CCTV-14-电视监控系统的构成

本课程涉及内容图像传感器原理光学成像原理电视原理数字视频压缩原理黑白、彩色摄像机摄像镜头电动云台及控制器监控系统主机监控中心的其他设备监控系统的辅助设备视音频信号的传输与控制电视监控系统的构成基于网络的电视监控系统1第14章电视监控系统的构成14.1

中小型电视监控系统

通常的电视监控系统规模都不大，功能也相对简单，但其适用的范围非常广。所监视的对象也不仅仅限于容易想到的人、商品、货物或车辆，有些应用系统还涉及到对诸如天然气罐、高温反应炉的监视，另有些应用系统则需要对工厂的烟囱及排污管道进行监视。电视监控系统可以自成体系，也可以与防盗报警系统或出入口控制系统组合，构成综合保安监控系统。一般来说，典型中小型电视监控系统的摄像监视点数不超过32点，造价大都在几万～几十万元。2简单的定点监控系统最简单的定点监控系统就是在监视现场安置定点摄像机（摄像机配接定焦镜头），通过同轴电缆将视频信号传输到监控室内的监视器。根据需要，还可配录像机。例如，在小型工厂的大门口。这种简单的定点监控系统适用于多种应用场合。当摄像机的数量较多时，可通过多路切换器、画面分割器或系统主机进行监视。以某著名外企总部为例，该总部曾多次丢失高档笔记本电脑，后来在其各楼层的所有12个出口处都安装了定点摄像机，并配备了3台四画面分割器和24h实时录像机，有效地杜绝了上述失盗现象。3某招待所也是采用了这种简单的定点监控系统。它是在1～6层客房通道的两端各安装一台定点黑白摄像机，加上大门口、门厅、后门、停车场等4个监视点共计16台摄像机，再配置一台16画面分割器、一台29in大屏幕彩电和一台24h录像机便构成了完整的监控系统。4当监视的点数增加时会使系统规模变大，但如果没有其他附加设备及要求，这类监控系统仍可归属于简单的定点系统。以某超市的闭路电视监控系统为例，由于该超市的营业面积较大（上下两层总计约16000m2），货架较多，总共安装了48台定点黑白摄像机。这48台摄像机的信号被分成了3组，分别接到了对应的16画面分割器、17in黑白监视器和24h录像机（该超市的实际工程中另外增加了防盗报警系统和公共广播/背景音乐系统，此处从略）。5某超市针对货架的48个摄像机以及相应的后端设备6简单的全方位监控系统全方位监控系统是将前述定点监控系统中的定焦镜头换成电动变焦镜头，并增加可上下左右运动的全方位云台（云台内部有两个电动机），使每个监视点的摄像机可以进行上下左右的扫视，其所配镜头的焦距也可在一定范围内变化（监视场景可拉远或推进）。很显然，云台及电动镜头的动作需要由控制器或与系统主机配合的解码器来控制。7最简单的全方位监控系统与最简单的定点监控系统相比，在前端增加了一个全方位云台及电动变焦镜头，在控制室增加了一台控制器，另外从前端到控制室还需多布设一条多芯（10芯或12芯）控制电缆。以某小型制衣厂的监控系统为例，在其制衣车间安装了两台全方位摄像机，在厂长办公室内配置了一台普通电视机、一台切换器和两台控制器，当厂长需要了解车间情况时，只需通过切换器选定某一台摄像机的画面，并通过操作控制器使摄像机对整个监控现场进行扫视，也可以对某个局部进行定点监视。8实际应用中，并不一定使每一个监视点都按全方位来配置，通常仅是在整个监控系统中的某几个特殊的监视点才配备全方位设备。例如，在前述的某招待所的定点监控系统中，也可考虑将监视停车场情况的定点摄像机改为全方位摄像机（更换电动变焦镜头并增加全方位云台），再在控制室内增加一台控制器，这样就可以把对停车场的监视范围扩大了，既可以对整个停车场进行扫视，也可以对某个局部进行监视。特别是当推近镜头时，还可以看清车牌号码。910具有小型主机的监控系统多大的系统才需配用系统主机并没有严格的限制。一般来说，当监控系统中的全方位摄像机数量达到3～4台以上时，就可考虑使用小型系统主机。虽然用多台单路控制器或一台多路（如4路或6路）控制器也可以实现对全方位摄像机的控制，但这样所需的控制线缆数量较多（每一路至少需要一根10芯电缆），而且线缆的长度将过长（长线电阻造成的电压降可能会导致云台及电动镜头动作迟缓甚至不动作），整个系统也会显得零乱。11一般来说，使用系统主机会增加整个监控系统的造价，这是因为系统主机的造价要比普通切换器高，而与之配套的前端解码器的价格也比普通单路控制器高。但从布线考虑，各解码器与系统主机之间是采用总线方式连接的，因此系统中线缆的数量不多（只需要一根两芯通信电缆）。另外，集成式的系统主机大都有报警探测器接口，可以方便地将防盗报警系统与电视监控系统整合于一体。当有探测器报警时，该主机还可自动地将主监视器画面切换到发生警情的现场摄像机所拍摄的画面1213具有声音监听的监控系统对于简单的一对一结构（摄像机—录像机—监视器），只要增加监听头及音频传输线，即可将视音频信号一同显示、监听并记录。对于切换监控的系统来说，则需要配置视音频同步切换器，它可以从多路输入的视音频信号中切换并输出已选中的视频及对应的音频信号。但是，对于采用画面分割器的监控系统来说，多路声音的加入则稍有些问题。这是因为多路画面可同屏显示，人眼可辨识，但多路声音同时输出时，人耳就不能分辨了（在具有多路电视信号的电视播控中心，多路声音是通过叠加在各自图像上的声音波形或发光二极管柱的方式来显示的）。141．几路图像信号共用一路声音以4路柜员制监控系统为例，4路图像信号进入四画面分割器，其输出接至录像机及监视器，另外以一个高灵敏监听头同时拾取4个柜台的声音信号，不经4画面分割器而直接进入录像机及监视器。这种方法的特点是简单、成本低，但缺点也较为明显，即由于监听头距4个柜台的距离不完全一样，对各柜台声音的拾取强度就不一样，因此无论是观看哪一路图像，都会听到4个柜台发出的声音，且每个柜台的声音强度不同，只能通过图像来辨识该路图像所对应的声音。为使各路声音的强度相当，也可以在每一柜台都安装监听头，再将4路监听头输出的信号混合起来作一路信号用。实际上，并不是4个柜台总会在交易过程中同时发出同样的声音，而且声音也有男声、女声、粗声、细声等多种音频特征，因此对于多路声音的辨识也并不十分困难。15162．采用具有多路声音功能的场切换器松下公司的WJ-FS38（WJ-FS28）是针对银行柜员制监控系统而推出的具有4路声音接入功能的4路视频场切换器，因此，采用FS38似乎是一种可将4路图像和声音同时监视并记录的较好解决方案。实际上，FS38并不独立地处理并输出4路声音，而是将输入的第1、2路声音混合以L声道输出，将第3、4路声音混合以R声道输出。因此，与第一种方案相比，它相当于将输入的4路声音两两混合（相当于立体声的左右声道），记录时必须使用具有立体声（双声道）记录功能的录像机，监视或录像回放时也必须使用具有立体声（双声道）接口的监视器，否则，由FS38输出的L声道和R声道的声音信号将不得不再一次混合为一路，以便用普通单声道录像机去记录，或用单声道监视器来监视、监听。1714.2大中型电视监控系统

