工业电视系统的概述及特性Word文档格式.docx
- 文档编号:20239495
- 上传时间:2023-01-21
- 格式:DOCX
- 页数:55
- 大小:1.29MB
工业电视系统的概述及特性Word文档格式.docx
《工业电视系统的概述及特性Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工业电视系统的概述及特性Word文档格式.docx(55页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3)控制记录系统的录制与重放,对需要重点监视和监听的监控点景物图像和声音录制,对发生的事件实时记录,对录制的图像、声音和事件可根据时间、地点、事件性质等进行自动检索,并可随时调出重放,以便进行查阅。
4)对具有多种报警功能的系统来说,还可以发出相应的控制信号,去控制报警系统前端部分的报警控制器。
5、记录部分
记录部分包括普通VHS录像机、长延时录像机(又称时滞录像机)、硬盘记录器或硬盘录像机等,它们主要的作用是将图像、声音信号、报警信息等即时记录下来,作为资料存,以便重放。
工业电视监控系统中的录像机要求具有自动检索功能,可方便查询,便于重放再现。
6、工业电视监控系统和网络监控系统的特点
1)工业电视监控系统的特点
可从多路摄像机的输入图像中任选一路或多路在屏幕上作画面动态显示。
数字化硬盘存储与视频压缩功能,可完整地记录下摄像机的高清晰度画面,使画面回放时也能达到了极高的清晰度。
评价多画面分割显示性能优劣的关键是影像处理与显示更新速度和画面的清晰程度、响应报警与联动输出功能。
图像经硬件压缩后通过公共电话线或者局域网、广域网远程传输,再以软件解压重现压缩后的视频图像,通过一对调制调解器在公共电话线或者局域网、广域网上发送与接收,在接收端通过软件解压重现画面。
2)网络视频监控系统的特点
全数字化网络监控系统的两个特点就是全数字化和网络化
a、布控区域广阔,也没有度和信号衰减的限制。
b、系统肯有几乎有限的无缝扩展能力,在无需扩充网络带宽的条件下可以任意扩展系统设备。
c、可以组成非常复杂的监控网络,联动方式灵活,可以由用户自己定义,能够充分满足任何特殊、复杂应用系统的要求。
7、设计依据
根据数字网络视频监控系统的要求和国家有关法规的要求,经研究、分析设计本系统方案,该系统具有性能先进、质量可靠、经济实用等特点,而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力。
《安全范工程技术规范》(GB50348-2004)
《民用建设电气设计规范》(JGJ/T16-92)
《工业电视系统工程设计规范》(GBJ115-87
《中华人民共和国公共安全行业标准》(GA/T74-94)
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)
《防盗报警控制器通用技术条件》(GB12663-90)
8、
三、系统设备的描述与选型
1、前端摄像设备
摄像机是拾取图像信号的设备,也就是说,被监视的画面是由摄像机将其光信(画面)号变为电信号(图像信号)的。
目前,无论是彩色摄像机还是黑白摄像机,其光电转换的器件均采用CCD器件,即“电耦合”器件。
摄像机通过它的镜头把被监视场所的画面成像在CCD片子(靶面)上,通过CCD本身的电子扫描(即CCD电荷转移),把成像的光信号变为电信号,再通过放大、整形等一系列信号处理,最后变为标准的电视信号输出。
摄像机的选型需参照以下几点:
1)使用场所
工业电视监控系统的摄像机要能适应工业现场的要求,特别是用于高温、易燃、易爆等恶劣环境时,要选择对应工业生产环境要求的摄像机产品。
2)色彩
摄像机有黑白和彩色两种,通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高,且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏,更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。
黑白摄像机的价格比彩色便宜。
但彩色的图像容易分辨衣物与场景颜色,便于与时获取、区分现场的实时信息。
3)CCD尺寸
电视监控摄像机的CCD尺寸各类较多,有1/3in、2/3in和3/4in等。
近年来用于电视监控摄像机的CCD尺寸以1/3in为主流。
4)像素数、分辨率与清晰度
监控摄像机的像素数指的是摄像机CCD传感器的最大像素数,有些给出了水平与垂直方向的像素数,有些则给出了前两者的乘积值,对于一定尺寸的CCD芯片,像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小,因面由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。
