1、安防监控从入门到精通技术学习资料- 1 -初学者园地之弱电系统与应用电视（二）第三节、应用电视的种类与发展方向一、应用电视的分类应用电视系统一般按使用部门、使用环境进行分类。通用工业电视主要用于工业生产、试验、研究等 现场的监视。安装后可提高工作效率、保证安全生产、改善工作环境。教学电视电化教学已经逐渐地被认识和接受，并逐步得到普及。电化教学以直观、形象、生 动、感染力强等特点使学生理解深、记忆牢，有助于加快教学进度和提高教学质量。同 时降低教师的劳动强度，节省师资和教学设备。医用电视应用电视系统在医疗领域具有广泛的发展前景。它不仅能进行一般的医疗监护，还可以配合其它电子医疗设备进行病理检查和
2、治疗工作。另外，显微电视还能进行高难度的手术治疗。交通管理电视在交通运输部门安装应用电视可以实现对城市交通要道、车站、港口、机 场、隧道等现场的远距离监视，掌握交通要道的车 辆情况，起到疏 导旅客、保障运输畅通、防止事故发生的作用。通信电视通信电视又称信息传递电视。在当今的信息时代，信号传输包括着巨大的信息流， 应用电视可以传递图像信息和数据资料。检测电视应用电视不仅可以传输供眼睛观看的图像信号，而且还具有非接触性质的电视测量，并且测量速度高、输出信号易于处理。这种电视系统配以电子计算机可以对移动目标的检测信号通过处理后转变成数字信号，输入计算机再进行处理。因此在宇宙观测和航天工程上得到广泛的
3、应用。军事电视安防监控从入门到精通技术学习资料- 2 -这种电视可应用于观察火箭发射、原子反应堆运行情况，也可用于战场侦察、目 标瞄准、电视制导、空间遥感遥测、空间摄像等方面。在国际方面，应用电视 以成为现代化的侦察工具之一，尤其是红外夜视电视。矿井下电视这种电视主要用于光照度很低的井下采矿业和地质勘探的井下现场，配以自动控制系统还可实现自动化生产。农业电视主要用于森林防火、大型养殖场和大型水库水位及河水水位的监视。水下电视将特制的水下摄像机沉入海底，可看到美丽的海洋世界，研究海底的地质结构，探索沉船， 检查桥坝、桥墩等水下建筑物。同时水下摄像机也越来越多地使用在水上项目的体育比赛中。二、闭路
4、电视的发展方向随着科学技术的发展，闭路电视系统也不断地进步，同时以其巨大的优势而不断得到认可和普及。闭路电视的发展方向可归纳为如下几点：大型化，多路化。系统功能更 强。能进行双向 传输。采用光纤作为传输介质。采用光导纤维作传输介质可为扩大用户量、增加功能、提高传输质量、延 长传输距离、实现大容量双向传输提供了有利条件，是目前闭路电视的发展前途。数字化、网络化。集成化。在当今的电视系统应用中，传统意义上功能单一电视系统已经远远不能满足实际需要，因此各种弱电系统与电视系统的有机结合将形成一个综合性的弱电集成系统，如火灾自动报警系统、扩音音响系统、防盗报警系统、出入口控制系统、 电子巡更系统、楼宇自
5、控系统等。安防监控从入门到精通技术学习资料- 3 -第四节、安全防范应用电视系统的组成应用电视系统一般由前端信号摄取部分、信号传输部分、中心控制部分、信号 处理显示部分等四部分组成。小到单路系统，大到上百路、上千路系 统，无论功能多少，都可以清楚地区分各部分的不同设备。一、前端信号摄取部分：这部分设备包括摄像机、镜头、云台、解码器、灯光、报警探头、防抢开关、监听器、支架、防护罩等等。可以根据不同的需要选择不同的设备，如银行柜员制系统只需选择摄像机、镜头及防护装置即可。该部分的器材选择原则是能够全方位清楚、真实地监视并反映现场情况。二、信号传输部分：信号的传输需要不同的电缆，一般需有视频同轴电缆
6、、带屏蔽层的多芯控制电缆、 电源线等，其选择尤其是视频同轴电缆应选择优质电缆以避免由于电缆质量问题使视频信号的传输质量降低。必要时还可选择使用视频放大器、视频线缆补偿器等器材。三、中心控制部分：中心控制部分是闭路电视系统的心脏，有了这一部分才能实现相应的控制功能，而系统功能强弱、档次高低在很大程度上取决于中心控制部分器材的选择。一般情况下，该部分包括视频切换器、音 频切换器、报警处理器、时间日期发生器、画面分割器、云台镜头动作控制器、视频分配器、其它自动控制设备等。中心控制设备的种类、品牌很多，选用原则是根据实际需要功能， 选择性价比高、能真实还原前端摄取信号的产品。四、图像处理及显示部分：该
