第3章視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,監(jiān)控安防工程設(shè)計(jì)的程序與步驟,主講：胡江濤,1,監(jiān)控建設(shè)單位給出設(shè)計(jì)任務(wù)書,(1),監(jiān)控設(shè)計(jì)任務(wù)書及其內(nèi)容,監(jiān)控設(shè)計(jì)任務(wù)書是指建設(shè)單位根據(jù)國家有關(guān)部門的規(guī)定和管理要求以及本身的需要，將設(shè)防目的和技術(shù)要求以文字、圖表形式寫出的文件。,監(jiān)控設(shè)計(jì)任務(wù)書的內(nèi)容包括：設(shè)防目的、系統(tǒng)應(yīng)具有的總體功能、技術(shù)性能指標(biāo)、工作環(huán)境情況、傳輸距離、控制方式以及建設(shè)工期、工程投資控制數(shù)額、建成后應(yīng)達(dá)到的預(yù)期效果等。,(2),監(jiān)控?zé)o能力獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)書的建設(shè)單位，設(shè)計(jì)者可協(xié)助其完成，應(yīng)避免無任務(wù)書而直接進(jìn)行設(shè)計(jì)的做法。,2,、進(jìn)行監(jiān)控工程現(xiàn)場(chǎng)勘察,現(xiàn)場(chǎng)勘察是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，勘察內(nèi)容與要求如下：,(1),監(jiān)控防護(hù)目標(biāo)的自身特點(diǎn)及放置情況。,(2),設(shè)防部位建筑物結(jié)構(gòu)、管道分布及物品布局情況。,(3),監(jiān)控建設(shè)單位設(shè)防區(qū)域的周邊環(huán)境。,(4),了解監(jiān)控設(shè)防部位電磁波輻射強(qiáng)度。,(5),一年中室外最高溫度、濕度，風(fēng)、雨、雪、霧、雷電和最低溫度變化情況及持續(xù)時(shí)間,(,以當(dāng)?shù)貧庀筚Y料為難,),。,(6),勘測(cè)各種監(jiān)控探測(cè)器的安裝位置，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，觀察覆蓋范圍及能否可靠工作，并在平面圖上標(biāo)記出探測(cè)器及出線口的位置。,(7),勘測(cè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的安裝位置，記錄一天的光照度變化和夜間能提供的光照度情況，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，觀察視場(chǎng)范圍和圖像質(zhì)量，并在平面圖上標(biāo)記出攝像機(jī)及出線口的位置。,(8),所有勘察內(nèi)容均應(yīng)作詳細(xì)記錄。,3,根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書及現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果進(jìn)行方案設(shè)計(jì),(1),監(jiān)控一般要求,根據(jù)監(jiān)控設(shè)計(jì)任務(wù)書、現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果、防護(hù)目標(biāo)重要程度和周圍環(huán)境條件等確定系統(tǒng)構(gòu)成方式及設(shè)備配置。,(2),方案設(shè)計(jì)應(yīng)包含的主要內(nèi)容,系統(tǒng)構(gòu)成框圖。,系統(tǒng)功能說明。,監(jiān)控防區(qū)布防圖及防護(hù)范圍。,監(jiān)控控制室布局圖。,監(jiān)控設(shè)備、器材配置明細(xì)表。,監(jiān)控管線鋪設(shè)方案。,監(jiān)控工程費(fèi)用概算。,監(jiān)控建設(shè)工期。,4,監(jiān)控建設(shè)單位對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證,(1),組建專家組。,(2),將設(shè)計(jì)方案提交專家審閱。,(3),方案論證。