监控系统的构建及应用(编辑修改稿)

智能视频监控系统的构建及应用(编辑修改稿)内容摘要：

在监视固定场所。 变焦距镜头焦距是可调的，既可以电动调焦，聚焦操作，也可以手动调焦， 智能视频监控系统的构建及应用 9 聚焦操作。 变焦距镜头光圈分电动和自动两种。 自动光圈镜头也是常用的一种镜头。 由于它的光圈是自动的 (由摄像机输出的 电信号去自动控制光圈的大小 )，所以适于光照度经常变化的场所。 又由于它的焦距是电动可变的，因而可对所监视场所的视场角及目的物进行变焦距摄取图像。 适合远距离观察和摄取目标。 常用在监视移动物体。 2） 特殊镜头。 这种镜头是根据特殊的工作环境或特殊的用途专用设计的镜头。 短焦距镜头：入射角较宽，可提供较宽的视景．中焦距镜头：标准镜头，焦距长度视 CCI)光靶尺寸而定。 长焦距镜头：入射角较窄，故仅能提供狭窄的视景，适用于远距离监视。 变焦距镜头：通常为电动式，可作广角，标准或远望镜头使用。 云台 云台是电视监控 (CCTV)系统中不可缺少的配套设备之一．它与摄像机配合使用能达到上下左右转动的目的。 扩大一台摄像机的监视范围，同时能在一定范围内跟踪目标进行 摄像，提高了摄像机的使用价值。 由于使用环境不同，云台的种类很多。 云台 按用途分 为 ：通用型云台和特殊型云台。 通用型云台又可分为遥控电动云台和手动固定云台两类。 目前遥控电动云台由于其操作，方便可靠，得到普遍应用。 特殊云台可分为防爆型云台、耐高温云台和水下云台等。 电动云台由微型电动机驱动，通过减速装置使输出轴获得所要求的转矩和速度，带动摄像机进行各方向转动跟踪监视。 电动云台的 工作角度可调节微动开关进行限位。 由于采用了自锁能力的蜗轮蜗杆减速机构，所以当电动机停止工作时，摄像机能立即悬停于任意工作位置，以达到使摄像机能够在设定范围内跟踪监视对象的技术要求，借助于遥控装置还可对摄像机进行遥控。 选择云台时，除考虑电参数外，还应考虑移动时云台所承受的重量，计算出摄像机和镜头组合的总重量加上防护罩和任何附加部件的重量，如是室外使用还要考虑可能增加云台负重的各种因素，如强风、冰雪等。 云台在大多数监控摄像机上是不需要的，因为很多摄像机是用来固定监视某一个目标或区域的，如电梯的轿箱、宾馆饭店的 走道、银行的柜台、金库、各种出入口等都不需要摄像机旋转，可安装成固定式的。 室内用云台承重小，没有防雨装置。 室外用云台承重大，有防雨装置。 有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。 智能视频监控系统的构建及应用 10 在现代建筑的监视系统中，最常用的是室内和室外全方位普通云台，其选择主要有以下几项指标。 1)回转范围云台的回转范围分水平旋转角度和垂直旋转角度两个指标。 水平旋转角度决定了云台的水平回旋范围，一般为 0。 ～ 350。 垂直转动则有177。 35。 、177。 45。 、177。 75。 等等。 水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。 2)承重云台的 最大承载能力是指，摄像机 (包括防护罩 )的重心到云台工作面的距离为 50 mlll，该重心必须通过云台的回转中心，而且与云台的工作面垂直，此时云台能承受的重力为云台的最大承载能力。 云台对于这点的最大承载力是云台的标称值。 室内摄像机防护设备比较简单，重量轻，所以室内云台承载能力设计得很小，一般在 8 kg左右。 室外云台必须有防水性能，同时，与其相配合的室防护罩由于考虑全天候工作，有的还有防冻加温装置，体积大，重量也大，所以其承载能力设计得较大，一般在 10 kg以上。 3)控制方式一般的电动云台，控制线为 5根，其中 l根为电源的公共端，另外4根分为上、下、左、右控制．如果将电源的一端接在公共端上，电源的另一端接在。 上”时，则云台带动摄像机头向上转，其余类推。 还有的云台内装继电器控制电路，这样的云台往往有 6个控制输入端． 1个是电源的公共端，另 4个是上、下、左、右端，还有 1个则是自动转动端。 当电源的一端接在公共端，电源另一端接在“自动”端，云台将带动摄像机头按一定的转动速度进行上、下、左、右的自动转动。 在电源供电电压方面，目前常见的有交流 24 V和 220 V两种。 云台的耗电功率，一般是承重量小的功耗小，承重量大的功耗大。 云台 的安装位置距控制中心较近，且数量不多时，一般采用从控制台直接输出控制信号，用多芯控制电缆进行直接控制。 