监控设备概述

在电视监控系统工程中，过去很少应用红外灯，近年来,不但金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用，而且也在一般监控系统中都被采用。甚至居民小区电视监控工程也应用了红外灯。这说明人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规范、愈来愈高。不但要求白天和夜间可见光照明监控，而且要求夜间隐蔽性监控。

随着电视监控系统工程技术的发展，购买红外灯用户的迅猛增加，也出现不少问题，例如：某用户购买了十几个红外灯，说一个都不亮，经过询问了解才知道，他采用的是普通彩色摄像机，而普通彩色摄像机是不感受红外光的；有的用户说你们的红外灯达不到标称的照射距离，经过了解，他们缺乏红外灯对摄像机、镜头、防护罩和供电系统配套性要求的认识，在电视监控工程设计中没有作为一个红外低照度低照度假夜视系统工程来总体考虑；有的用户对红外灯自以为了解，自行增加DC12V红外灯供电电压，以此增加红外灯的辐照功率，或采用不稳压直流电源给DC12V红外灯供电造成红外灯烧毁；有的用户反映它们按红外灯要求的照度选配了摄像机，在红外灯标称的照射距离内却不能获得清晰图像，而不知有的摄像机生产厂家给出的最低照度有水分，或有意无意地使用了含糊的最低照度概念，以所谓的靶面照度代替景物照度；此外，有的用户对摄像机照度之外影响获得清晰图像的因素，如摄像机和镜头的标称尺寸、镜头光圈F、焦距f、对摄像机功能要求等不十分了解。我们认为现在向电视监控器材经销商、工程商和用户介绍一些红外灯的原理、选择和应用方法是有益的。

实现夜视的方法，可以采用常规的可见光照明，但此法不仅不能隐蔽，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。

监控设备红外灯的原理

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=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380nm～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黑白摄像机可以感受光的光谱特性，它不仅能感受可见光，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。而普通彩色摄像机的光谱特性不能感受红外光，因此不能用于夜视。

红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二级管）红外灯和热辐射红外灯两种。其原理及特性我们介绍如下：

（1）红外发射二极管（LED)红外灯的原理及特性

由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级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。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940～950nm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μW/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，甚至使红外二极管烧毁。

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。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。

红外二极管的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。

（2）热辐射红外灯的基本原理及特性

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。

根据以上原理，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%。国外生产的这种红外灯泡的技术性能为:

功率100～375W；电源电压 230～250V；使用寿命5000小时、辐射角度60～80度。

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，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。而对于客户来讲，更换灯泡是麻烦和不愉快的事情。

在克服热辐射红外灯缺点方面进行了许多努力，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529Ω，这时的工作电流只有0.4348A，而冷阻只有36Ω，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。

监控设备放大器

当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。

监控设备分配器

一路视频信号是只能对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者，就需要选择视频分配器。视频分配器即可以阻抗匹配，还可以视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。

监控设备抗干扰器

视频抗干扰器主要应用于消除视频信号在视频电缆传输过程中遇到的各种干扰信号。它采用先进的技术，以多种综合手段彻底解决各种干扰源对视频信号的干扰，有效解决图像抖动、扭曲、模糊等问题，保证在恶劣的环境下传输稳定可靠的视频信号,可应用于电梯、电机、变压器、变电站、发射塔、电厂、车间及其它有强电干扰的场所

你做过安防工程吗？这样直接提问，虽然有些唐突，但还都可以回答“做过”。但是，如果我问：“你做工程时，亲手制造过干扰吗”？多数人会觉得“莫名其妙”，把工程做好就不错了，谁还会“亲手制造干扰”呢？

总结多年来的工程实例，看看下面一些可以产生干扰的因素，虽然你不会全都经历过，但不会一个也没经历过吧！？

1. BNC头接触不良会造成干扰——属于施工水平和经验问题，也有BNC公母头质量问题和75/50欧姆混卖混用问题；

2. 电缆伤断造成干扰：穿管时拉断电缆，垂直或倾斜自承重布线拉断电缆——如电梯视频线，弱电井多路捆绑垂直走线等——属于施工水平和经验问题；

3. 使用了劣质（铁质）电缆，产生了干扰——属于图便宜，质量的报复；

4. 摄像机因素造成干扰：摄像机本身质量问题，输出视频信号中含有干扰信号——属于产品配套选型失误，检测制度不科学，不严格。

5. 摄像机电源因素造成干扰：电源适配器质量不好，波纹太大，实际供电功率不够；集中供电线路衰减太大，电压太低；设备漏电等——属于产品配套选型失误，检测制度不科学，不严格。