,5,監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案審批,由建設(shè)單位將設(shè)計(jì)方案及論證意見,(,以及設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位雙方對(duì)修改意見的處理結(jié)果,),報(bào)送相應(yīng)業(yè)務(wù)主管部門審批，批準(zhǔn)后方可進(jìn)行正式設(shè)計(jì)。,6,監(jiān)控系統(tǒng)工程正式設(shè)計(jì),(1),依據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行正式設(shè)計(jì)。,(2),技術(shù)設(shè)計(jì)。,(3),施工圖設(shè)計(jì)。,(4),操作和維修說明書操作和維修說明書。,(5),監(jiān)控系統(tǒng)工程費(fèi)用預(yù)算書。,(6),其他必要的文件。,(7),監(jiān)控系統(tǒng)正式設(shè)計(jì)文件。,(8),竣工設(shè)計(jì),。,以上給出的是工程設(shè)計(jì)的程序與步驟的一般形式，具體實(shí)施過程中，有些步驟可以簡化，但是總體上不宜相差太多。,第一部分 閉路監(jiān)控系統(tǒng),一、攝像機(jī),3.1.1,基礎(chǔ)知識(shí),a.,什么是,CCD,攝像機(jī)？,CCD,是,Charge Coupled Device(,電荷耦合器件,),的縮寫，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。,b.CCD,攝像機(jī)的工作方式,被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至,CCD,芯片上，,CCD,根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號(hào)輸出。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。,c.,分辨率的選擇,評(píng)估攝像機(jī)分辨率的指標(biāo)是水平分辨率，其單位為線對(duì)，即成像后可以分辨的黑白線對(duì)的數(shù)目。常用的黑白攝像機(jī)的分辨率一般為,380-600,，彩色為,380-480,，其數(shù)值越大成像越清晰。一般的監(jiān)視場(chǎng)合，用,400,線左右的黑白攝像機(jī)就可以滿足要求。而對(duì)于醫(yī)療、圖像處理等特殊場(chǎng)合，用,600,線的攝像機(jī)能得到更清晰的圖像。,d.,成像靈敏度,通常用最低環(huán)境照度要求來表明攝像機(jī)靈敏度，黑白攝像機(jī)的靈敏度大約是,0.02-0.5Lux(,勒克斯,),，彩色攝像機(jī)多在,1Lux,以上。,0.1Lux,的攝像機(jī)用于普通的監(jiān)視場(chǎng)合；在夜間使用或環(huán)境光線較弱時(shí)，推薦使用,0.02Lux,的攝像機(jī)。與近紅外燈配合使用時(shí)，也必須使用低照度的攝像機(jī)。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關(guān)，,0.97Lux/F0.75,相當(dāng)于,2.5Lux/F1.2,相當(dāng)于,3.4Lux/F1.,e.,參考環(huán)境照度,夏日陽光下,100000Lux,陰天室外,10000Lux,電視臺(tái)演播室,1000Lux,距,60W,臺(tái)燈,60cm,桌面,300Lux,室內(nèi)日光燈,100Lux,黃昏室內(nèi),10Lux,20cm,處燭光,10-15Lux,夜間路燈,0.1Lux,f.,電子快門,電子快門的時(shí)間在,1/50-1/100000,秒之間，攝像機(jī)的電子快門一般設(shè)置為自動(dòng)電子快門方式，可根據(jù)環(huán)境的亮暗自動(dòng)調(diào)節(jié)快門時(shí)間，得到清晰的圖像。有些攝像機(jī)允許用戶自行手動(dòng)調(diào)節(jié)快門時(shí)間，以適應(yīng)某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。,g.,光譜響應(yīng)特性,CCD,器件由硅材料制成，對(duì)近紅外比較敏感，光譜響應(yīng)可延伸至,1.0um,左右。其響應(yīng)峰值為綠光,(550nm),，分布曲線如右圖所示。夜間隱蔽監(jiān)視時(shí)，可以用近紅外燈照明，人眼看不清環(huán)境情況，在監(jiān)視器上卻可以清晰成像。由于,CCD,傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極，所以,CCD,對(duì)紫外不敏感。