CCTV-14-電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

本課程涉及內(nèi)容圖像傳感器原理光學(xué)成像原理電視原理數(shù)字視頻壓縮原理黑白、彩色攝像機(jī)攝像鏡頭電動(dòng)云臺(tái)及控制器監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)控中心的其他設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的輔助設(shè)備視音頻信號(hào)的傳輸與控制電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成基于網(wǎng)絡(luò)的電視監(jiān)控系統(tǒng)1第14章電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成14.1

中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)

通常的電視監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模都不大，功能也相對(duì)簡(jiǎn)單，但其適用的范圍非常廣。所監(jiān)視的對(duì)象也不僅僅限于容易想到的人、商品、貨物或車(chē)輛，有些應(yīng)用系統(tǒng)還涉及到對(duì)諸如天然氣罐、高溫反應(yīng)爐的監(jiān)視，另有些應(yīng)用系統(tǒng)則需要對(duì)工廠的煙囪及排污管道進(jìn)行監(jiān)視。電視監(jiān)控系統(tǒng)可以自成體系，也可以與防盜報(bào)警系統(tǒng)或出入口控制系統(tǒng)組合，構(gòu)成綜合保安監(jiān)控系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，典型中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)的攝像監(jiān)視點(diǎn)數(shù)不超過(guò)32點(diǎn)，造價(jià)大都在幾萬(wàn)～幾十萬(wàn)元。2簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)就是在監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)安置定點(diǎn)攝像機(jī)（攝像機(jī)配接定焦鏡頭），通過(guò)同軸電纜將視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)視器。根據(jù)需要，還可配錄像機(jī)。例如，在小型工廠的大門(mén)口。這種簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)攝像機(jī)的數(shù)量較多時(shí)，可通過(guò)多路切換器、畫(huà)面分割器或系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行監(jiān)視。以某著名外企總部為例，該總部曾多次丟失高檔筆記本電腦，后來(lái)在其各樓層的所有12個(gè)出口處都安裝了定點(diǎn)攝像機(jī)，并配備了3臺(tái)四畫(huà)面分割器和24h實(shí)時(shí)錄像機(jī)，有效地杜絕了上述失盜現(xiàn)象。3某招待所也是采用了這種簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。它是在1～6層客房通道的兩端各安裝一臺(tái)定點(diǎn)黑白攝像機(jī)，加上大門(mén)口、門(mén)廳、后門(mén)、停車(chē)場(chǎng)等4個(gè)監(jiān)視點(diǎn)共計(jì)16臺(tái)攝像機(jī)，再配置一臺(tái)16畫(huà)面分割器、一臺(tái)29in大屏幕彩電和一臺(tái)24h錄像機(jī)便構(gòu)成了完整的監(jiān)控系統(tǒng)。4當(dāng)監(jiān)視的點(diǎn)數(shù)增加時(shí)會(huì)使系統(tǒng)規(guī)模變大，但如果沒(méi)有其他附加設(shè)備及要求，這類(lèi)監(jiān)控系統(tǒng)仍可歸屬于簡(jiǎn)單的定點(diǎn)系統(tǒng)。以某超市的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)為例，由于該超市的營(yíng)業(yè)面積較大（上下兩層總計(jì)約16000m2），貨架較多，總共安裝了48臺(tái)定點(diǎn)黑白攝像機(jī)。這48臺(tái)攝像機(jī)的信號(hào)被分成了3組，分別接到了對(duì)應(yīng)的16畫(huà)面分割器、17in黑白監(jiān)視器和24h錄像機(jī)（該超市的實(shí)際工程中另外增加了防盜報(bào)警系統(tǒng)和公共廣播/背景音樂(lè)系統(tǒng)，此處從略）。