[推荐]监控设备选型和施工的一些问题

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1、摄象机的选择和主要参数闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或CCD（Charge Coupled Device）即电荷耦合器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。　　摄像头的主要传感部件是CCD，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，CCD是电耦合器件（Charge Couple Device）的简称，它能够将光线为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄象元件。是代替摄像管传感器的新型器件。　　CCD的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。 CCD摄象机的选择和分类 CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。 因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。 １、依成像色彩划分 彩色摄象机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。 黑白摄象机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄象机。 ２、依分辨率灵敏度等划分 影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。 影像像素在38万以上的高分辨率型。 机板型。 针孔型。 半球型。 ３、按CCD靶面大小划分 CCD芯片已经开发出多种尺寸： 目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。 2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。 1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。 1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。 1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。 ４、按扫描制式划分 PAL制。 NTSC制。 中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。 ５、依供电电源划分 110VAC（NTSC制式多属此类）， 220VAC， 24VAC。12VDC或9VDC（微型摄象机多属此类）。 ６、按同步方式划分 内同步：用摄象机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。 外同步：使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄象机的外同步输入端。 功率同步（线性锁定，line lock）：用摄象机AC电源完成垂直推动同步。 外VD同步：将摄象机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。 多台摄象机外同步：对多台摄象机固定外同步，使每一台摄象机可以在同样的条件下作业，因各摄象机同步，这样即使其中一台摄象机转换到其他景物，同步摄象机的画面亦不会失真。 7、按照度划分，CCD又分为： 普通型 正常工作所需照度1~3LUX 月光型 正常工作所需照度0.1LUX左右 星光型 正常工作所需照度0.01LUX以下 红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像 CCD彩色摄象机的主要技术指标 （１）CCD尺寸，亦即摄象机靶面。原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。 （２）CCD像素，是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄象机。 （３）水平分辨率。彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。 分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330~500线之间。分辨率与