6. 主机问题：相邻通道串扰，采集卡或主机质量问题等产生了干扰——不能很快判断出是主机问题，盲目的在其他传输环节找原因；

7. 引入了电网传导干扰——电源没有净化——属于系统抗干扰设计经验不足；

8. 云台运动时，视频信号闪动；红外夜视晚上背景有噪点，画面一层白雾等——以为是干扰；

9. 系统多点接大地引入地电位环路干扰：摄像机安装在接地金属物体上,金属立柱，金属塔架，接触了建筑物钢筋，电缆破损触到接地金属体等等——属于施工经验不足，不当的失误；或者使用了不合格防雷器，被个别防雷厂家“等电位体连接”误导，把摄像机外壳接了大地——属于系统抗干扰设计经验不足。

10. 其他工程中各种“低级错误”造成的干扰现象。网上很多干扰求助帖子，网友热情满腔，求助人却泥牛入海无消息，很多原因是源于一个“低级错误”，不好意思来了。[/COLOR]这些因素都可以造成安防工程的视频干扰现象；

这些因素造成的干扰现象，“五花八门，包罗万象”；

这些造成干扰的因素，都与主观因素有关系——不管你愿不愿意承认；

这类干扰现象，几乎占了“干扰求助案例”的大多数。

这类干扰现象“发案率很高”，排除干扰的难度也很大。

这类“人为因素干扰”，可以统称为“故障类干扰”或“假干扰”；

这时我再问：“你做工程时，亲手制造过干扰吗”？多数人会回答“出现过，是无意的。”解决这类主观因素造成的假干扰，从外部找原因，用抗干扰设备来解决，您觉得思路对吗？

问题是工程中发现的是“干扰现象”，这类与主观因素有关的“干扰现象”，并没有打上“人工制造的”标签。工程中最现实，最急切的问题是，怎么判断它是“假干扰”呢？

那真干扰又是什么呢？

为此，我们还需要统一认识什么干扰才是“真干扰”？

“真干扰”是指空间电磁波与传输线发生电磁耦合，在传输线上产生了感应电动势，干扰感应电动势进入信号传输回路，在信号有效负载上，产生了干扰信号电压。这就是安防工程的“真干扰”。只要明白，“真干扰”是指空间电磁感应产生的干扰就够了。

“真干扰”和“假干扰”的提法，都属于工程方便用语，好说，好记，但不是学术用语，没有确切和不确切可言，只要正确理解它们的真实含义就够了。

【认识真、假干扰的传输路径特点】

监控系统的“真干扰”和“假干扰”，从图像的干扰现象上，很难区分。但是，在传输路径上却有着本质的区别和各自的特点，明确这一点十分重要。

1. “真干扰”不管它的频率高低、波形结构、基波谐波，也不管干扰源是什么，它们的共同特点是：干扰的产生，是通过空间电磁感应或电磁耦合实现的，干扰源与传输线路和设备没有线缆直接连接关系，干扰传输路径是“无形”的，“无线”的。

2. 各种“假干扰” 的传输路径基本特点是：

①系统外部的干扰源，是通过“有线连接关系”，引入信号（视频）传输回路的，这种“有线连接的传导关系”，是有意或无意“人工接入的”，性质属于“人工制造” 的。如地电位环路干扰，是由多点接地线形成的地环路，把地电位传导到视频传输回路的；

②系统内产生假干扰的“源头”，都是“传输线路或设备故障”直接引起的；

明确这两点，十分重要；

【明确真、假干扰的解决思路和办法有本质区别】

1. “故障类假干扰”—— 既然是“人工制造的”，解决思路和办法是：“事前尽量避免，事后查找排除故障”——即，“避免和排除”。

事前尽量避免：包括提高设计施工水平，积累经验，设备的正确选型、配套和检测，建立一套有效地抗干扰系统设计原则，预防和减少假干扰因素的产生；

事后查找排除故障：

① 首先是判断干扰性质：通过现场一些判断性测试，区分是真干扰还是假干扰；

② “解铃还须系铃人”，怎么制造的就怎么去解决。积累对假干扰产生因素的认识经验，提高工程现场排查故障的能力。——本质上，这不是抗干扰，这是透过干扰现象，分析发现系统的问题和排除系统故障。

③ 值得深思的是：没有认识到还会有与主观因素有关的“假干扰”，遇到干扰就认为是“外部因素”，就设想用抗干扰器类的设备来解决；

④ 与主观因素有关的“假干扰”，用抗干扰器类的设备来解决，多数是“无效的”；而且这种做法的本质是：企图用抗干扰设备来解决、排除主观制造的系统和设备故障——显然，这是违背科学实践规律的；

