CCTV 闭路电视监控系统设备简介

CCTV 闭路电视监控系统设备简介
CCTV 即Closed Circuit Television 的缩写，是闭路电视系统的意思。其利用电学原理，透过光学镜头所摄取的影像光能，经由摄影机内的芯片(CCD)或摄像管(tube)转变为电能，再经由电缆线及一些用途不同的辅助器材传送到监视器上，使电能回复光能呈现在屏幕上。

目前大多数新式系统中，除特殊运用外，多采用CCD摄影机，此种趋势在将来会更普遍。所谓CCD(charge coupled device，电荷耦合组件)为一摄像组件，此组件可将光线变成电荷，并可将电荷储存及转移，且能令储藏之电荷取出，使电压发生变化。
● CCD摄影机与摄像管摄影机比较时，具有下列优点：
(1) 体积小，重量轻。
(2) 低残像。
(3) 磁场不会影响到画面。
(4) 抗震动、抗撞击。
(5) 寿命长。
▼ CCD尺寸
摄影机所使用之CCD可分为2/3"、1/2"、1/3"等尺寸类别。因为影像表面变小，图素数量及敏感度(sensitivity)随之减少。最近已将此问题解决，为了节省成本，制造商多采用1/3"CCD。

▼ 电源
(1) 交流电源(AC mains)
(2) 24V交流电源(24V AC)此类摄影机另需加装一个24V AC的转接器。
(3) 单电缆(one cable)此类摄影机之电源(DC power)来自同轴电缆(需加装控制器)，此电缆供视频信号输出使用。

▼ 分辨率(resolution)
通常是指水平解晰度，除非特别指定"垂直"时。

(1) 水平解晰度(horizontal resolution) 其数目是由明显的垂直交互黑白线条之最大数目乘以0.75而得。
一般以CCD之图素(pixel)数量及摄影机的电子特性决定。
(2) 垂直解晰度(vertical resolusion) 其数目是由明显的水平交互黑白线条之最大数目而得。
一般以扫描线的数目及扫描方法而得。
▼ 黑白 / 彩色若监视一个景物的位置或景物的移动时，建议选用黑白摄影机。彩色摄影机适用于景物细部辨别做实时(real time)的监视。通常黑白摄影机比彩色摄影机更为敏感，所以黑白摄影机适用于光线不足之地区或夜晚无法安装照明设备之地点。 ▼ 照度(illumination)依照安装地点的亮度来选择摄影机。如果地点的亮度超过最低物体亮度10倍以上时，画面一定清晰 。
■ 同步系统(synchronization system)
进行发射机及接收机同步时，须完成信号同步。水平同步信号控制水平扫描，垂直同步信号控制垂直扫描。
同步系统分为下列四种：
 
▼ 内同步(internal synchronization)藉由摄影机的内同步信号产生电路之同步信号来完成操作。

▼ 外同步(external synchronization)藉由一个外部的同步信号产生器，将同步信号分送到摄影机的外同步输入来完成同步。

▼ 电源（行锁定）同步(power（line-lock）synchronization)利用摄影机的AC电源周波来完成垂直驱动(VD)同步。
■ 功能
▼ 电子快门(electronic shutter)固体摄像素子的电荷累积时间，依电子的可变性而控制曝光时间的功能。此一功能可使摄影机捕捉快速移动之物体。▼ 白平衡(white balance)对于彩色摄影机为配合光源而调整颜色再现的功能。 (1) 自动白平衡(automatic white balance；AWB) 自动储存物体预设的白平衡。适用于固定光源的地方。(2) 自动追踪白平衡(automatic tracking white balance；ATW)可经常对一个物体的色温变化追踪和侦测，并自动调整白平衡。适用于定期光源改变的地方，例如夜间用萤光灯来替代天然光线之地方。 ▼ 光圈(iris)(1) 手动(manual)光圈 当亮度变更时需手动调整光圈，所以适用于亮度不变的地方。(2) 自动(auto)光圈 因亮度变更时光圈可自动调整，所以适用于每天定时光源会变换的地方。● Video input型式镜头内有电路来侦测进入镜头里的光度。● DC input型式镜头内无光度侦测电路，反之有些摄影机内部加上了光度侦测电路，故镜头本身较便宜。

