電視監(jiān)控教材 doc

第1章 典型電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成
典型的電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設(shè)備和后端設(shè)備這兩大部分組成，其中后端設(shè)備可進(jìn)一步分為中心控制設(shè)備和分控制設(shè)備。前、后端設(shè)備有多種構(gòu)成方式，它們之間的聯(lián)系（也可稱作傳輸系統(tǒng)）可通過電纜、光纖或微波等多種方式來實(shí)現(xiàn)。如圖1-1所示，電視監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機(jī)部分（有時(shí)還有麥克）、傳輸部分、控制部分以及顯示和記錄部分四大塊組成。在每一部分中，又含有更加具體的設(shè)備或部件。
圖1-1 電視監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成
1. 1 主要設(shè)備
1. 1. 1 攝像部分
攝像部分是電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分，是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”。它布置在被監(jiān)視場(chǎng)所的某一位置上，使其視場(chǎng)角能覆蓋整個(gè)被監(jiān)視的各個(gè)部位。有時(shí)，被監(jiān)視場(chǎng)所面積較大，為了節(jié)省攝像機(jī)所用的數(shù)量、簡(jiǎn)化傳輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng)，在攝像機(jī)上加裝電動(dòng)的（可遙控的）可變焦距（變倍）鏡頭，使攝像機(jī)所能觀察的距離更遠(yuǎn)、更清楚；有時(shí)還把攝像機(jī)安裝在電動(dòng)云臺(tái)上，通過控制臺(tái)的控制，可以使云臺(tái)帶動(dòng)攝像機(jī)進(jìn)行水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使攝像機(jī)能覆蓋的角度、面積更大?？傊?，攝像機(jī)就像整個(gè)系統(tǒng)的眼睛一樣，把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D像信號(hào)，傳送給控制中心的監(jiān)視器上。由于攝像部分是系統(tǒng)的最前端，并且被監(jiān)視場(chǎng)所的情況是由它變成圖像信號(hào)傳送到控制中心的監(jiān)視器上，所以從整個(gè)系統(tǒng)來講，攝像部分是系統(tǒng)的原始信號(hào)源。因此，攝像部分的好壞以及它產(chǎn)生的圖像信號(hào)的質(zhì)量將影響著整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。從系統(tǒng)噪聲計(jì)算理論的角度來講，影響系統(tǒng)噪聲的最大因素是系統(tǒng)中的第一級(jí)的輸出（在這里即為攝像機(jī)的圖像信號(hào)輸出）信號(hào)信噪比的情況。所以，認(rèn)真選擇和處理攝像部分是至關(guān)重要的。如果攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)經(jīng)過傳輸部分、控制部分之后到達(dá)監(jiān)視器上，那么到達(dá)監(jiān)視器上的圖像信號(hào)信噪比將下降，這是由于傳輸及控制部分的線路、放大器、切換器、等又引入了噪聲的緣故。
除了上述的有關(guān)討論之外，對(duì)于攝像部分來說，在某些情況下，特別是在室外應(yīng)用的情況下，為了防塵、防雨、抗高低溫、抗腐蝕等，對(duì)攝像機(jī)及其鏡頭還應(yīng)加裝專門的防護(hù)罩，甚至對(duì)云臺(tái)也要有相應(yīng)的防護(hù)措施。這些也將在后面的有關(guān)章節(jié)中討論。
1. 1. 2 傳輸部分
傳輸部分就是系統(tǒng)的圖像信號(hào)通路。一般來說，傳輸部分單指的是傳輸圖像信號(hào)。但是，由于某些系統(tǒng)中除圖像外，還要傳輸聲音信號(hào)，同時(shí)，由于需要有控制中心通過控制臺(tái)對(duì)攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等進(jìn)行控制，因而在傳輸系統(tǒng)中還包含有控制信號(hào)的傳輸，所以我們這里所講的傳輸部分，通常是指所有要傳輸?shù)男盘?hào)形成的傳輸系統(tǒng)的總和。