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规格 1/3" 1/2" 2/3" 1" W 4.8 6.4 8.8 12.7 H 3.6 4.8 6.6 9.6 由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3,当L不变，H或W增大时，f变小，当H或W不变，L增大时，f增大。 2视场角的计算 如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。 水平视场角β（水平观看的角度） β=2tg-1= 垂直视场角q（垂直观看的角度） q=2tg-1= 式中w、H、f同上 水平视场角与垂直视场角的关系如下： q=或=q 表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值，如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如；摄像机的摄像管为17mm(2/3in),镜头焦距f为12mm，从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体的距离为2m，试求视场的宽度w。 W=2Ltg=2×2tg=1.46m 则H=W=×1.46=1.059m 焦距f越和长，视场角越小，监视的目标也就小。 图解法 如前所示，摄像机镜头的视场由宽（W）。高（H）和与摄像机的距离（L）决定，一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定； *.欲监视景物的尺寸 *.摄像机与景物的距离 *.摄像机成像器的尺士：1/3"、1/2"、2/3"或1"。 图解选择镜头步骤：所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系。利用这个关系可选择适当的镜头。 估计或实测视场的最大宽度；估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离；使用1/3”镜头时使用图2，使用1/2镜头时使用图3，使用2/3”镜头时使用图4，使用1镜头时使用图5。具体方法：在以W和L为座标轴的图示2-5中，查出应选用的镜头焦距。为确保景物完全包含在视场之中，应选用座标交点上，面那条线指示的数值。例如：视场宽50m,距离40m,使用1/3"格式的镜头，在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的视场。而用2.8mm的镜头则可以完全覆盖视场。 f=vD/V 或 f=hD/H 其中，f代表焦距，v代表CCD靶面垂直高度，V代表被观测物体高度，h代表CCD靶面水平宽度，H代表被观测物体宽度。举例：假设用1/2”CCD摄像头观测，被测物体宽440毫米，高330毫米，镜头焦点距物体2500毫米。由公式可以算出：焦距f=6.4X2500/440≈36毫米 或焦距f=4.8X2500/330≈36毫米当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。 4、视频切换与控制主机１、单纯型的云台、镜头及防护罩控制器 其功能是仅仅实现对单台或多台执行云台旋转、上下俯仰、对云台上的摄象机镜头控制聚焦、光圈调整及变焦变倍功能，较复杂的装置还可对云台上的防护罩作加热、除霜等控制。 ２、手动视频切换器 它是视频切换器最简单的一种，该装置上有若干按键，用以对单一监视器输出显示所选择的某台摄象机图像。手动切换比较经济可靠，可将４～１６路视频输入切换到一台监视器上输出。其缺点是使用这种类型切换器对摄象机进行手动切换时，监视器上会出现垂直翻转和滚动，直至监视器确定有输入摄象机的垂直同步脉冲后才会消失。 ３、顺序视频切换器 多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2,4,6,8,12,16,切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。切换器的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。顺序视频切换器是使来自多台摄象机的图像在一台监视器上选择显示一幅，再显示另一幅，摄象机的显示顺序和显示停留时间可由用户程序设置或修改。顺序视频切换器采用垂直间隔切换，以消除监视器上的图像闪烁、抖动或滚动，使观察监视器的人可以舒适地观看。所谓垂直间隔切换，是视频播放时切换视频的一种方式。切换器中的电子系统寻找每一台摄象机的垂直同步脉冲，然后切换这一垂直脉冲间的视频，消除监视器上的垂直滚动和抖动，得到无滚动切换的效果。实现无滚动切换的前提是摄象机需要有行同步电路，这样多台摄象机用同一交流电源相位的电源供电时，可使多台摄象机同时产生垂直同步脉冲，这也是使用２４Ｖ交流电源的摄象机能在闭路电视监控系统中得到广泛应用的原因之一。 在较大型的系统中，如果摄象机使用不同相位的非２４Ｖ交流电源，此时需要消除监视器上的垂直滚动，则要么要求摄象机具有非同步或信号锁定功能，要么使用摄象机上的可调相位选择，根据不同交流电源相位间的垂直同步定时差异来进行调整。为了监控的需要，一般顺序切换器带有报警切换功能，即发生报警时，该顺序切换器会自动将报警区域的摄象机图像切换到监视器上显示输出。 ４、视频矩阵切换与控制主机 　　所