■ 镜头之选择
镜头选择与摄影机选择同样重要。依照监视时被观察物体之尺寸(观察范围)、物体亮度变化及CCD尺寸来选择镜头的型式。一般有下列几项选择条件：▼ 焦距(focal length) 必须注意物体到摄影机之距离及观察尺寸。▼ 镜头种类 可分为广角(wide angle)、望远(telephoto)、标准(standard)、伸缩(motorized)、针孔(pin-hole)、棱镜(prism)。▼ 安装座分为C mount及CS mount。 ▼ 孔径比(aperture ratio)孔径比可指示镜头的亮度，亦即我们在规格上所见的F值(F-stop number)。此比率是镜头的光圈直径(D)与镜头焦距(f)之比；数值愈小，光圈愈大，透过的光线愈多。F=f/D■ 监视器之选择依照黑白或彩色及屏幕大小来选择监视器。■ 外围设备因安装位置环境需要及监视作业周全与便利，必须加装许多外围设备，如回转台、防护罩、跳台器，甚或矩阵控制器。
● 监视摄影机所需之明亮度
■ 最低被照体照度
在摄影机的可辨识范围内，被照体需要一定之明亮度，摄影机才可输出被照体之影像，此明亮度称之为＜最低被照体照度＞。各型号摄影机可摄得影像所需之明亮度皆不相同，因此明亮度即成为摄影机感度之标准。
＜最低被照体照度＞会随着镜头之F值(最大口径比)、光源之色温、被照体之反射率、增益的最大值等条件不同而改变。
镜头之F值（最大口径比）      将镜头之明亮度数值化
光源之色温      人类肉眼不可辨识光源之色温数值化
被照体之反射率      被照体入射光线和反射光线之比率
增益的最大值      摄影机感度之最大值
■ 镜头之明亮度（F值）
F 值即指镜头之明亮度。镜头规格中所显示＜最大口径比1:1.2＞之＜1.2＞即为F值。F值越小表示镜头之明亮度越高。F值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。镜头之射入光量与光束之断面积[镜头的有效口径[D]的平方]成比例，因此影像明亮度为F值平方之反比。由此推算，F值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。
 
■ 最低被照体照度之换算方式
摄影机规格记载之最低被照体照度，是使用F1.4镜头所测定之值。实际使用时，根据所组合镜头之F值不同，最低被照体照度也有所不同。
 在C-CC350摄影机
＜最低被照体照度：3Lx(50IRE)(F1.4)＞上加装CT-0312G(F1.2)之镜头时，其换算之最低被照体照度为：
(3Lx)×(1.2×1.2)/(1.4×1.4)＝2.2Lx
使用比 F1.4明亮度更高之镜头（非球面镜头等），最低被照体照度也随之下降，即使是昏暗的物体，摄影机也可清楚地输出被照体之影像。