如前所述，傳輸部分主要傳輸?shù)膬?nèi)容是圖像信號(hào)。因此重點(diǎn)研究圖像信號(hào)的傳輸方式及傳輸中有關(guān)問題是非常重要的。對(duì)圖像信號(hào)的傳輸，重點(diǎn)要求是在圖像信號(hào)經(jīng)過傳輸系統(tǒng)后，不產(chǎn)生明顯的噪聲、失真（色度信號(hào)與亮度信號(hào)均不產(chǎn)生明顯的失真），保證原始圖像信號(hào)（從攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)）的清晰度和灰度等級(jí)沒有明顯下降等等。這就要求傳輸系統(tǒng)在衰減方面、引入噪聲方面、幅頻特性和相頻特性方面有良好的性能。
在傳輸方式上，目前電視監(jiān)控系統(tǒng)多半采用視頻基帶傳輸方式。如果在攝像機(jī)距離控制中心較遠(yuǎn)的情況下，也有采用射頻傳輸方式或光纖傳輸方式。對(duì)以上這些不同的傳輸方式，所使用的傳輸部件及傳輸線路都有較大的不同。
1. 1. 3 控制部分
控制部分是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心。控制部分主要由總控制臺(tái)（有些系統(tǒng)還設(shè)有副控制臺(tái)）組成。總控制臺(tái)中主要的功能有：視頻信號(hào)放大與分配、圖像信號(hào)的較正與補(bǔ)償、圖像信號(hào)的切換、圖像信號(hào)（或包括聲音信號(hào)）的記錄、攝像機(jī)及其輔助部件（如鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等）的控制（遙控）等等。在上述的各部分中，對(duì)圖像質(zhì)量影響最大的是放大與與分配、較正與補(bǔ)償、圖像信號(hào)的切換三部分。在某些攝像機(jī)距離控制中心很近、或?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)指標(biāo)要求不高的情況下，在總控制臺(tái)中往往不設(shè)較正與補(bǔ)償部分。但對(duì)某些距離較遠(yuǎn)，或由于傳輸方式的要求等原因，校正與補(bǔ)償是非常重要的。因?yàn)閳D像信號(hào)經(jīng)過傳輸之后，往往其幅頻特性（由于不同頻率成分到達(dá)總控制臺(tái)時(shí)，衰減是不同的，因而造成圖像信號(hào)不同頻率成分的幅度不同，此稱為幅頻特性）、相頻特性（不同頻率的圖像信號(hào)通過傳輸部分后產(chǎn)生的相移不同，此稱為相頻特性）無法絕對(duì)保證指標(biāo)的要求，所以在控制臺(tái)上要對(duì)傳輸過來的圖像信號(hào)進(jìn)行幅頻和相頻的校正與補(bǔ)償。 經(jīng)過校正與補(bǔ)償?shù)膱D像信號(hào)，再經(jīng)過分配和放大，進(jìn)入視頻切換部分，然后送到監(jiān)視器上?？偪刂婆_(tái)的另一個(gè)重要方面是能對(duì)攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等進(jìn)行遙控，以完成對(duì)被監(jiān)視的場(chǎng)所全面、詳細(xì)的監(jiān)視或跟蹤監(jiān)視?？偪刂婆_(tái)上設(shè)有的錄像機(jī)，可以隨時(shí)把發(fā)生情況的被監(jiān)視場(chǎng)所的圖像記錄下來，以便事后備查或作為重要依據(jù)。目前，有些控制臺(tái)上高設(shè)有一臺(tái)或兩臺(tái)“長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)”，這種錄像機(jī)可用一盤60分鐘帶長(zhǎng)的錄像帶記錄長(zhǎng)達(dá)幾天時(shí)間的圖像信號(hào)，這樣就可以對(duì)某些非常重要的被監(jiān)視場(chǎng)所的圖像連續(xù)記錄，而不必使用大量的錄像帶。還有的總控制臺(tái)上設(shè)有“多畫面分割器”，如四畫面、九畫面、十六畫面等等。也就是說，通過這個(gè)設(shè)備，可以在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)顯示出四個(gè)、九個(gè)、十六個(gè)攝像機(jī)送來的各個(gè)被監(jiān)視場(chǎng)所的畫面，并用一臺(tái)常規(guī)錄像機(jī)或長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)進(jìn)行記錄。上述這些功能的設(shè)置，要根據(jù)系統(tǒng)的要求而定，不一定都采用。