7、部分包括器材有录像机、电视机或专业监视器等。有时也将该部分与中心控制部分合并。录像机、监视器的选用原则是与前端设备相配合，做到档次一致。如前端 选择 460 线以上的清晰度较高的摄像机，则监视器应选与摄像机清晰度相差不大的电视或监视器，否则不能体现摄像机的高质量。同样若摄像机的清晰度不高，选择高清晰度的专业监视器也无法使观看到的图像达到高于摄像机指标的高画质。安防监控从入门到精通技术学习资料- 4 -初学者园地之解码器第四节、解码器解码器，国外称其为接收器/驱动器（Receiver/Driver）或遥控设备（Telemetry），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
8、行通讯的前端设备。通常，解码器可以控制云台的上、下、左、右旋转， 变焦镜头的变焦、聚焦、光圈以及对防护罩雨刷器、摄像机电源、灯光等设备的控制，还可以提供若干个辅助功能开关，以满足不同能够用户的实际需要。高档次的解码器还带有预置位和巡游功能。解码器按照云台供电电压分为交流解码器和直流解码器。交流解码器为交流云台提供交流 230V 或24V 电压驱动云台转动；直流云台为直流云台提供直流 12V 或 24V 电源，如果云台是 变速控制的还要要求直流解码器为云台提供 0-33 或 36V 直流电压信号，来控制直流云台的变速转动。按照通讯方式分为单向通讯解码器和双向通讯解码器。单向通讯解码器只接收来自控
9、制器的通讯信号并将其翻译为对应动作的电压/电流信号驱动前端 设备；双向通讯的解码器除了具有单向通讯解码器的性能外还向控制器发送通讯信号，因此可以实时将解码器的工作状态传送给控制器进行分析，另外可以将报警探测器等前端设备信号直接输入到解码器中由双向通讯来传诵现场的报警探测信号，减少线缆的使用。按照通讯信号的传输方式可分为同轴传输和双绞线传输。一般的解码器都支持双绞线传输的通讯信号，而有些解码器还支持或者同时支持同轴电缆传输方式，也就是将通讯信号经过调制与视频信号以不同的频率共同传输在同一条视频电缆上。解码器的电路是以单片机为核心，由电源电路、通讯接口电路、自 检及地址输入电路、输出驱动电路、报警
10、输入接口等电路组成。解码器一般不能单独使用，需要与系统主机配合使用。初学者园地之防护罩第六节、防护罩为了保证摄像机、镜头工作的可靠性，延 长其使用寿命，必须给摄像机装配具有多种特殊性保护措施的外罩，称为防护罩。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。与云台设备相似，安防监控从入门到精通技术学习资料- 5 -防护罩一般分为通用型和特殊用途型，又可分为室内型和室外型。一、通用型防护罩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。室内护罩一般使用涂漆或经阳极氧化处理的铝材、涂漆钢材、黄 铜或塑料制成，如果使用塑
11、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。摄像机工作温度为-545 ，而最合适的温度是 030，否 则会影响图像质量，甚至损坏摄 像机。因此室外型防护罩要适应各种气候条件，如风、雨、雪、霜、低温、曝晒、沙尘等。室外型防护罩会因使用地点的不同配置如遮阳罩、内装/外装风扇、加 热器/ 除霜器、雨刷器、清洗器等辅助设备。首先，室外防护罩密封性要高，以避免雨水 进入。同时进线口要开在防护罩的下方，避免雨水顺线缆倒流入防护罩。在防护罩前方还应安装雨刷，以便及时清理所积雨水和污垢，使 摄像
12、机能通过玻璃，摄取清晰的图像。罩前或玻璃上除霜器，在视窗积霜、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罩内空气流通，降低防护罩内的温度；在多风沙少雨水的地点还要考虑配置清洗器，以便和雨刷器配合随时对视窗玻璃进行清洁，保证图像监视效果。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，像加热器/除霜器、风扇都是由防护罩内部的温度传感器自动启动或关闭的，而像雨刷器、清洗器等动作是由控制人员通过对控制设备的操作来实现的。室外护罩一般使用铝材、带涂层的钢材、不 锈钢或可以使用在室外环境的塑料
13、制造。制造材料必 须能够耐受紫外线的照射，否则回很快出现裂纹、褪色、 强度降低等老化现象。在需要护罩耐用、具有高安全度、可抵抗人为破坏的环境中应该使用不锈钢护罩；经过适当处理的铝护罩也是一种性能优良的护罩，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该选择铝制或钢制互助；在盐雾环境中应使用不锈钢或特殊塑料制成的护罩。另外为增加防护罩的安全性能，防止人为破坏，很多防护罩上还装有防拆开关，一旦防 护罩被打开将安防监控从入门到精通技术学习资料- 6 -发出报警信号。监控系统中的防护罩种类繁多，一般可按照其形状分为矩形护罩、墙壁或天花板用护罩、球型 护罩、角装护罩、
