视频监控系统

视频监控系统讲解1安徽安强机电工程有限公司王平第1章：视频监控系统概述21.1视频监控系统的概念视频监控系统是安全技术防范系统的重要组成部分，利用视频探测技术、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络系统。31.2视频监控系统组成视频监控系统集成了预防、监视、控制取证和管理等功能从逻辑上可分为：前端、传输、控制、记录和显示四部分，如图所示。通常我们所说的终端设备也就是控制、记录和显示2个部分。45模拟视频监控系统结构网络视频监控系统61.2.1前端部分前端部分由摄像机、镜头、防护罩、安装支架、云台、解码器等组成，主要用于对设防区域进行摄像。在石化，监视设防区域主要体现在：公共安全区域：门、围墙、道路、停车场、办公区域等生产装置区域：主要易燃易爆区域和关键设备、人员操作易发生危险行为区域以及人员不方便检测的区域（为生产做辅助）。7摄像机基本概念模拟摄像机：组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(ImageSignalProcessor图像处理器)及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行数字信号处理，最后形成视频信号（CVBS）输出8网络摄像机：组成：主要由镜头、影像传感器（CCD/CMOS）、ISP(ImageSignalProcessor)、DSP（DigitalSignalProcessor）及相关电路组成工作原理：被摄物体经镜头成像在影像传感器表面，形成微弱电荷并积累，在相关电路控制下，积累电荷逐点移出，经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩，最后形成数字信号输出。910枪机+镜头11摄像机：一体化摄像机机芯标示摄像机清晰度的参数，通常用水平电视线（TVL）来表示现阶段常见的分辨力参数有420TVL、480TVL、540TVL600TVL、650TVL700TVL、720TVL12摄像机主要性能指标——分辨率像素——成像靶面是由许多点阵构成的，每个小圆点即为一个像素。像素越多，图像的分辨率就越高、越清晰。如某一CCD/CMOS器件的像素为1920H（水平）×1080V（垂直），即像素为200万像素。分辨率=像素数=长*宽线数就是“水平清晰度”，是扫描线数，数值上等于分辨率的“宽”。因此540线=720*540（4：3）720p就是720线，p代表逐行扫描720p多为16：9，所以为1280*7201314视频制式PAL（PhaseAlternatingLine）：供电频率为50Hz、场频为每秒50场、帧频为每秒25帧、扫描线为625行图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好中国、德国NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee）：供电频率为60Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行美国、日本SECAM（SequentielCouleurAMemoire）：按顺序传送彩色与存储俄罗斯、法国、埃及1516摄像机主要性能指标——日夜转换模式日夜转换低照度场景中转换为黑白模式可有效提升摄像机的灵敏度彩色黑白照度：是指摄像机在摄取影像时，对周围环境照明亮度的需求。标示摄像机能够正常输出图像的最低照度值，有时被称为“灵敏度”单位：Lux（勒克斯）以摄像机正常工作照度范围划分：普通型：1~3Lux月光型：0.1Lux左右星光型：0.01Lux以下红外型：0Lux，采用红外照明17摄像机主要性能指标——照度最低照度：1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度。我们在摄像机参数规格中常见的最低照度，表示该摄像机只需在所标示的LUX数值下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明CCD的灵敏度越高。一般情况：夏日阳光下为100，000LUX；阴天室外为10000LUX；室内日光灯为100LUX；距60W台灯60CM桌面为300LUX；电视台演播室为1000LUX；黄昏室内为10LUX；夜间路灯为0.1LUX；烛光（20CM远处）10～15LUX。1819摄像机主要性能指标——自动增益AGC（AutoGainControl）将来自图像传感器的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，并自动根据信号电平调整增益幅度优点是提升了摄像机的动态范围，缺点是将噪声一同放大20摄像机主要性能指标——白平衡用于彩色摄像机，确保在不同色温环境下正确表示色彩分为手动白平衡和自动白平衡两种手动白平衡自动白平衡采用背光补偿技术，让摄像机找到拍摄最佳图像的参考亮度，然后自动提供适当的光补偿量，帮助用户很好地识别一个背部光照很强的物体。背光补偿往往针对目标图像的特定区域有效。21摄像机其他重要功能——背光补偿针对逆光场景，宽动态技术在后景区域使用短快门曝光，在前景区域使用长快门曝光，生成合成图像。所以能看清图像暗处的细节，而图像亮处又不过曝。宽动态技术可获得比背光补偿技术更加清新、艳丽的图像。22摄像机其他重要功能——宽动态23摄像机其他重要功能——低照度对图像进行噪声滤除、电子防抖动、自动曝光控制等技术，将摄像机灵敏度提高了10%以上，在超低照度下，仍可获高清晰度、亮丽的图像。镜头24镜头是摄像机必不可少的配套设备，其作用就是给摄像机提供成像的光源，摄像机只能通过光学镜头将景物的光像投射到成像靶面（摄像器件）上，才能完成摄像的光电转换。焦距：焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。25镜头最重要的参数——焦距焦距的计算f=wD/W或f=hD/H（1）镜头焦距=图像高度*物距/物体高度（2）镜头焦距=图像宽度*物距/物体宽度26f：镜头焦距L：被摄物体至镜头的距离w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽度）W：被摄物体宽度H：被摄物体的高度h：图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度27CCD规格图像宽图像高1/3CCD4.83.61/2CCD6.44.82/3CCD8.86.61CCD12.79.6ccd靶面规格尺寸：单位mm假设用1/3”CCD摄像头观测，被测物体高1.8米，镜头焦点距物体5米。