电视监控系统基础教程2

监控图像传输方式

1概述

在监控系统中，监控图象的传输是整个系统的一个至关重要的环节，选择何种介质和设备传送图象和其它控制信号将直接关系到监控系统的质量和可靠性。目前，在监控系统中用来传输图象信号的介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤，对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光端机。要组建一个高质量的监控网络，就必须搞清楚这三种主要传输方式的特点和使用环境，以便针对实际工程需要采取合适的传输介质和设备。

2同轴电缆和同轴视频放大器

一提起图象传输，人们首先总会想起同轴电缆，因为同轴电缆是较早使用，也是使用时间最长的传输方式。同时，同轴电缆具有价格较便宜、铺设较方便的优点，所以，一般在小范围的监控系统中，由于传输距离很近，使用同轴电缆直接传送监控图象对图象质量的损伤不大，能满足实际要求。

但是，根据对同轴电缆自身特性的分析，当信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。一般来讲，信号频率越高，衰减越大。视频信号的带宽很大，达到6MHz，并且，图象的色彩部分被调制在频率高端，这样，视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减，而且各频率分量衰减量相差很大，特别是色彩部分衰减最大。

所以，同轴电缆只适合于近距离传输图象信号，当传输距离达到200米左右时，图象质量将会明显下降，特别是色彩变得暗淡，有失真感。

在工程实际中，为了延长传输距离，要使用同轴放大器。同轴放大器对视频信号具有一定的放大，并且还能通过均衡调整对不同频率成分分别进行不同大小的补偿，以使接收端输出的视频信号失真尽量小。但是，同轴放大器并不能无限制级联，一般在一个点到点系统中同轴放大器最多只能级联2到3个，否则无法保证视频传输质量，并且调整起来也很困难。因此，在监控系统中使用同轴电缆时，为了保证有较好的图象质量，一般将传输距离范围限制在四、五百米左右。

另外，同轴电缆在监控系统中传输图象信号还存在着一些缺点：

1）、同轴电缆本身受气候变化影响大，图象质量受到一定影响；

2）、同轴电缆较粗，在密集监控应用时布线不太方便；

3）、同轴电缆一般只能传视频信号，如果系统中需要同时传输控制数据、音频等信号时，则需要另外布线；

4）、同轴电缆抗干扰能力有限，无法应用于强干扰环境；

5）、同轴放大器还存在着调整困难的缺点。

3双绞线和双绞线视频传输设备

由于传统的同轴电缆监控系统存在着一些缺点，特别是传输距离受到限制，所以寻求一种经济、传输质量高、传输距离远的解决方案十分必要。早期，在传输距离超过五、六百米的监控系统中一般使用多模光纤和多模光端机，这虽然解决了远距离传输的问题，但是系统造价增加了很多，并且，光纤的施工复杂，需要专业人员和专用设备。所以，对这种距离不是太远的监控系统而言，使用光纤和光端机还是显得不够经济。

最近，出现了一种双绞线视频传输设备，通过使用此种设备，可以将双绞线应用于监控图象传输，它很好地解决了上面的难题，在今后的监控系统中必将被大量使用。

其实，双绞线的使用由来已久，电话传输使用的就是双绞线，在很多工业控制系统中和干扰较大的场所以及远距离传输中都使用了双绞线，我们今天广泛使用的局域网也是使用双绞线对。双绞线之所以使用如此广泛，是因为它具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等许多优点。由于双绞线对信号也存在着较大的衰减，所以传输距离远时，信号的频率不能太高，而高速信号比如以太网则只能限制在100m以内。对于视频信号而言，带宽达到6MHz，如果直接在双绞线内传输，也会衰减很大，在传输距离为150m左右时视频信号的衰减曲线如下图所示。

因此，视频信号在双绞线上要实现远距离传输，必须进行放大和补偿，双绞线视频传输设备就是完成这种功能。加上一对双绞线视频收发设备后，可以将图象传输到1至2km，如果采用中继方式，还可以成倍增加传输距离，而且，传输图象的质量可以与光端机媲美。双绞线和双绞线视频传输设备价格都很便宜，不但没有增加系统造价，反而在距离增加时其造价与同轴电缆相比下降了许多。所以，监控系统中用双绞线进行传输具有明显的优势：

1）传输距离远、传输质量高。由于在双绞线收发器中采用了先进的处理技术，极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图象的亮度和色彩以及实时性，在传输距离达到1km或更远时，图象信号基本无失真。如果采用中继方式，传输距离会更远。

2）布线方便、线缆利用率高。一对普通电话线就可以用来传送视频信号。另外，楼宇大厦内广泛铺设的5类非屏蔽双绞线中任取一对就可以传送一路视频信号，无须另外布线，即使是重新布线，5类缆也比同轴缆容易。此外，一根5类缆内有4对双绞线，如果使用一对线传送视频信号，另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、供电电源或其它信号，提高了线缆利用率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。

3）抗干扰能力强。双绞线能有效抑制共模干扰，即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图象信号。而且，使用一根缆内的几对双绞线分别传送不同的信号，相互之间不会发生干扰。

4）可靠性高、使用方便。利用双绞线传输视频信号，在前端要接入专用发射机，在控制中心要接入专用接收机。这种双绞线传输设备价格便宜，使用起来也很简单，无需专业知识，也无太多的*作，一次安装，长期稳定工作。

5）价格便宜，取材方便。由于使用的是目前广泛使用的普通5类非屏蔽电缆或普通电话线，购买容易，而且价格也很便宜，给工程应用带来极大的方便。

4光纤和光端机

光纤和光端机应用在监控领域里主要是为了解决两个问题：一是传输距离，一是环境干扰。双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题，如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图象信号则需要采用光纤传输方式。另外，对一些超强干扰场所，为了不受环境干扰影响，也要采用光纤传输方式。因为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点，一根光纤就可以传送监控系统中需要的所有信号，传输距离可以达到上百公里。光端机可以提供一路和多路图象接口，还可以提供双向音频接口、一路和多路各种类型的双向数据接口（包括RS232、RS485、以太网等），将它们集成到一根光纤上传输。光端机为监控系统提供了灵活的传输和组网方式，信号质量好、稳定性高。近些年来，由于光纤通信技术的飞速发展，光纤和光器件的价格下降很快，使得光纤监控系统的造价大幅降低，所以光纤和光端机在监控系统中的应用越来越普及。

光纤分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤由于色散和衰耗较大，其最大传输距离一般不能超过5Km，所以，除了先前已经铺好了多模光纤的地方外，在新建的工程中一般不再使用多模光纤，而主要使用单模光纤。

光纤中传输监控信号要使用光端机，它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。光端机又分为模拟光端机和数字光端机：