14、坡形护罩等。矩形护罩矩形护罩是监控系统最为常见的防护罩，成本低、结实耐用、尺寸多 样、样式美观。室内型矩形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（如 Lexan）等材料。矩形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、铰链悬吊式、顶盖滑动式等，各种结构方式都是以安装、检修、维护方便为 目的。球型护罩球型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护罩。全球型防护罩一般使用支架悬吊式或吸顶式安装，半球型防护罩最常见的是吸
15、顶式和天花板嵌入式安装。能够为罩内镜头提供场景光线的塑料球罩有三种：透明、镀膜（镀有半透明的铝或铬）和茶色。在球罩只作为保护摄像机、镜头而不需要隐蔽摄像机的指向时，常采用透明球罩。透明球罩的光 线损失最小（10% 到15%）。如果希望 隐藏摄像机的指向，以 获得附加的安全效果，就需要选用镀膜或茶色球罩。光线通过镀膜球罩后回衰减约两个 f-stop（约相当于衰减 75%），茶色球罩相对来说效果较好，光线衰减只有约 1 个f-stop，约 50%。与矩形护罩视窗使用的平面塑料或玻璃的出色光学质量和透光性能不同，所有球罩都会给图像带来一定程度的光学失真，高质量的球型护罩的光学失真很小。摄像机的轴线必
16、须与球罩相交点的外切平面垂直，这样失真至少是均匀的，最主要的影响是 镜头的焦距产生微小的变化， 这种变化一般是不易察觉或者不另人生厌，否则图像会出现水平或垂直方向的拉伸，尤其在球罩内装有云台是摄像机经常转动时，图像的失真就很容易被发现。因此，光学失真是检验球罩的重要指标。室外型的球罩也和矩形护罩相似，除了密封防护等级要满足室外环境使用外，内部装有风扇、加 热器安防监控从入门到精通技术学习资料- 7 -等装置以补偿室外环境温度的变化。由于球罩不能像矩形护罩那样安装雨刷器，因此一般都配有如防雨檐或其它类似的装置，以防止过多雨水经下球罩滴落，形成水渍，同 时还具有一定的遮阳效果。角装护罩角装护罩是专
17、为室内墙角（两面墙和天花板的结合处）设计的护罩。一般安装在面积较小的房间或厅内、电梯轿厢、楼梯井或监狱的囚室内。摄像机倾斜安装在角装护罩内，指向天花板下面的监视区域，护罩的观察窗口与镜头轴线相垂直。还有一种角装护罩比较特殊，摄像机在防护罩内指向天花板的上方，摄像机上方装有前表民反射镜，可以将天花板下的场景反射给摄像机，反射镜的位置可以上下左右调整，以改变摄像机的视场范围。由于反射镜的场景图像是倒像，因此摄像机必须颠倒安装。嵌入式护罩嵌入式护罩通常在天花板和墙上，部分外露，部分内藏。这种防护罩适合需要较为隐蔽安装的场合。二、特殊用途护罩有时，摄像机必须安装在高度恶劣的环境下，不仅要像通用室外防护
18、罩一样具有高度密封、耐高寒、耐酷热、抗风沙、防雨雪等特点， 还要防砸、抗冲 击、防腐蚀，甚至需要在易爆环境下使用，因此必须使用具有高安全度的特殊护罩。高安全度护罩这种防护罩一般也称作铠装防护罩，这种防护罩适合安装在监狱或其它容易政治遭到破坏的场所，是由 0.134 英寸厚的 10 号焊接钢制成，窗口材料为 1/2 英寸厚、经过抗磨损处理的聚碳酸酯。护罩可经 受铁锤、石块或某些枪弹的冲击而不会遭到洞穿或开裂。机壳以大号机械锁封闭，不宜被拆开。电梯用特殊防护罩这是专为电梯使用，经过硬化处理设计的护罩。该护罩用不锈焊接钢制成具有防撬功能、引入 线在护罩背面，一般人无法触及；视窗是耐磨损的聚碳酸酯。摄
19、像机最佳指向是与两面互相垂直的厢壁各成 45角，同时与天花板平面成向下 45角，在水平视场角超过 90（广角）时可以观察整个轿厢，不会有任何死角。安防监控从入门到精通技术学习资料- 8 -高防尘护罩高防尘护罩与通用护罩类似，不同的是这种护罩与外界完全隔绝，可以在多沙和多灰尘的环境使用，如果使用不锈钢材料还可以用于腐蚀性的环境中。视窗材料是回火玻璃，可提供最大的安全性、耐腐蚀和耐磨损性。为避免罩内温度过高，常配有遮阳罩和风扇，也可以通 过经过过滤的外部压缩空气源来维持找内温度。防爆护罩防爆防护罩与防爆云台的远离相同，也必须符合防爆和防粉尘爆炸电器设备的安全规定。所用材料与云台相同，通常为厚壁全铝
