#安全防范系统的体系与结构

1、闭路电视监控系统(讲义 随着社会信息技术快速发展，安全防范设备和系统也朝着微机化和网络化方向迈进， 其实现的功能亦将大大增强，逐步达到可视化、网络化、集成化与智能化的发展目 标。一、安全防范系统的应用层次结构局部防范型 单项或多项局部范围用安全防范系统大楼综合型 以大楼为对象的综合性安全防范系统 社区网络型 服务社区的局域性安全防范网络 城市管理型 以城市为目标的综合监控管理系统二、安全防范系统的综合性功能 对于大型安全防范系统，以中央监控室内的计算机系统为核心的综合性安全防范系统 已经形成，功能框图如图 1-1 所示，其可能实现的功能包括下列四大类：1、 图像监控功能视频图像监控：采用各类摄

2、像机、矩阵切换主机、多画面分割器、模拟或数/ 43 字记录装置、照明装置，对重点部位、重要设施及公共活动场所进行有效的监 控。（ 2） 影像验证：在出现报警时，显示器上显示出报警现场的图像，以便直观地 确认报警，并做出有效的报警处理。（ 3） 图像识别系统：以人体生物特征作凭证识别，并通过图像扫描比对鉴定。2、探测报警功能（1）防范探测：所配置的传感器包括双鉴移动探测器、被动红外探测器、玻璃 破碎探测器、声音探测器、光纤回路、门接触点及门锁状态指示等。（2）周界防范探测：微波探测器和主动红外对射探测器等探测技术、精选拾音 电缆、光纤惯性传感器、地下电缆、电容型感应器、对围墙、高墙及无人区域进

3、行保安探测。（3）危急情况监控：工作人员可通过按动紧急报警按钮发出警报，通过内部通 信系统和闭路电视系统的联动控制，将会自动地在发生报警时产生声响或拔打电 话，显示和记录报警图像。（4）图形鉴定：监视控制中心自动地显示出楼层平面图上处于报警状态的信息 点，使值班操作员及时获知报警信息，并迅速、有效、正确地进行防范处理。3、控制功能（ 1）对图像切换显示和操作控制。控制系统结构： 中央控制设备对摄像前端的直接控制 中央控制设备通过解码器完成的集中控制新型分布式控制2）识别控制门禁控制：可通过使用 IC 智能卡、感应卡、威根卡、磁性卡等类卡 片对出入门进行有效地控制。除卡片外还可采用密码和人体生物

4、特征。 对出入事件能自动登录储存。车辆出入控制：采用停车场监控与收费管理系统，对出入停车场的 车辆通过出入口栅栏和防撞档板进行控制。专用电梯出入控制：安装在电梯外的读卡机限定只有具备一定身份/ 43 者方可进入，而安装在电梯内部的装置，则限定只有授权者方可抵达指 定的楼层。响应报警的连动控制： 这种连动逻辑控制，可设定在发生紧急事故 时关闭保管库，控制室，主门及通道等关键出入口，提供完备的保安控 制功能。4、自动化辅助功能 1）内部通信：内部通信系统提供中央控制室与人员之间的通信功能。 2）双向无线通信：双向无线通信为中央控制室与动态情况下的人员提供 灵活而实用的通信功能，无线通信器也配备防袭

5、报警设备。3）有线广播： 矩阵式切换设计，提供在一定区域内灵活地播放音乐、传 送指令、广播紧急信息用。（4）电话拨打：在发生紧急情况下，提供向外界传送信息的功能。（5）巡更管理：巡更点可以是门锁或读卡机，巡更管理系统与闭路电视 系统结合在一起，检查巡更员是否巡更到位，以确保安全。（6）人员考勤：读卡机可方便地用于人员上下班考勤。三、安全防范系统的构成安全防范系统的组成框图如图 1-2 所示。闭路电视监控子系统、防盗防侵入 探测报警子系统和门禁控制子系统是安全防范系统基本三大组成部分。安全防范系统组成 微机闭路电视防盗报警门禁控制其它方面监控子系统子系统子系统第一部分 闭路电视监控系统1、概述闭

6、路电视监控称为 CCTVClosed Circuit Television），如图 1-3 所示，包括：（1）摄像前端装置，包括有各类摄像机、定焦或变焦变倍镜头、旋转云/ 43台、防护罩、照明灯，解码器等。（2）视频图像传输有同轴电缆、电话线、双绞线、光缆等构成的有线传 输方式以及由发射机，接收机组成的无线传输信道。摄象前端传输系统闭路电视监控主机记录成象（3）闭路电视监控主机 视频矩阵切换器，接收多路视频图像并按需要切换到指定的各个监视器上；控制云台旋转；控制镜头光圈、聚焦和变倍；对云台运动和 镜头设置进行按预置位快速定位；执行摄像机定时间巡回扫描等控制操作； 启动录象记录装置；在接收到由视

7、频移动探测或常规传感器产生的报警信号 后，自动将显示图像切换为产生报警区域图像，并予以记录存储。（4） 后端设备为记录成象装置，包括视频监视器、多画面图像分割器、 长延时录像机和数字硬盘录象机等。2、系统几种组成方式 从体系结构分）1）、以视频矩阵切换器组成的基本系统结构该类系统具有结构简单、安装方便的特点，基本框图见图 1-4。矩阵切换器与每台摄像机之间视频和控制信号的传输，既可以是以多芯电 缆传输的常规类型，也可以是以单根同轴电缆传输的同轴视控型。矩阵切换 器也响应由各类报警探测器发送来的报警信号，并联动实现对应报警部位摄 像机图像的切换显示。但其本质是独立式系统，不具备连机网络能力。该类