5某超市針對(duì)貨架的48個(gè)攝像機(jī)以及相應(yīng)的后端設(shè)備6簡(jiǎn)單的全方位監(jiān)控系統(tǒng)全方位監(jiān)控系統(tǒng)是將前述定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的定焦鏡頭換成電動(dòng)變焦鏡頭，并增加可上下左右運(yùn)動(dòng)的全方位云臺(tái)（云臺(tái)內(nèi)部有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)），使每個(gè)監(jiān)視點(diǎn)的攝像機(jī)可以進(jìn)行上下左右的掃視，其所配鏡頭的焦距也可在一定范圍內(nèi)變化（監(jiān)視場(chǎng)景可拉遠(yuǎn)或推進(jìn)）。很顯然，云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭的動(dòng)作需要由控制器或與系統(tǒng)主機(jī)配合的解碼器來(lái)控制。7最簡(jiǎn)單的全方位監(jiān)控系統(tǒng)與最簡(jiǎn)單的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)相比，在前端增加了一個(gè)全方位云臺(tái)及電動(dòng)變焦鏡頭，在控制室增加了一臺(tái)控制器，另外從前端到控制室還需多布設(shè)一條多芯（10芯或12芯）控制電纜。以某小型制衣廠的監(jiān)控系統(tǒng)為例，在其制衣車(chē)間安裝了兩臺(tái)全方位攝像機(jī)，在廠長(zhǎng)辦公室內(nèi)配置了一臺(tái)普通電視機(jī)、一臺(tái)切換器和兩臺(tái)控制器，當(dāng)廠長(zhǎng)需要了解車(chē)間情況時(shí)，只需通過(guò)切換器選定某一臺(tái)攝像機(jī)的畫(huà)面，并通過(guò)操作控制器使攝像機(jī)對(duì)整個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掃視，也可以對(duì)某個(gè)局部進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)視。8實(shí)際應(yīng)用中，并不一定使每一個(gè)監(jiān)視點(diǎn)都按全方位來(lái)配置，通常僅是在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中的某幾個(gè)特殊的監(jiān)視點(diǎn)才配備全方位設(shè)備。例如，在前述的某招待所的定點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，也可考慮將監(jiān)視停車(chē)場(chǎng)情況的定點(diǎn)攝像機(jī)改為全方位攝像機(jī)（更換電動(dòng)變焦鏡頭并增加全方位云臺(tái)），再在控制室內(nèi)增加一臺(tái)控制器，這樣就可以把對(duì)停車(chē)場(chǎng)的監(jiān)視范圍擴(kuò)大了，既可以對(duì)整個(gè)停車(chē)場(chǎng)進(jìn)行掃視，也可以對(duì)某個(gè)局部進(jìn)行監(jiān)視。特別是當(dāng)推近鏡頭時(shí)，還可以看清車(chē)牌號(hào)碼。910具有小型主機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)多大的系統(tǒng)才需配用系統(tǒng)主機(jī)并沒(méi)有嚴(yán)格的限制。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中的全方位攝像機(jī)數(shù)量達(dá)到3～4臺(tái)以上時(shí)，就可考慮使用小型系統(tǒng)主機(jī)。雖然用多臺(tái)單路控制器或一臺(tái)多路（如4路或6路）控制器也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全方位攝像機(jī)的控制，但這樣所需的控制線纜數(shù)量較多（每一路至少需要一根10芯電纜），而且線纜的長(zhǎng)度將過(guò)長(zhǎng)（長(zhǎng)線電阻造成的電壓降可能會(huì)導(dǎo)致云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭動(dòng)作遲緩甚至不動(dòng)作），整個(gè)系統(tǒng)也會(huì)顯得零亂。11一般來(lái)說(shuō)，使用系統(tǒng)主機(jī)會(huì)增加整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的造價(jià)，這是因?yàn)橄到y(tǒng)主機(jī)的造價(jià)要比普通切換器高，而與之配套的前端解碼器的價(jià)格也比普通單路控制器高。但從布線考慮，各解碼器與系統(tǒng)主機(jī)之間是采用總線方式連接的，因此系統(tǒng)中線纜的數(shù)量不多（只需要一根兩芯通信電纜）。另外，集成式的系統(tǒng)主機(jī)大都有報(bào)警探測(cè)器接口，可以方便地將防盜報(bào)警系統(tǒng)與電視監(jiān)控系統(tǒng)整合于一體。