安防监控基础知识

安防监控基础知识培训2010年7月24日视频监控系统概述•一、视频监控系统的基本概念电视是利用无线电电子学的方法即时地显示并能即刻远距离传送活动景物图像的一门科学技术，它是在电影和无线电广播基础上发展起来的。其最大特点是可以把远距离的现场景物即时地“有声有色”地展现在我们的眼前。正因为如此，目前电视技术的应用领域非常广泛，不仅在我们的社会政治、文化生活方面起着重要的作用，而且在现代化的工农业生产、科学研究、教育、交通、国防、公安等各方面均有其用武之地。•从某种意义上来讲，社会安全防范工作的首要任务是利用各种手段，收集、整理、处理所需的信息(情报)。而信息的表达方式是多种多样的，它包含文字、数据、声音和图像(静止或活动的)等。其中，图像信息最能准确地说明和较全面地反映情况，正如通常所说的“百闻不如一见”。电视监控系统恰恰满足了社会公共安全工作的这一需要。因此，电视技术一出现就首先应用于军事和公安保卫工作上，如第一台微光电视摄像机，首先应用于美国联邦调查局，第一台CCD固体电视摄像机，则首先应用于美国中央情报局。•电视监控技术在我国起步虽晚，但由于安全防范工作的需要，目前已广泛应用于各种现代化的安全防范技术系统中。电视传像的整个过程概括起来说就是“光信号”与“电信号”的相互转换过程。整个过程是通过光—电转换、信号传送、电—光转换来实现的。•电视传像的基本原理•根据电视信号传输方式的不同，电视系统可以分为闭路电视系统和开路电视系统两大类。•开路电视系统是将图像信息经载波调制后通过空间电磁波将信息送给广大用户，这就是我们最熟悉的广播电视。而专门业务应用型开路电视系统则是将信息通过空间传送给特定的用户。闭路电视系统是通过有线的传输线路，把图像信号送给某一局部范围内的特定的用户。一般用于安全防范的电视监控系统绝大多数均属于闭路电视监控系统，也有一部分属于开路电视监控系统。二、视频监控系统的基本组成•根据监控区域的大小以及实际的需要，电视监控系统可有大、中、小型系统之分。而所谓系统的大、中、小型之分只是在设备数量的多少、设备质量的高低以及系统的复杂程度上有所差异而已。图2—2中画出了一个小型综合电视监控系统的组成示意图。一般电视监控系统均是由前端系统(或前端设备)、传输系统和终端系统(或终端设备)这三大部分所组成。三、视频监控系统的基本特点•(一)实时性可将现场情景即时摄取下来，并通过有线和无线实时地传送到指挥中心(监控中心)。(二)高灵敏目前的微光电视摄像机可以在5×Lux(相当于阴天夜晚)的微光下摄取到满意的可用图像。(三)监视空间大采用多部摄像机组成一个监视网，可以做到大面积的观察，也可以做到某一局部范围的特写。(四)便于隐蔽和遥控•(五)方便、经济录像资料后期处理容易，易于编辑并可以较长时间的保存。仅录像带便宜，而且磁带可以多次使用。也可以将监控图像存储在计算机的硬盘及光盘上。(六)可将非可见光图像信息转换为可见光图像信息使用专门摄像机可以摄取红外、紫外、X射线等非可见光信息的图像。(七)长期有效性摄像机可连续较长时间有效地进行工作，提供信息准确，且极少失误。四、视频监控系统在安全技术防范中的应用•(一)用于对首长、外宾的住地和出入场所、大型活动场所、机要单位的安全保卫。(二)用于对自选商场、珠宝店、书店、百货店等商业经营单位的闭路电视监控系统，可以防止商品被盗，同时也可以精简工作人员，改善经营管理，提高工作效率。(三)用于银行、金库、钞票厂等金融系统的闭路电视监控系统，可以利用设置在柜台外侧、现金出纳柜台和主要出、人口处的摄像机进行长时间的监视和记录图像，以确保安全。(四)用于博物馆、文物保护单位等处的电视监控系统，用以保护贵重文物和展品。•(五)用于工厂等生产单位的电视监控系统，是工厂实现现代化管理的重要组成部分。它可对现代化大工厂的生产流程逐个进行监视，统一调度、指挥。对安全生产、确保产品质量、提高工作效率起到了可靠的保证作用。