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現(xiàn)。如圖1-1所示，電視監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機部分（有時還有麥克）、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，是整個系統(tǒng)的“眼睛”。它布置在被監(jiān)視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個被監(jiān)視的各個部位。有時，被監(jiān)視場所面積較大，為了節(jié)省攝像機所用的數(shù)量、簡化傳輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng)，在攝像機上加裝電動的（可遙控的）可變焦距（變倍）鏡頭，使攝像機所能觀察的距離更遠(yuǎn)、更清楚；有時還把攝像機安裝在電動云臺上，通過控制臺的控制，可以使云臺帶動攝像機進行水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動，從而使攝像機能覆蓋的角度、面積更大?？傊?，攝像機就像整個系統(tǒng)的眼睛一樣，把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D像信號，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)視場所的情況是由它變成圖像信號傳送到控制中心的監(jiān)視器上，所以從整個系統(tǒng)來講，攝像部分是系統(tǒng)的原始信號源。因此，攝像部分的好壞以及它產(chǎn)生的圖像信號的質(zhì)量將影響著整個系統(tǒng)的質(zhì)量。從系統(tǒng)噪聲計算理論的角度來講，影響系統(tǒng)噪聲的最大因素是系統(tǒng)中的第一級的輸出（在這里即為攝像機的圖像信號輸出）信號信噪比的情況。所以，認(rèn)真選擇和處理攝像部分是至關(guān)重要的。如果攝像機輸出的圖像信號經(jīng)過傳輸部分、控制部分之后到達監(jiān)視器上，那么到達監(jiān)視器上的圖像信號信噪比將下降，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，對攝像機及其鏡頭還應(yīng)加裝專門的防護罩，甚至對云臺也要有相應(yīng)的防護措施。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)的圖像信號通路。一般來說，傳輸部分單指的是傳輸圖像信號。但是，由于某些系統(tǒng)中除圖像外，還要傳輸聲音信號，同時，由于需要有控制中心通過控制臺對攝像機、鏡頭、云臺、防護罩等進行控制，因而在傳輸系統(tǒng)中還包含有控制信號的傳輸，所以我們這里所講的傳輸部分，通常是指所有要傳輸?shù)男盘栃纬傻膫鬏斚到y(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。因此重點研究圖像信號的傳輸方式及傳輸中有關(guān)問題是非常重要的。對圖像信號的傳輸，重點要求是在圖像信號經(jīng)過傳輸系統(tǒng)后，不產(chǎn)生明顯的噪聲、失真（色度信號與亮度信號均不產(chǎn)生明顯的失真），保證原始圖像信號（從攝像機輸出的圖像信號）的清晰度和灰度等級沒有明顯下降等等。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
控制部分是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心。控制部分主要由總控制臺（有些系統(tǒng)還設(shè)有副控制臺）組成?？偪刂婆_中主要的功能有：視頻信號放大與分配、圖像信號的較正與補償、圖像信號的切換、圖像信號（或包括聲音信號）的記錄、攝像機及其輔助部件（如鏡頭、云臺、防護罩等）的控制（遙控）等等。在上述的各部分中，對圖像質(zhì)量影響最大的是放大與與分配、較正與補償、圖像信號的切換三部分。在某些攝像機距離控制中心很近、或?qū)φ麄€系統(tǒng)指標(biāo)要求不高的情況下，在總控制臺中往往不設(shè)較正與補償部分。但對某些距離較遠(yuǎn)，或由于傳輸方式的要求等原因，校正與補償是非常重要的。因為圖像信號經(jīng)過傳輸之后，往往其幅頻特性（由于不同頻率成分到達總控制臺時，衰減是不同的，因而造成圖像信號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）無法絕對保證指標(biāo)的要求，所以在控制臺上要對傳輸過來的圖像信號進行幅頻和相頻的校正與補償。 經(jīng)過校正與補償?shù)膱D像信號，再經(jīng)過分配和放大，進入視頻切換部分，然后送到監(jiān)視器上?？偪刂婆_的另一個重要方面是能對攝像機、鏡頭、云臺、防護罩等進行遙控，以完成對被監(jiān)視的場所全面、詳細(xì)的監(jiān)視或跟蹤監(jiān)視?？偪刂婆_上設(shè)有的錄像機，可以隨時把發(fā)生情況的被監(jiān)視場所的圖像記錄下來，以便事后備查或作為重要依據(jù)。目前，有些控制臺上高設(shè)有一臺或兩臺“長延時錄像機”，這種錄像機可用一盤60分鐘帶長的錄像帶記錄長達幾天時間的圖像信號，這樣就可以對某些非常重要的被監(jiān)視場所的圖像連續(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，通過這個設(shè)備，可以在一臺監(jiān)視器上同時顯示出四個、九個、十六個攝像機送來的各個被監(jiān)視場所的畫面，并用一臺常規(guī)錄像機或長延時錄像機進行記錄。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，在控制功能上，控制攝像機的臺數(shù)上往往都做成積木式的。可以根據(jù)要求進行組合。另外，在總控制臺上還設(shè)有時間及地址的字符發(fā)生器，通過這個裝置可以把年、月、日、時、分、秒都顯示出來，并把被監(jiān)視場所的地址、名稱顯示出來。在錄像機上可以記錄，這樣對以后的備查提供了方便。