1）模拟光端机

模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图象信号，是目前使用较多的一种。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光-电转换，然后进行PFM解调，恢复出视频信号。由于采用了PFM调制技术，其传输距离很容易就能达到30Km左右，有些产品的传输距离可以达到60Km，甚至上百公里。并且，图象信号经过传输后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术，还可以在一根光纤上实现图象和数据信号的双向传输，满足监控工程的实际需求。不过，这种模拟光端机也存在一些缺点：

a）生产调试较困难；

b）单根光纤实现多路图象传输较困难，性能会下降，目前这种模拟光端机一般只能做到单根光纤上传输4路图象；

c）由于采用的是模拟调制解调技术，其稳定性不够高，随着使用时间的增加或环境特

性的变化，光端机的性能也会发生变化，给工程使用带来一些不便。

2）数字光端机

由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。目前，数字图象光端机主要有两种技术方式：一种是MPEGII图象压缩数字光端机，另一种是非压缩数字图象光端机。

图象压缩数字光端机一般采用MPEGII图象压缩技术，它能将活动图象压缩成N×2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图象压缩技术，它能大大降低信号传输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图象信号。同时，由于采用了N×2Mbps的标准接口，可以利用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图象，为工程应用带来了方便。不过，图象压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是不能保证图象传输的实时性。因为图象压缩与解压缩需要一定的时间，所以一般会对所传输的图象产生１~２Ｓ的延时。因此，这种设备只适合于用在对实时性要求不高的场所，在工程使用上受到一些限制。另外，经过压缩后图象会产生一定的失真，并且这种光端机的价格也偏高。

非压缩数字图象光端机的原理就是将模拟视频信号进行Ａ／Ｄ变换后和语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图象光端机能提供很好的图象传输质量（如武汉微创光电技术有限公司的非压缩数字光端机信噪比大于60dB，微分相位失真小于2°，微分增益失真小于2%），达到了广播级的传输质量，并且图象传输是全实时的。由于采用数字化技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成本。非压缩数字图象光端机的优势体现在：

a）采用了数字化技术，极大提高了图象传输质量；

b）数字化技术和大规模集成电路的使用，保证了设备工作的稳定性和可靠性，克服了模拟光端机的弊病；

c）不会产生传输延时，保证了监控图象的实时性；

d）可以方便地将多路图象和音频、数据等多种信号集成在一起通过一根光纤传输，目前，这种非压缩数字图象光端机可以做到在单方向传输几十路、甚至上百路图象

数字图象光端机的技术含量高，其在监控工程中的使用时间还不长，目前大都用在多路图象传输方面，主要原因在于目前能够提供这种光端机的厂家还不多，价格相对模拟光端机而言也稍微偏高。不过，由于数字图象光端机特别是非压缩数字图象光端机的突出优势，再加上大量使用后会降低成本，模拟光端机必将很快被数字图象光端机所取代。

5结束语

传送图象监控信号除了以上介绍的三种主要方式外，也有些工程中采用了点到点无线传输方式以及有线电视上采用的多路副载波复用射频传输方式。无线传输受环境和气候影响太大，工作不稳定，而且设备安装调整困难；多路副载波复用射频传输方式需要的设备多，稳定性不高，图象质量较差，设备安装调整也很困难。所以，这两种设备使用得很少，也不推荐用户使用。对于同轴电缆、双绞线和光纤三种传输方式，用户可以根据工程实际情况选用。一般来说，距离在二、三百米以内，并且无环境干扰、布线空间大的场所，可以考虑使用电缆；当传输距离在两公里以内，或者环境干扰大、布线要求紧凑的场所，建议使用双绞线；距离达到几公里或更远时，光纤就是必然选择了。当然，工程实际中，不少用户不管距离远近，在同一个工程中统统使用光纤，或者在距离较近的工程中统统使用双绞线，这完全由工程的实际需要确定。

电话线方式：

在PSTN网上,利用用户现有的电话线进行多媒体(尤其是视频信号)传输可以采用几种不同的方式：

第一是采用MODEM接入，采用低数据速率的H.263会议电视视频压缩标准，将几十K的数据流通过28.8Kbps的V.34MODEM接入PSTN网，传输CIF、QCIF每秒5～15帧的图像。目前33.5Kbps至56Kbps的Modem已很普及，这种传输方式有利于低速率的视频传输，帧率也可以进一步提高；

第二是采用XSDL接入，主要包括ASDL(下行速率1.5～9Mbps，上行速率16～640Kbps，传输距离5.5KM)，主要用于视频点播和视频广播；HSDL使用一对两对双绞线，双向速率为1.5～2Mbps，传输距离约为5KM，可作电视会议或双向视频控制。

DDN方式：

DDN是利用数字通道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数字传输网络。它主要提供中、高速率，高质量点

到点和点到多点的数字专用链路，以便向用户提供租用电路业务。其线路的通信速率为2.4～19.2Kbps，N×64Kbps(N=1～32)。它也可提供VPN业务。我国邮电部门已在全国范围内建成并开放了DDN业务，通信带宽为64K～2.048M(E1)，如果用户没有自备的远程数据通信网，可以向当地邮电部门申请DDN业务。采用该方式时，用户可以根据自己的要求申请带宽，视频终端可采用G.703或V.35口将多媒体业务接入DDN网。

ISDN方式：

ISDN的信道类型分为信息信道与控制信道，信息信道又包括B信道与H信道，控制信道为D信道。B信道带宽为64Kbps用于传送各种话音、数据或位流图像；H信道带宽为384Kbps或1536Kbps或1920Kbps，用于传输高速率数据或高位流图像；D信道带宽为16Kbps，用于传递控制信号以控制B信道(H信道)的呼叫，有时D信道也可用于传输低速数据。ISDN用户/网络接口有两种结构：基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)，基本速率接口是将现有电话网中的普通用户线作为ISDN的用户线而规定的接口，它由2个B和一个D信道组成，成为2B+D口，传输速率为144Kbps；PRI接口则是由30个B信道和一个D信道组成成为30B+D口，传输速率为2Mbps相当于一个E1口。在ISDN的BRI中传输声像信号时，有三种方案可供选择：一是将图像与声音集中在一条B信道(64Kbps)中传输，如图像用48Kbps，声音用16Kbps；二是使用两个B信道，一条传输图像(64Kbps)，另一条传输声音(64Kbps)；三是将两条B信道混合起来作为一条128Kbps的线路使用，图像用112Kbps，声音用16Kbps。ISDN的接口可以通过专用的ISDN通信卡将视频多媒体监控终端接入。

