弱电系统培训课件2

安防技术基础第二章视频探测与监控技术前一页本章主要内容视频监视概述视频摄像子系统图象传输子系统视频显示与输出主要设备的原理和性能系统安装与调试前一页

是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。它可以通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的情况；可以把被监视场所的图像内容、声音内容同时传送到监控中心，使被监视场所的情况一目了然。同时，电视监视系统还可以与防盗报警等其它安全技术防范体系联动运行，使防范能力更加强大。视频探测与监控技术视频探测与监控技术前一页特别是多媒体技术的发展以及计算机图像文件处理技术的发展，使电视监控系统在实现自动跟踪、实时处理等方面更有了长足发展，从而使电视监控系统在整个安全技术防范体系中具有举足轻重的地位。视频监控系统的另一特点是它可以把被监视场所的图像及声音全部或部分地记录下来，为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。视频监控系统已成为安全技术防范体系中不可或缺的重要组成部分。前一页视频监控概述图视频监控系统原理图前一页摄像部分是电视监控系统的前端部分，是整个系统的“眼睛”。它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。由于摄像部分是系统的最前端，并且被监视场所的情况是由它变成图像信号传送到控制中心的监视器上，所以从整个系统来讲，摄像部分是系统的原始信号源。视频摄象子系统前一页在摄像机安装在电动的(可遥控的)可变焦距(变倍)镜头，使摄像机所能观察的距离更远，更清楚；把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，使摄像机能覆盖更大的角度、面积。视频摄象子系统前一页

传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像信号。目前视频监控系统多半采用视频基带传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，也有采用射频传输方式或光纤传输方式。对以上这些不同的传输方式，所使用的传输部件及传输线路都有较大的不同。传输部分的好坏将影响到整个系统的质量。图象传输子系统

在视频监控系统中，主要有两种信号，一是电视信号，二是控制信号。电视信号是从前端的摄像机流向控制中心；而控制信号则是从控制中心流向前端的摄像机、云台等受控对象。流向前端的控制信号，一般是通过设置在前端的解码器解码后再去控制摄像机和云台等受控对象的。前一页图象传输子系统前一页视频基带传输方式是指从摄像机至控制台之间传输电视图像信号，这些信号完全是视频信号。视频传输方式的优点是传输系统简单；在一定距离范围内，失真小；信噪比低；不必增加调制器、解调器等附加设备。缺点是传输距离不能太远；一根电缆只能传送一路电视信号等等。由于电视监控系统一般摄像机与控制台之间的距离都不是太远，所以是最常用的一种传输方式。信号传输方式图象传输子系统前一页页图象传传输子子系统统视频基基带传传输方方式前一页页视频平平衡传传输系系统目前，，解决决远距距离视视频传传输的的一种种比较较好的的办法法是采采用““视频频平衡衡传输输”方方式。。摄像机机输出出的视视频信信号经经发射射机转转换为为一正正一负负的差差分信信号，，经双双绞线线传输输至监监控中中心的的接收收机，，再重重新合合成为为标准准的全全电视视信号号送入入控制制台中中的视视频切切换器器等设设备。。这种种传输输方式式不加加中继继器时时，黑黑白电电视信信号最最远可可传输输2000m；彩色电电视信信号最最远可可传输输1500m。加中继继器时时最远远可传传输20km。