8、结构 现视频音频同 切换；特点之 有线方式连接 无线遥控器； 强视频矩阵切的特点之一实 步全交叉矩阵 二是键盘可以 也可增配红外 特点之三是增 换控制器本身 的菜谱编程功能，用菜单选择完成系统状态，工作方式和显示方式，预置位设 置与快速预置定位，报警探测的布防与撤防，报警连动控制等编程项目的设置 和执行，也有将汉字字库芯片置入其中以实现用汉字标识摄像机名称和工作状 态等提示性信息。2）、视频矩阵切换器加微机组成的上下位式系统该结构中切换与控制的核心仍是视频矩阵切换器，它除有以视频矩阵切换 控制器组成的基本系统全部功能外，新增加微机起着上位机管理的作用，既可 以替代键盘实现显示切换、控制前端等动

9、作，也可将显示屏作为一个监视器显 示任何视频图像；在微机中配备视频图像采集卡，则可具有报警时刻，报警现 场，图像采集存储及报警图像资料库检索查询等功能；同时微机还可以管理出 入口控制装置。微机本身也可参与连网以接收来自网上的其它信息。系统如图 1-5 所示基本结构。视频矩阵切换控制器与上位微机之间通过RS232或 RS485标准接口相连和进行通信。视频矩阵切换控制器加微机组成的上下位式系统不仅将系统的控制档次升/ 43 级，而且微机的引入将大大丰富系统的信息资源，如可以很方便地实现汉字系 统，快速查询报警信息等等，这种结构在国内较为流行。运行这类系统时，只需要通过操作微机的鼠标或者按键，就可以

10、选择和运行 系统控制软件，控制软件的主要功能有：（1） 输入保密字以隐含显示方式完成系统注册，防止无关人员非法使用系 统。（2） 完成各监视器上的视频切换显示，也可定义单台显示器顺序显示的间隔 时间。（3）选择需要控制的云台与镜头，并对其实行遥控操作。（4）对视频图像的颜色，亮度，灰度，对比度进行调整。（5）设置云台定时扫描巡检的启停日期与时间。（6）对于报警区域作设防或撤防处理，可对报警记录进行查询。（7）定义报警图像的捕获方式，对报警图像作图像处理，存储，检索和回 放。（8）监听，照明等装置的手动加电控制。（9）查询在系统控制范围内的人员出入记录。（10）统计打印，输出报表。3）、视频矩阵

11、切换器与计算机相结合的微机管理系统系统其组成方式体现为视频矩阵切换器与计算机功能的融合。A 、系统将视频矩阵切换，对前端摄像设备控制等功能以插卡形式装入通用微机之中，形成 以微机为核心的一体化系统； B、系统自成体系，其所有的产品均具有 RS485 接 口，可以通过一根双绞线作为总线进行双向通信包括多画面处理器。视频切换 器，红外报警模块等等；这样除能完成视频矩阵切换的对摄像机前端的控制功 能外，它同时具备有很强的计算机功能。微机一体化控制系统均内置有多路报警输入与输出，可配接多台分控键盘 PC机或专用控制键盘）和连接较多的前端解码器。大型系统可用于分级层控连 网。图 1-6 所示微机一体化监

12、控系统的功能框图。/ 43微机视频切换报警传感器输入 与控制输出连动装置系统监视器操作键盘鼠标器计算机 技术的高速 发展，将视 频矩阵切换 控制器，报 警控制装 置，门禁控 制设备等作 为以 CPU 芯片为核心的出入口控制装置外围设备，电脑将成为安全防范系统的核心主体，同时将视频，声音，传输通 信等多媒体功能全部纳入其中 4）、大型网络式监控系统这是以网络为核心的系统，所有的子系统或设备均可挂在网上运行，并通过 网络完成信息的传送和交互，此时监控装置完成基本监视与报警功能，网络通 信实现命令传递与信息交换，计算机系统则统一管理整个保安管理系统的运 行。其特点：一是组合式的大范围监控系统；二是监

13、控图像与报警信息具有在网上传输的能力，特别是影象的传输。网络 的类型可以是常规或快速以太网，光纤网络，也可以是高速宽带的异步传输模 式 ATM 网；三是可以实现综合性保安管理功能，从而有可能在图像压缩，多路复用等数 字化进程基础上，实现将电视监控，探测报警和出入口控制这安防三要素真正 有机结合在一起的综合数字网络，特别是将其建立在社会公共信息网络这上；四是它能够较好地与智能大厦管理控制系统相结合，成为智能化楼宇管理系 统 IBMS 的有机组成部分或者融合成一体。图 1-7 示出了一种以 IBMS 构成的实用系统的结构框图。/ 43上层网工作站文件服务器 网络控制器视频切 网络通道控制 拨号网络

14、换控制网络控制器停车场 控制器报警控制器楼宇配电控制器器楼宇给排水 控制器楼宇灯光控制器楼宇电梯控搂宇空调制器控制器楼宇冷却水楼宇新风控制器控制器消防控制器门禁控制器5）、基于现场总线和 PLC 软件的分布式安全防范系统基于可编程序控制器 PLC 的一体化安全防范系统，以 PLC 及附属电路为核心，由 PC 机通过 RS232串口与 PLC通信完成视频切换，前端控制，显示选择，报警输入输出，声音监听，灯光控制等动作，取消了传统的切换控制器， 系统具有硬件统一化特点和模块化结构，只需增减 PLC 的 I/O 模块数量就可实 现不同的系统容量，因为 PLC 具有很强的输出驱动能力，因此替代了传统系