光纤信道：

光纤信道传输质量高，信道稳定是人所共知的优点。光通信端机包括PCM基群复接设备、二次群、三次群、四次群等跳群复接设备。其中PCM基群复接设备向用户提供符合G.703标准的64Kbps接口，可以将低速率的视频数据直接送入PCM终端进行传输。而复接设备直接向用户提供符合G.703标准的E1接口，其速率为2.048Mbps的传输信道带宽，经G.703/V.35E1通信卡将视频监控终端接入光纤线路。

无线传输：

无线传输主要是指数传电台和无线扩频传输，在目前大多数企业单位都有自己的无线专网，无线专网可以支持多点远端接入，它们一般可以提供64K～42Mbps的信道带宽。同时，这些无线专网在建设规划时，大都已预留出用作传输视频图像的带宽，只要将视频终端以IP方式接入并与原来的数据、话音业务作无缝连接，即可实现多媒体通信。

VSAT卫星线路：

卫星传输系统覆盖地域广，施工量少，是其它传输系统无法替代的，特别是对移动的VSAT站，具有机动性，是军队国防部门通信的重要手段，卫星甚小口径地面站也是偏远地区的主要通信手段，一般用户可以向卫星运营公司租用卫星线路，如将64Kbps串行数据转换为V.35接口建立视频连接。

监控系统常见问题解答

监控系统常见问题解答-分割器

１．电源工作不正常，引起分割器锁机。更换电源。

２．接入BNC头视频线接触不良，造成画面跳动。

３．由于误设程序，造成分割器工作混乱，重新设置。

４．使用录像时接错回放口，无法回放。

５．使用单工分割器是只能录而无法回放的。双工，半双工才行。

监控系统常见问题解答-矩阵

１．编程是否正确，有无遗漏之处。

A.使用分控键盘时，对监视器的分配和授权的编程是否正确。

B.设置报警监控和录像时，有否正确连接报警设备。编程是否合理（相关设备的数据冲突）。

C.连接外部受控设备。如快球、解码器、报警设备，要注意说明书所提供的数据端口。正确连接

和编程。

２．矩阵的故障

a.开机无显示，请查看保险丝。

B.32路以上矩阵箱开机无显示，查看插板自查发光二极管工作是否正常。不正常时，重插该板。

C.某路无输出时，可调换一路正常的画面，以便查看是矩阵问题还是其它问题。

D.控制失效，请查看是否接对控制端口，受控器有否编码；更换另一端口试一试。

监控系统常见问题解答-摄像机

１．无图像输出

a.检查电源是否接好，电源电压是否足够。

B.BNC接头或视频电缆是否接触不良。

C.镜头光圈有否打开。

D.视频或直流驱动的自动光圈镜头控制线是否接对。

２．图像质量不好

a.镜头是否有指纹或太脏。

B.光圈有否调好。

C.视频电缆接触不良。

D.电子快门或白平衡设置有无问题。

E.传输距离是否太远。

F.电压是否正常。

G.附近是否存在干扰源。

H.在电梯里安装时要与电梯保证绝缘免受干扰。

i.CS接口有否接对。

监控系统常见问题解答-解码器

解码器

１．接通电源，电源指示灯不亮。

A.检查电源有否加到接线柱。

B.检查电源保险丝是否损坏。

２．通电即烧保险

a.检查接线端子的公共端（com）有没有错。

B.检查云台输出电压选择有否选对。

３．电源灯亮但无法控制

a.信号线是否接对。

B.控制时信号灯闪烁否。

C.有否正确编码。

４．控制不灵乱转

a.检查控制码信号线。

B.同一条信号线控制线过长。

C.同一条信号线串（并）接过多的解码器

1.云台的故障。一个云台在使用后不久就运转不灵或根本不能转动，是云台常见故障。这种情况的出现除去产品质量的因素外，一般是以下各种原因造成的：

⑴只允许将摄像机正装的云台，在使用时采用了吊装的方式。在这种情况下，吊装方式导致了云台运转负荷加大，故使用不久就会导致云台的传动机构损坏，甚至烧毁电机。

⑵摄像机及其防护罩等总重量超过云台的承重。特别是室外使用的云台，往往防护罩的重量过大，常会出现云台转不动(特别是垂直方向转不动)的问题。

⑶室外云台因环境温度过高、过低、防水、防冻措施不良而出现故障甚至损坏。

2.距离过远时，*作键盘无法通过解码器对摄像机(包括镜头)和云台进行遥控。这主要是因为距离过远时，控制信号衰减太大，解码器接受到的控制信号太弱引起的。这时应该在一定的距离上加装中继盒以放大整形控制信号。

3.监视器的图像对比度太小，图像淡。这种现象如不是控制主机及监视器本身的问题，就是传输距离过远或视频传输线衰减太大。在这种情况下，应加入线路放大和补偿的装置。

4.图像清晰度不高、细节部分丢失、严重时会出现彩色信号丢失或色饱和度过小。这是由于图像信号的高频端损失过大，以3MHz以上频率的信号基本丢失造成的。这种情况或因传输距离过远，而中间又无放大补偿装置；或因视频传输电缆分布电容过大；或因传输环节中在传输线的芯线与屏蔽线间出现了集中分布的等效电容造成的。

5.色调失真。这是在远距离的视频基带传输方式下容易出现的故障现象。主要原因是由传输线引起的信号高频段相移过大而造成的。这种情况应加相位补偿器。

6.*作键盘失灵。这种现象在检查连线无问题时，基本上可确定为*作键盘“死机”造成的。键盘的*作使用说明上，一般都有解决“死机”的方法，便如“整机复位”等方式，可用此方法解决。如无法解决，就可能是键盘本身损坏了。

7.主机对图像的切换不干净。这种故障现象的表现是在选切后的画面上，叠加有其它画面的干扰，或有其它图像的行同步信号的干扰。这是因为主机制矩阵切换开关质量不良，达到图像之间隔离度的要求所造成的。

如果采用的是射频传输系统，也可能是系统的交扰调制和相互调制过大而造成的。

一个大型的、与防盗报警联动运行的电视监控系统，是一个技术含量高、构成复杂的系统。各种故障现象虽然都有可能出现，但只要把好所选用的设备和器材的质量关，严格按标准和规范施工，一般是不会出现大问题的。即使出现了，只要冷静分析和思考，不盲目地大拆大卸，是会较快解决问题的。

1.电源的不正确引发的设备故障。电源不正确大致有如下几种可能：供电线路或供电电压不正确、功率不够(或某一路供电线路的线径不够，降压过大等)、供电系统的传输线路出现短路、断路、瞬间过压等。特别是因供电错误或瞬间过压导致设备损坏的情况进有发生。因此，在系统调试中，供电之前，一定要认真严格地进行核对与检查，绝不应掉以轻心。