而当云台的安装位置距离控制中心较远，且数量较多时，往往采用总线方式传送编码的控制信号通过终端解码箱解出控制信号再去控制云台的转动。 4)旋转速度在对目标进行跟踪时，对云台的旋转速度有一定的要求．从经济上考虑，普通云台的转速是恒定的，水平旋转速度一般在 3。 ／ S～ 10。 ／ S，垂直在 4。 ／ S左右。 云台的转速越高，电机的功率就越大，价格也越高。 有些应用场合需要在很短的时间内移动到指定的位置，一方面要求有位置控制，另 一方面要有很高的转速．目前一些高速云台转速可以达到 200。 ／ s以上。 它们通常把摄像机、镜头、云台和防护罩统一设计，高速球型摄像机就是一例在选择云台时，除了上面的指标比较重要外，还要考虑云台所使用的电压．目前市场上出售的云台的电压一般是交流 220 V、交流 24 V，特殊的还有直流 12V的。 选择时要结合控制器的类型和系统中其他设备统一考虑。 智能视频监控系统的构建及应用 11 防护罩 (防尘罩 )和支架、解码器 防护罩 防护罩也称防尘罩，它的作用是用来保护摄像机及镜头不受诸如有害气体、天气、灰尘及人为有意破坏等环境条件的影响。 防护罩的 分类有室内型、室外型、空调型、防爆型、防尘型及高度安全型、装饰型、隐蔽型等。 根据实际的使用环境和具体的用途选择合适的防护罩是很重要的。 室内型防护罩的要求比较简单，其主要功能是保护摄像机，能防尘，能通风有防盗、防破坏功能。 有时也考虑隐蔽作用，不易察觉。 带有装饰性的隐蔽防护外罩也经常被利用。 例如带有半球形玻璃防护罩的 CCD摄像机，外形类似一般照明灯具，安装在室内天花板或墙上．室外防护罩比室内防护罩要求高，其主要功能有防尘、防晒、防雨、防冻、防结露和防雪能通风。 室外防护罩一般配有温度继电器，在温度高时自动打开风 扇冷却，低时自动加热。 下雨时可以控制雨刷器刷雨。 解码器 解码器完成对上述摄像机镜头，全方位云台的总线控制 如图 31所示。 变焦镜头通常有光圈、聚焦、变焦 3个电机，可以正反向旋转， 6个动作分别称为：光圈大、光圈小、聚焦远、聚焦近、变倍长和变倍短。 变焦镜头的电机大部分是直流电机，直流电机加反相电压后就会倒转， 3个电机如果用一个公共接地端，共有 4根控制线。 电动云台通常有水平旋转和俯仰两个电机，也可以进行正反向旋转， 4个动作分别称为上、下、左、右。 电动云台的电机大部分是交流电机，这种电机有两个绕组，两个 绕组有一个公共端，当一个绕组接交流电压时，另一绕组经移相电容接 入 交流电压，当交流电压分别从两个绕组接 入 时，电机正向、反向旋转。 两个电机的公共端接在一起，共有 5根控制线。 智能视频监控系统的构建及应用 12 图 3— 1云台和变焦镜头控制电路 当摄 像机 与控制台距离比较近时，可用直接控制方式来操作摄像机，这时可用多芯电缆将 10 个动作的控制电压从控制室传到摄像机处。 变焦镜头的 3 个直流电压需要 4芯控制线，电动云台两个交流电机需要 5芯控制线，一共要 9芯控制线。 如果再加上电源控制、雨刷控制就须用 13 芯电缆。 用多芯电缆传送电动云台和变焦镜头的控制电压原理简单 ，工作可靠，但其缺点是浪费线材，且有很多能量消耗在传输电缆上，因此只适于近距离使用，一般不超过 100 m。 当摄像机与控制台之间的距离超过 100 m 时，则采用总线编码方式来操作摄像机，一个摄像机的电动云台和镜头配备一个解码器，解码器主要是将控制器送来的串行数据控制代码转换成控制电压，从而能正确自如地操作摄像机的电动云台和镜头。 目前控制距离较远的，电动云台和变焦镜头较多的场合，常用上述方式，控制电缆可由 13 芯改为 2 芯，电机的驱动电源就地供给，避免了电机驱动电源长途传送时的能量损失。 解码器除了对摄像机的电动云台和 变焦镜头进行控制以外，有的还能对摄像机电源的通／断进行控制。 监视器 (显示器 ) 监视器是电视监控系统的终端显示设备。 整个系统的状态最终都要体现在监视的屏幕上，监视器的优劣直接影响着整个系统的最终效果，所以监视器在电视监控中与摄像机、控制设备等占有同样重要的地位。 监视器的选择： 智能视频监控系统的构建及应用 13 1)安全防范电视监控系统至少要有两台监视器，一台做切换固定监视用，另一台做时序切换或多画面监视用。 监视器宜采用 14in～ 21in 屏幕的监视器，特别是多画面显示的，应尽可能大一些。 