總控制臺對攝像機及其輔助設(shè)備（如鏡頭、云臺、防護罩等）的控制一般采用總線方式，把控制信號送給各攝像機附近的“終端解碼箱”，在終端解碼箱上將總控制臺送來的編碼控制信號解出，成為控制動作的命令信號，再去控制攝像機及其輔助設(shè)備的各種動作（如鏡頭的變倍、云臺的轉(zhuǎn)動等）。在某些攝像機距離控制中心很近的情況下，為節(jié)省開支，也可采用由控制臺直接送出控制動作的命令信號¬¬——即“開、關(guān)”信號。總之，根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成的情況及要求，可以綜合考慮，以完成對總控制臺的設(shè)計要求或訂購要求。
1. 1. 4 顯示部分
顯示部分一般由幾臺或多臺監(jiān)視器（或帶視頻輸入的普通電視機）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，特別是在由多臺攝像機組成的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，一般都不是一臺監(jiān)視器對應(yīng)一臺攝像機進行顯示，而是幾臺攝像機的圖像信號用一臺監(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應(yīng)顯示。因為被監(jiān)視場所的情況不可能同時發(fā)生意外情況，所以平時只要隔一定的時間（比如幾秒、十幾秒或幾十秒）顯示一下即可。當(dāng)某個被監(jiān)視的場所發(fā)生情況時，可以通過切換器將這一路信號切換到某一臺監(jiān)視器上一直顯示，并通過控制臺對其遙控跟蹤記錄。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對監(jiān)視器的比例數(shù)設(shè)置監(jiān)視器的數(shù)量。目前，常用的攝像機對監(jiān)視器的比例數(shù)為四比一，即四臺攝像機對應(yīng)一臺監(jiān)視輪流顯示，當(dāng)攝像機的臺數(shù)很多時，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，在有些攝像機臺數(shù)很多的系統(tǒng)中，用畫面分割器把幾臺攝像機送來的圖像信號同時顯示在一臺監(jiān)視器上，也就是在一臺較大屏幕的監(jiān)視器上，把屏幕分成幾個面積相等的小畫面，每個畫面顯示一個攝像機送來的畫面。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監(jiān)視器上同時顯示太多的分割畫面，否則會使某些細(xì)節(jié)難以看清楚，影響監(jiān)控的效果。個人認(rèn)為，四分割或九分割較為合適。
為了節(jié)省開支，對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，而不必采用造價較高的專用監(jiān)視器。監(jiān)視器（或電視機）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)滿足長時間連續(xù)工作的要求。由于監(jiān)視器或電視機已有成型的產(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，功能也相對簡單，但其適用的范圍非常廣。所監(jiān)視的對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)則需要對工廠的煙囪及排污管道進行曲監(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)視點數(shù)不超過32點，造價大都在幾萬~幾十萬元。
1. 2. 1 簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)
最簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)就是在監(jiān)視現(xiàn)場安置定點攝像機（攝像機配接定焦鏡頭），通過同軸電纜將視頻信號傳輸?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攝像機，并通過同軸電纜將視頻信號傳送到廠辦公室內(nèi)的監(jiān)視器（或電視機）上，管理人員就可以看到哪些人上班遲到或早退，離廠時是否攜帶了廠內(nèi)的物品。若是再配置一臺錄像機，還可以把監(jiān)視的畫面記錄下來，供日后檢索查證。
這種簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)適用于多種應(yīng)用場合。當(dāng)攝像機的數(shù)量較多時，可通過多路切換器、畫面分割器或系統(tǒng)主機進行監(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個出口都安裝了定點攝像機，并配備了3臺四畫面分割器和24小時實時錄像機，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單的定點監(jiān)控系統(tǒng)。這是在1~6層客房通道的兩端各安裝一臺定點黑白攝像機，加上大門口、門廳、后門、停車場等4個監(jiān)視點共計16臺攝像機，再配置一臺16畫面分割器、一臺29英寸大屏幕彩電和一臺24小時錄像機便構(gòu)成了完整的監(jiān)控系統(tǒng)。
當(dāng)監(jiān)視的點數(shù)增加時會使系統(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)仍可歸屬于簡單的定點系統(tǒng)，以某超市的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)為例，由于該超市的營業(yè)面積較大（上下兩層總計約16000㎡），貨架較多，總共安裝了48臺定點黑白攝像機。這48臺攝像機的信號被分成了3組，分別接到了對應(yīng)的16畫面分割器、17英寸黑白監(jiān)視器和24小時錄像機（該超市的實際工程中另外增加了防盜報警系統(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。