15、统 中驱动云台和镜头的解码器，简化了系统结构。现场总线技术和现场总线控制系统 FCS，进而提出了基于现场总线和 PLC 的分布式安全防范系统，以实现信号传输的全数字化，系统结构的全分散 式，通信网络的开放互连性和技术标准的全开放性。基于现场总线的分布式安全防范系统采用低成本，两层网络结构。上层局域 网采用 100BASE-T 快速以太网，图像数据库，文件服务器，网络控制吕，工作 站等这间可以实现高速通信并可通过标准拨号电话线或网关与异地通信实现多 媒体数据远传。下层网采用过程现场总线 PROFIBUS 标准，以现场总线控制系 统 FCS 为实现基础。该系统由工业 PC 机和 PLC 实时系统软

16、件构成，可替代现 有的可编程序控制器 PLC 硬件，编程，可视化，数据存储，网络连接等功能集成在一台 PC 机设备中。 PC 与外设之间由高传输速率的总线连接。系统采用高/ 43 度开放的分布式 I/O 系统，包括现场总线系统及其接口卡，现场模块，总线耦合 器，智能化总线端子等 ，基于现场总线的分布式安全防范系统的总体结构如图 1-8 所示。图像数据文件服务器网络服务器网络控制器主站 NT 服务器现场总线 ISA 接口卡串入/并出移位寄存器16*4 视频切换矩阵主站采用 P3 以上 PC 机，要求有 WINDOWS NT 操作系统。主站内装有 WINCAT 实时控制软件包，该软件包中包含有 P

17、LC，CNC 等控制软件。主站上 接上层以太网，可以扩展和延伸系统资源，并且很容易接入智能楼宇管理系 统，与其形成统一的控制与管理；下接下层现场总线，主站通过一块插在 PC 机内的接口板与从站相连，实现对各个从站的功能模块进行通信和控制，主站 体系结构如图 1-9 所示。/ 43VGA 显示软盘驱动硬盘驱动LANMODEMRS232并行接口器器器C用户应用程序用户 /编程接口用户通信接口 UCI )PLC I/O 管理 历史登录文件WINCAT 实时软件包WINDOWS NT 4.0 多任务操作系统现场总线驱动接口图 1-9 主站的体系结构 从站则由一个总线耦合器 迷你型、半球型摄像系统 球型

18、将摄像机、镜头、防护罩或还包括云台 组合在一起的紧凑型摄像前端系统。(4 单板型摄像机 摄像机部件和镜头全部在一块印刷电路板上(5 针孔隐蔽型摄像机、钮扣式摄像机 (Button Camera ，微型化摄像 机4、按摄像机灵敏度划分(1 普通型 正常工作所需照度为 1-5LUX(2 低照度型 正常工作所需照度为 1-0.1LUX1采用双 CCD作彩色/ 黑白转换的日夜两用型。2单 CCD同轴多重型摄像机 3低速快门型摄像机，也称为帧累积型3)微光型 正常工作所需照度为 0.01LX 以下4) 红外照明型 原则上可以为零照度，采用红外光源成象5、按摄像元件的 CCD 靶面大小划分1LIN 靶面尺

19、寸为宽12.7mm* 高 9.6mm，对角线16mm2-1-22/3IN1/2IN1/3IN1/4IN1/5IN靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽8.8mm*高 6.6mm，6.4mm*高 4.8mm，4.8mm*高 3.4mm，3.2mm*高 2.4mm，正在开发之中，尚未推出正式产品CCD 摄像机主要技术指标对角线对角线对角线对角线11mm8mm6mm4mm1)CCD尺寸：目前 1/2in摄像机所占比例急剧下降， 1/3 in摄像机占据主导，1/4 in 摄像机将迅速上升。未来的 1/5 in 影像面积也也已开发出样机。2) CCD 像素：像素越多，则图像分辩率越高，越清晰。

20、现多以 25 万像素和38 万像素划界， 38 万像素以上者为高清晰度摄像机。未来像素值还会更高， 目前数字照相机的像素值已达百万以上。3) 水平分辩率：是衡量图像清晰度的标准 电视线数 TVL 来表示)，彩色摄 像机的典型分辩率是在 320-500 线之间，主要有 330 线，380 线，420 线， 470、480 线，500 线等不同档次。水平分辩率与摄像器件和镜头的质量有关， 还与摄像机系统的电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是 1MHz 的频带宽/ 43 度相当于清晰度为 80 条电视线。频带越宽，图像就越清晰， TVL 的数值也就 越大。（4）最低照度：也称为灵敏度，微光级和星光

21、级等高灵敏度摄像机可工作在很 暗条件下，对普通摄像机而言，最低照度为 1LX 左右。（5）信噪比： 典型值为 46dB，若为 50dB，则图像有少量噪声，但图像质量较 好；若为 60dB，则图像质量优良，不出现噪声。（6）摄像机电源：交流有 220V， 24V，直流为 12V 或 9V，随着摄像机微型 化，采用直流供电的越来越多，也有不少摄像机能以交流24V/ 直流 12V 供电。（7）镜头安装方式：有 C 和 CS 方式，二者不同之处在于到感光表面的距离不同。彩色摄像机除上述主要指标外，为了在具体应用中获得最佳视觉效果，还设 置有一系列的可调整功能，摄像机的自动亮度控制功能是指摄像机可根据外

22、界 光线的变化控制自动光圈大小变化。 LEVEL 是输出电平调节。2-1-3 CCD 彩色摄像机调整功能1、同步方式的选择（ 1） 单台摄像机主要的同步方式有下列三种：内同步 - 利用摄像机内的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作外同步 - 利用一个外同步信号发生器的同步信号送到摄像机的外同步输入端来实现同步电源同步 - 也称之为线性锁定，是利用摄像机的交流电源来完成垂直驱动同步，即摄像机和电源零线同步2） 多台摄像机系统所有摄像机的视频输出信号是垂直同步的，这样在变换摄像机 输出时，不会出现抖动或滚动现象。但是因为多台摄像机系统中的各台摄像机供电 可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交