當(dāng)有探測(cè)器報(bào)警時(shí)，該主機(jī)還可自動(dòng)地將主監(jiān)視器畫(huà)面切換到發(fā)生警情的現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)所拍攝的畫(huà)面1213具有聲音監(jiān)聽(tīng)的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于簡(jiǎn)單的一對(duì)一結(jié)構(gòu)（攝像機(jī)—錄像機(jī)—監(jiān)視器），只要增加監(jiān)聽(tīng)頭及音頻傳輸線，即可將視音頻信號(hào)一同顯示、監(jiān)聽(tīng)并記錄。對(duì)于切換監(jiān)控的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，則需要配置視音頻同步切換器，它可以從多路輸入的視音頻信號(hào)中切換并輸出已選中的視頻及對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)。但是，對(duì)于采用畫(huà)面分割器的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，多路聲音的加入則稍有些問(wèn)題。這是因?yàn)槎嗦樊?huà)面可同屏顯示，人眼可辨識(shí)，但多路聲音同時(shí)輸出時(shí)，人耳就不能分辨了（在具有多路電視信號(hào)的電視播控中心，多路聲音是通過(guò)疊加在各自圖像上的聲音波形或發(fā)光二極管柱的方式來(lái)顯示的）。141．幾路圖像信號(hào)共用一路聲音以4路柜員制監(jiān)控系統(tǒng)為例，4路圖像信號(hào)進(jìn)入四畫(huà)面分割器，其輸出接至錄像機(jī)及監(jiān)視器，另外以一個(gè)高靈敏監(jiān)聽(tīng)頭同時(shí)拾取4個(gè)柜臺(tái)的聲音信號(hào)，不經(jīng)4畫(huà)面分割器而直接進(jìn)入錄像機(jī)及監(jiān)視器。這種方法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、成本低，但缺點(diǎn)也較為明顯，即由于監(jiān)聽(tīng)頭距4個(gè)柜臺(tái)的距離不完全一樣，對(duì)各柜臺(tái)聲音的拾取強(qiáng)度就不一樣，因此無(wú)論是觀看哪一路圖像，都會(huì)聽(tīng)到4個(gè)柜臺(tái)發(fā)出的聲音，且每個(gè)柜臺(tái)的聲音強(qiáng)度不同，只能通過(guò)圖像來(lái)辨識(shí)該路圖像所對(duì)應(yīng)的聲音。為使各路聲音的強(qiáng)度相當(dāng)，也可以在每一柜臺(tái)都安裝監(jiān)聽(tīng)頭，再將4路監(jiān)聽(tīng)頭輸出的信號(hào)混合起來(lái)作一路信號(hào)用。實(shí)際上，并不是4個(gè)柜臺(tái)總會(huì)在交易過(guò)程中同時(shí)發(fā)出同樣的聲音，而且聲音也有男聲、女聲、粗聲、細(xì)聲等多種音頻特征，因此對(duì)于多路聲音的辨識(shí)也并不十分困難。15162．采用具有多路聲音功能的場(chǎng)切換器松下公司的WJ-FS38（WJ-FS28）是針對(duì)銀行柜員制監(jiān)控系統(tǒng)而推出的具有4路聲音接入功能的4路視頻場(chǎng)切換器，因此，采用FS38似乎是一種可將4路圖像和聲音同時(shí)監(jiān)視并記錄的較好解決方案。實(shí)際上，F(xiàn)S38并不獨(dú)立地處理并輸出4路聲音，而是將輸入的第1、2路聲音混合以L聲道輸出，將第3、4路聲音混合以R聲道輸出。因此，與第一種方案相比，它相當(dāng)于將輸入的4路聲音兩兩混合（相當(dāng)于立體聲的左右聲道），記錄時(shí)必須使用具有立體聲（雙聲道）記錄功能的錄像機(jī)，監(jiān)視或錄像回放時(shí)也必須使用具有立體聲（雙聲道）接口的監(jiān)視器，否則，由FS38輸出的L聲道和R聲道的聲音信號(hào)將不得不再一次混合為一路，以便用普通單聲道錄像機(jī)去記錄，或用單聲道監(jiān)視器來(lái)監(jiān)視、監(jiān)聽(tīng)。1714.2大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)

大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視點(diǎn)數(shù)增多，除了包含有大量的全方位監(jiān)視點(diǎn)外，還常常與防盜報(bào)警系統(tǒng)集成為一體。由于匯集在中心控制室的視音頻信號(hào)多，往往需要多種視音頻設(shè)備進(jìn)行組合，很多系統(tǒng)還需要多個(gè)分控制中心（或分控點(diǎn)），因此系統(tǒng)相對(duì)龐大。18從原理上說(shuō)，大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)與前述的中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)是一樣的。