特别是对于那些高温、高压、多尘埃，或充满有毒气体、噪声大的场所，设立监控系统可以实现有效的远距离监视。(六)用于机场、车站、港口、海关等大流量的旅客交通要道处的安全检查监视系统，可以采用微剂量的X射线安全检查设备，用来检查行李中暗藏的手枪、匕首、炸弹等金属制凶器和爆炸物，以确保公共安全。•(七)用于对大面积油田、森林、库场等处的消防电视监控系统，可以将摄像机设置在制高点或直升飞机上，随时对火情进行监视。一旦发现火情，可及时与消防系统联系，迅速采取扑救措施。此外，在装备有现代化防火报警系统的建筑物内和其他一些重要的场所，也往往附设有电视监控系统，用以对可能会发生的火情进行复核。(八)用于旅游饭店、宾馆内的电视监控系统，可供保卫部门监看出入的大门、客房登记处、贵重物品保管室、电梯、内部商场、歌舞厅及主要通道处的情况。并可随时记录，以对来往的人员做到心中有数，一旦发现案情，便可有据可查，及早破案。•(九)用于监狱、看守所等处的电视监控系统，可用来监视、监听案犯的言行，并可随时记录取证，以便有效地加强对犯人的管理和改造工作。(十)用于医院的医疗电视监控系统，可对急救中心、候诊室、手术室等处进行监控。也可将手术台上医生的高超医术通过电视监控系统直观、即时地传送给有关医师进行观看学习，以提高医疗水平。•(十一)用于交通现代化管理的电视监控系统，可对城市中主要的干线道路、十字路口、室内外停车场及高速公路等交通要道进行图像监控，再配以计算机系统进行交通信号的区域集中控制指挥，这是交通现代化管理的重要组成部分。综上所述，电视监控系统可以应用在各种不同的场合，并且可以在广阔的视场范围内进行监视。它好比是安全保卫工作人员的眼睛，再配备上录像机，可以说是一双具有记忆功能的千里眼。在实际使用中，电视监控系统经常与其他的安全防范设备一起配合使用，相辅相成，以便发挥出更大的作用。视频监控系统的前端设备•前端系统主要包括电视摄像机、声控头及各种报警器探头。它们的主要任务就是为了获取被监控区域的各种信息。作为一般的电视监控系统，前端设备主要就是电视摄像机及其配套设备。一、电视摄像机•电视摄像机能够把活动景物的光信号转变为图像的电信号，它是电视监控系统中最主要的信号源。•(一)电视摄像机的分类电视摄像机的分类方式有多种。1．按所摄取的图像种类来分。(1)黑白电视摄像机。(2)彩色电视摄像机。2．按适用照度来分。(1)普通摄像机：在白天和较强灯光下才能摄取到满意的图像，最低照度均大于10勒克斯(Lux)以上。(2)低照度摄像机：可以工作在照度较低的环境中(如黎明、黄昏、暗光下)，最低照度为0.1—0.5Lux。(3)微光摄像机：可以工作在月光、星光甚至伸手不见五指的阴天、漆黑的夜间，最低照度可达Lux。•自然界的景物照度变化很大，其范围约为～勒克斯(Lux)。表2—1中列出了几种不同自然条件下的典型景物照度(近似值)，表2－2列出了几种不同监控现场的环境照度参考值，供选用时参考。•3．按摄像器件的种类来分。(1)摄像管摄像机。(2)固体摄像器件摄像机(简称固体摄像机)。4．按适用光谱范围来分。(1)可见光电视摄像机。(2)非可见光电视摄像机。5．按摄像器件成像面的直径尺寸来分。等不同成像面尺寸的摄像机。目前前三种使用得较多。•6．按摄像机的使用环境来分。(1)演播室用摄像机。(2)便携式摄像机。(3)演播室—便携式两用摄像机。(4)电视监控用摄像机。7．按摄像机的用途来分。(1)电视广播用摄像机。(2)业务用摄像机：监控用摄像机可归属此类。(3)家用摄像机。•8．按结构组成来分。(1)摄录一体化机。(2)摄录非一体化机。(3)一体化全能监视用摄像机：为了满足电视监控系统中前端设备安装使用的方便，将摄像机、变焦距镜头、摄像机防护罩、云台及解码盒等组装在一起，做成一体化结构。这也给配置购买设备带来了方便。(二)电视摄像器件•电视摄像器件是摄像机中完成光—电转换作用的核心器件，它基本上决定和限制了摄像机的性能和主要技术指标以至价格。