23、流电源不同步，此时可采取的 措施有： 采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号发生器产生的同步信号，送入各 台摄像机的外同步输入端来实现同步。 调节各台摄像机的“相位调节”电位计，因摄像机在出厂时，其垂直同步是与/ 43 交流电的上升沿正过零点同相的，故使用相位延迟电路可使每台摄像机有不同 的相移，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围为 0-360。2、自动增益控制开关 利用摄像机的自动增益控制电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像机能够在较大的光照动态范围内工作，即在低照度时自动增加摄像机 的灵敏度，从而提高图像信号的幅值来获得清晰的图像。（1）AGC=ON ，使 AGC 运

24、行在其最大 30dB范围值内，并且可改变。（2）AGC=OFF ，此时 AGC 运行在固定增益 5dB 状态，此时摄像机灵敏度降低，但信噪比因此而得到改善。3、背景光补偿开关通常，摄像机的 AGC 工作点是通过对整个视场的内容求平均来确定的。背景光 补偿可改善前景目标显示状况。当背景光补偿为 ON 时，摄像机仅对整个视场 的一个 子区域 求平均来确定其 AGC 工作点，此时如果前景目标位于该子区域内，则前景目标的可视性有望改 善。4、电子快门电子快门控制摄像机 CCD 的累积时间。当电子快门关闭时，对于 PAL 型摄 像机，则为 1/50S。当摄像机的电子快门打开时，对于 PAL 型摄像机，其

25、电子 快门则以 311步覆盖从 1/50S到 1/10000S的范围。当电子快门速度增加时，在 每个视频场允许的时间内，聚焦在 CCD 上的光减少，结果将降低摄像机的灵 敏度。然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效 应，这将大大地增加摄像机的动态分辩率。（1）无闪动方式在电源频率为 50HZ 的地区， CCD 累积时间为 1/50S。如果使用 NTSC 制式摄像 机，则摄像机的画面为每秒 60 幅，这样将造成视觉影象不能完全同步，而在监视 器上出现闪动；反之，在电源为 60HZ 的地区用 PAL 型摄像机亦如此。为克服此 现象，在电子快门中专门设置了无闪动方式档，对 NT

26、SC 摄像机提供 1/100S，对 PAL 型摄像机提供 1/120S 的固定快门速度，可防止监视器上图像出现闪烁。当 然，无闪动方式档也可以作为电子快门速度的一档来使用。/ 43（2）自动电子快门 当摄像机工作在一个很宽的动态光线范围时，有自动光圈镜头当然理想，但如 果没有自动光圈镜头，则可采用自动电子快门档以固定光圈或手动光圈镜头来实 现。此时快门速度从 1/60S 到 1/10000S范围连续可调，从而可不管进来光线的强 度变化而保持视频输出不变，提供正确的曝光。5、白平衡方式 彩色摄像机都必须具备白平衡功能。其用途是使摄像机图像能精确地复制景 物颜色。一般的处理方式是取画面 2/3 的

27、颜色进行平衡运算，求出基准值来平衡整 个画面。有手动白平衡和自动白平衡两种方式。（1） 自动白平衡 连续方式：此时白平衡设置将随着景物彩色温度的改变而连续地调整，范围 为 2800K-6000K ，这种方式适合景物的彩色温度在拍摄期间改变的场合，可以使 色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色的情况，连续的白平衡不能产生 最佳的彩色效果。按钮方式：先将摄像机对准诸如白墙，白纸等白色目标，然后将自动方式开 关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平 衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡 设置将保持在摄像机的存储器，直至下次再次执行而

28、被改变为止，其范围为 2300K-10000K。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用大部分应用场合。（2） 手动白平衡开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时图像的红色或蓝色状况有多达 107 个等级 可供调节，如增加或减少红色一个等级，增加或减少蓝色一个等级，除此之外，有 的摄像机还有将白平衡固定在 3200K和 5500K 等档次的命令。6、摄像机字符发生功能 为标明摄像机号码及使用场所，可通过屏幕设定选单，由摄像机内置字符发生器提 供选择。近来还出现了中文。2-1-4 镜头选择 摄像机配备镜头，正确选择镜头及良好的安装调整是关键，也是清晰成象的第一/ 431、镜头规格摄像机镜头规格应与摄像

29、机的 CCD 靶面尺寸相对应，如果镜头尺寸与摄像机 CCD 靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。2、镜头焦距选择镜头时，应依据摄像机位置到被监视目标的距离，来决定透镜的焦距。通常用焦距值 F 来表示。焦距值减小时，镜头视景较宽；焦距值增加时，则可进 行远距离拍摄。3、镜头的通光亮镜头光圈一般用 F 表示，以镜头的焦距 f 和通光孔径 d 的比值来衡量，即 F=f/d，每 个镜头上均标有其最大的 F 值，例如 6mm/F1.4表示最大孔为 4.29mm。通光量与 F 值的平方成反比关系， F 值越小，则光圈越大。镜头上光圈指数序列的 标值为 1.4，2，2.