2.由于某些设备(如带三可变镜头的摄像机及云台)的连结有很多条，若处理不好，特别是与设备相接的线路处理不好，就会出现断路、短路、线间绝缘不良、误接线等导致设备的损坏、性能下降的问题。在这种情况下，应根据故障现象冷静地进行分析，判断在若干条线路上是由于哪些线路的连接有问题才产生那种故障现象。这样就会把出现问题的范围缩小了。特别值得指出的是，带云台的摄像机由于全方位的运动，时间长了，导致连线的脱落、挣断是常见的。因此，要特别注意这种情况的设备与各种线路的连接应符合长时间运转的要求。

3.设备或部件本身的质量问题。从理论上说，各种设备和部件都有可能发生质量问题。但从经验上看，纯属产品本身的质量问题，多发生在解码器、电动云台、传输部件等设备上。值得指出的是，某些设备从整体上讲质量上可能没有出现不能使用的问题，但从某些技术指标上却达不到产品说明书上给出的指标。因此必须对所选的产品进行必要的抽样检测。当确属产品质量问题，最好的办法是更换该产品，而不应自行拆卸修理。除此之外，最常见的由于对设备调整不当产生的问题。比如摄像机后截距的调整是个要求非常细致和精确的工作，如不认真调整，就会出现聚焦不好或在三可变镜头的各种操作时发生散焦等问题。另外，摄像机上一些开关和调整旋钮的位置是否正确、是否符合系统的技术要求、解码器编码开关或其它可调部位设置的正确与否都会直接影响设备本身的正常使用或影响整个系统的正常性能。

4.设备(或部件)与设备(或部件)之间的连接不正确产生的问题大致会发生在以下几个方面：

⑴阻抗不匹配。

⑵通信接口或通信方式不对应。这种情况多半发生在控制主机与解码器或控制键盘等有通信控制关系的设备之间，也就是说，选用的控制主机与解码器或控制键盘等不是一个厂家的产品所造成的。所以，对于主机、解码器、控制键盘等应选用同一厂家的产品。

⑶驱动能力不够或超出规定的设备连接数量。比如，某些画面分割器带有报警输入接口在其产品说明书上给出了与报警探头、长延时录像机等连接的系统主机连成系统，如果再将报警探头并联接至画面分割器的报警输入端，就会出现探头的报警信号既要驱动报警主机，又要驱动画面分割器的情况。在这种情况下，往往会出现驱动能力不足的问题。表现出的现象是，画面分割器虽然能报警，但出于输入的报警信号弱而工作工稳定，从而导致对应发生报警信号的那一路摄像机的图像画面在监视器上虽然瞬间转换为全屏幕画面却又丢掉(保持不住)，而使监视器上的图像仍为没报警之前的多画面。

解决类似上述问题的方法：

一是通过专用的报警接口箱将报警探头的信号与画面分割器或视频切换主机相对应连接

二是在没有报警接口箱的情况时，可自行设计加工信号扩展设备或驱动设备。

上述谈及的问题，也会出现在视频信号的输出和分配上。

公共广播系统常见问题解答

１．功放输出过载

a.检查线路有否短路。

B.检查喇叭阻抗是否一致，有无短路。

C.检查输入电压是否正常。

报警系统常见问题解答

１．报警信号无法撤防。

A.线尾电阻没连接好或接法不对。

B.输入线有没有处于短路（开路）状态。

C.探头工作是否正常。

２．无报警

a.有否布防。

B.布防编程是否正确。

C.能否听到探头或报警主机里的计电器动作声响。

1.视频传输中，最常见的故障现象表现在监视器的画面上出现一条黑杠或白杠，并且或向上或向下慢慢滚动。因此，在分析这类故障现象时，要分清产生故障的两种不同原因。

要分清是电源的问题还是地环路的问题，一种简易的方法是，在控制主机上，就近只接入一台电源没有问题的摄像机输出信号，如果在监视器上没有出现上述的干扰现象，则说明控制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端，并逐个检查每台摄像机。如有，则进行处理。如无，则干扰是由地环路等其它原因造成的。

2.监视器上出现木纹状的干扰。这种干扰的出现，轻微时不会淹没正常图像，而严重时图像就无法观看了(甚至破坏同步)。这种故障现象产生的原因较多也较复杂。大致有如下几种原因：

⑴视频传输线的质量不好，特别是屏蔽性能差(屏蔽网不是质量很好的铜线网，或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用)。与此同时，这类视频线的线电阻过大，因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外，这类视频线的特性阻抗不是75Ω以及参数超出规定也是产生故障的原因之一。由于产生上述的干扰现象不一定就是视频线不良而产生的故障，因此这种故障原因在判断时要准确和慎重。只有当排除了其它可能后，才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题，最好的办法当然是把所有的这种电缆全部换掉，换成符合要求的电缆，这是彻底解决问题的最好办法。

(2)由于供电系统的电源不“洁净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”，是指在正常的电源(50周的正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号，多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备，对电网的污染非常严重，这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等，都会对电源产生污染。这种情况的解决方法比较简单，只要对整个系统采用净化电源或在线UPS供电就基本上可以得到解决。

⑶系统附近有很强的干扰源。这可以通过调查和了解而加以判断。如果属于这种原因，解决的办法是加强摄像机的屏蔽，以及对视频电缆线的管道进行接地处理等。

3.由于视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的故障。这种故障的表现形式是在监视器上产生较深较乱的大面积网纹干扰，以至图像全部被破坏，形不成图像和同步信号。这种情况多出现在BNC接头或其它类型的视频接头上。即这种故障现象出现时，往往不会是整个系统的各路信号均出问题，而仅仅出现在那些接头不好的路数上。只要认真逐个检查这些接头，就可以解决。

4.由于传输线的特性阻抗不匹配引起的故障现象。这种现象的表现形式是在监视器的画面上产生若干条间距相等的竖条干扰，干扰信号的频率基本上是行频的整数倍。这是由于视频传输线的特性阻抗不是75Ω而导致阻抗失配造成的。也可以说，产生这种干扰现象是由视频电缆的特性阻抗和分布参数都不符合要求综合引起的。解决的方法一般靠“始端串接电阻”或“终端并接电阻”的方法去解决。另外，值得注意的是，在视频传输距离很短时(一般为150米以内)，使用上述阻抗失配和分布参数过大的视频电缆不一定会出现上述的干扰现象。

5.由传输线引入的空间辐射干扰。这种干扰现象的产生，多数是因为在传输系统、系统前端或中心控制室附近有较强的、频率较高的空间辐射源。这种情况的解决办法一个是在系统建立时，应对周边环境有所了解，尽量设法避开或远离辐射源；另一个办法是当无法避开辐射源时，对前端及中心设备加强屏蔽，对传输线的管路采用钢管并良好接地。