由公式可以算出：焦距f=3.6X500/180=10毫米估算法(适用于4mm以上的镜头)例：某人距离摄像机10米要看清人脸，用20mm左右的镜头要看清人体轮廓，用10mm左右的镜头要监控人的活动画面，用5mm左右的镜头2829摄像机的选择摄像机的选择根据设防区域的具体情况决定其类型1）定焦或手动变焦摄像机：监视固定物体（例如：重要机组监控落地开关）2）电动变焦摄像机或一体化摄像机：监控非固定距离区域（例如：生产装置可旋转一体化摄像仪，需要时可变焦显示区域内某一具体设备的清晰画面）30防护罩的基本概念防护罩用于保护摄像机和镜头工作的可靠性，延长其使用寿命。除此之外，防护罩还可以尽量防止对摄像机和镜头的人为破坏。防护罩一般分为通用型防护罩和特殊用途型防护罩，又可分为室内型防护罩和室外型防护罩两种，同时防护罩可选配加热器、雨刮器、遮阳罩等配件。31IP防护等级IngressProtection32IP防护等级防尘防水0无防护无防护1防止大于50mm的固体物体侵入防止滴水侵入2防止大于12mm的固体物体侵入倾斜15度时仍可防止滴水侵入3防止大于2.5mm的固体物体侵入防止喷洒的水侵入、防雨4防止大于1.0mm的固体物体侵入防止飞溅的水侵入5完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响正常工作防止喷射的水侵入6完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入防止大浪的侵入7防止浸水时水的侵入8防止沉没时水的侵入IP（IngressProtection）防护等级由IEC制定，由两位数字组成，含义如下表所示：数字防护范围说明0无防护对外界的人或物无特殊的防护1防止直径大于50mm的固体外物侵入防止人体（如手掌）因意外而接触到电器内部的零件，防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入2防止直径大于12.5mm的固体外物侵入防止人的手指接触到电器内部的零件，防止中等尺寸（直径大于12.5mm）的外物侵入3防止直径大于2.5mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件4防止直径大于1.0mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件5防止外物及灰尘完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘侵入，但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作6防止外物及灰尘完全防止外物及灰尘侵入33IP后第一位数字:防尘等级34数字防护范围说明0无防护对水或湿气无特殊的防护1防止水滴浸入垂直落下的水滴（如凝结水）不会对电器造成损坏2倾斜15度时，仍可防止水滴浸入当电器由垂直倾斜至15度时，滴水不会对电器造成损坏3防止喷洒的水浸入防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水侵入电器而造成损坏4防止飞溅的水浸入防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏5防止喷射的水浸入防止来自各个方向由喷嘴射出的水侵入电器而造成损坏6防止大浪浸入装设于甲板上的电器，可防止因大浪的侵袭而造成的损坏7防止浸水时水的浸入电器浸在水中一定时间或水压在一定的标准以下，可确保不因浸水而造成损坏8防止沉没时水的浸入电器无限期沉没在指定的水压下，可确保不因浸水而造成损坏IP后第二位数字:防水等级防爆等级防爆设备定义：在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。主要分为两类：Ⅰ类：煤矿井下电气设备；Ⅱ类：除煤矿、井下之外的所有其他爆炸性气体环境用电气设备。Ⅱ类又可分为ⅡA、ⅡB、ⅡC类,标志ⅡB的设备可适用于ⅡA设备的使用条件；ⅡC可适用于ⅡA、ⅡB的使用条件。防爆标志IEC防爆等级标准格式:Ex(d)ⅡCT6Ex：防爆公用标志d：防爆型式（具有隔爆外壳的电气设备）Ⅱ：设备组别C：气体组别T6：温度组别35T1T2T3T4T5T6450℃300℃200℃135℃100℃85℃36温度组别爆炸性环境用电气设备按其最高表面温度划分为T1-T6组别37云台的基本概念云台就是由水平和竖直电机组成的安装平台，实现摄像机的上、下、左、右旋转。38云台的选择对云台的选择可以按下列分类来加以区分。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。391、从能够承受负载能力划分轻载云台——最大负重２０磅（9.08公斤）。中载云台——最大负重５０磅（22.7公斤）。重载云台——最大负重１００磅（45公斤）。防爆云台——用于危险环境下、能够防爆和防粉尘点燃的云台，带高转矩交流电机和可调螺杆驱动，可负重１００磅。4041２、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。３、从运动方向划分水平旋转云台——仅能实现水平旋转运动，故亦称为转台。全方位云台——既能够作水平旋转运动，也能够作垂直俯仰运动，有的还能够做结合两者的复合运动。４、从回转范围划分水平旋转有０～３５５度云台，两端设有限位开关，还有３６０度自由旋转云台，可以作任意个３６０度旋转。垂直俯仰均为９０度（球形云台为0~-90度）５、从云台使用电压类型划分220VAC云台、24VAC云台、直流供电云台云台解码器42云台解码器是把控制摄像机镜头和云台等功能的485信号转换成可控制电机的开关量信号设备。一般情况是摄像机安装在云台上，通过解码器，云台可以上、下、左、右转动，镜头可以拉近、拉远（变焦）、聚焦、改变光圈大小等操作。早期解码器协议不统一，造成居多不便，后统一为pelco协议。43云台+解码器+护罩（摄像机）4445云台由早期带限位355度主要原因是为了防止导线缠绕损坏