30、8，4，5.6，8，11，16， 22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正 好是其后一个标值对应曝光量的 2 倍。也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4， 1/2， 1/2.8，1/4， 1/5.6， 1/8， 1/16，1/22，其间关系是前一数值是其后数值的 1.414 倍，因 此光圈指数越小，即通光孔径开得大，成象面上的照度也就越大。4、镜头的光圈镜头有手动光圈 两种。 手动光圈镜头适合于亮度变化不大的应用场合，自动光圈镜头因亮度变化时其光 圈也作自动调整，故也称为 ALC 型镜头，适用于亮度变化大的场合。自动光圈镜头的驱动方式有两类：一类称为 视频输入型 ，是将视频信号及电源从 摄像

31、机输送到透镜来控制镜头上的光圈。视频输入型镜头包含有放大器电路，用以将 摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制。另一类则利用摄像机上的 直流电压 来直接控制光圈，称为 DC 输入型。这种镜头内只包含电流计式光圈马达，要求摄像 机内有放大器电路。对于各类带有 AI 放大器的自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是 ALC 调节测光调节），有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，但一般镜头 均取平均测光档；另一是 LEVEL 调节 灵敏度调节），可将输出的图像变得较明亮或 者较暗。5、镜头的视场大小/ 43根据摄像机到被监控目标的距离 D，选择镜头的焦距 f 后，则由摄像机靶面决定了

32、 视野 HV 。视野可用视角的大小来表征，即水平视角 =2arctanh/2f垂直视角 =2arctanv/2f例： f=6mm 在 1/2in 靶面6.4mm*4.8mm）时，水平视角 56.1，垂直视角 43.6；在1/3in 靶面 自动更换技术，同时对应有白天和夜间的自动 光圈与灵敏度控制，在太阳光束直射时亦可附有变焦变倍镜头。3、无线传送方式摄像机 无线传送方式摄像机的特点：一是微型化，体积小；二是发射功率小，通常只 有几十毫瓦，因此传送距离较近，大多在 100M 之内方能接收；三是均以直流供 电。无线传送方式摄像机也有黑白与彩色两类。单路黑白系统产品典型使用频率为 471.25MHZ

33、 ，功率 70mW，直流 12V 供 电；四频道无线彩色影音系统，用 1/3 inCCD 元件， 510*582 象素，水平分辨率 370 线，最低照度 0.5LX ，发射与接收频率可在 910MHz ，980MHz，1010MHz 和 1040MHz 四档中用跳线器任选其中的一个，无线发射功率为50mW，内含高感度电容式麦克风，电子快门为 1/50S-1/50000S，直流 15V 供电；接收机用超外差接 收方式， FM 调变方式， FM 偏移锁定频率为正负 5MHz ，音响应范围为 300Hz- 3000Hz，影象输出为电压峰峰值 1V， 75 。无线针孔摄像机镜头直径最小只有 3.6mm

34、，发射信号用的天线也比较细。4、毫 M 波摄像机用于安全检查，可发现距离 60 英尺以内的人藏在衣服内的武器，它利用的是人体能 发出波长在毫 M 范围以内的非常强的电磁信号，而枪、匕首等武器，则基本上把人体/ 43 发出的电磁信号也挡住了，此种摄像机可在监视器上照出这些物体的清晰图像。2-1-6 数字化摄像机1、DV 格式的数字化摄像机近年国际上知名的电子制造公司联合推出了 DV 格式数字视频系统。它将 CCD 转换 光信号得到的图像电信号以及从拾音器得到的音频电信号，进行模/数转换和压缩处理后送给磁头转换记录，以信号数字化存储和处理为其最大特征。从摄像机 CCD 芯片输 出经离散化采样获得的

35、数字信号要比从摄像机模拟输出端进行模 / 数转换的效果好得 多，这是数字摄像机的优点所在。DV 制式实现了 500 线的水平分辨率，按照该制式彩色信号带宽为 1.4MHZ ，是现有 制式带宽的 4 倍以上，色度信号与亮度信号分离并分别以 8bit 进行量化，信噪比不低 于 54dB ，极大地改善了图像边缘的状况，重放具有 1678 万色的表现能力，有广播级 的高质量图像。有两种脉冲调制 （PCM 记录声音方式，其一是采样频率为48kHz，16bit 量化的双声道立体声记录声音方式，可提供相当于 CD 质量的伴音，另有采样频 率为 32kHz，12bit 量化的四声道 两个立体声声道）记录方式，

36、能在摄录象后在图像 上配乐。采用小型盒带进行长达 63min 的记录和回放，可通过接口卡与计算机连结， 能以 PC 机存储、编辑、处理视频信号，是 DV 系统最突出的优点。 松下公司的典型产品 DVCPRO 是在 DV 数字视频）格式的基础上，为确保广播和专 业级参数而开发的。它采用 3片 1/4in CCD ，48万象素，使用 6.35mm宽的金属磁带， 与民用 DV 磁带兼容，直径 21.7mm的磁鼓以 9000r/min 的高速旋转，利用 2 个旋转磁 头以螺旋扫描方式进行数字压缩记录。因为是在帧内进行压缩和扩张，所以编辑时的 图像质量几科没有劣化，从而可以实现高质量的图像编辑。其声音记

37、录采用 PCM 数字 方式，即 16BIT 线性量化， 48KHz 采样频率的立体声模式，可以得到与 DAT 及卫星广 播 B 模式相同的高音质，在特性上超过了 CD ，并且在声音方面也可以进行高质量的 编辑。现在已有 PALDVCPRO 产品问世， DVCPRO 机种包括采访用摄录一体机 AF- D700，演播室编辑录象机 AJ-D750，DV 格式摄录一体机 AG-EZ1 和 NV-DX1EN 等。2、 DSP摄像机 在原模拟制式的基础上，引入部分数字化处理技术，因而称为数字信号处理摄像 机。数字信号处理摄像机框图如图 2-1 所示。/ 43数字信号处理带的主要优点有：DSP 摄像1）因为

38、采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。而 机是将一个画面划分成 48 个小处理区域来有效地检测目标，即使是很小的或不在画面 中心区域的景物均能清楚的显示。2）因为采用了 DSP 技术而具有自动跟踪白平衡功能，即可以在任何条件下检测和跟 踪“白色”，并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。 DSP 摄像机是将一个画面分 成 48 个小处理区域，这样就能够有效地检测白色，即使画面上只有很小的一块白色， 该摄像机也能跟踪从而再现出原始的色彩。3）在拍摄网格状物体时，可将由摄像机彩色噪声引起的图像混叠减至最小。实现数 字降噪 2 倍增强，数字光圈校正，数字拐点校正等功能，再现真实色彩。