1. “真干扰”——基于传输路径是“无形”、“无线”的特点，解决思路和办法是“防，避，抗，补”： “防”——既然是“无线”耦合关系——首先想到的就是“屏蔽”——屏蔽传输线路和设备是最有效的预防措施。如穿镀锌铁管（不是薄壁钢管），走软铁（如马口铁）线槽，采用双绝缘双屏蔽抗干扰同轴电缆，铠装电缆，屏蔽电缆，埋地等，都有效，而且都是屏蔽广谱干扰；在电厂，变电站，电台，基站，车间电机群等恶劣电磁环境下，有必要事先考虑好采取“防”的措施；

“避”——改变传输线的布线路径，减弱线缆与干扰的电磁耦合，原理上可以，但实践上很难做到；改变传输方式，是“避”的有效方法，如采用射频，光缆，微波，数字等各类调制解调传输方式，也是有效的。射频抗干扰器（又称视频拓展器）也属于这一类“避”的方式，或者以避代抗方式；

“抗”——视频基带传输方式中，对视频源信号进行频率加权放大，提高视频传输信噪比，达到抑制干扰目的。实践表明，它没有调制解调方式带来的繁杂和弊端，延长了视频线的有效传输距离，也有效提高了图像传输质量；

“补”—— 视频基带抗干扰器，在具有一定的有效抑制干扰能力的同时，它必须是一个标准的“视频传输器”，是能够确保图像（信息）传输质量的传输器，包括补偿传输线缆的衰减和频率失真。衰减靠幅度放大补偿，频率失真靠频率加权补偿。不能只抑制干扰，不管传输质量。这类产品，如果没有足够的，适应不同传输距离的“频率加权”特性和功能，就不能实现有效的频率补偿，“视频传输器”最基本的传输性能也不可能合格；

上面解决“真干扰”的各种方式方法，都是不用区分什么干扰现象，什么干扰频率，什么干扰波形，也不管是什么干扰源产生，这些方式方法都是有效的。这就给解决工程干扰问题带来极大的方便。

【工程中解决干扰问题的思路】

发现干扰现象后，首先要着力区分是真干扰，还是假干扰，针对不同性质的干扰，采取科学、有效的解决办法。这里总结三点值得深思的问题：

1） 不少抗干扰器产品厂家或经销商，遇到干扰求助，不是首先帮助分析干扰性质，而是立即蜂拥而上，推荐自己的产品，甚至声称“可以百分之百解决问题”，“可以免费使用”等等。一个连干扰性质都分不清的厂家，它的产品你有理由质疑。

2） 本文提出的这些与“主观因素有关”的干扰现象，工程商首先应该深思，应该自检和自查。有位工程老板遇到了干扰，买了几种抗干扰器来解决，结果都是“无效”或“效果不明显”。在与笔者电话咨询时，初步分析“假干扰的可能很大”，建议他现场做几个干扰性质的判断性测试，他很不耐烦的说：“你就说抗干扰器能不能解决，啰嗦什么！”挂断电话。问题在哪里？他没有真假干扰的概念，认为解决不了，就是“抗干扰器不好用”，不知道监控系统产生的干扰，有的属于自己的主观责任。“主观随意”制造假干扰的问题，只有提高设计施工素质才能解决；也只有提高现场排除故障能力，才能解决；这是一个任重道远的问题。只看到“安防行业门槛低”，“高中生就可以干”……等等，就蜂拥而上做工程；只看到国外的IT产品是“技术”，没有看到“系统电磁兼容”是更难处理的技术难题；恐怕这种“主观随意”制造假干扰的问题，还将长久延续下去。

3） 应该认识到：在工程遇到的干扰中，这些与“主观因素有关的假干扰”，占多数；工程中，那些难以解决的干扰，绝大多数都是这类假干扰。基于这个认识，工程抗干扰问题，不仅仅是抗干扰产品价格，质量和有效性的竞争，更多，更难，更需要的是：工程商的观念认识，设计施工水平，排除系统故障能力的有效提高；也需要产品商，协助客户分析和排查工程现场的这些“系统和设备故障”。这又是技术服务能力、水平和态度的竞争。

现在，对于安全的防范，很多的安防监控商场和工程当中使用了监控设备系统。那么，监控公司随着我国监控行业的发展，这种系统的使用有什么优势呢？

1、先进性与继承性。城市视频监控工程报警联网系统的建设不可能将原有的以模拟为主的系统一概抛弃，合适的做法是在规划好全数字化系统的前提下尽可能将原有模拟系统纳入其中。最理想的系统是在两者之间能做无缝连接，形成完整的城市视频图像联网监控。[1]