目前生產(chǎn)的總控制臺(tái)，在控制功能上，控制攝像機(jī)的臺(tái)數(shù)上往往都做成積木式的?？梢愿鶕?jù)要求進(jìn)行組合。另外，在總控制臺(tái)上還設(shè)有時(shí)間及地址的字符發(fā)生器，通過這個(gè)裝置可以把年、月、日、時(shí)、分、秒都顯示出來，并把被監(jiān)視場(chǎng)所的地址、名稱顯示出來。在錄像機(jī)上可以記錄，這樣對(duì)以后的備查提供了方便。
總控制臺(tái)對(duì)攝像機(jī)及其輔助設(shè)備（如鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等）的控制一般采用總線方式，把控制信號(hào)送給各攝像機(jī)附近的“終端解碼箱”，在終端解碼箱上將總控制臺(tái)送來的編碼控制信號(hào)解出，成為控制動(dòng)作的命令信號(hào)，再去控制攝像機(jī)及其輔助設(shè)備的各種動(dòng)作（如鏡頭的變倍、云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)等）。在某些攝像機(jī)距離控制中心很近的情況下，為節(jié)省開支，也可采用由控制臺(tái)直接送出控制動(dòng)作的命令信號(hào)¬¬——即“開、關(guān)”信號(hào)?？傊鶕?jù)系統(tǒng)構(gòu)成的情況及要求，可以綜合考慮，以完成對(duì)總控制臺(tái)的設(shè)計(jì)要求或訂購(gòu)要求。
1. 1. 4 顯示部分
顯示部分一般由幾臺(tái)或多臺(tái)監(jiān)視器（或帶視頻輸入的普通電視機(jī)）組成。它的功能是將傳送過來的圖像一一顯示出來。在電視監(jiān)視系統(tǒng)中，特別是在由多臺(tái)攝像機(jī)組成的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，一般都不是一臺(tái)監(jiān)視器對(duì)應(yīng)一臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行顯示，而是幾臺(tái)攝像機(jī)的圖像信號(hào)用一臺(tái)監(jiān)視器輪流切換顯示。這樣做一是可以節(jié)省設(shè)備，減少空間的占用；二是沒有必要一一對(duì)應(yīng)顯示。因?yàn)楸槐O(jiān)視場(chǎng)所的情況不可能同時(shí)發(fā)生意外情況，所以平時(shí)只要隔一定的時(shí)間（比如幾秒、十幾秒或幾十秒）顯示一下即可。當(dāng)某個(gè)被監(jiān)視的場(chǎng)所發(fā)生情況時(shí)，可以通過切換器將這一路信號(hào)切換到某一臺(tái)監(jiān)視器上一直顯示，并通過控制臺(tái)對(duì)其遙控跟蹤記錄。所以，在一般的系統(tǒng)中通常都采用四比一、八比一、甚至十六比一的攝像機(jī)對(duì)監(jiān)視器的比例數(shù)設(shè)置監(jiān)視器的數(shù)量。目前，常用的攝像機(jī)對(duì)監(jiān)視器的比例數(shù)為四比一，即四臺(tái)攝像機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)監(jiān)視輪流顯示，當(dāng)攝像機(jī)的臺(tái)數(shù)很多時(shí)，再采用八比一或十六比一的設(shè)置方案。另外，由于 “畫面分割器”的應(yīng)用，在有些攝像機(jī)臺(tái)數(shù)很多的系統(tǒng)中，用畫面分割器把幾臺(tái)攝像機(jī)送來的圖像信號(hào)同時(shí)顯示在一臺(tái)監(jiān)視器上，也就是在一臺(tái)較大屏幕的監(jiān)視器上，把屏幕分成幾個(gè)面積相等的小畫面，每個(gè)畫面顯示一個(gè)攝像機(jī)送來的畫面。這樣可以大大節(jié)省監(jiān)視器，并且操作人員觀看起來也比較方便。但是，這種方案不宜在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)顯示太多的分割畫面，否則會(huì)使某些細(xì)節(jié)難以看清楚，影響監(jiān)控的效果。個(gè)人認(rèn)為，四分割或九分割較為合適。
為了節(jié)省開支，對(duì)于非特殊要求的電視監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視器可采用有視頻輸入端子的普通電視機(jī)，而不必采用造價(jià)較高的專用監(jiān)視器。監(jiān)視器（或電視機(jī)）的屏幕尺寸宜采用14英寸至18英寸之間的，如果采用了“畫面分割器”，可選用較大屏幕的監(jiān)視器。
放置監(jiān)視器的位置應(yīng)適合操作者觀看的距離、角度和高度。一般是在總控制臺(tái)的后方，設(shè)置專用的監(jiān)視架子，把監(jiān)視器擺放在架子上。