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罩的摄象机固定在云台上。 １、支架 普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上……由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。制作支架的材料有塑料、金属镀铬、压铸。支架多种多样，依使用环境不同和结构不同，主要有以下类型： （１）天花板顶基支架，一端固定在天花板上，另一端为可调节方向的球形旋转头或可调倾斜度平台，以便摄象机对准不同的方位。有直管圆柱形和Ｔ形之分。 （２）墙壁安装型支架，一端固定在墙壁上，其垂直平面用于安装摄象机或云台，对于无云台的摄象机系统，其摄象机可以直接固定在支架上，也可以固定在支架上的球形旋转接头或可调倾斜平台上。 （３）墙用支架加上安装连板可构成墙角支架，墙角支架加上圆柱安装连板，可将其安装在圆柱杆上。 ２、摄象机防护罩 防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。 室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。摄象机防护罩的选择，首先是要包容所使用的摄象机加镜头，并留有适当的富余空间，其次是依据使用环境选择适合的防护罩类型，在此基础上，将包括防护罩及云台在内的整个摄像前端之重量累计，选择具有相应承重值的支架。还要看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，最后还要考虑外观、重量、安装座等等。 在防护罩中，除了用于一体化摄像系统的球形防护罩外，还有圆柱形、长方形等不同形状，应用场合有室内型和室外型两大类。室内摄象机防护罩以装饰性、隐蔽性和防尘为主要目标，而室外型因属全天候应用，要能适应不同的使用环境。防护罩的材料主要有铝质、合金、挤压成型、不锈钢等 视频信号分配与放大器 视频放大器　　当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。视频分配器经过视频矩阵切换器输出的视频信号，可能要送往监视器、录象机、传输装置、硬拷贝成像等终端设备，完成成像的显示与记录功能，在此，经常会遇到同一个视频信号需要同时送往几个不同之处的要求，在个数为二时，利用转接插头或者某些终端装置上配有的二路输出器来完成；但在个数较多时，因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。则需要使用视频分配器，实现一路视频输入、多路视频输出的功能，使之可在无扭曲或无清晰度损失情况下观察视频输出。通常视频分配器除提供多路独立视频输出外，兼具视频信号放大功能，故也成为视频分配放大器。 视频分配放大器以独立和隔离的互补晶体管或由独立的视频放大器集成电路提供４～６路独立的７５Ω负载能力，包括具备彩色兼容性和一个较宽的频率响应范围（１０Hz～７MHz），视频输入和输出均为ＢＮＣ端子。 二、视频监视器 监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监视器分彩色、黑白两，尺寸有9、10、12、14、15、17、21、29英寸等，常用的是14英寸。监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。另外，有些监视器还有音频输入、S-video输入、RGB分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处理工作，在此不作介绍。清晰度：彩色监视器一般在300-500线黑白监视器一般在700-1000线，专业监视器与普通电视机的差别在于：其一是电视清晰度较高；其二是防磁性能好，以便并排安装时不会互干扰，而普通电视机则不具备防磁功能；其三是可靠性好，监视器可以接受长时间不间断工作，而普通的电视机则不能。在最小系统中可以仅有单台监视器，而在大系统中则可能是由数十台监视器组成的电视墙；监视器可以是黑白的，但更多的是彩色监视器；既可以是６英寸、９英寸的小屏幕监视器，也可以是４０英寸左右的大型监视器、等离子体平板显示器或上百英寸的投影；在实际应用中，既可用专业级的纯监视器，也可用价格便宜的彩电取而代之；在图像显示质量方面，有用标准分辨率的监视器，也有追求高图像质量而采用的高分辨率监视器。从使用角度而言，实用性是对其作出选择的前提，特别体现在下列各点上： （１）监视器类型的选择应与前端摄象机类型基本匹配，黑白摄象机一般具有分辨率较高的特点，且价格较为低廉，在以黑白摄象机为主构成的系统中，宜采用黑白监视