信号传传输方方式图象传传输子子系统统前一页页视频平平衡传传输系系统图象传传输子子系统统前一页页远端切切换方方式在视频频传输输方式式下，，如果果在距距离监监控中中心较较远的的某个个同一一方向向相对对集中中较多多台摄摄像机机时，，也可可以采采取““远端端切换换方式式”。。所谓谓“远远端切切换方方式””，就就是把把原来来在控控制台台上进进行的的切换换（视视频信信号切切换及及控制制信号号切换换）移移到远远端摄摄像机机群附附近的的地方方进行行。可可以大大大减减少传传输线线路的的数量量。信号传传输方方式图象传传输子子系统统前一页页远端切切换方方式图象传传输子子系统统前一页页射频传传输方方式在视频频监控控系统统中，，当传传输距距离很很远又又同时时传送送多路路图像像信号号时，，有时时也采采用射射频传传输方方式，，也就就是将将视频频图像像信号号经调调制器器调制制到某某一射射频频频道上上进行行传送送。主要优优点是是：传传输距距离远远；传传输过过程中中产生生的微微分增增益和和微分分相位位较小小，因因而失失真小小；一一条传传输线线可以以同时时传送送多路路射频频图像像信号号。缺点是是：需需增加加调制制器、、混合合器、、线路路宽带带放大大器、、解调调器等等传输输部件件，而而这些些传输输部件件会带带来不不同程程度的的信号号失真真，并并且会会产生生交扰扰调制制与相相互调调制等等干扰扰信号号。信号传传输方方式图象传传输子子系统统前一页页图象传传输子子系统统射频调调制方方式前一页页光缆传传输方方式用光缆缆代替替同轴轴电缆缆进行行电视视信号号的传传轴，，给视视频监监控系系统增增加了了高质质量、、远距距离传传输的的有利利条件件，其其传输输特性性和多多功能能是同同轴电电缆线线所无无法比比拟的的。先先进的的传输输手段段，稳稳定的的性能能、高高的可可靠性性和多多功能能的信信息交交换网网络还还可为为以后后的““城市市报警警与监监控系系统””奠定定良好好的基基础。。信号传输输方式图象传输输子系统统前一页光缆传输输方式传输容量量大：通过一根根光纤可可传输几几十路以以上的电电视信号号。传输质量量高：光纤传输输需要相相当多的的中继放放大器，，因而没没有噪声声和非线线性失真真迭加。。保密性能能好：适合保密密系统使使用。同同时，光光纤传输输不受电电磁干扰扰，适合合应用于于有强电电磁干扰扰和电磁磁辐射的的环境中中。敷设方便便：光缆具有有细而轻轻、拐弯弯半径小小、抗腐腐蚀、不不怕潮、、温度系系数小、、不怕雷雷击等优优点，为为光缆的的敷设工工程带来来了很大大的方便便。信号传输输方式图象传输输子系统统前一页光缆传输输方式调频（FM）光缆传输输：它可传输输多频道道高质量量信号，，传输距距离远。。数字光缆缆传输：：这种系统统无中继继噪声积积累，无无任何交交互调失失真，在在极长的的距离上上有很好好的图像像质量。。但一根根光纤只只能传输输6~8路电视信信号。多路调幅幅（AM）光缆传输输：它是一种种残留边边带调幅幅光缆传传输系统统。一般AM光纤可传传输40个频道，，且性能能/价格比高高，发展展很快，，目前已已广泛应应用于有有线电视视系统中中。信号传输输方式图象传输输子系统统前一页光缆的结结构光缆是由由石英纤纤芯、石石英包层层和尼龙龙覆盖层层组成。。纤芯与包包层的光光折射率率不同。。光几乎乎以与纤纤芯和包包层界面面相平行行的角度度射入，，经界面面全反射射，沿纤纤芯传播播，在多多次反射射中，光光的损失失很少。。衡量光光纤的重重要性能能指标有有损耗和和带宽特特性。光光纤的损损耗主要要来自端端面反射射和界面面反射产产生的损损耗、结结构缺陷陷损耗和和材料本本身的损损耗。信号传输输方式图象传输输子系统统前一页光源与调调制用于光缆缆的光源源，目前前以发光光二极管管和激光光二极管管为主。。发光二极极管是用用半导体体ＰＮ结结把电信信号转换换成光信信号的注注入型场场致发光光器件。。