2、性能价格比。设计者应合理设置系统功能、正确进行系统配置和设备选型，在关键设备档次优良的前提下，保证系统的整体价格较低，从而让系统具有较高的性价比。系统前端的摄像机选型和后端软件的水平应是关注的重点，前端摄像机的线数若低于460线，后续系统再好也无济于事，是不可能保证系统有清晰图像效果的。在某些应用场合还需要有宽动态范围等高级特性。

3、系统升级和维修的便捷性。由于系统规模较大，系统软件和核心设备应具有自动升级维护功能；另外，城市监控报警联网系统是由多个复杂的系统组成，包括网络、存储、操作系统、平台软件、各种前端设备等，所以要求每个子系统均应具有工作日志记录，包括系统各模块和核心设备。

4、实用性。系统应考虑当地环境条件、监视对象、监控方式、维护保养以及投资规模等因素，能满足城市视频监控报警联网系统的正常运行和社会公共安全管理的需求。

5、可靠性(Reliability)与稳定性。系统应采用成熟的技术和可靠的设备，对关键设备有备份或冗余措施。系统软件有维护保障能力和较强的容错及系统恢复能力，以保证系统稳定运行的时间尽可能长，一旦系统发生故障时能尽快修复或恢复。

6、可扩展性。宜采用分布式体系和模块化结构设计，以适应系统规模扩展、功能扩充、配套软件升级的需求。用户可随时依需要对系统进行扩充或裁剪，体现足够的灵活性。

7、系统的管理功能及易操作性。考虑到联网系统的规模及复杂性，管理软件平台应具有较好的系统构架，系统核心管理和业务管理必须明确分离，以确保满足不同的应用需求。由于系统中各类管理服务器、存储及转发服务器等数量较多，所以系统的网管功能必须强大，否则无法进行日常维护；系统所提供的管理和用户界面要清晰、简洁、友好，操控应简便、灵活、易学易用，便于管理和维护。

8、系统支持二次开发的能力。一个城市的监控报警联网系统的摄像机数目最少也有数百个，多的可达几万个，因此必须考虑到平台的可持续发展问题。要达到“视频创造价值”的目标，就要求系统具备二次开发的条件，只有这样才能保证平台视频资源的充分利用。

9、系统的安全保障程度。系统安全包括多个方面，其中主要是防止非法用户及设备的接入，所以除对不同用户(包括管理员和用户)要采取不同程度的验证手段外，还要保证不合法的设备不能接入到系统中去。联网监控系统最易受到黑客的攻击，应采取有效的安全保护措施，防止系统被非法接入、非法攻击和病毒感染。此外还需防雷击、过载、断电、电磁干扰和人为破坏等不安全的因素，以提供全面有效的安全保障措施。

10、兼容性与标准化程度。兼容性是实现众多不同厂商、不同协议的设备间互联的关键。系统应能有效地通信和共享数据，尽可能实现设备或系统间的兼容和互操作。系统的标准化程度越高、开放性越好，则系统的生命周期越长。控制协议、传输协议、接口协议、视音频编解码、视音频文件格式等均应符合相应国家标准或行业标准的规定。

前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。电视监控系统由摄像机部分（有时还有麦克）、传输部分、控制部分以及显示和记录部分四大块组成。在每一部分中，又含有更加具体的设备或部件。

监控设备摄像部分

摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”。它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。有时，被监视场所面积较大，为了节省摄像机所用的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄像机上加装电动的（可遥控的）可变焦距（变倍）镜头，使摄像机所能观察的距离更远、更清楚；有时还把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能覆盖的角度、面积更大。总之，摄像机就像整个系统的眼睛一样，把它监视的内容变为图像信号，传送给控制中心的监视器上。由于摄像部分是系统的最前端，并且被监视场所的情况是由它变成图像信号传送到控制中心的监视器上，所以从整个系统来讲，摄像部分是系统的原始信号源。因此，摄像部分的好坏以及它产生的图像信号的质量将影响着整个系统的质量。从系统噪声计算理论的角度来讲，影响系统噪声的最大因素是系统中的第一级的输出（在这里即为摄像机的图像信号输出）信号信噪比的情况。所以，认真选择和处理摄像部分是至关重要的。如果摄像机输出的图像信号经过传输部分、控制部分之后到达监视器上，那么到达监视器上的图像信号信噪比将下降，这是由于传输及控制部分的线路、放大器、切换器等又引入了噪声的缘故。

除了上述的有关讨论之外，对于摄像部分来说，在某些情况下，特别是在室外应用的情况下，为了防尘、防雨、抗高低温、抗腐蚀等，对摄像机及其镜头还应加装专门的防护罩，甚至对云台也要有相应的防护措施。这些也将在后面的有关章节中讨论。

