电视监控系统前端设备的介绍

1、电视监控系统前端设备的介绍广州海特天高信息系统工程有限公司 邰财斌设备电视监控系统前端设备主要包括：摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、 控制解码器等。1、摄像机摄像机是电视监控系统核心设备，是拾取图像信号的设备,也就是说 ,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 ）的。目前,无论是 彩色摄像机还是黑白摄像机 ,其光电转换器件均采用了 CCD 器件,即“电耦合”器 件。摄像机是通过镜头把被监视场所的画面成像在CC靶面上,通过CCD本身的电子扫描 （既 CCD 电荷转移 ）,把成像的光信号变成电信号 ,在通过一系列的放大、 整形处理 ,最后变成标准的电视信号输出。CC

2、DS像机的特点是：体积小、灵敏度高、寿命长.理论上CCD器件本身寿命 相当长而不会老化 .目前,CCD器件的尺寸一般为1/2 ”、1/3 ”等,我们衡枣高速公路机电系统采 用的摄像机是 JVC TK-1481BEC 型的摄像机,它的尺寸为 1/2”。衡量摄像机性能的技术指标有以下几个方面 ：1.1 分辨率 （ 清晰度 ）表示摄像机分辨图像细节的能力， 通常用电视线 （TVL） 表示。它取决于 CCD 芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。电视监控系统使用的摄像机， 以前要求彩色摄像机水平清晰度在 300 线以上，黑白在 350线以上；现在因为人 眼对彩色难于分辨更细， 要求彩色摄像机在

3、400线以上，黑白在 500 线以上；这 样的指标即可满足一般电视监控系统的要求， 衡枣高速公路机电系统采用的 JVC TK-1381E型的摄像机水平清晰度均为 480线。1.2 灵敏度（也称为照度） 在镜头光圈大小一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。也就是说摄像机在什么样的光照强度下，可以正常输出图像的一个指标。例如： 使用F1.2的镜头，当被摄物体表面照度为 0.04LX时，摄像机输出信号的幅值为 350mV，即最大幅值的50%，贝U称此摄像机的灵敏度为 0.04Lx/F1.2。如果被摄 物体表面照度再低， 监视器屏幕上将是一幅很难分辨层次的灰暗图像。 在给出照 度指标时，

4、通常有“正常照度”和“最低照度”，“正常照度”是指摄像机在这 个照度下工作时， 能输出满意的图像信号。 “最低照度”是指如果低于这个照度， 摄像机输出的图像信号难以使用， 或者说， 摄像机必须至少工作在此照度上。 在 我们的收费公路上， 摄像机主要在室外使用， 白天与夜间、 夏季与冬季的光照度 变化很大，所以摄像机的使用主要考虑最低照度。 照度或灵敏度一般用 “勒克斯” 表示，数字越小，性能越好。 衡枣高速公路机电系统采用摄像机照度为 0.15Lux， 属于低照度摄像机。（超低照度O.OILux，用在特殊场合；低照度 O.1Lux-1OLux; 一般照度1OLux-1OOOOOLux，如白天；

5、高照度lOOOOOLux以上，如高温炉）。1.3 信噪比 即摄像机图像信号与噪声信号的比值，这一指标用 S/N 表示。S摄像机在假设没有噪声时的图像信号值。N摄像机本身产生的噪声值。信噪比一般用分贝（DB）表示，指标越高，性能越好。电视监控系统中， 一般要求摄像机的信噪比高于 46DB。衡枣高速公路机电系统采用摄像机信噪比 为5ODB。当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰。（广播要求 556ODB，监控要求 37DB）。1.4 信号幅度与阻抗摄像机输出的信号电压用峰一峰值表示，输出的图像信号一般均为1Vp-p至1.2Vp-p，即1V至1.2峰一峰值，且为负极性输出（同步头朝下），特

6、性阻抗 为75Q。衡枣高速公路机电系统采用摄像机视频输出幅度：VBS1.OVp-p,（75欧姆，为合视频信号 ）。1.5 环境要求温度：O55C；湿度：9O%。当温度高于55C时，要考虑降温，低与OC 时，考虑加热。所以有的防护罩内装有风扇和加热片。1.6 制式摄像机的制式有三种：PAL-D，中国制式 CHINNTSC， 日本制式 JANSECAM，美国制式AMC除了以上几个指标外， 摄像机的供电分为直流供电和交流供电两种形式， 我 们衡枣高速车道上用的摄像机供电为 220V,亭内摄像机供电为9V。摄像机的耗 电量很小， 但对电源的要求较高， 电源的稳压度及纹波系数应满足要求， 交流电 源的电

7、压变动不允许超过 5%,所以,我们施工时,车道摄像机和亭内摄像机的 供电都不用市电，而用电力引入室的 UPS供电。另外,在收费公路上,摄像机工作于户外,使用环境较为恶劣,因此,车道 摄像机加装了防护罩，安装于立杆上。亭内摄像机安装于半球型吸顶防护罩内。2 镜头 镜头是安装在摄像机前端的光学成像器件，它的分类大致有以下几种：A 自动光圈定焦镜头这种镜头的焦距是不可变的， 可变的只有光圈大小， 它适合于摄取相对固定 的目标。当进入镜头的光通量变化时，摄像机 CCD 成像面上产生的电荷也相应 变化，使视频信号电平发生变化， 产生一个控制信号， 驱动镜头内的微型电机正 向或反向转动， 从而调整光圈的大