彩色攝像機(jī)的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條，所以彩色攝像機(jī)對(duì)紅外、紫外均不敏感。,h.CCD,芯片的尺寸,CCD,的成像尺寸常用的有,1/2,、,1/3,等，成像尺寸越小的攝像機(jī)的體積可以做得更小些。在相同的光學(xué)鏡頭下，成像尺寸越大，視場(chǎng)角越大。芯片規(guī)格 成像面大小,(,寬,X,高,),對(duì)角線,1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm,3.1.2 CCD,攝像機(jī)的選擇和分類,目前我國尚無能力制造，市場(chǎng)上大部分?jǐn)z像頭采用的是日本,SONY,、,SHARP,、松下、,LG,等公司生產(chǎn)的芯片，現(xiàn)在韓國也有能力生產(chǎn)，但質(zhì)量就要稍遜一籌。因?yàn)樾酒a(chǎn)時(shí)產(chǎn)生不同等級(jí)，各廠家獲得途徑不同等原因，造成,CCD,采集效果也大不相同。在購買時(shí)，可以采取如下方法檢測(cè)：接通電源，連接視頻電纜到監(jiān)視器，關(guān)閉鏡頭光圈，看圖像全黑時(shí)是否有亮點(diǎn)，屏幕上雪花大不大，這些是檢測(cè),CCD,芯片最簡單直接的方法，而且不需要其它專用儀器。然后可以打開光圈，看一個(gè)靜物，如果是彩色攝像頭，最好攝取一個(gè)色彩鮮艷的物體，查看監(jiān)視器上的圖像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的,CCD,可以很好的還原景物的色彩，使物體看起來清晰自然；而殘次品的圖像就會(huì)有偏色現(xiàn)象，即使面對(duì)一張白紙，圖像也會(huì)顯示藍(lán)色或紅色。個(gè)別,CCD,由于生產(chǎn)車間的灰塵，,CCD,靶面上會(huì)有雜質(zhì)，在一般情況下，雜質(zhì)不會(huì)影響圖像，但在弱光或顯微攝像時(shí)，細(xì)小的灰塵也會(huì)造成不良的后果，如果用于此類工作，一定要仔細(xì)挑選。,a.,依成像色彩劃分,彩色攝像機(jī)：適用于景物細(xì)部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。,黑白攝像機(jī)：適用于光線不充足地區(qū)及夜間無法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，在僅監(jiān)視景物的位置或移動(dòng)時(shí)，可選用黑白攝像機(jī)。,b.,依分辨率靈敏度等劃分,影像像素在,38,萬以下的為一般型，其中尤以,25,萬像素（,512*492,）、分辨率為,400,線的產(chǎn)品最普遍。影像像素在,38,萬以上的高分辨率型。,c.,按,CCD,靶面大小劃分,CCD,芯片已經(jīng)開發(fā)出多種尺寸：目前采用的芯片大多數(shù)為,1/3,和,1/4,。在購買攝像頭時(shí)，特別是對(duì)攝像角度有比較嚴(yán)格要求的時(shí)候，,CCD,靶面的大小，,CCD,與鏡頭的配合情況將直接影響視場(chǎng)角的大小和圖像的清晰度。,1,英寸,-,靶面尺寸為寬,12.7mm*,高,9.6mm,，對(duì)角線,16mm,。,2/3,英寸,-,靶面尺寸為寬,8.8mm*,高,6.6mm,，對(duì)角線,11mm,。,1/2,英寸,-,靶面尺寸為寬,6.4mm*,高,4.8mm,，對(duì)角線,8mm,。,1/3,英寸,-,靶面尺寸為寬,4.8mm*,高,3.6mm,，對(duì)角線,6mm,。,1/4,英寸,-,靶面尺寸為寬,3.2mm*,高,2.4mm,，對(duì)角線,4mm,。,d.,按掃描制式劃分,PAL,制,NTSC,制,中國采用隔行掃描（,PAL,）制式（黑白為,CCIR,），標(biāo)準(zhǔn)為,625,行，,50,場(chǎng)，只有醫(yī)療或其它專業(yè)領(lǐng)域才用到一些非標(biāo)準(zhǔn)制式。另外，日本為,NTSC,制式，,525,行，,60,場(chǎng)（黑白為,EIA,）。,e.,依供電電源劃分,110VAC,（,NTSC,制式多屬此類），,220VAC,，,24VAC,。,12VDC,或,9VDC,（微型攝像機(jī)多屬此類）。,f.,按同步方式劃分,內(nèi)同步：用攝像機(jī)內(nèi)同步信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的同步信號(hào)來完成操作。