解决上述问题的根本办法是在选购视频电缆时，一定要保证质量。必要时应对电缆进行抽样检测。监控系统设备简单介绍

①云台

在前面的介绍中我们常提到云台，但有的人对它没有什么感性认识，其实云台就是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。云台有多种类型：按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观。

②支架

如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。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。

③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。挑选防护罩时先看整体结构，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。

④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。

⑤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。

⑥视频分配器

一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，最好选择视频分配器。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。视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。

⑦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路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频（视型号而定）。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。

⑧画面分割器

画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示4、9、16个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。四分割是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换，联接报警器材。

⑨录像机

监控系统中最常用的记录设备是民用录像机和长延时录像机，因其操作简单易学，录像带也容易保存和购买。与家用录像机不同，延时录像机可以长时间工作，可以录制24小时（用普通VHS录像带）甚至上百小时的图像，可以联接报警器材，收到报警信号自动启动录像，可以叠加时间日期，可以编制录像机自动录像程序，选择录像速度，录像带到头后是自动停止还是倒带重录……延时录像机的性能虽然出众，但价格不菲，而且目前分辨率不是很高，在延时录像时图像也会丢失一部分，回放的图像是一顿一顿跳跃的。

前端监控设备介绍

摄像机：采用先进的电荷耦合器件CCD图像传感技术。具有自动光圈接口、自动白平衡、电子快门、照度要求、逆光补偿、标准清晰度或高解象力等适合多种场合使用的摄像机供用户选择。可分为：

黑白摄像机：经济实用，具有超一流的清晰度和灵敏度；

彩色摄像机：高清晰度和色彩形成鲜明图像对比；

半球黑白/彩色摄像机：经济便利、自带镜头、安装支架，可与周围环境气氛协调一致；

镜头：通过改变镜头来调整摄像范围以获得合适图像，镜头能够与系列摄像机配合。分为：定焦镜头和变焦镜头。定焦镜头有广角、标准和长焦距型，还可选择适合照明条件不变场所使用的手动光圈镜头或更适合光照经常变化场所使用的自动光圈镜头；变焦镜头的调整可以满足对被摄物体的视场要求。

红外光投射器：提供摄像机夜间工作所需照明。

摄像机防护罩和支架：有效防止人为破坏摄像机，起到防水、防尘、固定的作用。全方位云台：可以上下左右旋转，实现全方位监视。

云台镜头控制器：遥控现场云台全方位旋转并对摄像机镜头焦距、光圈调整。

监听头：在监视现场图像的同时，可以高灵敏度监听现场声音。

监视器：高质量地显示由摄像机所拾取的图像。有多种尺寸的黑白、彩色监视器供选择。

终端监控设备介绍

顺序式视频音频切换器：可以对来自2路至12路的摄像机图像和相应的音频信号按照顺序进行切换，其时序切换图像信号分别在监视器上自动顺序显示,切换时间可调整。亦可手动切换选择或旁路隔离某一路指定摄像机图像显示。

视频图像处理器：用视频图像处理器可以将多幅图像同时在一个监视器屏幕上分割显示出来，也可以从多幅图像中任选一幅全屏显示。具有报警输入接口，报警时自动切换显示相应摄像机全屏图像。更高级型号处理器带录像回放控制功能。

矩阵切换控制器：预编了程序，用以控制视频和管理报警的输入和输出。

专业录像机：使用一盒普通家用录像带可以方便地录制24小时甚至168小时直至960小时的系统所有摄像机图像和音频信号，管理简明方便；录像重放时，配合视频图像处理器既能显示多画面分割图像又能手动切换显示某路摄像机全屏幕图像；异常图像确认可以在高速回放中进行；接收到传感器的报警信号，可以自动启动录像机或转换到实时录像状态；监视器显示操作程序和功能菜单。

接地的概念

1.视频传输中，最常见的故障现象表现在监视器的画面上出现一条黑杠或白杠，并且或向上或向下慢慢滚动。因此，在分析这类故障现象时，要分清产生故障的两种不同原因。

要分清是电源的问题还是地环路的问题，一种简易的方法是，在控制主机上，就近只接入一台电源没有问题的摄像机输出信号，如果在监视器上没有出现上述的干扰现象，则说明控制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在前端摄像机的视频输出端，并逐个检查每台摄像机。如有，则进行处理。如无，则干扰是由地环路等其它原因造成的。

2.监视器上出现木纹状的干扰。这种干扰的出现，轻微时不会淹没正常图像，而严重时图像就无法观看了(甚至破坏同步)。这种故障现象产生的原因较多也较复杂。大致有如下几种原因：

⑴视频传输线的质量不好，特别是屏蔽性能差（屏蔽网不是质量很好的铜线网，或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用）。与此同时，这类视频线的线电阻过大，因而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外，这类视频线的特性阻抗不是75Ω以及参数超出规定也是产生故障的原因之一。由于产生上述的干扰现象不一定就是视频线不良而产生的故障，因此这种故障原因在判断时要准确和慎重。只有当排除了其它可能后，才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题，最好的办法当然是把所有的这种电缆全部换掉，换成符合要求的电缆，这是彻底解决问题的最好办法。

⑵由于供电系统的电源不“洁净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”，是指在正常的电源（50周的正弦波）上叠加有干扰信号。而这种电源上的干扰信号，多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备，对电网的污染非常严重，这就导致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换装置等等，都会对电源产生污染。这种情况的解决方法比较简单，只要对整个系统采用净化电源或在线UPS供电就基本上可以得到解决。

⑶系统附近有很强的干扰源。这可以通过调查和了解而加以判断。如果属于这种原因，解决的办法是加强摄像机的屏蔽，以及对视频电缆线的管道进行接地处理等。

3.由于视频电缆线的芯线与屏蔽网短路、断路造成的故障。这种故障的表现形式是在监视器上产生较深较乱的大面积网纹干扰，以至图像全部被破坏，形不成图像和同步信号。这种情况多出现在BNC接头或其它类型的视频接头上。即这种故障现象出现时，往往不会是整个系统的各路信号均出问题，而仅仅出现在那些接头不好的路数上。只要认真逐个检查这些接头，就可以解决。

4.由于传输线的特性阻抗不匹配引起的故障现象。这种现象的表现形式是在监视器的画面上产生若干条间距相等的竖条干扰，干扰信号的频率基本上是行频的整数倍。这是由于视频传输线的特性阻抗不是75Ω而导致阻抗失配造成的。也可以说，产生这种干扰现象是由视频电缆的特性阻抗和分布参数都不符合要求综合引起的。解决的方法一般靠“始端串接电阻”或“终端并接电阻”的方法去解决。另外，值得注意的是，在视频传输距离很短时（一般为150米以内），使用上述阻抗失配和分布参数过大的视频电缆不一定会出现上述的干扰现象。解决上述问题的根本办法是在选购视频电缆时，一定要保证质量。必要时应对电缆进行抽样检测。

5.由传输线引入的空间辐射干扰。这种干扰现象的产生，多数是因为在传输系统、系统前端或中心控制室附近有较强的、频率较高的空间辐射源。这种情况的解决办法一个是在系统建立时，应对周边环境有所了解，尽量设法避开或远离辐射源；另一个办法是当无法避开辐射源时，对前端及中心设备加强屏蔽，对传输线的管路采用钢管并良好接地.