摄像机的分辨率是指当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器(比摄像机的分辨率要高)上能够看到的最多线数,当超过这一线数时,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片,而不能分辨出黑白相间的线条。
CCD摄像机的分辨率在保证镜头的分辨率与视频信号带宽(6MHZ)的前提下,主要取决于图像传感器的像素数。
分辨率与CCD和镜头有关,还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关,通常规律是1MHZ的频带宽度相当于清晰度为80线。
频带越宽,图像越清晰,线数值则相对越大。
清晰度有水平和垂直两种。
垂直方向的清晰度受到电视制式的限制,有一个最高的限度,由于我国电视信号均为PAL制式,PAL制垂直清晰度为400行,因此摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。
水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度,用电视线(TVL)表示。
目前选用黑白摄像机的水平清晰度一般应要求大于500TVL,彩色摄像机的水平清晰度一般应要求大于400TVL。
5)照度(灵敏度)
单位被照面积上接受到的光通量称为照度。
在镜头光圈大小一寂的情况下,获取规定信号电平所需要的最低靶面照度即为灵敏度。
6)信噪比
信噪比是指信号电压与噪声电压的比值,通常用S/N来表示。
一般情况下,信号电压远高于噪声电压,比值非常大,信噪比的单位用dB来表示。
一般摄像机给出的信噪比值均是在自动增益控制关闭时的值,因为当自动增益控制接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也相应提高。
信噪比的典型值为45dB——55dB,若为人50dB,则图像有少量噪声,但图像质量良好;
若为60dB,则图像质量优良,不出现噪声。
7)色温
色温是表示光源光谱质量最通用的指标,一般用Pa表示。
色温是按绝对黑体来定义的,当光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时,黑体的温度就称此光源的色温。
低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对要多此,通常称为“暖光”;
色温提高后,能量分布集中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。
通常人眼所见到的光线,是由7种色光的光谱所组成。
但其中有些光线偏蓝,有些则偏红,色温就是专门用来量度光线的颜色成分的。
8)白平衡
白平衡(whitebalance)从字面上的理解是白色的平衡。
白平衡是描述显示器中红、绿、蓝三基色混合后生成白色精确度的一项指标。
白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念,通过它可以调节色彩还原和色调处理的一系列问题。
白平衡只用于彩色摄像机,用于实现摄像机图像能精确反映景物状况。
9)黑平衡
黑平衡也是摄像机的一个重要参数,它是指摄像机在拍摄黑色景物或者盖上镜头盖时,输出的三个基色电平应相等,使监视器屏幕上呈现出黑色。
广播级摄像机都有黑平衡调整电路,但在电视监控系统中,一方面要求显示的图像尽可能清晰、明快,另一个方面又考虑到黑平衡对人眼视觉的影响远不如白平衡对人眼视觉影响那样强烈,因此视频监控摄像机一般不设黑平衡调整电路。
2、镜头
摄像机是通过镜头将监视目标成像在图像传感器靶面上。
在视频监控系统中,摄像机一般是指不包括镜头的裸机。
因此,在实际使用中需根据应用的具体要求,选择一个合适的镜头与摄像机配套。
镜头的类型很多。
除了按成像尺寸和接口形式做成各种性能参数镜头外,主要是由光圈、焦距的不同形式组合派生出各种类型的镜头。
镜头的选型可参照以下几点:
1)成像尺寸
靶面尺寸一般分为25.4mm(Lin)、16.9mm(2/3in)、12.7mm(1/2in)、8.47mm(1/3in)和6.35mm(1/4in)等几种,分别对应着不同的成像尺寸,选用镜头时,应使用镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小相吻合。
2)焦距
焦距就是透镜中心到焦点的距离。