8、小。 当视场照度变化在 100倍以上时， 选这种 镜头。但需注意的是： 如果视场照度不均匀， 特别是监视目标与背景光反差较大 时，采用这种镜头摄像效果不理想。B 自动光圈电动变焦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大小） ，所 以适用于光照度常常变化的场所， 又由于它的焦距是电动可变的， 因而可以对所 监视的场所的视场角及目的物进行变焦距摄取图像。 此镜头与自动光圈定焦镜头 相比增加了两个微型电机， 其中一个电机与镜头的变焦环啮合， 受控转动时， 可 改变镜头的焦距；另一个电机与镜头的聚焦环啮合， 受控转动时完成镜头的聚焦。 由于增加了两个微型电机， 这种镜头的价格较

9、贵。 这种镜头用起来很方便、 灵活， 适合远距离观察和摄取目标。C 电动三可变镜头这种镜头除具有自动光圈及电动变焦外， 还有自动聚焦功能， 也就是说， 当 通过云台和电动变焦改变摄取方向和目标时，不必通过人工来调整对景物的聚 焦，而可以自动聚焦。 与自动光圈变焦镜头相比只是对光圈的调整由自动控制方 式改为遥控器控制。它也含三个微型电机，通过一组 6 芯控制线与控制器相连。 目前这种镜头应用较多。在我们衡枣高速公路机电系统中， 车道、亭内摄像机用 12mm 固定焦距、自 动光圈镜头；广场摄像机是3.785mm自动光圈、自动变焦镜头；外场摄像机 是自动光圈、电动变焦距镜头。所需焦距大小可用下式估算

10、。f=A L/H式中：f镜头焦距A摄像机成像面高度L被摄物体到镜头距离H被摄物体高度一般来说，焦距越大， 视场角越小，监视范围越窄； 焦距越小，视场角越大； 监视范围越宽。在选择镜头时， 除根据不同场合、 不同要求选择不同控制方式的镜头外， 还 要考虑下面问题。(1) 镜头尺寸要与摄像机成像面尺寸一致。 例如：1/3摄像机要选1/3镜头。 在难以一致时，可用大尺寸镜头配小尺寸摄像机；反之不行。(2) 镜头接口与摄像机接口要一致， 不一致时要加连接圈。 例如： C 型镜头安 装在CS型摄像机上时，必须在C型镜头上加连接圈，如果不加连接圈就可能碰 坏 CCD 成像面的保护玻璃，造成 CCD 摄像机

11、的损坏。3 云台、防护罩、支架、控制解码器等辅助设备3.1 云台云台可以简单理解成安装摄像机的底座，只是这个底座可以全方位(水平和垂直两个方向 )或(水平方向 )转动。因此， 云台的使用扩大了摄像机的视野。 在电 视监控系统中，需要巡回监视的场所 (如大厅等 )都要使用云台。选用云台时要注 意以下几点。(1)所选云台的负荷能力要大于实际负荷的 1.2倍。就是说云台上所有设备重 量之和应小于云台的负荷能力， 如果让云台满负荷或是超负荷运行， 虽能免强工 作，但启动时惰性大，特别是垂直转动时更困难，极大的影响了巡视效果。(2) 云台转动停止时应有较好的自锁性能，刹车时回程角应小于1 。(3) 室内

12、云台在最大负荷时，噪声应小于 50dB。3.2防护罩用于保护摄像机的装置叫防护罩。 有室内、室外之分，室内防护罩主要作用 是防尘；而室外防护罩除防尘之外，更主要的作用是保护摄像机在较恶劣自然环 境(如雨、雪、低温、高温等)下工作。这不仅要求严格的密封结构，还要有雨刷、 喷淋装置等，同时具有升温和降温功能。由此决定了室外防护罩的价格远高于室 内防护罩。选择防护罩时还应注意的是：防护罩的标称尺寸与摄像机标称尺寸一 致，即1/3摄像机选用1/3防护罩。若难于一致时，可用大尺寸防护罩配小尺 寸摄像机；反之不行。3.3支架用于固定摄像机的部件，有壁装、吊装等型式。支架的选择比较简单，只要 其负荷能力大于其上所装设备总重量即可， 否则易造成支架变形，云台转动时产 生抖动，影响监视图像质量。3.4控制解码器在有云台、电动镜头和室外防护罩的电视监控系统中，必须配有控制解码器。 这样在控制室中操纵键盘相应按键即可完成对前端设备各动作及功能的控制。控制解码器必须与系统主机同一品牌，这是因为不同厂家生产的控制解码器与系统 主机的通信协议、编码方式一般都不相同，除非某控制解码器在说明书中特别说 明该设备与某个品牌的主机兼容，否则绝不可选用。4射灯目前绝大多数电视监控系统均配置随摄像机转动的射灯以辅助照明，其最大好处是灵活、方便，且