监控系统的基础知识

1、安防监控技术基础培训江西省盈泰电子科技有限公司技术部2011.03.20提纲 监控系统的构成 前端系统 中端传输 后端控制和显示部分 监控系统常见故障分析监控系统的构成 前端系统视频图象/音频的采集、转换 传输系统 后端中控设备和显示记录设备监控系统典型结构图前端系统设备介绍 图象采集部分1、摄象机何谓CCD电荷耦合器件（charge coupled deice)（光信号转换为 电信号）几个重要指标清晰度、照度（灵敏度）、信噪比、CCD靶面2、镜头 辅助设备部分1、云台、防护罩、支架2、解码器摄象机的分类 依成像色彩划分彩色、黑白 依摄像机灵敏度划分普通型、月光型、星光型 红外照明型 依制式划

2、分PAL和NTSC 依外形样式划分枪机、球型机（含高速球） 依信号处理方式划分模拟、数字（网络型）摄像机基础知识 摄像机构成CCDCDSAGCControl signalsData signalsBB镜头滤光片CVBS信号输出监视器DVR镜头：将景物成像在传感器的感光面上；图像传感器（CCD）：将光信号转化成电信号；处理器（DSP）：进行模数转换，图像处理，实现各种功能，输出CVBS信号模拟摄像机主要由三部分组成：镜头，传感器，处理器1. 图像传感器2. 最低照度3. 水平解析度4. 信噪比5. 动态范围6. 扫描制式7. 摄像机电源8. 摄像机镜头摄像机的基本参数摄像机的基本参数9 CCD：

3、电荷耦合器件，传感器中每一行中的每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，在底部进行输出，再经由传感器边缘的放大器统一进行放大输出。 CMOS：互补性氧化金属半导体，传感器中每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。图像传感器图像传感器最低照度n 最低照度是用来衡量摄像机在多暗的环境下能看得清楚的一个指标。 0.15lux 0.15lux 下对比拍摄下对比拍摄普通摄像机低照度摄像机测量方法：测量方法：1、分辨率检测卡+人眼观测2、分辨率检测卡+分析仪水平解析度水平解析度n 水平解析度是用来衡量摄像机清晰度的一个指标。 信噪比：信号与噪声的比率信噪比信噪比

4、信噪比 一般超过50db 且信噪比越大越好 动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。 宽动态效果对比动态范围动态范围电视制式是指一个国家的电视系统所采用的特定制度和技术标准。现在世界上共有三种电视制式。PAL制：制：采用25fps帧率，目前全世界大部分国家（包括欧洲多数国家、非洲、澳洲和中国）使用；625线50场NTSC制：制：采用30fps帧率（精确地讲为29.97 fps），美国、日本、加拿大等国使用；SECAM制：制：采用25fps帧率，主要用于法国、前苏联及东欧国家。扫描制式扫描制式目前监控类摄像机电源主要有三种

5、：DC 12VAC 24VAC 220V摄像机电源摄像机电源电源同步功能一般使用的是AC24V！ 镜头的分类 镜头的参数 镜头的选型镜头镜头电子式日夜切换：采用双通滤光片，摄像机内部程序实现彩色转黑白功能机械式日夜切换：采用两块滤光片，日用与夜用分开，由马达或者线圈控制其来回切换，从而达到更好的图像效果日夜切换适用于较暗场景下的调试.注：自动增益越高，画面越亮，噪声越大 自动增益控制（AGC）背光补偿背光补偿-BLC 应用于逆光场景。为了突出前景特征，设置背光补偿区域，提升前景亮度。 注：因为亮度是整个画面同时提升，故提升后，前景亮度合适，背景亮度却过曝背光补偿背光补偿-BLC 应用于逆光场景

6、。为了突出前景特征，设置背光补偿区域，提升前景亮度。 注：因为亮度是整个画面同时提升，故提升后，前景亮度合适，背景亮度却过曝AES设置成1/500SAES设置成1/50S 用于拍摄快速移动物体。注：1、 电子快门设置越高，拍摄运动物体边缘会越清晰，但在低照度下效果会变差。2、 当设置了固定的电子快门时，必须采用自动光圈镜头电子快门白平衡色还原性，同样的景物，处在同样色温的光源的照射下，彩色摄像机在分色处理过程中，又能对彩色信号的亮度色度饱和度（颜色的纯度）施加影响，改变一定色温光照下的色度，使其更加接近自然光照下人眼已有的习惯感觉，这种功能称为白平衡。低照度 应用于夜晚或阴天等场景23宽动态采