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监视摄像机。12、远程监控传输方式简述在传输方式上，我们可以利用光纤或铜缆，传输速度的快慢跟传输介质及通道大小有绝对的关系。举例来说，一条走廊由一个人来走，可以很顺畅，但当迎面走来很多人，这些人就会堵在通道上。再举一个例子，假设现在这个通行者的大小只有正常人的百分之一，那么在传输时就可容纳多人同时通行。 在CCTV业界，所要传输的内容有：影像、声音及控制讯号。无论是声音还是影像，都可以转变成「数据」，所以数位化为未来发展趋势的原因即在此。谈到远端监控传输，可从以下2个主题来说明： 区域内的远端监控传输 所谓「区域内」，指的是一个能够掌控的范围，例如一个办公室、工厂等。若涵盖距离很远，即成为「远端监控」。又可区分为： 有线监控在远端监控领域里，常会提到光纤（fibre optics）传输。详见光纤传输 网路监控是一个整合的体系，由不同的领域、不同地区的网路整合在一起。 Ethernet、Fast Ethernet、Giga Ethernet Infrastructure之异同 基本上这三者都是采用IP模式，最大的不同是在于三者的传输速率，分别是：Ethernet=10Mbps，Fast Ethernet=100Mbps，Giga Ethernet=1000Mbps。 影像格式影响传送品质及速度 以下就一般常见之影像格式陈述之： MPEG：有MPEG I、MPEG II、MPEG III.... MPEGVIII等。MPEG所呈现的影像很漂亮且可将影像压缩得比较小，所以一般第四台业者及资讯业者都会使用，但是在英、法两国已无法成为呈堂证供。因为在一连串影像中，它只会取第一张做为key frame，使得影像易遭修改、有失真之嫌。 M-JPEG：即Motion-JPEG。因为它是会动的JPEG影像，所以效率很低，但最具有证据效果。 Wavelet：是一个新的压缩技术，由美国FBI制造，台湾目前尚未有此一技术。因格子较小，所以影像表达较细腻，以目前的技术而言，一张画面大约是130格，也是可以做为证据之用。 远端监控传输 局端泛指中华电信、固网等网路。它可应用在P-P或Internet上。以下就目前市面上常见之通讯频宽来作介绍。不同的频宽就有不同的传输速率及影像品质。 拨接（line up）方式： 电话线（Telephone）：一般只能应用于P-P，目前最大的频宽为33.6Kbps。 ADSL：目前相当热门的，也是属于电话线的产品Up Load是640Kbps，Down Load是6~ 8Kbps，因为它的频宽较大，所以很多人都很想利用它来拨接上网，可是它的瓶颈是在于布建的速度太慢。 Cable Modem：它的Up Load是512 Kbps，Down Load是10Mbps。 ISDN：对于ISDN而言，没有所谓的Up Load或Down Load，一律都是128Kbps，称之为2B1D，可以用来打电话或上网，价格蛮便宜的，目前多用于视讯会议等用途之上。 专线：T1/E1，T3/E3：T代表「美规」，E代表「欧规」，T1的频宽是1.5Mbps，一般人视它为专线，但严格说起来，它并不算是专线。E1、T3、E3的频宽分别是2Mbps、45Mbps及34Mbps。频宽愈大、传输速度愈快，所能见到的画面品质就愈佳。 　　　　 OC-3/STM-1：在光纤的世界里占有重要的地位。OC-3代表「美规」，STM-1代表「欧规」。它们的频宽是相对应的，而且是成「倍数」发展。比如说，OC-3＝STM-1＝155Mbps，OC-12＝STM-4＝622 Mbps，依此类推。现在美国已经发展到OC-192，未来的趋势不言而喻。所以当频宽愈大的时候，监控市场就会朝向网路市场发展，而光纤所扮演的角色也就日益重要。 Internet CCTV局端连线最简单的应用模式即是「P-P」。若我们把整个层面扩大，那么在远端监控里面最重要的就是Internet。在Internet里，IP Address、Web Camera、Video Server、DVR是不可或缺的，如果没有了这些东西，网路监控可说是毫无意义。 因为有了IP Address，你便可以透过它去找到在远端你所想要获得的资讯。若再有Web Camera，便可透过Video Server(影像的主机)，传递影像，甚至将影像储存在DVR（数位影像储存设备），以便佐证之用。 目前网路应用中所有的问题最大症结在于传输速度的快慢，这就是为什么当宽频来临时，远端监控会变得可行，而传统监控会消失的原因。 IP跟ATM ATM(Asynchronous Transfer Mode，非同步传输模式)，它是一种透过光纤网路来传递声音、影像的一种「模式」。我们都晓得声音的传递速度比影像快，所以理应会「不同步」到达。但非同步传输可让它们同时到，所以当它们在光纤内传递时，先将它们的结构转换，然后再同步化，称为SDH(Signalized Digital Hierarchy)。早期，ATM的发展是为了电信事业，如今却被广泛地应用在视讯会议上。 那么IP与ATM究竟有何不同？以下分别就费用、作业方式及传输方式来说明。 费用：对公司而言，架设一个Giga Ethernet只须几十万，但若要架设ATM，就需花费上千万了。 作业方式：IP只能在LAN中作业，ATM是两者皆可，不过对ATM而言，把它放在LAN中作业是太浪费了！ 传输方式：ATM是将视频、声音、控制讯号变成一样大小的cells，所以整个流量都很好控制。但IP无法将视频、声音、控制讯号变成一样大小的cells，所以常会有「人未到，声先到」的情况发生。 对远端监控而言，频宽愈大是愈有利的，把它放在IP网路上无非是为了省钱。若把它放在ATM上监控，的确会很有效率，而且是实时（Real Time）的

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