大中型电视监控系统的监视点数增多，除了包含有大量的全方位监视点外，还常常与防盗报警系统集成为一体。由于汇集在中心控制室的视音频信号多，往往需要多种视音频设备进行组合，很多系统还需要多个分控制中心（或分控点），因此系统相对庞大。18从原理上说，大中型电视监控系统与前述的中小型电视监控系统是一样的。这里所谓的“大中型”可有两层含义：一是指系统的规模大，如前端摄像机的数量及中心控制端设备的数量都很多，中心控制室的场面也很庞大，往往还要有一面庞大的监视器墙，能同时显示出大小不等的十几个甚至几十个实时监控现场的画面，另外还在很多相关部门设有分控系统，有时还会与防盗报警系统或门禁刷卡系统联动，系统的造价一般都超过100万元甚至超过1000万元；二是系统的复杂程度高，作业难度大，传输条件差，环境条件恶劣，使得十几个点的监控系统比普通超市或写字楼中的几十个甚至上百个点的监控系统的施工与调试还难，系统的造价一般也超过了100万元。19由于各主机的内部结构和工作原理是一样的，因此，相对于普通的矩阵主机来说，这种多主机系统的各个主机都增加了地址标识码，可以被上一级主机选调，各摄像机的图像则经过二级或三级切换被选调到主中心控制室的监视器上。202114.3远程电视监控系统

远程电视监控系统的概念是20世纪末提出来的。单从字面上理解，“远程”意味着从前端摄像机到中心控制室的距离较远，但具体有多远却没有限定。用同轴电缆通过多级放大器可以实现数千米的远程监控，用光纤或微波则可以实现数千米、数十千米甚至数百千米的远程监控。但是，这种远程电视监控系统并没有脱开常规电视监控系统的框框，仅仅是“传输线”的长度有所增加，系统自成体系。从其实现方式上来看，它与目前意义上的远程电视监控系统还是有一定差异的。22随着21世纪的到来，各行各业对于数字化信息的需求空前高涨，大规模数字传输网络的建设则为综合数字信息的传输与交换奠定了物质基础。仅以全国电力系统的所有变电站都将逐步实现无人值守化运行为例，也就是说，全国各变电站所有设备的运行状况都将统一由地区电业局来集中监控管理。为此，电力部门已开始在全国范围内构筑SDH光纤传输网络，各省市电业局也相应开始在其所辖区域内构筑SDH传输网，并通过网络将所有变电站连接起来。大范围的网络建设为各变电站设备状态数据的远程传输提供了保障。23在无人值守变电站的实施过程中，除了设备状态数据的传输外，电力部门又进一步提出了对各变电站现场图像、声音及相关设备的远程监视及遥控要求，即在电业