20、结构或不锈钢结构。防爆防护罩的直径一般为 6”、8”、10”等，引入线借口都配有防爆密封件。如果防爆防护罩内空间在容纳摄像机、镜头组件之外还能内装解码器将避免解码器重新制作防爆外壳的烦恼。高压护罩高压护罩可在有害大气中使用。通过在机壳内填充加压惰性气体，可以达到国家防火协会的要求。这种护罩采用经过耐腐蚀处理的厚壁铝材制造，视窗为 1/2 英寸厚的回火抛光玻璃。护罩中填充压力为 15磅/平方米的低压氮气。氮气是完全惰性的，可以避免护罩内的电火花或电气故障引起的爆炸。护罩本体与外盖之间垫有密封用的 O 型密封圈。所有的 电气连线都要经过气密型密封圈引出。高温护罩高温护罩是指摄像机应用在大于 40，
21、靠自然 对 流和辐射换热不能达到正常工作温度的环境时，保 护摄像机、镜头正常工作的护罩。 对于高温环境，防护 罩应采取特殊的冷却降温手段。常见的冷却系统有风冷系统、水冷系统、半导体冷却系统，还有涡旋致冷、氟利昂、氨致冷等方式。风冷系统仍然使用的是空气流动冷却原理，采用强迫通风的方式将冷却剂（净化空气）送入防护罩或防护罩隔层中，将防护罩内热量带出，达到冷却目的。 强迫通风冷却系统有直接冷却和间接冷却两种。在环境温度大于 80（如加 热炉、炼钢炉等）靠强 迫风冷已无法控制温升时，可采用强迫水冷系统 。水的导热系数和比热均比空气要大，因此与风冷相比，大大减少了有关换热环节的热阻，提高了 换热效率。护
22、罩含有内建的水夹套，可以有效地将摄像机和镜头与外界环境隔离。根据用途的不同，材料可以是铝安防监控从入门到精通技术学习资料- 9 -材或者不锈钢。护罩内部装有风扇，使罩内空气往复循环，以提高 热传递效率。强迫水冷系统有两种基本型式，一种是水冷防尘型，其结构较为简单，不带报 警装置和空气滤清系统，镜头可使用定焦或变焦镜头，用于 80的环 境。另外一种是炉内高温型，可用于温度高达 1600的环境，其结构较为复杂，整个系统有报警、空气滤清系统、维修快门和高温自动退出系统。高温自动退出系统在探测到摄像机冷却功能发生故障时，电动气动控制的退出装置会自动地把摄像机从燃烧室中退出，避免摄像机、 镜头损坏。一般
23、出现下列情况时退出系统启动：探头顶部的冷却水温度超过预定值（40 ）；压缩空气故障或压力降到预定值（0.4Mpa）；探头处净化空气孔道故障或压力降到预定值（0.02MPa）；水流量小于预定值（6.8 升/ 分）；空气或水监测线路中断；主电源电压故障；控制装置或控制中心室发出退出命令。半导体冷却系统又称为温差电致冷，是建立在几个不同的半导体效应基础上的冷却方法。当两种不同的导体组成一电偶，通以直流电流时， 电偶的相应接头处会发生吸热和放热现象， 这种效应在金属中很若，而在半导体中则比较显著。半 导体致冷无机械转动部分，具有无噪音、无震 动、寿命长、结构简单 、安装容易、可靠性高等特点，不需要冷却
24、剂，致冷程度可根据电流进行调节，其缺点是消耗规律较大，必 须使用直流电，工作电流大。初学者园地之红外灯第七节、红外灯与其它辅助照明设备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 环境照度不能满足要求时，需要配置辅助照明设备以达到摄像要求。视频信号的标称值为 1Vp-p，标准值为 0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为 1/3 到 1/2 的标准植。所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一 样”。另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于 0%，白色反射率大于89.9%。而我们在现场观察时有时不
25、具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。一、普通照明设备安防监控从入门到精通技术学习资料- 10 -电视监控系统使用的光源种类取决于观察时的具体时间，尤其是是外应用场合。在白天，工作条件会随着天气情况的变化（晴天、阴天、雨天等）而变化，因为天气的变化会引起室外光线光谱组成的变化。 辅助照明设备很多，可以使用民用照明设备即可，在夜间，最常用的有 钨丝灯、卤钨灯、钠灯、水银灯和高强度放电金属弧光灯等。每种自然光源和人造光源都有其独特的色谱组成，这可能对某种摄像机有利，也可能对其不利。大部分黑白