39、2-1-7 网络摄像机网络摄像机即可直接接入网络的数字化摄像机。采用 MPEG-I 格式录制声音和图 像，数据文件存储在 260MB 卡式硬盘上，用户可以借助该机在计算机上制作全动态图 像，并且可以加到 Web 站点的主页上，或者附在电子邮件中发送。该机所录制的动态 图像可在其 1.8in 液晶显示器上观看，内置的文件管理功能可方便用户通过屏幕整理文 件。它的自动播放功能允许按任意顺序查看文件。可将该摄像机拍摄的图像传送给 PC 机以便在 PC 机上制作，编辑和欣赏全动态图像，也能用数字彩色打印机输出。 智能网络摄像机，能通过以太网、公共交换电话网 PSTN 和 ISDN 线发送实时彩色视 频

40、图像，该摄像机将一个标准的 PC 结构组合在小巧的机身内，能够完成图像的捕 获，压缩和传输，也可以作为一个单独的视频 Web 服务器，通过 Internet ，Intranet，/ 43Extranet 广播彩色视频图像，其结构如图 2-2所示。NV-Net Plus 是接入网络即可运行的智能摄像机，它本身带有 8mm 手动光圈镜头，其 图像通过标准网络浏览软件即可被观看。通信 模块2-2 图像的显示2-2-1 监视器 监视器是监看图像的显示装置。在系统中则可能是由几台及数十台监视器组成的屏幕 墙；监视器可以是黑白 /彩色的，既可以是 9in、14in、15in、20in和 21in 的监视器

41、，也 可以是 29in 左右的电视机，等离子体平板显示器或上百英寸的大屏幕投影。 下面介绍器件的主要类别。1、 传统的阴极射线管CRT 的特点是生产技术成熟，驱动方法简单，性能价格比好，在 14in-29in 显示器件 中居统治地位，但体积大，重量重，电压高，有使人眼易疲劳的闪烁等缺点。2、平板显示器件FPD 指显示器件的深度小于显示屏幕对角线 1/4 长度的显示器件。 FPD 按工作原理的 不同，可分为： 为本身不发光的被动型显示器件，具有低 工作电压，微功耗，体积轻薄，适于 LSI 驱动，易于实现大画面显示，全色显示性能/ 43 优良等特点，已被公认为多媒体时代的关键电子器件，被誉为第二半

42、导体工业，现已 进入薄膜晶体管驱动液晶显示器发展时代。 自身发光型显示器件，厚度只有 8cm- 15cm，可挂在墙上，其本身有存储性能，在扫描行数增多时亮度不下降，易于实现 40in-60in 大屏幕显示。水平与垂直方向视角超过 1600 ，能显示总共 1670 万种不同颜 色。（3）发光二极管 ，亮度集中在 800L m-1200Lm 范围内。（2）LCD 投影机 它可以通过水冷式灯泡做得很亮，但图像清晰度不够 高，现多采用 3 片 LCD 液晶成象器件，清晰度模拟信号可达 450 电视线，数 字信号为 800*600 象素水平，亮度则集中在 300Lm-800Lm 范围内，优点是体 积小，

43、便于携带，使用时不需要高速汇聚。（3）液 晶 光 阀 超 级 投 影 机 也 称 为 图 像 光 学 放 大 器 ILA（image light amplifing ，性能更佳。理论上它可将图像与亮度完全分离，从而显示高亮 度，高对比度，高分辨率的画面。模拟信号输入时的清晰度最高为 1000 线， 在数字信号输入状态，最高显示点阵为 1920*1035 象素。（4）以红，绿，蓝三种发光颜色的钇铝石榴石单晶投影显示管可能取代传 统的玻璃衬底荧光屏，在获得极高亮度的同时实现高分辨率显示，成为大屏 幕显示系统和多媒体系统理想显示器件。在实际应用中，高档的视频图像显示可用专业级的纯监视器，低档的也可用

44、价格 便宜的彩色电视机，在图像显示质量方面，有的用标准分辨率的监视器，也有的 追求高图像质量而采用高分辨率监视器。总之，从使用角度而言，实用性是选择 监视器的前提，特别体现在下列各点上：（1）监视器类型的选择应与前端摄像机类型基本匹配/ 432）彩色 CCD 摄像机宜用彩色监视器，但对彩色监视器分辨率的选择要适 中， 400-500 线左右是较理想的标准。 600-800 线分辨率的高档 CRT 彩色监视 器，其刷新率一般为每秒 75-80 帧，而且还在不断改进之中，故只宜用在图像 效果要求极高的特殊场合。（3）监视器屏幕大小的选择，应以与视频图像相匹配为原则。用于显示多画面分割器输出图像监视

45、器，因为一屏上有 4，9，16 甚至 32 个摄像机输出图 像，因此宜采用 25IN ，29IN 甚至更大尺寸的屏幕，用投影系统作为主监控显 示可能是未来发展的趋势。（4）因为显示管的最大尺寸不超过 54IN ，除采用电视墙外，更大屏幕的显 示则只能靠投影机。（5）监视器图像的显示，依不同的使用方式，有指定摄像机的图像显示，有多台摄像机输出图像不同时间的顺序显示，也可以通过多画面分割器实现的 多台摄像机输出图像的同时显示。2-2-2 多画面图像分割器在监控系统中需要将若干台摄像机输出的图像显示于同一个监视器屏幕上，实现图 像分割或画中画功能，具有这种功能的装置称为多画面分割器，它已成为闭路电视