因此，摄像机的选用通常都首先着眼于对摄像器件类型的选用上。1．电视摄像管。2．固体摄像器件。(1)概述：固体摄像器件主要有电荷耦合器件(简称CCD)和电荷注入器件(简称CID)等类型，其中以CCD应用得最为广泛，它已成为大规模集成电路中的后起之秀。•(2)优点：CCD的出现是摄像器件的一次革命。与摄像管相比，固体摄像器件具有以下的优点：①体积小，重量轻。CCD是一片大规模集成电路，不像摄像管那样有100毫米左右的长度。一块CCD就可兼有摄像管、偏转线圈和预放器这三部分功能，又可省去高压电路，因此体积小，重量轻。为摄像机的超小型化开辟了广阔的途径。②惰性小。③灵敏度高。④抗烧伤。一般的摄像管都不能对着太阳和强灯光来拍摄图像，否则摄像管的靶面会造成短期或永久性的损坏。而CCD摄像器件则能承受强光照射而不损坏。⑤图像均匀性好。⑥无畸变、高重合度。⑦机械强度高，抗冲震。⑧寿命长。•(3)CCD摄像器件的分类。①按像元排列方式来分。a．线阵CCD：光敏像元在窄长硅片上沿直线排成一行。如：1X1024、1X1728和1X2048等。用于传真机等设备中。b.面阵CCD：光敏像元在硅片的行和列的方向上进行排列。如：380X488、475X496和576X604等。用于CCD摄像机中。②按应用范围来分。a．高灵敏度CCD：其灵敏度和硅靶摄像管、纽维康摄像管差不多，可用于暗光摄像。b．增强CCD(ICCD)：像增强器与CCD直接耦合。ICCD可工作在微光的条件下，使被摄景物照度降低为3×１０-4勒克斯时仍能正常工作，从而使CCD摄像机在星光下拍摄电视图像成为现实。c．红外CCD(IRCCD)d．紫外CCD(UVCCD)e．彩色CCD(详见彩色摄像机部分)目前，世界各国已研制出多种类型的高灵敏度、高分辨率的固体化小型CCD摄像机。随着技术的不断发展，在安全防范电视监控系统中，它们将要逐步取代摄像管电视摄像机。由于CCD摄像机与摄像管摄像机的组成仍然有某些类同之处，为了便于理解，我们先从摄像管摄像机谈起。(三)摄像管摄像机•1．黑白摄像管摄像机。电视摄像机是由镜头、摄像管、预放器及信号处理电路、寻像器和电源等部分组成的。其基本组成方框图如图2—15所示。镜头：将被摄景物成像在摄像管的靶面上。•摄像管：完成光电转换作用。其最前端的靶面上涂有光电导层，经摄像管内电子束的扫描作用，可将投射到靶面上的光学图像转变为图像电信号。扫描电路：产生行、场扫描电流，并送人套在摄像管外的偏转线圈中，用它产生的磁场使摄像管中的电子束按照一定的规律进行扫描(从左到右，从上至下)，从而达到分解像素，并进而提取图像电信号的目的。预放器及信号处理电路：预放器又称前置放大器，它是摄像机视频信号处理电路的第一个放大器。它放大由摄像管输出的极微弱的电信号(大约只有几个毫伏)，以提高信噪比，增强输出信号的抗干扰能力。由预放器输出的视频信号还要再送到视频通道去做进一步的处理。信号处理电路主要包括有信号放大、增益调整、黑斑校正、丁校正、轮廓较正、消隐电路、黑电平控制等多级电路。寻像器：寻像器一般做成独立的一部分装在摄像机的上部，它实际上是一个小屏幕的电视图像监视器，其输入信号来自预放器的输出信号，可供摄像人员调整摄像机的图像和摄像取景用。在电视监控系统中使用的摄像机则无需配接寻像器。因为所有摄像机的图像都要送往中心控制室的监视器，进行图像的集中监看。电源电路：保证摄像机各部分电能的供给。•2．彩色摄像管摄像机。彩色摄像管摄像机可分为三管彩色摄像机和单管彩色摄像机两大类：(1)三管彩色摄像机。三管彩色摄像机基本组成的方框图如图2—16所示。•彩色摄像机的结构主要分为三大部分：光学系统(包括镜头和分色系统)、光电转换系统(指摄像器件)和电路系统(包括视频处理电路和编码电路)。三管彩色摄像机通常用于广播电视中。当被摄景物的照明条件较好时，可以摄取到高质量的彩色图像。在电视监控系统中，根据实际需要，也可以采用这种三管机。不过，由于该种摄像机中使用了三只摄像管，因此使整机的体