,外同步：使用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器，將同步信號(hào)送入攝像機(jī)的外同步輸入端。,功率同步（線性鎖定，,line lock,）：用攝像機(jī),AC,電源完成垂直推動(dòng)同步。,外,VD,同步：將攝像機(jī)信號(hào)電纜上的,VD,同步脈沖輸入完成外,VD,同步。,多臺(tái)攝像機(jī)外同步：對(duì)多臺(tái)攝像機(jī)固定外同步，使每一臺(tái)攝像機(jī)可以在同樣的條件下作業(yè)，因各攝像機(jī)同步，這樣即使其中一臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到其他景物，同步攝像機(jī)的畫面亦不會(huì)失真。,g,按照度劃分,CCD,又分為：,普通型 正常工作所需照度,13LUX,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,紅外型 采用紅外燈照明，在沒有光線的情況下也可以成像,h.,按外觀分,有機(jī)板型、針孔型、半球型。,3.1.3 CCD,攝像機(jī)的安裝與調(diào)整,a.,鏡頭的安裝方式,有,C,式和,CS,式兩種，兩者的螺紋均為,1,英寸,32,牙，直徑為,1,英寸，差別是鏡頭距,CCD,靶面的距離不同，,C,式安裝座從基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為,17.562,毫米，比,CS,式距離,CCD,靶面多一個(gè)專用接圈的長度，,CS,式距焦點(diǎn)距離為,12.5,毫米。別小看這一個(gè)接圈，如果沒有它，鏡頭與攝像頭就不能正常聚焦，圖象變得模糊不清。所以在安裝鏡頭前，先看一看攝像頭和鏡頭是不是同一種接口方式，如果不是，就需要根據(jù)具體情況增減接圈。有的攝像頭不用接圈，而采用后像調(diào)節(jié)環(huán)（如松下產(chǎn)品），調(diào)節(jié)時(shí)，用螺絲刀擰松調(diào)節(jié)環(huán)上的螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)，此時(shí),CCD,靶面會(huì)相對(duì)安裝基座向后（前）運(yùn)動(dòng)，也起到接圈的作用。另外（如,SONY,，,JVC,）采用的方式類似后像調(diào)節(jié)環(huán)，它的固定螺絲一般在攝像機(jī)的側(cè)面。擰松后，調(diào)節(jié)頂端的一個(gè)齒輪，也可以使圖象清晰而不用加減接圈。,b.AGC,ON/OFF,（自動(dòng)增益控制）,攝像頭內(nèi)有一個(gè)將來自,CCD,的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大即增益，等效于有較高的靈敏度，然而在亮光照的環(huán)境下放大器將過載，使視頻信號(hào)畸變。當(dāng)開關(guān)在,ON,時(shí)，在低亮度條件下完全打開鏡頭光圈，自動(dòng)增加增益以獲得清晰的圖象。開關(guān)在,OFF,時(shí)，在低亮度下可獲得自然而低噪聲的圖像。,c.ATW ON/OFF,（自動(dòng)白平衡）,開關(guān)撥到,ON,時(shí)，通過鏡頭來檢測(cè)光源的特性,/,色溫，從而自動(dòng)連續(xù)設(shè)定白電平，即使特性,/,色溫改變也能控制紅色和藍(lán)色信號(hào)的增益。,d.ALC/ELC,（自動(dòng)亮度控制,/,電子亮度控制）,當(dāng)選擇,ELC,時(shí)，電子快門根據(jù)射入的光線亮度而連續(xù)自動(dòng)改變,CCD,圖像傳感器的曝光時(shí)間（一般從,1/50,到,1/10000,秒連續(xù)調(diào)節(jié)）。選擇這種方式時(shí)，可以用固定或手動(dòng)光圈鏡頭替代,ALC,自動(dòng)光圈鏡頭。,需要注意的是：在室外或明亮的環(huán)境下，由于,ELC,控制范圍有限，還是應(yīng)該選擇,ALC,式鏡頭；在某些獨(dú)特的照明條件下，可能出現(xiàn)下列情況：,在聚光燈或窗戶等高亮度物體上有強(qiáng)烈的拖尾或模糊現(xiàn)象。,圖象顯著地閃爍和色彩重現(xiàn)性不穩(wěn)定。,白平衡有周期性變化，如果發(fā)生這些現(xiàn)象，應(yīng)使用,ALC,鏡頭。,e.BLC ON/OFF,（背光補(bǔ)償開關(guān)）,當(dāng)強(qiáng)大而無用的背景照明影響到中部重要物體的清晰度時(shí)，應(yīng)該把開關(guān)撥到,ON,位置。注意：當(dāng)與云臺(tái)配用或照明