激光二极极管也是是由ＰＮＮ结构成成的半导导体器件件，其平平行侧面面沿晶体体的天然然晶面被被抛光，，在正向向偏置下下，注入入电流超超过阈值值后就从从一侧解解理面发发射具有有相干性性的激光光。信号传输输方式图象传输输子系统统前一页光接收器器接收光缆缆传输的的信号有有直接检检测和外外差检测测两种方方式。直接检测测是用检检光器件件把光信信号转换换成电信信号，进进而解出出原始信信号。现现已广泛泛应用于于光缆传传输的接接收系统统中。目目前广泛泛应用的的光接收收器件是是PIN光电二极极管。外差检测测是将光光信号与与机内激激光混频频，取出出差频信信号经放放大、解解调来恢恢复原始始信号。。这种方方式目前前还缺乏乏实用化化技术。。信号传输输方式图象传输输子系统统前一页光缆传输输的工作作原理光纤传输输系统主主要由光光发射机机、传输输光缆和和光接收收机组成成。光发发射机的的核心器器件是激激光二极极管，由前端来来的射频频信号对对激光管管的发光光强度直直接进行行调制。。光发射机机一般采采用分布布反馈式式（DFB）激光器。。这是一一种单模模工作激激光器，，具有良良好的噪噪声性能能、线性性和互调调性能，，可用多多频道AM组合信号号直接调调制。光接收机机一般采采用光电电二极管管（PIN-PD）作为光转转换器件件。信号传输输方式图象传输输子系统统前一页光缆传输的工工作原理图象传输子系系统前一页光缆模拟射频频多路电视信信号该技术是利用用射频多频道道电视信号直直接调制单模模激光器。不不加中继放大大、均衡等处处理，经低损损耗一根单模模光纤长距离离传送到光检检波器。然后后经检波器直直接恢复多频频道电视射频频信号，再经经对应各射频频信号的解调调器解调出视视频全电视信信号。信号传输方式式图象传输子系系统前一页电话电缆传输输方式是利用平衡电电缆对的传送送方式。在这这方面的研究究，我国已有有多年历史，，已经生产出出了这样的设设备。但就其其技术水平及及应用领域都都还未形成具具有竞争力的的传输方式，，并且还限制制在单位内部部的电视信号号传输上。早早在上世纪70年代国外某些些国家就已经经商品化了。。由于这种传输输方式在远距距离、低成本本方面具有优优越性，已被被广泛地应用用于高速公路路的交通监视视系统以各大大宾馆、饭店店之间的视频频服务网中。。信号传输方式式图象传输子系系统前一页电话电缆传输输的优越性传送距离最远远可达60km，这是目前连光光缆也难以轻轻易达到的水水平。由于线路是对对称平衡的，，不易受到低低频杂波的干干扰。利用现有的电电话电缆，并并根据时分法法对电缆进行行多路复用，，提高电缆的的使用效率，，降低运行费费用。信号传输方式式图象传输子系系统前一页在视频监控系系统中，特别别是在远距离离传输信号的的情况下，由由于传输方式式的不同，往往往在系统中中要采用一些些不同的传输输部件。图象传输子系系统前一页这种情况下传传输部件有两两类：视频放放大器、幅频频和相频补偿偿器。视频放大器有有两种安装方方式：一种是是安装在摄像像机输出端之之后、传输线线之前。另一一种是安装在在传输线中间间，用于放大大已衰减了的的视频信号，，这种情况下下还应加装相相位补偿器，，以补偿由于于传输所造成成的信号的相相位失真。远距离传输方方式图象传输子系系统前一页幅频和相频补补偿器。这种种补偿器一般般装在总控制制台上的视频频信号输入端端口，以补偿偿传输过来的的视频信号由由于传输而造造成的高频信信号幅度的衰衰减和整个信信号的相移失失真。如果是传输黑黑白电视信号号，即使传输输距离较远，，一般也不必必进行相位补补偿，但如果果是远距离传传输彩色电视视信号（视频频传输），则则必须加装幅幅频和相频补补偿器，否则则会产生严重重的信号失真真，特别是色色调失真。远距离传输方方式图象传输子系系统前一页目前，在远距距离视频传送送的方式下，，还可以采用用平衡式视频频传输方式。。