对于摄像物镜而言,在实际应用中,往往物距远大于像距(即S>
>
S’),所以可以近似认为S’≈f。
镜头的焦距决定了该镜头拍摄的物体在CCD上所形成影像的大小,焦距越短,拍摄范围就越大,这种镜头适合在距离拍摄较大的场景,也就是广角镜头。
只有变焦镜头的焦距是连续可变的,手动调焦镜头调节调焦环并不改变焦距。
3)相对孔径
在镜头里都有一个光圈。
光圈的相对孔径等于镜头的有效孔径与镜头焦距之比,镜头的相对孔径表征了物镜的集光能力,相对孔径越大,通过的光就越多。
因此,选用相对孔径大的镜头,可以降低对景物照明条件要求。
4)光圈指数
光圈指数F是相对孔径的倒数,即光圈数。
在光圈指数序列中,前一个标值正好是后一个标值对应曝光量的2倍。
5)视场角
镜头有一个确定的视野,镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。
6)镜头的种类
镜头的种类按焦距可分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦距镜头;
按视场分类有广角、标准、狭窄或远摄镜头。
按结构分类有固定光圈定焦、手动光圈定焦、自动光圈定焦、手动变焦、自动光圈电动变焦、电动三可变(指光圈、焦距、聚焦这三者均可变)和针孔等镜头类型。
1、广角镜头:
指视角在90度以上,一般用于电梯轿厢内、大厅小视距大视角场所。
2、标准镜头:
视角在30度左右,一般用于走道与小区周界等场所。
3、长焦镜头:
视角在20度以内,焦距的范围从几十毫米到上百毫米,用于远距离监视。
4、变焦镜头:
指镜头的焦距范围可变,可从广角变到长焦,用于景深大,视角范围广的区域。
5、固定光圈定焦镜头:
固定光圈定焦镜头仅设有手动调整对焦调整环(环上标有若干距离参考值)。
左右旋转该环使CCD靶面的成像最为清晰,由此在监视器屏幕上得到最为清晰的图像。
固定光圈镜头光圈不可调整。
进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变,只能通过改变被摄现场光照度来调整,一般应用于光照度比较均匀的场合,其他场合需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用(目前市面上绝大多数的CCD摄像机均带有自动电子快门功能),通过电子快门的调整来模拟光通量的变化。
6、手动光圈定焦镜头:
手动光圈定焦镜头的特点是增加光圈调整环,光圈的调整范围一般可从F1.2或F1.4到全关闭。
安装时通过手动调整适应被摄现场的光照度。
因此,这种镜头一般也是应用于光照度比较均匀的场合,其他场合也需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用,由电子快门的调整来模拟光通量的变化。
7、自动光圈定焦镜头:
自动光圈镜头控制原理与人眼控制进光原理相同,可变孔径光阑相当于人眼的瞳孔,CCD光电传感器相当于人眼的视网膜。
当人眼感觉到现场光线过强时,大脑控制肌肉动作会使瞳孔收缩,以减少眼球的进光;
当人眼感觉到现场光线太暗时,大脑控制肌肉动作使瞳孔扩张,以增加眼球的进光量,这样视网膜上始终感受到的是合适的光强。
自动光圈定焦镜头在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加齿轮合传动微型电机,由摄像头驱动电路输出3或4芯线控制自动光圈镜头,使镜头内的微型电机进行相应的正向或反向转动,从而调节光圈的大小。
自动光圈迎头痛击分为含放大器(视频驱动型)与不含放大器(直流驱动型)这两种规格。
自动光圈定焦镜头使用在室外,当环境照度变化范围远大于摄像机自动增益控制范围时,应采用自动光圈镜头。
8、手动变焦镜头:
手动变焦镜头的特点是焦距手动可变。
手动变焦镜头有一个焦距调整环,可以在一定范围内调整镜头的焦距,焦距一般在3.6mm——8mm之间变化。
在实际工程应用中,通过手动调节镜头的变焦环,可以方便地选择监视现场的视场角。
9、自动光圈电动变焦镜:
自动光圈电动变焦镜特点与前述自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电动机,其中一个电动机与镜头的变焦环啮合,当其受控而转动时可改变镜头的焦距;
另一个电动机与镜头的对焦环啮合,当其受控而转动时可完成镜头的对焦。
由于该镜头增加了两个可摇控调整的功能,因而此种镜头也称作电动两可变镜头。
10、电动三可变镜头:
电动三可变镜头与两可变镜头结构相差不多,只是对光圈调整电动机的控制方式由自动改为通过控制器进行手动控制,因此,它包含3个微型电动机,一组6芯控制线与云台、镜头控制器与解码器相连。
3、解码器
1)解码器的功能