監(jiān)視器的選擇，應(yīng)滿足系統(tǒng)總的功能和總的技術(shù)指標(biāo)的要求，特別是應(yīng)滿足長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的要求。由于監(jiān)視器或電視機(jī)已有成型的產(chǎn)品，大家都很熟悉，在此不作詳述。
1. 2 中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)
通常的電視監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模都不大，功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，但其適用的范圍非常廣。所監(jiān)視的對(duì)象也不僅僅限于想到的人、商品、貨物或車輛，有些應(yīng)用系統(tǒng)還涉及到對(duì)諸如天然氣罐、高油墨瓜爐的監(jiān)視，另有些應(yīng)用系統(tǒng)則需要對(duì)工廠的煙囪及排污管道進(jìn)行曲監(jiān)視。電視監(jiān)控系統(tǒng)可以自成體系，也可以與防盜報(bào)警系統(tǒng)或出入口控制系統(tǒng)組合，構(gòu)成綜合保安監(jiān)控系統(tǒng)。一般來說，典型中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)的攝像監(jiān)視點(diǎn)數(shù)不超過32點(diǎn)，造價(jià)大都在幾萬~幾十萬元。
1. 2. 1 簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)
最簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)就是在監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)安置定點(diǎn)攝像機(jī)（攝像機(jī)配接定焦鏡頭），通過同軸電纜將視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)視器。例如，在小型工廠的大門口安置一臺(tái)攝像機(jī)，并通過同軸電纜將視頻信號(hào)傳送到廠辦公室內(nèi)的監(jiān)視器（或電視機(jī)）上，管理人員就可以看到哪些人上班遲到或早退，離廠時(shí)是否攜帶了廠內(nèi)的物品。若是再配置一臺(tái)錄像機(jī)，還可以把監(jiān)視的畫面記錄下來，供日后檢索查證。
這種簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)攝像機(jī)的數(shù)量較多時(shí)，可通過多路切換器、畫面分割器或系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行監(jiān)視。以某著名外企總部為例，該總部曾多次丟失高檔筆記本電腦，后來在其各樓層的所有12個(gè)出口都安裝了定點(diǎn)攝像機(jī)，并配備了3臺(tái)四畫面分割器和24小時(shí)實(shí)時(shí)錄像機(jī)，有效地杜絕了上述失盜現(xiàn)象。
某招待所也是采用了這種簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。這是在1~6層客房通道的兩端各安裝一臺(tái)定點(diǎn)黑白攝像機(jī)，加上大門口、門廳、后門、停車場(chǎng)等4個(gè)監(jiān)視點(diǎn)共計(jì)16臺(tái)攝像機(jī)，再配置一臺(tái)16畫面分割器、一臺(tái)29英寸大屏幕彩電和一臺(tái)24小時(shí)錄像機(jī)便構(gòu)成了完整的監(jiān)控系統(tǒng)。
當(dāng)監(jiān)視的點(diǎn)數(shù)增加時(shí)會(huì)使系統(tǒng)規(guī)模變大，但如果沒有其他附加設(shè)備及要求，這類監(jiān)控系統(tǒng)仍可歸屬于簡(jiǎn)單的定點(diǎn)系統(tǒng)，以某超市的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)為例，由于該超市的營(yíng)業(yè)面積較大（上下兩層總計(jì)約16000㎡），貨架較多，總共安裝了48臺(tái)定點(diǎn)黑白攝像機(jī)。這48臺(tái)攝像機(jī)的信號(hào)被分成了3組，分別接到了對(duì)應(yīng)的16畫面分割器、17英寸黑白監(jiān)視器和24小時(shí)錄像機(jī)（該超市的實(shí)際工程中另外增加了防盜報(bào)警系統(tǒng)和公共廣播/背景音樂系統(tǒng)，此處從略）。圖1-2示出了該超市電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成。