在摄像机的的输出端加装装“发射机机”装置，，将视频信号号变为正、负负对称平衡式式信号，经传传输线传输至至监控中心的的控制台后，，再经过““接收机”的的装置加以还还原，成为标标准的视频信信号。这种传输方式式的优点是可可以用双绞线线进行传送，，如果在线路路中间加放大大补偿器后，，传输的距离离可以很远。。黑白电视信信号可传送20公里，彩色信信号可传送2公里。远距离传输方方式图象传输子系系统前一页射频传送方式式下的传输部部件有调制器器、射频放大大器、解调器器等等，这些些器件与有线线电视网用的的传输部件基基本相同。射频传送方式式图象传输子系系统前一页光纤传送方式式使用的传输输部件有光调调制器、光放放大器、光解解调器等，与与有线电视采采用光纤传输输时所用的部部件基本相同同。光调制器器与光解调器器在工程应用用上常称作光光发送端机与与光接收端机机。光纤传送方式式图象传输子系系统前一页电话电缆平衡衡传输方式下下的传输部件件中，有些部部件的电路组组成还是比较较复杂的，如如发送中继器器、地沟中继继器、接收中中继器等，此此外平衡中继继器的电路组组成更为复杂杂。除了这些些部件外，还还有视频变压压器，信号检检测传感器等等电话电缆平衡衡传输方式图象传输子系系统前一页显示部分由多多台监视器组组成。它的功功能是将传送送来的图像显显示出来。在电视监控系系统中，一般般都不是一台台监视器对应应一台摄像机机进行显示，，而是用一台台监视器轮流流切换显示。。因为被监视视场所的情况况不可能同时时都发生意外外情况，所以以平时只要隔隔一定的时间间显示一下即即可。系统基本组成成视频显示与输输出前一页当某个被监视视的场所发生生情况时，可可以将这一路路信号切换到到某一台监视视器上一直显显示，并通过过控制台对其其遥控跟踪记记录。在一般的系统统中通常都采采用四比一、、八比一、甚甚至十六比一一的摄像机对对监视器的比比例数设置监监视器的数量量。可采用“画面面分割器”把把几台摄像像机送来的图图像信号同时时显示在一台台监视器上。。可以大大节节省监视器，，并且操作人人员观看起来来也比较方便便。系统基本组成成视频显示与输输出摄象机与镜头头云台与防护罩罩视频切换器视频分配放大大器主控制台/副控制台终端解码箱（（解码控制器器）画面分割器硬盘录像机传输部件前一页主要设备的原原理和性能前一页摄像机是拾拾取图像信信号的设备备，即被监监视场所的的画面是由由摄像机将将其光信号号（画面））变为电信信号（图像像信号）。。目前，无论论是彩色摄摄像机还是是黑白摄像像机，其光光电转换的的器件均采采用了CCD器件，即““电耦合””器件。摄摄像机通过过它的镜头头把被监视视场所的画画面成像在在CCD片子（靶面面）上。通通过CCD本身的电子子扫描，把把成像的光光信号变为为电信号，，再通过放放大、整形形等一系列列信号处理理，最后变变为标准的的电视信号号输出。摄象机与镜镜头主要设备的的原理和性性能前一页CCD摄像机特点点是：体积积小、灵敏敏度高、寿寿命长。理理论上CCD器件本身寿寿命相当长长而不会老老化。这也也是它对比比以前的摄摄像管式摄摄像机具有有的最大优优点。摄象机与镜镜头主要设备的的原理和性性能前一页清晰度：一般多给出出水平清晰晰度。电视视监控系统统使用的摄摄像机，要要求彩色摄摄像机水平平清晰度在在300线以上，黑黑白摄像机机在350线以上。照度：是衡量摄像像机在什么么光照强度度的情况下下，可以输输出正常图图像信号的的一个指标标。一般是是给出“正正常照度””和“最低低照度”两两个指标。。照度一般般用“勒克克斯”（Lux）表示。信噪比：也是摄像机机的一个重重要技术指指标。信噪噪比的是指指摄像机的的图像信号号与它的噪噪声信号之之比。常用用用S/N表示。信噪噪比一般用用分贝（dB）表示，一般般要求其信信噪比高于于46dB。摄象机与镜镜头主要设备的的原理和性性能前一页定焦距镜头头：这种镜头的的焦距是不不可变的，，可变的只只有光圈的的大小。它它适合于摄摄取焦距相相对固定的的目标。自动光圈、、电动变焦焦距镜头：：是目前常用用的一种镜镜头。