其实什麽接地都一样、接地只是一种手段的问题、就看你的接地到底要拿来做什麽、因此不要不加条件得就乱下接地的接法问题、否则将会犯下很多严重的错误、

首先就一般电路设计的眼光来看、接地是没有电位的、接地是稳定的、但实际上是----不可能、电路在实际制作时常因接地不乾净导致误差发生、就一般而言、低频电路常采行单点接地法而高频电路常采用多点接地法、但有一不得不注意那就是高频接地大多为大面积接地、为什麽呢？

首先、低频电路接地理论本来就跟高频接地理论是不一样的、君不见音响电路有一不变的法则、那就是单点接地、君不见若没依此要领制作换来的就是低频哼声、所谓点就是一截面积趋近於零的区域、音响电路尤其是後级常因没有实行单点接地导致哼声四起、回路电流听过吧、导线电阻听过吧、你能保证你用的金属零阻抗吗不能的话、那你就必须接受一个事实：接地其实是有电位差的、有电位差就有电流、就是哼声来源点、其实就是一个流动范围极小的电流区域、但这里有一个现象就是你的大面积接地是在机壳上、若采行单点接地输出的接地、电流便较不会影响到输入的接地、电流哼声便可免除不会因为接地电流从机壳中影响但这只是一种手段而已、

接地方法有很多、单点只是其中一种、而低频电路利用导线将各单元电路接地连接至机壳上的一点便不会有一大回路产生、没有大回路便没有大的回路电流、没有大回路电流输入与输出便各自相安无事、

但高频电路呢？

高频电路的接地理论深受集肤效应影响、何谓集肤效应呢、集肤效应指在一高频操作环境下导线的电流分布将会呈现密集於金属表面的情形、这代表你的导线将更不像导线、它将成为十足的电抗、频率愈高导线的电抗愈严重、这样你还能用导线去接地吗？别傻了、当天线还差不多、这样你还想用导线吗？如果电路的单元很多、你分成许多电路方块每个单元用条导线连接其接地、那你乾脆拿个电阻连接较快、电阻还比较容易被我们掌握呢、导线呢那就复杂了、因此高频电路的接地常是避免是用导线的、电路单元都各自找最近的大面积接地、直接以最短路径连接、多点因而产生、

而高频对於接地材更是十分讲究、但原则上是面积要够大、机壳够大了吧、但其实这里有件事必须先声明那就是你的连接必须是愈短愈好、记住就近接最好多点还要保证每一点都接在同一平面上才有效喔、但还是老话一句这只是手段之一而已、高频接地的方法甚多目的皆不相同、这可是需要研究的哦、~~~~~

接地的方法很多，具体使用那一种方法取决于系统的结构和功能。“接地”的概念首次应用在电话的设计开发中。从1881年初开始采用单根电缆为信号通道，大地为公共回路。这就是第一个接地问题。但是用大地作为信号回路会导致地回路中的过量噪声和大气干扰。为了解决这个问题，增加了信号回路线。现在存在的许多接地方法都是来源于过去成功的经验，这些方法包括：

1)单点接地：如图1所示，单点接地是为许多在一起的电路提供公共电位参考点的方法，这样信号就可以在不同的电路之间传输。若没有公共参考点，就会出现错误信号传输。单点接地要求每个电路只接地一次，并且接在同一点。该点常常一地球为参考。由于只存在一个参考点，因此可以相信没有地回路存在，因而也就没有干扰问题。

2)多点接地：如图2所示，从图中可以看出，设备内电路都以机壳为参考点，而各个设备的机壳又都以地为参考点。这种接地结构能够提供较低的接地阻抗，这是因为多点接地时，每条地线可以很短；并且多根导线并联能够降低接地导体的总电感。在高频电路中必须使用多点接地，并且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/20。

3)混合接地：混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地的特性。例如，系统内的电源需要单点接地，而射频信号又要求多点接地，这时就可以采用图3所示的混合接地。对于直流，电容是开路的，电路是单点接地，对于射频，电容是导通的，电路是多点接地。

当许多相互连接的设备体积很大（设备的物理尺寸和连接电缆与任何存在的干扰信号的波长相比很大）时，就存在通过机壳和电缆的作用产生干扰的可能性。当发生这种情况时，干扰电流的路径通常存在于系统的地回路中。

在考虑接地问题时，要考虑两个方面的问题，一个是系统的自兼容问题，另一个是外部干扰耦合进地回路，导致系统的错误工作。由于外部干扰常常是随机的，因此解决起来往往更难。

接地要求

要求接地的理由很多，下面列出几种：

1)安全接地：使用交流电的设备必须通过黄绿色安全地线接地，否则当设备内的电源与机壳之间的绝缘电阻变小时，会导致电击伤害。

2)雷电接地：设施的雷电保护系统是一个独立的系统，由避雷针、下导体和与接地系统相连的接头组成。该接地系统通常与用做电源参考地及黄绿色安全地线的接地是共用的。雷电放电接地仅对设施而言，设备没有这个要求。

3)电磁兼容接地：出于电磁兼容设计而要求的接地，包括：

*屏蔽接地：为了防止电路之间由于寄生电容存在产生相互干扰、电路辐射电场或对外界电场敏感，必须进行必要的隔离和屏蔽，这些隔离和屏蔽的金属必须接地。

*滤波器接地：滤波器中一般都包含信号线或电源线到地的旁路电容，当滤波器不接地时，这些电容就处于悬浮状态，起不到旁路的作用。

*噪声和干扰抑制：对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上的许多点与地相连，从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。

*电路参考：电路之间信号要正确传输，必须有一个公共电位参考点，这个公共电位参考点就是地。因此所有互相连接的电路必须接地。

以上所有理由形成了接地的综合要求。但是，一般在设计要求时仅明确安全和雷电防护接地的要求，其它均隐含在用户对系统或设备的电磁兼容要求中。

返回目录

３接地技术应用

目前所应用的接地技术和方法可以说是过去解决问题的经验总结。典型的接地要求往往限制在所谓的“单点接地”上。

通常在电路这一级上不专门提出对接地的具体要求，因为在这一层次上提出具体要求是不合适的。对数字电路而言，大多数逻辑芯片读采用单端电路的方式工作。也就是说，所有信号的电位以电源回路为参考的话，其电位是0V。在模拟电路中，情况也类似。当元器件之间的距离很近时，要完成逻辑信号的产生、处理和波形整形是很容易的，但如果传输线过长或者参考点电位不正确的话，都会产生问题。我们要建立这样的概念：接地并不是每个部分或每个系统都需要的，比如单块的线路板并不非要接地才能正常工作。当设备之间要传输数据时，接地就是十分必要的了