26、系统的图像质量只取决于照明光线的总能量，或摄像机所接收到的能量，而无法辨别光纤中的不同颜色。如果光源的光谱曲线正好落在传感器的敏感区域内，照明光线就可以得到最高效率的运用。彩色 CCTV 系统的情况就复杂多了。 对于可以感知可 见光谱中所有这些颜色的光。而为了取得较好的彩色平衡，光源的光谱曲线必须与传感器的灵敏度相匹配。大多数彩色摄像机都具有自动白平衡控制功能，它可以通过电子电路自动进行调整，以 实现合适的彩色平衡效果。光源中必 须包括所有可见光中的彩色，这样才能在监视器上重视这些颜色。太阳、钨丝 灯、卤钨灯、氙灯等宽带光源可以产生相当好的彩色图像，因为它们的光谱中含有所有颜色的频率。汞弧光灯
27、和钠蒸气灯等窄频光源的光谱不连续，因此颜色再现效果较差。水银灯发出的红光很小，因此在汞弧灯下， 红色物体就会变成黑色的。同样道理，高压钠灯发出大量的黄色光、橙色光和红色光， 蓝色或蓝绿色的物体在这种灯光下也会变成黑色、灰色和褐色。低压钠灯只产生黄色灯，因此不能用于彩色 CCTV 系统。使用人工照明时，还要考虑照明光束的角度和镜头的视场角。宽束泛光灯能以相当均匀的照度为大面积区域提供照明，从而产生亮度均匀的图像。窄束光源或聚光灯只能照到小面积区域，照不到的区域会非常暗。照度不均匀的场景所形成的图像也会具有不均匀的亮度。为了提高光线的利用率， 摄像机镜头的视场角最好与光源的光束角相匹配。如果灯光只
28、能照亮场景的一部分、摄像机的视场角应该调整到观察区域所需要的角度。使用自然照明时，不存在光束角问题，自然光源通常能 够均匀地为整个场景提供照明。所有具有一定温度的物体都可以发光。改变发光体的温度可以改变光线的强度和颜色。例如， 铁块在逐渐加热时，首先会变成暗黑色，接着变成血橙色；在钢铁厂里， 铁水呈现黄白色，因为它的温度比血橙色的低温铁块高。白炽灯里的钨丝在加热时发出的光几乎全是白光。物体加热到能够发光的状态成为“白安防监控从入门到精通技术学习资料- 11 -炽”，这也是“白炽灯” 的由来。彩色电视系统中常用到的 “色温”就是指物体被加热到不同颜色时的温度。有的发光物体被加热时会同时在不同频率
29、上发出同等强度的光。科学家称该物体为黑体辐射体。黑体辐射体根据一定的物理定律发射紫外光、可见光和红外光。钨丝灯和太阳的发光特征与黑体类似，它们能够发出含有连续光谱的光，也就是说，它 们所发出的光包括所有波长的单色光。其它像水银灯、 荧光灯、钠 灯和金属弧灯等光源发出光在光谱上就不是连续的它们的发光频带较窄，水银灯只发出蓝绿色光， 钠灯则只发出橙黄色。二、红外灯的原理采用常规的可见光照明，不仅不能隐蔽，反而更加暴露监控目标（在居民小区还有扰民问题）。 隐蔽的夜视监控，目前都是采用红外摄像技术。 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。被动红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度以上都有红
30、外光发射，人体和热机发出的红外光较强，其它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。但是， 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，应用普通低照度黑白摄像机、白天彩色夜 间自动变黑白摄像机或红外敏感型低照度彩色摄像机，感受周围环境反射回来的红外光实现夜视。光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（10-9m ）到 1 毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为 3
31、80nm - 780nm，可 见光波长由长到短分为红、橙、黄、 绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波 长比红外光 长的称为红外光。普通 CCD 黑白摄像机不 仅能感受可见光，而且可以感受红外光。这就是利用普通 CCD 黑白摄像机，配合红外灯可以比较经济地实现夜视的基本原理。而普通彩色摄像机不能感受红外光，因此不能用于夜视。三、红外灯的种类红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二极管）红外灯和热辐射红外灯两种。其原理及特性我们介绍如下： 安防监控从入门到精通技术学习资料- 12 -红外发射二极管（LED ）红外灯由红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率