46、监 控系统中重要设备之一。多画面分割器有两大类，一类是固定式的 4 画面分割器，另一类是可显示 4， 8， 9， 16 甚至 32 画面的多画面分割器。 4 画面和多画面分割器从色彩上有黑白和彩色之 分；从分割方式上则有实时型，帧切换型和数字场切换型。 4 画面分割器因仅录取 1/4 画面，故在全画面放大显示时，影象会显得模糊不清。多画面分割器则在技术上有很 大的提高，一是录取速度快，每个画面仅需 1/30S 即可编排完毕；二是以全画面全程 录影，因此在回放时其清晰度不会降低；三是既可以多画面分割器中的其它摄像机图 像则被存储于分割器的存储器之中，不会遗漏和丢失，而且能够清楚地标识每台摄像 机

47、所在位置，日期与时间；四是多画面分割器有单工，双工和全双工类型之分。除此 之外，一些多画面分割器还具有某些特殊功能，如：（1）可以具有视频移动探测报警功能，并且探测区域及其灵敏度均可设置调节。将闭路电视监控与防盗报警两者合二为一，代表了监控设备的发展方 向。/ 43（2）某些多画面分割器除可接录像机记录图像外，还具备影像传输器，可 利用公共电话线快速、高质量地传送影像。（3）部分多画面分割器具有云台及镜头控制功能，可以作为视频矩阵切换 控制器使用，可能演变成集中视频、报警、分割、控制和传输的产品。（4）部分多画面分割器具有可编程报警功能，除可实现对报警影像的捕获 外，还能通过 RS232 或

48、RS485通信接口与其它报警系统连网运行。（ 5） 部分多画面分割器对应每路输入图像有相应的环路输出，为与其它设 备相连提供了便利。1、四画面分割器 四画面分割器是多画面分割器中的低价适用产品，有黑白与彩色两类， 型电视监控系统的一般要求。如图 2-9 所示。可以满足小（ 1） 四 画面分割器 的影象处理 技术是将 4 个视频信号 同时进行数 位处理，将 每一个全画 面缩小成 1/4 的 画 面 大小并放置于不同位置，从而在监视器上组合成 4 画面分割显示。可以作实时录像与监 视，画面动作不致有延迟的现象，这是其突出的优点。（2）各画面上可显示多个英文或数字，以标明摄像机号或位置信息。（3）具

49、有双工性能的装置，在回放时可放送 4 分割画面，也可指定某一画面进行 2*2 放大全画面监看，因属从小图像放大，因此画面品质较粗糙，质量 不高。/ 43（4） 可以与报警探测器或视频移动探测器构成报警系统联动。在项目中选用双工四画面分割器时，除 4 画面品质外，应重点考察其单画面 回放效果如何，这是产品差异上的关键。2、 多画面分割器、多画面分割器的优点是可同时分割显示多台摄像机的图像，在回放时既可放送多画 面图像，也可只放送其中任一道的单画面。但是因为多画面分割器是依序对各道画面 作压缩处理，因此各道画面是分别进入的，这样当第二个画面进来时，第一个画面就 会产生延迟的现象，从而在观看多画面分

50、割器的每个画面时是不连续的，这是其本质 上的不足之处。彩色多画面分割器类型有：（1）单工型 在记录全部输入视频信号的同时，单工型只能显示一个单画面图像，不 能观看到分割画面，但在放象时可看全画面及分割画面。（2）双工型 在录象状态下既可以监看单一画面，也可监看多画面分割图像，同样在 放象时也可看全画面或分割画面。（3 ） 全双工型多画面分割器 其性能更全，它可以连接两台监视器和两台录象机，其 中一台用于录象作业，另一台用作录象带回放用，这样就同是具有录象和回放功 能，等效于一机二用，特别适合于金融机构和股票期货这类要求录象不能停止的 场合。评价多画面分割器性能优劣的关键是影象处理速度和画面的清

51、晰程度。同时，多画 面分割器有与视频矩阵切换系统相融合的发展趋势，出现了画面处理加矩阵切换控制 的一体化系统。典型产品如英国 BAXALL 公司的 ZMXPLUS 产品，除有并行视频处 理输出 PVP 功能，处理速度达到 50 场/S 以上外，还可控制云台与镜头，此外，它有 32 路视频输入， 5 路视频输出 其中 1 路数字、 4 模拟输出），可实现视步信号的矩阵 切换。可以显示单画面图像，也可以显示 4 画面图像， 9 画面图像和 16 画面图像，此 外还可根据需要显示多种 16 画面的变形。2-3 图像的记录与输出2-3-1 长时间录象机 长时间录象机是记录监控图像有效的途径，有模拟式记

52、录和数字式记录两大类。1、 模拟式长时间录象机/ 43长时间录象机最基本的特征是由伺服马达直接驱动磁头，每记录一幅图像磁头就转 动一格。长时间录象机的类别有：1)72-960H 时滞式长时间录象机时滞式长时间录象机工作时，其时间间隔可以由用户选择，例如 E-180 录象带，可 以 3 小时连续记录，也可以间隔长达数秒钟记录一幅图像。长时间录象机中录象时间 最长的 1 盘录象带能记录 960 小时，其录象模式有 3，12，24， 36，48，72，84， 120， 168，240，480，720， 960 小时，并带有报警功能，其它长时数录象机还有168小时， 720 小时等几种；它们主要用在自

53、动取款机 ATM 等场合，大多有多路视频输 入，有数百个报警存储器接收报警输入，有两个可编程的报警输出，以对应白天与夜 间不同的摄像机序列。因此，一般选择时间间隔以 4S以内为好，彩色分辨率以 240 线 为标准，但不少产品的分辨率已达到彩色 300 线，若要达到 400 线的分辨率，则需要 采用 S-VHS制式的长时间录象机。对用户而言， 24 小时的长时间录象机是比较理想的 选择，每日只需更换一盘录象带，加之价格适中。24H 实时型长时间录象机近期出现了可作 24 小时高密度录象的机型，其带速为 3.9mm/s，每秒钟可 8.33帧/ 43 画面，提高了录象密度该类长时间录象机均带有报警功