這里所謂的“大中型”可有兩層含義：一是指系統(tǒng)的規(guī)模大，如前端攝像機(jī)的數(shù)量及中心控制端設(shè)備的數(shù)量都很多，中心控制室的場(chǎng)面也很龐大，往往還要有一面龐大的監(jiān)視器墻，能同時(shí)顯示出大小不等的十幾個(gè)甚至幾十個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)面，另外還在很多相關(guān)部門(mén)設(shè)有分控系統(tǒng)，有時(shí)還會(huì)與防盜報(bào)警系統(tǒng)或門(mén)禁刷卡系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，系統(tǒng)的造價(jià)一般都超過(guò)100萬(wàn)元甚至超過(guò)1000萬(wàn)元；二是系統(tǒng)的復(fù)雜程度高，作業(yè)難度大，傳輸條件差，環(huán)境條件惡劣，使得十幾個(gè)點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)比普通超市或?qū)懽謽侵械膸资畟€(gè)甚至上百個(gè)點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)的施工與調(diào)試還難，系統(tǒng)的造價(jià)一般也超過(guò)了100萬(wàn)元。19由于各主機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理是一樣的，因此，相對(duì)于普通的矩陣主機(jī)來(lái)說(shuō)，這種多主機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)主機(jī)都增加了地址標(biāo)識(shí)碼，可以被上一級(jí)主機(jī)選調(diào)，各攝像機(jī)的圖像則經(jīng)過(guò)二級(jí)或三級(jí)切換被選調(diào)到主中心控制室的監(jiān)視器上。202114.3遠(yuǎn)程電視監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程電視監(jiān)控系統(tǒng)的概念是20世紀(jì)末提出來(lái)的。單從字面上理解，“遠(yuǎn)程”意味著從前端攝像機(jī)到中心控制室的距離較遠(yuǎn)，但具體有多遠(yuǎn)卻沒(méi)有限定。用同軸電纜通過(guò)多級(jí)放大器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)千米的遠(yuǎn)程監(jiān)控，用光纖或微波則可以實(shí)現(xiàn)數(shù)千米、數(shù)十千米甚至數(shù)百千米的遠(yuǎn)程監(jiān)控。但是，這種遠(yuǎn)程電視監(jiān)控系統(tǒng)并沒(méi)有脫開(kāi)常規(guī)電視監(jiān)控系統(tǒng)的框框，僅僅是“傳輸線”的長(zhǎng)度有所增加，系統(tǒng)自成體系。從其實(shí)現(xiàn)方式上來(lái)看，它與目前意義上的遠(yuǎn)程電視監(jiān)控系統(tǒng)還是有一定差異的。22隨著21世紀(jì)的到來(lái)，各行各業(yè)對(duì)于數(shù)字化信息的需求空前高漲，大規(guī)模數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)則為綜合數(shù)字信息的傳輸與交換奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。僅以全國(guó)電力系統(tǒng)的所有變電站都將逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守化運(yùn)行為例，也就是說(shuō)，全國(guó)各變電站所有設(shè)備的運(yùn)行狀況都將統(tǒng)一由地區(qū)電業(yè)局來(lái)集中監(jiān)控管理。為此，電力部門(mén)已開(kāi)始在全國(guó)范圍內(nèi)構(gòu)筑SDH光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，各省市電業(yè)局也相應(yīng)開(kāi)始在其所轄區(qū)域內(nèi)構(gòu)筑SDH傳輸網(wǎng)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將所有變電站連接起來(lái)。大范圍的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為各變電站設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸提供了保障。23在無(wú)人值守變電站的實(shí)施過(guò)程中，除了設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸外，電力部門(mén)又進(jìn)一步提出了對(duì)各變電站現(xiàn)場(chǎng)圖像、聲音及相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視及遙控要求，即在電業(yè)