7、用双速CCD，进行两次曝光，并通过DSP对两次曝光的信息进行处理，重新组合，使明暗都看得清晰。注：因是两幅画面处理而成，故在明暗的交界处会有毛刺感。因是两次曝光，故宽动态功能不太适用于高速运动物体的监控前端摄象机设备图片样本枪机高速球型摄象机高速球型摄象机半球摄象机半球摄象机网络摄象机网络摄象机一体化机一体化机前端镜头设备的产品图片自动光圈镜头自动光圈镜头电动变焦镜头电动变焦镜头两可变两可变/ /三可变镜头三可变镜头前端辅助设备产品图片支支 架架护护 罩罩前端辅助设备产品图片云云 台台球型云台解码器传输系统 图象/音频信号的传输有线方式无线方式 控制信号的传输包括报警联动、等等信号传输部分是系

8、统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像、声音信号。在监控系统中用来传输图象信号的介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤，对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光端机。要组建一个高质量的监控网络，就必须搞清楚这三种在传输方式上，近距离一般采用视频线传输，在200米-2000米的距离一般采用双绞线传输 ，更远的距离则可采用光纤传输。对于远距离传输，还需配备视频信号放大、图像信号的较正与补偿设备。要注意传输方式的特点和使用环境，以便针对实际工程需要采取合适的传输介质和设备。同时控制中心需要通过控制台对摄像机、镜头、云台等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输。 介

9、质介质适用距离适用距离传输设备传输设备同轴线同轴线2000m光端机光端机传输通道 有线传输通道：同轴电缆（视频基带、射频传输）、电话线（用于对图像质量要求不高的情况下）、光纤、计算机网络 无线传输通道：卫星、微波、无线网桥、手机（GSM） 3、视频监控传输接口ISDN、DDN、ADSL、2M、RJ45(IP)、光纤、ATM等光纤什么是光纤?三大类光纤 玻璃 (硅石) 塑封硅石 (pcs) 塑料Fiber Options Inc. .light years ahead33光缆的构成 光纤 (纤芯、包层及外护套) 外护套用于减震 缓冲层 加强单元 封装Fiber Options Inc. .lig

10、ht years ahead34光缆结构Fiber Options Inc. .light years ahead35黑色聚亚安酯外护套缓冲层硅石保护层加强单元包层 (硅石)纤芯(硅石)玻璃光纤 单模 纤芯直径8到10um 长距离21km(典型距离) 多模 纤芯直径50到100um 中距离 3km(典型距离)Fiber Options Inc. .light years ahead36多模光纤 62.5um的光纤最常用 典型距离到3km 用于： CCTV 广播 数据通信Fiber Options Inc. .light years ahead37多模光纤 带宽达600 MHz/km 损耗为1至

11、4 dB/km (光纤/波长固定) 纤芯直径为50/62.5/85/100微米 使用850nm及1310nm传输 原器件及设备成本从中到低 通常使用LED发射Fiber Options Inc. .light years ahead38单模光纤 典型距离达21km 用于： 长途电信 长途CCTV 长途广播 长途数据通信Fiber Options Inc. .light years ahead39单模 带宽为4 GHz 损耗典型值为0.3dB至0.7dB/km (光纤/波长固定) 纤芯直径为8 到10um 使用 1310nm至1550nm传输 连续成本较高 用边发射LED或激光发射Fiber O

12、ptions Inc. .light years ahead40光纤为什么使用光纤？体积小光缆与铜缆比较 光缆(8芯PVC封装62.5/125) 10mm = 8芯光缆(64视频 2km) 铜缆 10.29mm = RG-11/U (1视频 1km)Fiber Options Inc. .light years ahead42重量轻光缆对铜缆 1芯PVC封装光纤 10.45kg/km RG-11/U 121.68kg/kmFiber Options Inc. .light years ahead43抗噪声光纤是绝缘材料 不受电磁干扰(EMI) 不受无线电干扰(RFI) 不受高压影响 不受地回路