CCTV镜头1

1.镜头的种类(根据应用场合分类)

•广角镜头：视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。

•标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。

•长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。

•变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长成像越大。

•针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。

2.被摄物体的大小、距离与焦距的关系

设被摄物体的高度和宽度分别为H、W，被摄物体与镜头间的距离为D，镜头的焦距为f。靶面成像的高度和宽度分别为h、w，则计算公式如下：f=h×D/Hf=w×D/W

根据上述公式，也可以很容易地计算出视场角，下表为靶面尺寸和成像大小对照表靶面规格1"2/3"1/2"1/3"h9.6mm6.6mm4.8mm3.6mmw12.8mm8.8mm6.4mm4.8mm

3.相对孔径

为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为D，比d大，D与焦距f之比定义为相对孔径A，即A=D/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的平方成正比，一般习惯上用F=f/D，即相对光径的倒数来表示镜头光圈的大小。F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大。所以在焦距f相同的情况下，F值越小，表示镜头越好。

4.镜头的焦距

1)定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。

•有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化，应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节。人为手工调节光圈的，称为手动光圈；镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。

•无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。

2)变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。

常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。

三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。

二可变镜头：可调焦距、调聚焦、自动光圈。

5.选配镜头原则

为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素：

A)被摄物体的大小

B)被摄物体的细节尺寸

C)物距

D)焦距

E)CCD摄像机靶面的尺寸

F)镜头及摄像系统的分辨率

注释：

变焦镜头--焦平面的位置固定，而焦路可连续调节的光学系统。变焦是通过移动镜头内部的镜片，改变它们之间的相对位置而实现的。这样就可以在一定范围内改变镜头的焦距长度和视角。

焦距--透镜中心或其第二主平面到图像聚集点处的距离。单位一般为毫米或英寸。

光圈--位于摄像机镜头内部分的、可以调节的光学机械性阑也，可用来控制通过镜头的光线的多少。

自动光圈--镜头内的隔膜装置，可根据电视摄像机传来的视频信号自行调节，以适应光照强度的变化。光圈隔膜通过打开或关闭光圈来控制通过镜头传送的光线。典型的补偿范围是10000-1到300000-1。

CCTV镜头2

镜头是摄像机的眼睛，正确选择镜头以及良好的安装与调整是清晰成像的第一步。当前，1／3"镜头是应用的主流，自动光圈镜头销售量最多，变焦镜头是应用发展的趋势。

1)应依据摄像机到被监视目标的距离，来选择定焦镜头(FixedFocalLens)的焦距。

从焦距上区分有短焦距广角镜头、中焦距标准镜头、长焦距远镜头。镜头焦距通常用值来表示，镜头光圈一般用F表示，F取值以镜头的焦距／和通光孔径d的比值来衡量，F=f/d，每个镜头上均标有其最大的F值。

2)摄像机的镜头规格应与摄像机CCD靶面尺寸(1／2"为6.4hX4.8υ、1／3"为4.8hX3.6υ、1／4"为3.2hX2.4υ)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。

3)摄像机的水平视觉度数及垂直视觉度数与摄像机CCD靶面尺寸hXυ及镜头焦距f之间有如下关系：水平视觉度数=2arctan(h／2f)；

垂直视觉度数=2arctan(υ/2f)。

4)镜头有自动光圈(autoiris)和手动光圈(manualiris)之分。自动光圈用于被照物光线变化较多场合，手动光圈用于被照物光线稳定之处。

自动光圈镜头有二种驱动方式：

一类为视频输入型Videodriver(withAmp)，它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制，

另一类称为DC输入型(DCdrivernoAmp)，它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放大器电路。二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。

5)镜头安装有C型和CS型两种，C型安装的镜头在CCD摄像机与镜头间多了5mm调整光圈值的环。C型安装的摄像机可用CS型镜头，但CS安装的摄像机不能使用C型镜头。Philips公司推出革命性的Wizard镜头安装向导，保证镜头与摄像机的完全兼容，这使得在任何环境下都可得到最优图像。

6)变焦镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小。典型的光学放大规格有诸如6～20倍等不同档次，并以电动缩放镜头(ZoomLens)应用最普遍。按变焦镜头参数可调整的项目划分有：

•三可变镜头——光圈、聚焦、焦距均需人为调节。

•二可变镜头——通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节。

•单可变镜头——一般是自动光圈和自动聚焦的镜头，而焦距需人为调节。

7)缩放/变焦镜头(VariFocalLens)是变焦镜头配合缩放镜头功能，焦距连续可变，可将远距离物体放大，又可提供一个宽广视景，使监视宽度增加。日本Kowa公司提供从1.6～3.4mm的宽角度镜头到15.0—300mm的远距镜头。

8)除传统的球面镜头外，新一代的是非球面镜头(AsphericalLens)，镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，并且在设计时就考虑到了镜头的相差、色差、球差等校正因素，通常一片非球面镜片就能达到多个球面镜片矫正像差的效果，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确、镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也相应缩小。非球面镜头具有变倍高、物距短、光圈大的特点。变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，因此应用领域日渐宽广。日本AVENIA的非球面镜头产品SSV0770，近摄距离可到30cm，光圈值也可到F1.6，变焦范围可从7.0～70mm，变倍率高达十倍，可用于电视监控等领域。

控制系统

在智能建筑中，闭路电视系统中的信息量与信息处理的工作量都很大，因此基控制台的操作一般都采用了计算机系统，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。

现在出现的数字视频监控报警系统采用计算机多媒体技术，以CCD摄像机作为报警探头，摄像机将获取的视频信号传输到主机，主机里的高速图像处理器对视频信号进行数字化处理，将视频信号形成的图像与背景图像进行分析比较，若发现有差异就报警，因为这是一种全屏幕报警，因而不易漏报。同时主机自动采集报警图像并存入计算机，事后用户可根据时间、地点随时查阅报警现场的图像，以了解报警原因。系统将电视监控系统与报警合二为一，实现了监视、报警与图像记录的同步进行，而且这种系统中没有录像机，没有视频分配器，一切报警记录都在计算机的硬盘内，所有操作都根据屏幕上的软件提示动作，对使用者来说是一种全新概念的安全防护系统。