监控设备传输部分

传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像信号。但是，由于某些系统中除图像外，还要传输声音信号，同时，由于需要有控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输，所以我们这里所讲的传输部分，通常是指所有要传输的信号形成的传输系统的总和。

如前所述，传输部分主要传输的内容是图像信号。因此重点研究图像信号的传输方式及传输中有关问题是非常重要的。对图像信号的传输，重点要求是在图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声、失真（色度信号与亮度信号均不产生明显的失真），保证原始图像信号（从摄像机输出的图像信号）的清晰度和灰度等级没有明显下降等等。这就要求传输系统在衰减方面、引入噪声方面、幅频特性和相频特性方面有良好的性能。

在传输方式上，至今电视监控系统多半采用视频基带传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，也有采用射频传输方式或光纤传输方式。对以上这些不同的传输方式，所使用的传输部件及传输线路都有较大的不同。

监控设备控制部分

控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。控制部分主要由总控制台（有些系统还设有副控制台）组成。总控制台中主要的功能有：视频信号放大与分配、图像信号的校正与补偿、图像信号的切换、图像信号（或包括声音信号）的记录、摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、防护罩等）的控制（遥控）等等。在上述的各部分中，对图像质量影响最大的是放大与分配、校正与补偿、图像信号的切换三部分。在某些摄像机距离控制中心很近、或对整个系统指标要求不高的情况下，在总控制台中往往不设校正与补偿部分。但对某些距离较远，或由于传输方式的要求等原因，校正与补偿是非常重要的。因为图像信号经过传输之后，往往其幅频特性（由于不同频率成分到达总控制台时，衰减是不同的，因而造成图像信号不同频率成分的幅度不同，此称为幅频特性）、相频特性（不同频率的图像信号通过传输部分后产生的相移不同，此称为相频特性）无法绝对保证指标的要求，所以在控制台上要对传输过来的图像信号进行幅频和相频的校正与补偿。 经过校正与补偿的图像信号，再经过分配和放大，进入视频切换部分，然后送到监视器上。总控制台的另一个重要方面是能对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行遥控，以完成对被监视的场所全面、详细的监视或跟踪监视。总控制台上设有的录像机，可以随时把发生情况的被监视场所的图像记录下来，以便事后备查或作为重要依据。至今，有些控制台上高设有一台或两台“长延时录像机”，这种录像机可用一盘60分钟带长的录像带记录长达几天时间的图像信号，这样就可以对某些非常重要的被监视场所的图像连续记录，而不必使用大量的录像带。还有的总控制台上设有“多画面分割器”，如四画面、九画面、十六画面等等。也就是说，通过BSV液晶拼接技术，可以在一台监视器上同时显示出四个、九个、十六个摄像机送来的各个被监视场所的画面，并用一台常规录像机或长延时录像机进行记录。上述这些功能的设置，要根据系统的要求而定，不一定都采用。

至今生产的总控制台，在控制功能上，控制摄像机的台数上往往都做成积木式的。可以根据要求进行组合。另外，在总控制台上还设有时间及地址的字符发生器，通过这个装置可以把年、月、日、时、分、秒都显示出来，并把被监视场所的地址、名称显示出来。在录像机上可以记录，这样对以后的备查提供了方便。

总控制台对摄像机及其辅助设备（如镜头、云台、防护罩等）的控制一般采用总线方式，把控制信号送给各摄像机附近的“终端解码箱”，在终端解码箱上将总控制台送来的编码控制信号解出，成为控制动作地命令信号，再去控制摄像机及其辅助设备的各种动作（如镜头的变倍、云台的转动等）。在某些摄像机距离控制中心很近的情况下，为节省开支，也可采用由控制台直接送出控制动作的命令信号——即“开、关”信号。总之，根据系统构成的情况及要求，可以综合考虑，以完成对总控制台的设计要求或订购要求。

监控设备显示部分

显示部分一般由几台或多台监视器（或带视频输入的普通电视机）组成。它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。在电视监视系统中，特别是在由多台摄像机组成的电视监控系统中，一般都不是一台监视器对应一台摄像机进行显示，而是几台摄像机的图像信号用一台监视器轮流切换显示，到目前流行BSV液晶拼接跨屏显示，画中画显示。这样做一是可以节省设备，减少空间的占用；二是没有必要一一对应显示。因为被监视场所的情况不可能同时发生意外情况，所以平时只要隔一定的时间（比如几秒、十几秒或几十秒）显示一下即可。当某个被监视的场所发生情况时，可以通过切换器将这一路信号切换到某一台监视器上一直显示，并通过控制台对其遥控跟踪记录。所以，在一般的系统中通常都采用四比一、八比一、甚至十六比一的摄像机对监视器的比例数设置监视器的数量。至今，常用的摄像机对监视器的比例数为四比一，即四台摄像机对应一台监视轮流显示，当摄像机的台数很多时，再采用八比一或十六比一的设置方案。另外，由于 “画面分割器”的应用，在有些摄像机台数很多的系统中，用画面分割器把几台摄像机送来的图像信号同时显示在一台监视器上，也就是在一台较大屏幕的监视器上，把屏幕分成几个面积相等的小画面，每个画面显示一个摄像机送来的画面。这样可以大大节省监视器，并且操作人员观看起来也比较方便。但是，这种方案不宜在一台监视器上同时显示太多的分割画面，否则会使某些细节难以看清楚，影响监控的效果。个人认为，四分割或九分割较为合适。