解码器在视频安防监控系统中是前端设备。
解码器是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动电源并与控制设备,如矩阵进行通信的终端设备。
解码器用在配有系统主机的控制台,由控制台发送控制信号;
必须与系统主机配合使用,安装在配有云台与电动镜头的摄像机附近,由多芯控制线与云台、摄像机、防护罩相连,另有通信线与系统主机相连(通信线通常选用两芯带护套或两芯屏蔽线)。
解码器可以控制云台的上、下、左、右旋转,实现对变焦镜头的变焦、聚焦和光圈以与对防护罩雨刷器、摄像机电源和灯光设备的控制,还可以提供若干个辅助功能开头。
2)解码器的分类
解码器按供电电压可分为交流解码器和直流解码器;
按工作环境可分为室内解码器与室外解码器;
按通信方式可分为单向通信解码器和双向解码器。
4、红外灯
为了使摄取的图像层次清楚、对比度合适,必须保证摄像机的最佳照度,在环境要求不能满足时,需要配置辅助照明设备以达到时摄像要求。
1)红外灯的原理
采用常规的可见光照明,会暴露监控目标(在居民小区还有扰民问题)。
隐蔽的夜视监控,目前都采用红外摄像技术。
红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。
被动红外摄像技术利用任何物质在绝对零度以上都有红外光发射的现象,人体和热机发出的红外光较强,其他物体发出的红外光很微弱,利用特殊的红外摄像机可以实现夜间监控。
由于这种特殊的红外摄像机造价昂贵,而且不能反映周围环境状况,因此在夜视系统中不被采用。
在夜视系统中经常采用主动红外摄像技术,即采用红外辐射“照明”,产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光,辐射“照明”景物和环境,应用普通低照度的黑白摄像机、彩转黑摄像机或红外敏感型低照度彩色摄像机,捕捉周围环境反射回来的红外光实现夜视。
2)红外灯的种类和各自特性
红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光(红外发光二极管)红外灯和热辐射红外灯两种植。
其原理与特性介绍如下:
红外发光二极管(LED)红外灯由红外发光二极管矩阵组成发光体。
红外发光二极管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。
其光谱功率分布中心波长830nm——950nm,半峰带宽约40nm左右,它是窄带分布,为普通CCD黑白摄像机可感受到的范围。
红外发光二极管(采用940nm——950nm波长的红外发光二极管)最在的优点是可以安全无红暴(红暴为有可见红光),或仅有微弱红暴,而且寿命长。
红外发光二极管的发射功率用辐照度uW/m2表示。
一般来说,其红外辐射功率与正向工作电流成正比,但批准接近正向电流的最大额定值时,器件的温度因电流的热耗而上升,使光发射功率下降。
红外发光二极管电流过小,将影响其辐射的发挥,但工作电流过大将影响其寿命,甚至使红外发光二极管烧毁。
红外发光二极管辐射功率随环境温度的升高(包括其本身的发热所产生的环境温度升高)会使其辐射功率下降。
红外灯特别是远距离红外灯,热耗是设计和选择时应注意的问题。
红外发光二极管最大辐射强度一般在光轴的正前方,并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。
辐射强度为最大值的50%的角度称为半强度辐射角。
不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。
热辐射红外灯利用的是热辐射原理。
物体在温度较低时产生的热辐射全部是红外光,因此人眼不能直接观察到。
当加热到500℃左右时,才会产生暗红色的可见光,随着温度的上升,光变得更亮和更白。
在热辐射光源中通过加热灯丝来维持它的温度,供辐射继续不断地进行。
维持一定的温度使从外部提供能量与因辐射而减少的能量来达到平衡。
辐射体在不同加热温度时,辐射的峰值波长是不同的,其光谱能量分布也是不同的,经特殊设计和工艺制成的红外灯泡,其红个光成分最高可达到92%——95%。
其光谱范围是很宽的,普通黑白摄像机的光谱频率范围也是很宽的,且红外灯泡一般可制成比较大的功率和大的辐照角,因此可用于远距离红外灯,这是它最大的优点为。
其最大不足之处是包含可见光成分,即有红暴,且使用寿命短。
如果每天工作10h,5000h只能使用一年多,考虑散热问题,寿命还要短些。
5、防护罩
1、防护罩的功能
摄像机防护罩的主要功能是用于保护摄像机和镜头,以提高其工作的可靠性,延长其使用寿命,使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下能正常工作,另外防护罩还具有安全性,可防止人为破坏,这种防护罩装有防拆开关,一旦防护罩被打开将发出报警信号,可以防止对摄像机和镜头的人为破坏。