13、电压影响Fiber Options Inc. .light years ahead44安全 发生火灾时不短路 用于下列环境非常理想： 危险环境 爆炸环境Fiber Options Inc. .light years ahead45不会短路光纤是玻璃材料的 不携带电流 不产生： 热 火花 Fiber Options Inc. .light years ahead46性能稳定 光纤不易受潮湿影响 不易被腐蚀 无需定期维护 寿命长Fiber Options Inc. .light years ahead47控制与记录部分控制与记录部分是负责对摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、雨刷等）的控制，并对图像

14、、声音信号进行记录。目前硬盘录像机的技术发展得较完善，它不但可以记录图像和声音，而且还包含了画面分割切换、云台镜头控制等功能，基本上取代了以往使用的画面切换器、画面分割器、云台控制器、镜头控制器等产品。如果客户要求能对云台、镜头（特别是高速球）进行非常方便的控制，则可以加配控制键盘。 显示部分显示部分一般由几台或多台监视器组成。在摄像机数量不是很多，要求不是很高的情况下，一般直将监视器接在硬盘录像机上即可。如摄像机数量很多，并要求多台监视器对画面进行复杂的切换显示，则须配备矩阵系统来实现。场馆内也使用了三星电子的监视器。中控室设备产品图片画面处理器监视器矩阵主机云镜控制器录象机监控系统常见故障

15、分析监控前端摄象机部分 1、无图象输出 A 检查电源是否接好，电源电压是否足够。 BNC接头或视频电缆是否接触不良。 镜头光圈有否打开。 视频或直流驱动的自动光圈镜头控制线是否接对或驱动模式是否选择对。 说明：假设为摄象机直接连接到监视器的理想模型监控前端摄象机部分2、图象质量不好 A、镜头是否有指纹或太脏。 光圈有否调好。 视频电缆接触不良。 电子快门或白平衡设置有无问题。 传输距离是否太远。 电压是否正常。 附近是否存在干扰源。 在电梯里安装时要保证绝缘免受干扰。 CS接口有否接对。 J、聚焦及摄象机后焦距是否调节好。前端解码器部分 1 接通电源，电源指示灯不亮 A 检查电源有否加到接线柱

16、。 B检查电源保险丝是否损坏。 2 通电即烧保险 A检查接线端子的公共端（com）有没有错，特别是 COM端与上下左右等端子短路。 检查云台输出电压选择有否选对。 前端解码器部分3 电源灯亮但无法控制 A信号线是否接对，即485通信端正负是否接反。 观察控制时信号灯闪烁否。 控制协议是否设置正确。 D、用外接24VAC 法判断云台是否正常（24VAC一端接到 云台的COM，一端接到上下左右自动的任意一端）4 控制不灵乱转 A检查控制码信号线。 同一条信号线控制线过长。 C同一条信号线串（并）接过多的解码器。 前端功能性故障分析图象总是发白发亮，整个图象白茫茫的一遍，无法看清。 或者图象发暗，例

17、如看到人的脸总是发黑。分析：摄象机或镜头的电平调节有问题！图象有时正常，有时发白，具有规律性。分析：摄象机的选型有问题！图象白天很正常，晚上转成黑白后，看到的图象就象动画 一样，不实时。分析：摄象机启用了帧积累功能！图象白天很清楚，晚上无法转成黑白，看到的屏幕仅仅是 彩色的雪花噪点。分析：摄象机仅为单彩色。视频传输部分画面上出现了一条黑杠或白杠，并且向上或向下慢慢滚动。分析：这种现象多半是由系统产生了地坏路而引入了50周的工频干扰（交流电的干扰）所造成的。 需要一提的是，有时由于摄像机或控制主机（矩阵切换器）的电源性能不良（或局部损坏）也会出现这种故障现象（有时也会出现二条黑杠或白杠），因此，