为了节省开支，对于非特殊要求的电视监控系统，监视器可采用有视频输入端子的普通电视机，而不必采用造价较高的专用监视器。监视器（或电视机）的屏幕尺寸宜采用14英寸至18英寸之间的，如果采用了“画面分割器”，可选用较大屏幕的监视器。

放置监视器的位置应适合操作者观看的距离、角度和高度。一般是在总控制台的后方，设置专用的监视架子，把监视器摆放在架子上。

监视器的选择，应满足系统总的功能和总的技术指标的要求，特别是应满足长时间连续工作的要求。由于监视器或电视机已有成型的产品，大家都很熟悉，在此不作详述。

监控设备设备要求

传输系统

监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场，所以传输系统包括视频信号和控制信号传输两部分。

视频信号传输

一般采用同轴电缆传输视频基带信号，也可采用光缆传送电视信号以及用平衡电缆对也就是利用电话电缆传送。由于电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用，可减少串扰，传输损失也较小。但当电缆作为长距离传送媒体时，会发生对地不平衡低频地电流的影响，有时也会有高频干扰。信号传输带宽为50Hz～4MHz，当传输距离在200m以内时，用同轴电缆传送，其衰减的影响一般可不予考虑；当传输距离大于200m时，电缆衰减量较大，为了能把整个带宽内不同频率的信号进行传输，必须使用电缆补偿放大器。某些场合，布线非常困难时，可以采用无线传输如微波定向传输，但它要占用频率资源，需经无线电管理委员会核准。

监控设备系统分类

中小型电视监控系统

通常的电视监控系统规模都不大，功能也相对简单，但其适用的范围非常广。所监视的对象也不仅仅限于想到的人、商品、货物或车辆，有些应用系统还涉及到对诸如天然气罐、高油墨瓜炉的监视，另有些应用系统则需要对工厂的烟囱及排污管道进行监视。电视监控系统可以自成体系，也可以与防盗报警系统或出入口控制系统组合，构成综合保安监控系统。一般来说，典型中小型电视监控系统的摄像监视点数不超过32点，造价大都在几万~几十万元。

简单的定点监控系统

最简单的定点监控系统就是在监视现场安置定点摄像机（摄像机配接定焦镜头），通过同轴电缆将视频信号传输到监控室内的监视器。例如，在小型工厂的大门口安置一台摄像机，并通过同轴电缆将视频信号传送到厂办公室内的监视器（或电视机）上，管理人员就可以看到哪些人上班迟到或早退，离厂时是否携带了厂内的物品。若是再配置一台录像机，还可以把监视的画面记录下来，供日后检索查证。

这种简单的定点监控系统适用于多种应用场合。当摄像机的数量较多时，可通过多路切换器、画面分割器或系统主机进行监视。以某著名外企总部为例，该总部曾多次丢失高档笔记本电脑，后来在其各楼层的所有12个出口都安装了定点摄像机，并配备了3台四画面分割器和24小时实时录像机，有效地杜绝了上述失盗现象。

某招待所也是采用了这种简单的定点监控系统。这是在1~6层客房通道的两端各安装一台定点黑白摄像机，加上大门口、门厅、后门、停车场等4个监视点共计16台摄像机，再配置一台16画面分割器、一台29英寸大屏幕彩电和一台24小时录像机便构成了完整的监控系统。

当监视的点数增加时会使系统规模变大，但如果没有其他附加设备及要求，这类监控系统仍可归属于简单的定点系统，以某超市的闭路电视监控系统为例，由于该超市的营业面积较大（上下两层总计约16000㎡），货架较多，总共安装了48台定点黑白摄像机。这48台摄像机的信号被分成了3组，分别接到了对应的16画面分割器、17英寸黑白监视器和24小时录像机（该超市的实际工程中另外增加了防盗报警系统和公共广播/背景音乐系统，此处从略）。