32、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。光谱功率分布为中心波长 830 - 950nm，半峰带宽约 40nm 左右，它是窄带 分布， 为普通 CCD 黑白 摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无 红暴， （采用 940950nm 波长红 外管）或仅有微弱红暴（ 红暴为有可见红光）和寿命长。红外发光二极管的发射功率用辐照度 W/m2 表示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在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。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作 电流过大将影响其寿命
33、，甚至使 红外二极管烧毁。红外发光二极管的伏安特性与普通硅二极管极为相似。当电压越过正向阈值电压（约 0.8V 左右）电流开始流动，而且是一很陡直的曲线，表明其工作 电流对工作电压十分敏感。因此要求工作 电压准确、稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。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
34、射红外灯热辐射现象是极为普通的，物体在温度较低时产生的热辐射全部是红外光，所以人眼不能直接观察到。当加热 500 度左右时，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，供辐射继续不断的进行。维持一定的温度而从外部提供的能量与因辐射而减少的能量达到平衡。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，其红外光成分最高可达 92 - 95%。其光谱范围是很宽的，普通黑白摄像机感受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度，因此可用于远距离红外灯，这是它最
35、大的优点。其最大不足之处是包含可见光成份，即有 红暴，且使用寿命短，安防监控从入门到精通技术学习资料- 13 -如果每天工作 10 小时，5000 小时只能使用一年多，考虑散热不够，寿命 还要短。在克服热辐射红外灯缺点方面，首先是研制和应用了高通红外滤波钢化玻璃。波长愈长， 红暴愈小，甚至可达到全无红暴，但是，红外光的效率愈低， 红 外灯发热就愈高。红外玻璃的波长可根据用户对红暴要求高低加以选择，一般而言，相同有效辐照距离时， 对红暴要求愈高，造价愈高。 红外玻璃经过钢化，可以耐受急冷急热的变化，在内部红外灯泡由于可见光滤除的部分，转化产生热量，温度会很高，外部冷风及雨雪的突袭下，急冷而不致损
36、坏。 为提高热辐射红外灯的寿命，采用了光控开关 电路，以减小其工作时间；采用了变压稳压整流电路，使其发光功率得以充分发挥而且提高了红外灯的寿命；而更重要的是考虑灯丝冷阻是非常小的，如 100W 红外灯泡，灯丝热阻为 529，这时的工作电流只有 0.4348A，而冷阻只有 36，红外灯接通电源瞬间为 6.39A 瞬时功达到 1470W，这一瞬间灯丝负荷过载达几十倍，这对灯丝寿命有非常大的影响。人们研制的灯丝保护电路，相信红外灯灯泡的工作寿命会成倍增长。此外， 还增加了延时开关电路以防环境的光干扰。四、红外灯的选择与使用红外灯的选择最重要的问题是成套性，即红外灯与摄像机、镜头、防 护罩、供电电源等
37、的成套性。在 设计方案时对所有器材综合考虑设计，把它作为一个红外低照度夜视监控系统工程来考虑设计。有的人买完了摄像机、镜头、防护罩、电源之后甚至安装之后才去考 虑购买红外灯，这是不正确的，在考虑成套性时，特别要注意以下几个问题。用黑白摄像机或特殊彩色摄像机CCD 图像传 感器具有很 宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用 辅助红外光源照明也可使 CCD 图像传感器清晰的成像。而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从 CCD 器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基色视频信号，然后合成彩色电视信号，其感光光谱只在可见光区域。随着技