由摄摄像机输出出的电信号号自动控制制光圈的大大小，所以以适于光照照度经常变变化的场所所。常用的的电动变焦焦镜头有6倍、、8倍、、10倍几几种种。。自动动光光圈圈、、自自动动聚聚焦焦、、电电动动变变焦焦镜镜头头：：这种种镜镜头头除除具具有有自自动动光光圈圈及及电电动动变变焦焦功功能能外外，，还还有有自自动动聚聚焦焦功功能能。。也也就就是是说说，，当当通通过过云云台台和和电电动动变变焦焦改改变变摄摄取取方方向向及及目目标标时时，，可可以以自自动动聚聚焦焦。。摄象象机机与与镜镜头头主要要设设备备的的原原理理和和性性能能前一一页页云台台是是承承载载摄摄像像机机进进行行水水平平和和垂垂直直两两个个方方向向转转动动的的装装置置。。云云台台内内装装两两个个电电动动机机。。一一个个负负责责水水平平方方向向的的转转动动，，另另一一个个负负责责垂垂直直方方向向的的转转动动。。水水平平转转动动的的角角度度一一般般为为350°°，垂垂直直转转动动则则在在±45°°、±35°°±±75°°等等等。。水水平平及及垂垂直直转转动动的的角角度度大大小小可可通通过过限限位位开开关关进进行行调调整整。。云台台与与防防护护罩罩主要要设设备备的的原原理理和和性性能能前一一页页室内内及及室室外外云云台台：：室内内云云台台承承重重小小，，没没有有防防雨雨装装置置。。室室外外云云台台承承重重大大，，有有防防雨雨装装置置。。有有些些高高档档的的室室外外云云台台除除有有防防雨雨装装置置外外，，还还有有防防冻冻加加温温装装置置。。承重重：：为适适应应安安装装不不同同的的摄摄像像机机及及防防护护罩罩，，云云台台的的承承重重应应是是不不同同的的。。应应根根据据选选用用的的摄摄像像机机及及防防护护罩罩的的总总重重量量来来选选用用合合适适承承重重的的云云台台。。控制制方方式式：：一般般的的云云台台均均属属于于有有线线控控制制的的电电动动云云台台。。控控制制线线的的输输入入端端有有五五个个，，其其中中一一个个为为电电源源的的公公共共端端，，另另外外四四个个分分为为上上、、下下、、左左、、右右控控制制端端。。云台与防护罩罩主要设备的原原理和性能前一页防护罩是使摄摄像机在有灰灰尘、雨水、、高低温等情情况下正常使使用的防护装装置。室内用防护罩罩价格便宜，，其主要功能能是防止止摄摄像机落灰并并有一定的安安全防护作用用，如防盗、、防破坏等。。室外防护罩一一般为全天候候防护罩，即即无论刮风、、下雨、下雪雪、高温、低低温等恶劣情情况，都能使使安装在所护护罩内的摄像像机正常工作作。为了在雨雨雪天气仍能能使摄像机正正常摄取图像像，可在全天天候防护罩上上安装可控制制的雨刷。云台与防护罩罩主要设备的原原理和性能前一页云台与防护罩罩主要设备的原原理和性能前一页一体化摄象机机一体化摄象机机是将摄象机机、镜头、云云台等器件复复合在一个透透明的防护罩罩当中，成为为一个产品，，使得摄象机机、镜头、云云台的参数匹匹配，形成一一个统一的系系统，便于安安装、调试和和维护，同时时还降低了成成本。主要设备的原原理和性能前一页一体化摄象机机主要设备的原原理和性能前一页视频切换器是是选择视频图图像信号的设设备。如果将将几路视频信信号加在它的的输入端，通通过对它的控控制，可以选选择任何一路路视频信号输输出，而其它它信号则不输输出。是组成控制中中心中主控制制台上的一个个关键设备。。例如用一台台监视器轮流流显示四台摄摄像机信号的的“四选一一”方式。目前所使用的的视频切换器器，一般都做做成矩阵切换换形式以及积积木式。可根根据系统中摄摄像机与监视视器的比例，，来选用视频频切换器的输输入输出路数数及任意组成成切换比例。。主要设备的原原理和性能视频切换器前一页主要设备的原原理和性能视频切换器前一页切换比例：指切换器的的输入路数及及切换后输出出的路数。如如果是矩阵形形式的视频切切换器，可通通过编码任意意选择切换比比例。