概况来说，以上的2种监控系统都属于模拟监控系统。现流行数字监控系统/网络监控系统还有无线监控系统。

监控设备球型云台

随着电视监控行业的迅速发展，其技术也有了许多突飞猛进的改进。近年来发展起来的球形云台摄像机(简称球机)就是其突出代表之一。球机以其外形美观、隐蔽、个性化、安装方便等特点正在逐步取代传统云台防护罩，但针对球机自身的特点，我们也应有深入的了解，以在工程中注意选择、合理配置、科学使用。

监控设备球机分类

一般来讲，球机在功能上主要分为普通球机和高速预置球机。在这里，我们主要讨论普通球机。普通球机主要指球机内置的云台为普通云台或无内置云台。

影响球型云台性能的主要因素及对策

就当今球机技术来讲，影响球机性能及质量的因素是多方面的，但主要来自如下各方面:

监控设备透光球罩

透光球罩简称球面

●图像清晰度下降主要原因:

·球面材质

·球面表面光洁度

·球面制造工艺解决方案:

①选用光学亚加力材料，其透光率好

②球面光洁度高，不能有任何缺陷，包括:不平、凹凸起、划伤、气泡等。

③球面制造工艺精良，严格控制出模时间、温度等，此外，作业现场干净、整洁、无尘也是重要的控制因素。

●图像重影一这是最经常出现的故障，也是用户及工程商不容易发现的故障

主要原因:

图像重影

·球面曲率的大小，比如:9"比14"重影机会多

·球面δ过大

·球面各部分厚薄不均匀

·选用镜头倍数与球罩尺寸不匹配

原因分析:

因为摄像机成像一般都是由像素构成，上述原因均可导致成像重影(参见图B)

解决方案:

①大倍数镜头尽量选用大尺寸球机

②尽量选用δ小的球面

③选用δ尽量相近的球面，球面厚薄尽可能一致且均匀

④根据镜头倍数，合理购置球机尺寸。

●透光率下降

主要原因:球面颜色

因为球机的一大优点是隐蔽性，因此隐蔽性越强就要求球罩颜色越深。由此深色球面的负作用是透光率下降。

解决方案:

①根据现场光照度，选择球面颜色

②尽量选择低照度摄像机

③合理选择球面颜色，一般选用浅烟、浅蓝等，可折中解决此矛盾。

●反光

主要原因:

·球机内部有反光物。

·摄像机与球面距离过远。

·旋转角度与外部光源形成光多角度反射。

解决方案:

①球机内尽量减少反光物

②安装中尽量将摄像机与球面接近

③尽量避免球机与外部光源构成不合理反射位置

监控设备球机结构

一般来讲，在户外使用的摄像机故障大大多于室内使用，究其原因主要是因为户外摄像机防护设备问题，而恰恰是防护问题大大降低摄像机和镜头使用寿命及工作的可靠性。因此科学的结构设计同样是球机性能的重要指标。

●户外型--高温、防雨、加热除霜是三大重要难点

高温

户外高温主要是阳光直射。一般球机在室外阳光直射下，内部可达55℃-60℃。一般防护罩可采用内部风冷方式降温，但风冷条件是对流，而球机没有对流渠道，因此球机最佳降温手段是遮阳。先进球机的设计均采用双层结构设计，如图A所示。双层对流通风设计更是有效降温的最佳手段。一般来说，选用双层遮阳罩的球机可降低球机内部温度3℃-5℃，而单就单层顶罩来讲，其材料也十分重要，一般铝材顶罩保温效果最差，工程ABS次之，而DMC、玻璃钢等材料保温效果要明显优于上述材料。

防雨与密封

优秀球机对防雨和密封要求很高。防雨不仅要考虑雨量，而且要考虑雨水方向。我国沿海等地区经常有台风，其雨水方向是全方位的，因此对球机密封要求很高。一般来讲，漏雨进水主要来自几个方面:

·球机本身设计装配不良

·球面与顶罩接触部分不密封或密封不好

·通过球机支架进水

·安装过程没有按照说明书指导在关键部分做防水处理(如支架与球机联结部、支架与墙体联结部等)

·安装中球机出线处理不好，水顺导线进入球机 注意上述要点可大大减少漏水可能。

加热与除霜

由于球机中摄像机和镜头均在球机内下部，因此球机内的加热功能设计要十分合理。一般来讲，加热器安装在球机上部，并应配有同步小型风扇，将热量吹向球机下部及球面，以起到加热摄像机和镜头并除霜的作用。

目前，最新设计是将加热器安装在球机的内侧壁，同时配同步风扇。其优点如图C所示。科学地使加热风在球机内循环，不会形成热风阻流及产生死气流区，最大限度使其加热均匀，起到加热、除霜、除水气的目的。