38、术的进步出现白天彩色/晚上黑白摄像机，它采用两个 CCD 进行切换或采用一个 CCD 利用数字电路的切换来实现，但是存在黑白照度偏高、有的对彩色色彩的不利影响等缺点。而 红外低照度彩色摄像机红外感度比一般摄像机高 4 倍以上，随着成本的降低，会成为发展趋势的。安防监控从入门到精通技术学习资料- 14 -要求选用低照度摄像机摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时， 还应特别注明镜头的光圈 F 的大小。例如使用 F1.2 的镜头， 当被摄影景物的照度值低到 0.02Lux 时，摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值 70
39、0mv 的 50%-33%，则称此摄像机的最低照度为 0.02Lux/F1.2。有的 摄像机生产厂家给出不同光圈 F 时的最低照度。当 选择摄像机最低照度高于红外灯要求时， 红外灯的有效距离将受到一定影响。 应当提醒用户的是市场上出售的摄像机技术性能标出的最低照度有两种不正常情况，一种是摄像机制造商所标的最低照度是所谓的靶面照度，即 CCD 图 像传感器上的光照度， 它比景物照度低 10 倍左右；另一种是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照度。目前市场上比较经济的黑白摄像机，有的最低照度标为 0.010.02lux ，它们的实际 最低照度仅为 0.10.2Lux， 如果，使用的红外灯要求摄像机
40、的最低照度为 0.02Lux，必然影响红外灯的有效照射距离，而购买最低照度 0.02Lux 的摄像机，价格可能比 0.10.2Lux 摄像机最少高一倍左右。要求摄像机的尺寸规格摄像机标称尺寸日趋小型化，目前市场上的摄像机尺寸规格有 1/2“、1/3“、1/4“，摄像机尺寸大，接收的光通量大，摄像机尺寸小，接受的光通量少，如 红外灯 标称的有效距离是 1/2“摄像机条件下试验的，如采用 1/3“或者 1/4“摄像机，有效距离也将受到一定影响。1/3“摄像机光通量只有 1/2”摄像机光通量的 44%。镜头的尺寸规格与摄像机的尺寸规格同理，不再赘述。需要注意的是红外光源由于波长长，反映到普通非 红外
41、镜头上会比可见光焦点略深一些，所以在用了红外灯夜间成像时，会感觉焦距稍微模糊一点。摄像机和镜头的功能要求摄像机有自动电子快门功能，AGC 自动增益控制功能，镜头有自动光圈，以适 应昼夜照度很大的变 化。电源供应电视监控系统前端设备的电源供应要统一考虑设计。红外灯的电源供应，考虑到红外管的工作电流对供电电压十分敏感，而电缆长度不同对直流电压衰减不同。在多个红外灯距控制室的距离相差较大时，安防监控从入门到精通技术学习资料- 15 -采用 DC12V 集中供电可能使距控制室近的红外灯供电电压高，距控制室远的红外灯供电电压低。加之电源电压调整上的偏差，可能造成电压过高的红外灯寿命缩短甚至烧坏，电压低的
42、红外灯发射功率不足。因此建议尽可能采用 AC22V 供电或配一对一的直流稳压电源，这种直流稳压电源有的在电网电压波动在 AC100V-245V 时输出直流电压都是稳定的，保 证红 外灯红外辐射功率都是稳定可靠的。防护罩对红外灯的效果也有影响，红外光在传输过程中，通过不同介质，透射率和反射率也不同。不同的视窗玻璃，特别是自动除霜镀膜玻璃， 对红外光的衰减也不同。画面分割器 在有多个摄像机组成的电视监控系统中，通常采用视频切换器使多路图像在一台监视器上轮流显示。但有时为了让监控人员能同时看到所有监控点的情况，往往采用多画面分割器使得多路图像同时显示在一台监视器上。当采用几台多画面分割器时，就有可能
43、用与多画面分割器相同数量的监视器将所有摄像机传送来的多个画面同时显示。这样，既减少了监视器的数量，又能使监控人员一目了然地监视各个部位的情况。常用的画面分割器为四画面、九画面和十六画面。画面分割器的基本工作原理采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。有的还带有内置顺序切换器的功能，此功能可将各摄像机输入的全屏画面按顺序和间隔时间轮流输出显示在监视器上(如同切换主机轮流切换画面那样) ，并可用录像机按上述的顺序和时间间隔记录下来。其间隔时间一般是可调的。主要性能：1.全压缩图像，数字化处理的彩色/ 黑白画面分割器；2.四路(或九、十六路)视频输入并带有四路