控制系统的切换方式主要有如下三种：

单步切换方式：使用控制键盘把任一路输入视频信号切换到主监视器上。

顺序切换方式：使用控制键盘编制的顺序切换方式程序，把系统中若干路输入视频信号编为一个程序，程序运行时，其画面可按预先设定

流媒体技术基础

一、流式传输的基础

在网络上传输音/视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。A/V文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延迟也很大。流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当

声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从Internet上下载才能观看的缺点。

流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：音频、视频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。流媒体实现的关键技术就是流式传输。

流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体（如视频、音频）的技术总称。其特定含义为通过Internet将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Realtimestreaming）和顺序流式传输（progressivestreaming）。一般说来，如视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用如RTSP的实时协议，即为实时流式传输。如使用HTTP服务器，文件即通过顺序流发送。采用那种传输方法依赖你的需求。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。

顺序流式传输

顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看再线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式传输不象实时流式传输在传输期间根据用户连接的速度做调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也不需要其他特殊协议，它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的，这种方法保证电影播放的最终质量。这意味着用户在观看前，必须经历延迟，对较慢的连接尤其如此。

对通过调制解调器发布短片段，顺序流式传输显得很实用，它允许用比调制解调器更高的数据速率创建视频片段。尽管有延迟，毕竟可让你发布较高质量的视频片段。

顺序流式文件是放在标准HTTP或FTP服务器上，易于管理，基本上与防火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频，如：讲座、演说与演示。它也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。

实时流式传输

实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接配匹，使媒体可被实时观看到。实时流与HTTP流式传输不同，他需要专用的流媒体服务器与传输协议。

实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上，实时流一经播放就可不停止，但实际上，可能发生周期暂停。

实时流式传输必须配匹连接带宽，这意味着在以调制解调器速度连接时图象质量较差。而且，由于出错丢失的信息被忽略掉，网络拥挤或出现问题时，视频质量很差。如欲保证视频质量，顺序流式传输也许更好。实时流式传输需要特定服务器，如QuickTimeStreamingServer、RealServer与WindowsMediaServer。这些服务器允许你对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。实时流式传输还需要特殊网络协议，如：RTSP（RealtimeStreamingProtocol）或MMS（MicrosoftMediaServer）。这些协议在有防火墙时有时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。

二、流媒体技术原理

流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/V源或存储的A/V文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。一般流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。

流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后客户机上的Web浏览器启动A/VHelper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。

A/VHelper程序及A/V服务器运行实时流控制协议（RTSP），以交换A/V传输所需的控制信息。与CD播放机或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序（一般可认为客户程序等同于Helper程序），一旦A/V数据抵达客户端，A/V客户程序即可播放输出。

需要说明的是，在流式传输中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP两种不同的通信协议与A/V服务器建立联系，是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同于运行A/VHelper程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器，其基本原理如图所示。

三、智能流技术（SureStream）

今天，28.8Kbps调制解调器是Internet连接的基本速率，cablemodem、ADSL、DSS、ISDN等发展快，内容提供商不得不要么限制发布媒体质量，要么限制连接人数。根据RealNetwork站点统计，对28.8Kbps调制解调器，实际流量为10bps到26Kbps，呈钟形分布，高峰在20Kbps。这意味着若内容提供商选择20Kbps固定速率，将有大量用户得不到好质量信号，并可能停止媒体流而引起客户端再次缓冲，直到接收足够数据。

一种解决方法是服务器减少发送给客户端的数据而阻止再缓冲，在RealSystem5.0中，这种方法称为“视频流瘦化”。这种方法的限制是RealVideo文件为一种数据速率设计，结果可通过抽取内部帧扩展到更低速率，导致质量较低。离原始数据速率越远，质量越差。另一种解决方法是根据不同连接速率创建多个文件，根据用户连接，服务器发送相应文件，这种方法带来制作和管理上的困难，而且，用户连接是动态变化的，服务器也无法实时协调。智能流技术通过两种途径克服带宽协调和流瘦化。首先，确立一个编码框架，允许不同速率的多个流同时编码，合并到同一个文件中；第二，采用一种复杂客户/服务器机制探测带宽变化。

针对软件、设备和数据传输速度上的差别，用户以不同带宽浏览音视频内容。为满足客户要求，Progressivenetworks公司编码、记录不同速率下媒体数据，并保存在单一文件中，此文件称为智能流文件，即创建可扩展流式文件。当客户端发出请求，它将其带宽容量传给服务器，媒体服务器根据客户带宽将智能流文件相应部分传送给用户。以此方式，用户可看到最可能的优质传输，制作人员只需要压缩一次，管理员也只需要维护单一文件，而媒体服务器根据所得带宽自动切换。智能流通过描述I现实世界Internet上变化的带宽特点来发送高质量媒体并保证可靠性，并对混合连接环境的内容授权提供了解决方法。流媒体实现方式如下：

对所有连接速率环境创建一个文件

在混合环境下以不同速率传送媒体

根据网络变化，无缝切换到其它速率

关键帧优先，音频比部分帧数据重要

向后兼容老版本RealPlayer

智能流在RealSystemG2中是对所谓自适应流管理（ASM）API的实现，ASM描述流式数据的类型，辅助智能决策，确定发送那种类型数据包。文件格式和广播插件定义了ASM规则。用最简单的形式分配预定义属性和平均带宽给数据包组。对高级形式，ASM规则允许插件根据网络条件变化改变数据包发送。每个ASM规则可有一定义条件的演示式，如演示式定义客户带宽是5,000到15,000Kbps，包损失小于2.5%。如此条件描述了客户当前网络连接，客户就订阅此规则。定义在规则中的属性有助于RealServer有效传送数据包，如网络条件变化，客户就订阅一个不同规则。二、模拟与数字监控系统对比

2.1模拟监控系统

模拟监控系统是以视频矩阵、分割器、录像机为核心，辅以其他传感器的模拟系列。

传统的模拟闭路电视监控系统有其局限性：

首先，传统的视频信号是模拟信号，视频信号的传输通常采用通过同轴电缆传输的方式。

在较短距离内，如200－300米，视频信号的衰减很小；如果超过一定距离，就需要视频放大器

对视频信号进行放大，通常加一级放大器可延长传输距离200米左右。但是，在工程中如果对

视频信号进行两级放大，图像就会明显失真，严重时图像扭曲变形甚至会出现黑色横纹。因此，

常规的视频监控系统只适合在一座建筑物或一定范围内使用。

第二，模拟监控系统在一路同轴电缆上只能传送一路视频信号，如果需要传输数据信号、

控制信号或音频信号就必须另外单独铺设电缆。同时随着监控点和被监控点的变化和增加，

必须另外铺设电缆，造价昂贵。而且，模拟监控在进行长延时录像时的图像质量较差，也不利于检索。

第三，模拟监控系的优点就是在一定距离范围内图像质量保持得很好，而要远距离