●电机及内部结构设计

·电机是云台和球机关键部件。一般来讲，针对目前国内外电机技术衡量电机优良的主要指标是其可靠性。因此，电机在一定温度、湿度条件下连续运行的小时数是硬指标。此外，电机乱向、卡死、停机、发热、噪声、干扰等也都是云台电机的重要指标，选用优良电机可大大提高球机寿命和可靠性。

·内部结构设计的科学性、实用性。如:摄像机托板可上下调节，如前述，可最大限度地使摄像机接近球罩；内部走线合理；安装接线方便；云台回差小；连续转动抖动小；转速设计合理等也是重要指标。

监控设备切换器

视频切换器是组成控制中心中主控制台上的一个关键设备，是选择视频图像信号的设备。简单地说，将几路视频信号输入，通过对其控制，选择其中一路视频信号输出。

在多路摄像机组成的电视监控系统中，一般没必要用同摄像机数量一样的监视器一一对应显示各路摄像机的图像信号。如果那样，则成本高，操作不方便，容易造成混乱，所以一般都是按一定的比例用一台监视器轮流切换显示几台摄像机的图像信号。视频切换器目前多采用由集成电路做成的模拟开关。这种形式切换控制方便，便于组成矩阵切换形式。切换的控制信号可采用编码方式。

目前所使用的主控制台上的视频切换器，一般都做成矩阵切换形式以及积木式。可根据系统中摄像机的多少以及摄像机对监视器的比例来选用视频切换器的输入输出路数及任意组成切换比例。

视频切换器的主要技术指标：

1. 切换比例，此指标即指切换器的输入路数及切换后输出的路数。如果是矩阵形式的视频切换器，可通过编码任意选择切换比例。如果切换比例是固定的，一般常用的有“四选一”、“六选一”等等。

2. 隔离度：这项指标是衡量多路视频信号输入到切换器上时，各路视频信号之间以及它们与切换后输出的信号之间隔离的程度。一般用分贝(dB)表示，此项指标值越高越好。

3. 微分增益DG、微分相位DP 微分增益DG是指被切换后输出的视频信号与切换前的信号在幅度上的失真程度。此指标值越小，表明失真越小。

微分相位DP是指被切换后输出的视频信号与切换前的信号在相位上的失真。此指标值越小，表示在相位上失真越小。一般要求电视监视控系统中使用的视频切换器的DG≤8%，DP≤8°。

1. 输入电平与输出电平 有些视频切换器还给出输入电平(或输入电压)和输出电平(或输出电压)的技术指标。输入电平是指视频切换器输入端对输入视频信号电压幅度的要求，一般为0.8Vp-p至1.2Vp-p；输出电平是指视频切换器输出端输出电压的幅度标准，一般为1Vp-p至1.2Vp-p。

监控设备分割器

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(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512×512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)；

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

监控设备云 台

云台是安装、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。

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0°～350°，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0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达480°/s以上，垂直旋转速度在120°/s以上。

监控设备防护罩

防护罩是监控系统中重要的组件。它是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。

防护罩一般分为两类。一类是室内用防护罩，这种防护罩结构简单，价格便宜。其主要功能是防止摄像机落灰并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。另一类是室外用防护罩，这种防护罩一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同时，为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元体，既可自动加温，也可自动降温，并且功耗较小。

另外，还有半球形、球形防护罩，这种防护罩内置万向可调支架，造型美观。

1、对每个摄像机所供电源的插座要经常检查，防止插头脱落。

2、保证对每个摄像机和监控中心的供电电压较恒定。

3、对低矮位置的摄像机尽量设有明显标志，提醒非监控管理人员触碰。

4、对监控中心的监控控制设备派专人专管，要求非监控人员禁止操作。

5、监控中心在每晚无人的情况下一定要对监控设备断电。

6、对监控设备经常擦拭保养

监控设备概述

智能一体化监控主机是针对楼宇，商场，弱电机房，数据中心等重要场所开发的一款多用途监控报警主机。具有数据采集、分析处理、联动控制、报警通知,报表查询等各种功能，内嵌WEB服务器.用户通过IE浏览器查看监控场地环境、设备参数，告警、报表等信息，代替人工巡检，实现无人值守，提高维护效率，降低管理成本。

监控设备特点

1、采用低功耗嵌入式工控主机和嵌入式组态监控系统，系统部署快捷，稳定可靠。

2、内置嵌入式数据库,可单机独立运行并保存1年以上报警事件、历史数据及门禁进出记录等信息。

3、工程维护方便，可远程调试及升级软件。

4、内置看门狗功能，确保系统不间断运行。

5、所有历史数据保存到内嵌的SD卡或硬盘中，彻底摆脱FLASH机械读写数据带来的安全隐患。

6、可接入多达15个智能设备