室内防护罩的主要功能是用于摄像机的密封防尘,并有一定的安全防护、隐蔽作用。
有的还配有刮水器和喷淋器等设备。
室内防护罩必须能够保护摄像机和镜头,使其免受灰尘、杂质和腐蚀性气体的污染,同时要能够配合安装地点达到防破坏的目的。
室内防护罩一般使用涂漆或经氧化处理的铝材、涂漆钢材或塑料制成,如果使用塑料,应当使用耐火型或阻燃型。
防护罩必须有足够的强度,安装界面必须牢固,视窗应该是清晰透明的安全玻璃或塑料(聚碳酸酯)。
电气连接口的设计位置应该便于安装和维护。
室外防护罩必须具有防热、防晒、防冷、除霜、防雨、防尘等功能,摄像机工作温度为-5℃——45℃,而最合适的温度是0℃——30℃,否则会影响图像质量,甚至损坏摄像机。
因此室外防护罩要适应各种气候条件,如风、雨、雪、霜、低温、暴晒、沙尘等。
室外防护罩因使用的地点的不同,配置如遮阳罩、内/外装风扇、加热器/除霜器、雨刷器、清洗器等辅助设。
首先,室外防护罩的密封性要高,以避免雨水进入。
同时进线口要开在防护罩的下方,避免雨水沿线缆倒流入防护罩。
在防护罩前方还应安装雨刷,以便与时清理所积雨水和污垢,使摄像机能通过玻璃,摄取清晰的图像。
防护罩前部或玻璃上的除霜器可在视窗上积霜、积雪时将其融化。
其次,防护罩内应装有加热器,在温度较低的环境中进行加热,提升防护罩内部温度,确保摄像机/镜头正常工作。
内装或外装风扇可以使防护罩内空气流通,降低防护罩内的温度。
室外型防护罩的辅助设备控制功能有自动控制和手动控制两种,如加热器/除霜器、风扇都是由防护罩内部的温度传感器自动启动或自动关闭的。
室外防护罩一般使用铝材、带涂层钢材、不锈钢或可以在室外环境使用塑料制造。
制造材料必须能够耐受紫外线的照射,否则会很快出现裂纹、褪色和强度降低等老化现象。
对于要求耐用、安全底高和可抵抗人为破坏的环境中应该使用不锈钢防护罩;
经过适当处理的铝防护罩也是一种性能优良的防护罩,处理方法有三种:
聚氨酯烤漆、阳极氧化、阳极氧化加涂漆。
在有腐蚀性气体的环境中不应选用铝制或钢制材料,在盐雾环境中应使用不锈钢或特殊塑料制成的防护罩。
2、防护罩的分类
防护罩一般分为通用型和特殊用途两种,又可分为室内型和室外型两种。
按照形状划分,一般分为枪式、球型和坡型等。
枪式防护罩是监控系统最为常见的防护罩,其成本低,结实耐用,尺寸多样,样式美观。
室内枪式防护罩不需要进行特殊的防锈处理,一般使用涂漆或阳极氧化处理的铝材、钢材或高抗冲塑料,如聚氯乙烯(PVC)、工程塑料(ABS)或聚碳酸酯等材料。
枪式防护罩的开启结构有顶盖拆卸式、前后盖拆开式、滑道抽出式、顶盖撑杆式和顶盖滑动式等,各种结构方式都是以安装、检修、维护方便为目标的。
球型防护罩有半球型和全球型两种,一般室外应用大多采用全球型球罩,室内应用中则会根据现场环境选择半球或全球型防护罩。
全球型防护罩一般是支架悬吊式或吸顶式的安装方式,半球型防护罩最常见的是吸顶式和天花板嵌入的方式。
3、支架
摄像机前端的支架有摄像机支架和云台支架。
摄像机支架用于加固定摄像机的部件。
根据应用的环境不同,支架的形状也各异。
摄像机支架一般均为小型支架,有注塑型和金属型两类,可直接固定摄像机,也可以通过防护罩固定摄像机,所有的摄像机支架都具有万向调节功能,能过对支架的调整,即可以将摄像机的镜头准确地对向被摄现场。
云台支架一般均为金属结构,且尺寸也比摄像机支架大。
考虑到云台自身已具有方向调节功能,因此,云台支架一般不再有方向调节功能。
有些支架为配合无云台场合的中大型防护罩使用,在支架的前端配有一可上下调节的底座,大型室外云台一般采用摄像机支架作为大型支架。
四、传输系统
监控现场和控制中心是有一定距离的,从监控现场到控制中心需要传输图像信号,同时,控制中心也需要向现场传送控制信号民,因此从信号类别的角度传输系统包括视频信号和控制信号传输两大主要部分,同时还有报警、电源等。
视频信号在传输中要多次复用分配,视频信号的传输分配部分的作用是将摄像机输出的视频(有时包括音频)信号传送到中心机房或其他监视点。
按传输方式划分,CCTV系统的传输一般采用以视频信号本身的基带传输,有时采用载波传送或脉冲编码调制传送。
按传输介质划分,有电缆传输、光缆传输、无线电磁波传输等多种方式。
采用光缆为传输介质的系统都采用光通信方式
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工业电视 系统 概述 特性
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)