如果切切换比例是固固定的，一般般常用的有““四选一”、、“八选一””等等。隔离度：是衡量多路视视频信号输入入到切换器上上时，各路视视频信号之间间以及它们与与切换后输出出的信号之间间隔离的程度度。一般用分分贝（dB）表示，越高越越好。目前可可做到80dB以上。视频切换器主要设备的原原理和性能前一页微分增益DG、微分相位DP：微分增益是指指被切换后输输出的视频信信号与切换前前的信号在幅幅度上的失真真程度。此指指标值越小失失真越小。微微分相位是指指被切换后输输出的视频信信号与切换前前的信号在相相位上的失真真。一般要求求DG≤≤8%，DP≤≤8°°。输入电电平与与输出出电平平：一些视视频切切换器器还给给出输输入电电平（（或输输入电电压））和输输出电电平（（或输输出电电压））的技技术指指标。。输入入电平平是指指视频频切换换器输输入端端对输输入视视频信信号电电压幅幅度的的要求求。视频切切换器器主要设设备的的原理理和性性能前一页页视频分分配放放大器器的功功能和和作用用有两两个：：一是是对视视频信信号进进行分分配（（即将将同一一个视视频信信号分分成几几路））；二二是是对视视频信信号进进行放放大。。在实际际中是是先放放大后后分配配。这这里的的放大大概念念虽然然通常常是指指在电电压幅幅度上上及功功率上上均进进行放放大，，一般般说来来，主主要用用于分分配目目的的的视频频分配配放大大器，，应侧侧重于于功率率放大大，而而对于于远距距离视视频基基带传传输时时视频频信号号的发发送端端所用用的视视频分分配放放大器器，则则应侧侧重于于电压压幅度度的放放大。。视频分分配放放大器器主要设设备的的原理理和性性能前一页页视频分分配放放大器器主要设设备的的原理理和性性能前一页页主控制制台是是电视视监控控系统统的核核心设设备，，对系系统内内各设设备的的控制制均是是从这这里发发出和和控制制的。。控制台台本身身是由由各种种具体体设备备组合合而成成的，，主要要有：：视频频分配配放大大器、、视频频切换换器、、控制制键盘盘、时时间地地址符符合发发生器器、录录像机机、电电源等等等。。由于实实质上上主控控制台台是多多种设设备的的组合合，而而这种种组合合又是是根据据系统统的功功能要要求来来设定定的，，所以以主控控制台台虽然然在总总体上上功能能是相相似的的，但但具体体上又又有很很大的的差别别。主控台台副控控台主要设设备的的原理理和性性能前一页页主要设设备的的原理理和性性能控制键键盘前一页页根据系系统中中摄像像机的的台数数，选选择视视频切切换器器的最最大输输入路路数。。视频频切换换器最最大输输入路路数一一般应应大于于摄像像机的的台数数，以以便为为今后后扩展展时留留有余余地。。根据系系统所所防范范区域域的风风险等等级及及区域域中要要害地地点的的数目目选择择录像像机的的台数数。需需要连连续录录像的的情况况下，，应选选择““长延延时录录像机机”。。当整个个系统统中摄摄像机机的台台数很很多时时，可可考虑虑选用用“多多画面面分割割器””。““多画画面分分割器器”有有四分分割、、九分分割、、十六六分割割等等等。组成控控制台台的原原则主要设设备的的原理理和性性能前一页页根据系系统控控制的的要求求，考考虑在在总控控制台台之外外是否否要设设分控控制台台。根据整整个系系统供供电的的要求求，考考虑电电源的的设定定。当系统统有多多路远远距离离信号号传输输时，，应根根据远远距离离信号号传送送的方方式，，考虑虑在控控制台台中增增设解解调装装置、、补偿偿装置置、还还原装装置以以及远远端切切换控控制装装置等等等。。时间及及地址址符合合发生生器的的设置置。时时间是是可以以随时时设定定的，，而地地址则则是根根据系系统的的要求求，事事先固固化在在集成成块中中的。。如果果选用用时间间及地地址符符号发发生器器的话话，应应由供供应厂厂商事事先固固化地地址。。组成控控制台台的原原则主要设备的的原理和性性能前一页副控制台实实际上是一一