18、在分析这类故障现象时，要分清产生故障的两种不同原因。 要分清是电源的问题还是地环路的问题，一种简易的方法是，在中心机房，接入一台电源没有问题的摄像机输出信号，如果在监视器上没有出现上述的干扰现象，则说明控制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端，并一台台摄像机逐个检看，以便查找有否因电源出现问题而造成干扰的摄像机。如有，则进行处理。如无，则干扰是由地环路等其它原因造成的。 视频传输部分监视器上出现木纹状的干扰 ，轻微时不会淹没正常图像 ，严重时图像就无法观看了（甚至破坏同步 ）。分析：这种故障原因比较复杂，大致可以从以下角度来考虑。 视频传输线的质量不好，特别是屏

19、蔽性能差（屏蔽网不是质量很好的铜线网，或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用）。与此同时，这类视频线的线电阻过大，因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外，这类视频线的特性阻抗不是75，以及分布参数超出规定也是产生故障的原因之一。 在干扰不十分严重的情况下，可以试着采取通过净化电源，在线连接的UPS向整个系统供电的方式，往往能减轻或基本消除干扰。但这种方法有时会因系统周围空间信号情况的不同而效果不明显或有时管用、有时不管用。视频传输部分 监视器上产生较深较乱的大面积网纹干扰，以至图像全部 被破坏，形不成图像和同步信号。分析：主要是由于视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的故障。 这种情况多出现

20、在BNC接头或其它类型的视频接头上。只要认真逐个检查这些接头，就可以解决问题。 这类故障现象还有一点是容易判断的，即这种故障现象出现时，往往不会是整个系统的各路信号均出问题，而仅仅出现在那些接头不好的路数上。视频传输部分监视器的画面上产生的若干条间距相等的竖条干扰，干扰 信号的频率基本上是行频的整数倍。 分析：这是由于视频传输线的特性阻抗不是75而导致阻抗失配造成的。如果用示波器观看被干扰图像的波形时，会发现在行同步头的后肩上，叠加有幅度较高的行频谐波振荡波形，干扰就是由此引起的。通过对波形的分析和对视频电缆的定量测量，还会发现这种阻抗不符合要求的视频电缆线，其分布参数也是不符合要求的，实际上

21、这也是阻抗失配的原因之一。因此，也可以说，产生这种干扰现象是由视频电缆的特性阴抗和分布参数都不符合要求综合引起的。这种问题的解决一般靠“始端串接电阻”或“终端并接电阻”的方法去解决。这里值得注意的是，在视频传输距离很短时（一般为150米以内），使用上述阻抗失配和分布参数过大的视频电缆不一定会出现上述的干扰现象。因此，在一个传输距离远近相差很大的系统中，分析这种故障现象时不要受到短距离无干扰的迷惑。视频传输部分 监视器的图像对比度太小，图像淡 ；清晰度不高、细节部分丢失、严重时会出现彩色信号丢失或色饱和度过小 ；色调失真 。分析：是在远距离的视频基带传输方式下容易出现的故障现象。主要原因是由传输

22、线路衰减引起的信号高频段相移过大或高频部分丢失等原因而造成的。这种情况应加补偿器。控制部分（嵌入式DVR） 机器不启动或机器加电后不能正常启动,无视频画面输出。分析：1、电源故障，DVR无电源或DVR保险丝被烧毁。 2、视频线接错误（没接到主输出）或视频线连接存 在开路和短路现象。 3、DVR本身相应的拨码开关没拨到适当位置或DVR 对硬盘有相应的限制，需选择相应兼容的硬盘列 表。 4、DVR本身有硬件故障。控制部分（嵌入式DVR） 无法识别硬盘或USB设备分析：更换硬盘,选择与系统兼容的硬盘设备.兼容硬盘列表参见具体说明书. 检查硬盘跳线是否安装,位置是否正确. 检查硬盘数据线和电源线是否安插正确,有无反插,虚插. 检查硬盘数据线和电源线是否有磨损或断路. 更换硬盘再试,确认是否硬盘损坏. USB设备与兼容列表不符控制部分（嵌入式DVR） 图象不实时或录象回放质量不好分析：1、确定DVR的总资源帧数，确定DVR实时监控和录 象回放的图象格式（CIF/HALF D1/D1）。 2、相关设置是否合理。 无法进行单/多画面切换控或无法控制前端设备分析：1、确定DVR是否有登陆密码。 2、确定登陆后，权限是否足够。 3、相应通道的相关协议参数设置是否合理。控制部分（嵌入式DVR） DVR经常自动重新启动或无法继续录象。分析：1、