44、(或九、十六路)的环接输出；3.内置可调校时间的顺序切换器和独立的切换输出。根据摄像机的编号对全屏画面按顺序切换显示，敏路画面的显示时间可由用户自己进行优化编程调整； 4.高解像度以及实时更新率。画面指标为 512512 象素，更新率为 25-30 场/秒；5.录像带重放时可实现 1/4(或 1/9、1/16)画面到全屏画面变焦(还原为实时全屏画面)； 安防监控从入门到精通技术学习资料- 16 -6.与标准的 SUPER-VHS 录像机兼容(有的还具有 S-VHS 接口)；7.有报警输入/输出接口，可与报警系统联动。报警时可调用全屏画面并产生报警输出信号启动录像机或其它相关设备。也就是说，当报
45、警信号产生时，与该警报相关区域的场景将以全屏画面显示出来，并可自动录像。用户可自行设定警报的持续时间和录像的持续时间。报警输入接口数目与画面输入数目相同；8.八个字符的摄像机名称。用户可自已编程设定给每个摄像机最多达八个字符的名称；9.报警画面叠加、视频信号丢失指标。该功能可方便用户快速检查出现丢失的原因； 10.设置屏幕菜单编程/调用。编程简单、操作容易，人 -机界面友好； 11.电子保险锁。用户可自行设定密码，被允许的操作者才能进行系统的操作。 云台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。监控系统所说的云台是通过控制系统在远程可以控制其转动以及移动的方向的。 云台有多种
46、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，就是把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等因素。是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。 固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。 电动云台适用于对大范围进
47、行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。 安防监控从入门到精通技术学习资料- 17 -云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为 0350，垂直旋转角度为+90。恒速云台的水平旋转速度一般在3 10/s，垂直速度为 4/s 左右。变速云台的水平旋转速度一般在 032/s，垂直旋转速度在0 16/s 左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转
48、速度高达 480/s 以上，垂直旋转速度在120/s 以上初学者园地之中心控制设备（一）第四章 中心控制部分中心控制部分是整个监控系统的核心，系统的各项功能均由控制部分的各种设备实现。中心控制设备接收传输设备传送的视频、音频、数据、报警等各种信号，对接收的信号进行各种方式的控制、操作、处理、整合以实现系统所需要的功能并使的信号的格式符合重现设备的要求。第一节、四画面分割器四画面分割器是一种专业的视频处理设备。它可以将四个画面压缩组合后显示在同一个画面上。其优点是节省多个其它的视频设备，直观性强。考察画面分割器的质量和档次的标准是：显示图像是否为实时图像，包括录像的重放。每幅小画面的图像信息量的
49、多少。时基较正性能是否良好。亮度、色度、灰度级别。录像回放功能。字符设定、调整功能。其它诸如报警、操作、时间日期发生等功能。尺寸、外观等物理特性。工作电压、功耗等电器特性。画面分割原理是这样的：外来的图像信号经模拟/数字转换器（A/D）转换为数字信号后，分别在水平和垂直方向上按照 2：1 的比率压缩、取样、存 储。存储 器内的各路样点信号在同一时钟的驱动下顺序输出，安防监控从入门到精通技术学习资料- 18 -再经数字/模拟转换器（D/A）转换成一路的模拟信号进行显示。画面分割器除具有分割图像显示外，还可通过操作设定视频图像的顺序切换、单画面显示、分割 显示等。较高档次的画面分割器可使录像机录制的分割图像进行单画面的放大回放。第二节、多画面处理器这里所讲的多画面处理器是另外一种高级的视频图像处理设备。在港台称之为画框处理器（Frame Processor），欧美地区称之为数字多工处理器（Digital Multiplexer）。由于采用的是 场切换或帧切换技术，因此也可以称之为帧场切换处理器。一帧图像是由两场扫描组成，