54、能，其性能指标见表 2-2 表 2-2 24 小时高密度录象机指标磁带类型记录类型可记录时间 /h录象间隔/s声音记录带速E240E180E120E90E60E308 小时864321连续有11.7 mm/s24小时2418129630.06有3.9 mm/s24 小时实时型录象机回放时画面动连续可观，它采用四磁头结构来掏出现噪声，其分 辨率已能达到黑白 350 线左右，彩色 300 线。使用一盘 E-240 录象带，它可以每秒 16.7 帧的速度进行 24 小时连续录象，也可以每秒 50 帧的速度进行 8 小时的连续录 象。该录象机在与之相连的外部报警传感器被触发时，会从每秒 16.7 帧方

55、式自动转换 成每秒 50帧记录方式，以完整地捕捉该报警事件。为了适应某些部门每周5 天工作，每天工作 8 小时的需要，新近出现了 40小时接近连续式录象机。2、 数字式录象机为与数字式摄像机相匹配，索尼公司推出了数字录象机DHR-1000 ，其图像分辨率达到 500线，声音质量可与 CD 相当，它使用小型数字录象带。此外，数字式光盘录象机，将监控图像记录于每张存储量为 650MB 的可读写光盘 上，可高速进行读写，并具有能够快速检索的高清晰度图像。这种可重复擦写光盘驱 动器 PD ，其最大优势一是可以无限次可靠地写入数据，二是它不仅可读取CD-ROM ，而且因其采用了 DVD 的核心技术，因此

56、可以与未来具有高速记录，高速寻 道，低成本特点的 DVD-RAM 相兼容。2-3-2 数字化硬盘记录装置 数字化硬盘存储及视频解压缩功能，可以完全记录下摄像机的高清晰度画面，解决 闭路电视监控系统后端环节的清晰度损失，使录象回送能达到极高的清晰度。这是其 突出的优点。除高品质外，低价位也是它将替代模拟式录象机的主要原因。此外，以硬磁盘来记 录图像，可以方便地按日期，时间，图像号码，摄像机号，报警事件序号等快速进行/ 43图像的检索和查找，也能通过屏幕菜单操作，集多画面分割、总线控制、循环输出、警讯处理、移动探查、硬盘存储等功能于一体，是提升安防设备品质和实现以微机为核心构建系统的有效途径。集监

57、视、录像、控制与连网为一体，代表了闭路电视监控领域视频处理和控制录像 的先进水平，它可以接收多达 16/32 台摄像机的视频输入，用键盘可遥控云台和镜 头，它以硬盘记录图像，硬盘存储容量高达120160) NGB ，可记录分辨率728X524 象素的彩色图像 .其记录方式有下列三种 :事件记录方式 由报警信号触发记录一摄像机在某时间段 (由用户定义 的图像 .单帧捕获方式 发生报警瞬间的单帧图像被抓获并予以存储 .连续记录方式 对选定某台摄像机的图像连续地记录 ,或者顺序地对每台摄像机各 存储一帧视频图像 .对视频图像进行数字化存储，对应案发期间的图像资料输入报警图像资料库，成为 一个记录，该

58、记录的格式可以是发生报警信息部位摄像机的一帧图像(静止方式 ，也可以是报警信号触发前后一段时间该摄像机的若干幅图像(动态图像 。这样以报警图像资料这样以报警图像资料这样以报警图像资料这样以报警图像资料这样以报警图像 资料库进行检索，方便地调出需要的历史资料。当然，这一切都是存储于硬盘或微机 之中，而图像的相互传递则需要计算机网络。目前已出现监控用硬盘录象机。数字视频存储器硬盘容量 160GB，磁盘阵列 1608GB，能以每秒 25-30 帧的速度记 录和回放 520线清晰度的图像，最多可同时记录 32 路图像，记录功能强大。图像压缩 采用子 JPEG形式，分为 11 个压缩等级，可上网运行。数

59、字化磁盘记录装置中，最具特色的是计算机化的智能型，将数字化视频记录与 多画面处理器功能和 PC 机在一定程度上相结合。主要特点有：(1) 最多 16 台摄像机的图像可同时输入进行数字化记录，并可同时观看，即在 S-VGA 主监视器可看到最多 16 画面分割的图像。(2) 最多 16 路视频图像经压缩后保存于内置的数据硬盘中，数据硬盘容量高达 160GB，还可同时以数字录象带 DAT 或 DVD 光盘作备份存档。它是可实现压缩录 象，慢动作重播，资料备份的三功能录象系统。可根据报警或用户定义的特殊动作类别来标定和录制报警事件或特殊事件的图像， 从而可实现对该类事件的快速检索，图像回放时，可进行2

60、-16 倍的放大观察和慢动/ 43作重播在发生报警时，可自动增加记录视频图像的数量至最高每秒 25 帧，从而完整地 记录报警事件。2-4 视频图像的传输 视频图像的传输，要求图像信号在经过传输后，色度与亮度信号不产生明显的失真， 被传图像的清晰度和灰度等级不致有明显的下降。尽量采用有线传输 同轴电缆，双绞线，电话线路)。近距离的特殊应用场合可使用无线传输。长距离传输宜先考虑电话线载波和光纤的可能性，光纤以性能与容量优越著称。无线远距离传输要视具体情况确定。2-4-1 传输设备1、同轴电缆传输系统 在闭路电视监控系统中，同轴电缆传输视频图像最常用的媒介。同轴电缆截面的圆心 为导体，其外用聚乙烯同