2)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400线。 3)在选择监视器时，一定要根据实际情况或条件，选择技术指标合适的监视器。 4)同样尺寸的监视器性能远好于电视机，但价格也高于电视机很多，有时根据用户的要求也可采用电视机作监视器，有特殊要求时，还可采用大屏幕电视机或投影电视作为监视器。 5)选择监视器必须与系统安装的摄像机制式性能相一致。 6)还要考虑监视器本身的安装环境、条件等。 7)数字记录电视监控系统都选择电脑显示器作为监视器。 控制信号的传输方式 1)直接控制：控制中心直接把控制量送入被控设备。 特点是简单、直 观、容易实现。 在现场设备比较少，主机为手动控制时适用。 但在被控的云台、镜头数量很多时，控制线缆数量多，线路复杂，所以在大系统中不采用。 2)多线编码的间接控制： 控制中心把控制的命令编成二进制或其他方式的并行码，由多线传送到现场的控制设备，再由它转换成控制量来对现场摄像设各进行控制。 这种方式比上一种方式用线少，在近距离控制时也常采用。 3)串行编码的间接控制： 规模较大的电视监控系统大都采用串行编码。 它的优点是：用单根线路可以传送多路控制信号，从而大大节约了线路费用，通信距离在不加中间 (放大、分配、中继等 )处理情况下达可达 1km以上，加中间处理环节处理可传 lOkm 以上。 这样就克服了前面两种方式的缺陷。 除了以上方法外，还有一种控制信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。 这种方式不需另铺设控制电缆，它的实现方法有两种：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，到现场后再把它们分解开；另一种方法是利用视频信号场消隐期间传送控制信号。 这种方法在短距离传送时明显比其他方法要好，但设备的价格相对也比较昂贵。 (会议系统的音视频传输也采用此两种方式 ) 智能视频监控系统的构建及应用 14 控制中心控制设备与 监视设备 1） 视频信号分配放大器 在电视监控系统中，视频信号配接的标准阻抗是 75Ω ，视频信号输出的标准电平是 1Vpp(峰值 )正极性，其中图像信号是 0． 7Vpp，同步信号是 0． 3vpp，这在视频设备的设计及系统设备的配置时要注意，否则会引起信号失真或反射、重影等。 在视频信号分配时，尤其要遵守信号幅度相适应和阻抗匹配原则。 有时电梯中的监控摄像为克服电梯变频系统频率接近视频信号而产生的干扰，可将视频信号调制成射频传送后再解调成视频信号。 电视监控系统中心控制室 (机房 )的视频信号都来自各摄像机，并由 75Ω 同轴电 缆送人机房。 当一路视频信号只送到一个监视器时，可直接把 75Ω 同轴电缆送来的视频信号接到监视器的视频输入端，监视器输入阻抗开关拨到 75Ω 即可．视频分配放大器可将接收到的每一路视频输入信号复制成同一振幅的多个输出信号。 如 CM9760 MDA 型视频分配放大器，有十六路视频输入，每个输入有四路视频输出。 在这里只把监视器作为视频设备来举例，对于其他视频设备 (如录像机等 )的配接，也同样要用上述方法来处理。 图 32视频放大器的典型配置图 2） 矩阵 (视频信号切换器 ) 在电视监控系统中使用更多的是多个摄像机送来的信号 要由一台或几台监视器显示，这就要用视频信号切换装置进行切换，也叫做矩阵切换。 在一个比较大或大的电视监控系统 (摄像机数量大于 10台 )中，使用矩阵切换不但可以节省监视器的数量，减小监控机房的面积，而且可以使监控人员更方便、更科学地进行监控工作 (试想有几十台监视器，监控人员很难观察和操作，设备成本也大大增加 )。 一般情况下，摄像机的数量要大于监视器的数量，所以要通过中央控制器 (图 智能视频监控系统的构建及应用 15 像切换控制器 )(Video Switch)进行切换控制。 中央控制器是大容量图像切换控制器。 有以大规模视频专用芯片为视频切换矩阵电路的多路 多通道小型视频矩阵切换器，可以接收来自系统操作键盘的控制数据，并按其指令进行工作，同时把状态信息回送给系统主控制器。 图像切换器也可单独作为通用视频矩阵箱在其他系统中应用。 图像切换器有多种型号，每种型号的切换矩阵容量不等，可以合理选用各种型号的一台或多台组合成所需的视频切换矩阵系统，组合灵活方便。 每台图像切换器和各个视频切换通道均像一台独立的图像切换器一样，可。