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闭路电视监控系统是在小区主要通道、重要公建及周界设置前端摄像机，将图像传送到智能化管理中心，中心对整个小区进行实时监控和记录，使中心管理人员充分了解小区的动态。同时采用多媒体控制平台与周界防越报警系统及住宅室内报警系统联动。当发生警情时 ，中心监视器将自动弹出警情发生区域的画面，并进行记录。
小区闭路电视监控系统的主要目的是将重要观察点(主要分布在小区主干道及小区出入口、其它重点部位等重点区域)的被检测的图像传送到设在物业管理中心的控制室， 中心控 制室可以对所控制的摄像点进行遥控，并可在非常事件突发时及时将叠加有时间、地点等信息内容的现场情况记录下来，以便重放时分析调查，并作为具有法律效力的重要证据，这样 既提高了保安人员处警的准确性，也可为公安人员迅速破案提供有力证据。 　　
小区周界防盗报警系统还可以与闭路电视监控系统联动，一旦报警，监控中心图像监视 屏上立即出现与报警点相关的图像，并自动以高密度方式录像。值班保安人员可以通过云台和变焦镜头监视报警区域的所有情况，以便及时发出报警信息。
电视监控系统基本结构
系统组成 ： 摄像 传输 控制 显示（记录）
系统功能 ：　
摄像部分 是安装在现场的，它包括摄像机、镜头、防护罩、支架和电动云台，它的任务 是对被摄体进行摄像并将其转换成电信号。
传输部分 的任务是把现场摄像机发出的电信号传送到控制中心，它一般包括线缆、调制 与解调设备、线路驱动设备等。
显示与记录部分 把从现场传来的电信号转换成图像在监视设备上显示，如果有必要，就 用录像机录下来，所以它包含的主要设备是监视器和录像机。
控制部分 则负责所有设备的控制与图像信号的处理。
系统规模 ：
小型电视监控系统　一般摄像机数量＜10个。 中型电视监控系统一般摄像机数量在10～100个范围内。监控系统可根据管理需要设置若干级管理的控制键盘及相应的监视器。 大型电视监控系统　一般摄像机数量＞100个，它是将中型监控系统联网组合而成的，系统设总控制器和分控制器进行监控管理。
电视监控系统设备 摄像机 传输电缆 控制设备 显示终端 录像机 　
1. 摄像机 　　根据摄像机的性能、功能、使用环境、结构颜色等有以下分类。 　　
(1) 按性能分类
①普通摄像机：工作于室内正常照明或室外白天。 　　
②暗光摄像机：工作于室内无正常照明的环境里。 　　
③微光摄像机：工作于室外月光或星光下。 　　
④红外摄像机：工作于室内、外无照明的场所。 　　
2) 按功能分类
①视频报警摄像机：在监视范围内如有目标在移动时，就能向控制器发出报警信号。 　　
②广角摄像机：用于监视大范围的场所。 　　
③针孔振摄像机：用于隐蔽监视局部范围。 　　
(3) 按使用环境分类 　
①室内摄像机：摄像机外部无防护装置，使用环境有要求。 　　
②室外摄像机：在摄像机外安装防护罩。内设降温风扇、遮阳罩、加热器、雨刷等。适 应室外温、湿度等环境的变化。 　　
(4) 按结构组成分类
①固定式摄像机：监视固定目标。 　　
②可旋转式：带旋转云台摄像机，可做上、下、左、右、旋转。 　　
③球形摄像机：可做360°水平旋转，90°垂直旋转，预置旋转位置。 　　
④半球形摄像机：吸顶安装，可做上、下、左、右旋转。 　　
(5) 按图像颜色分类
①黑白摄像机：灵敏度和清晰度高，但不能显示图像颜色。 　　
②彩色摄像机：能显示图像颜色，灵敏度和清晰度在同种情况下比黑白摄像机低。 　
2. 传输电缆
(1)同轴电缆　用于传输短距离的视频信号，当传输黑白视频信号时，在5.5ＭＨz点不平坦度＞6ｄＢ时，需加均衡放大器。 　　
(2)光缆　当需要长距离传输视频及控制信号时，采用光缆传输。传输距离在几十公里内无需加中继器。 　
3. 控制设备
　　(1)视频切换器　具有画面切换输出，固定画面输出等功能。 　　
(2)多画面分割控制器　具有顺序切换、画中画、多画面输出显示回放影像，互联的摄像机报警显示，点触式暂停画面，报警记录回放，时间、日期、标题显示等功能。 　　
(3)矩阵切换系统 　　
①分区控制功能：对键盘、监视器、摄像机进行授权。 　　•键盘到监视器：设定哪些键盘可以控制哪些监视器。 　　•监视器到摄像机的分区：设定哪些监视器可显示哪些摄像机的图像。 　　•键盘到摄像机的分区：设定哪些键盘可调用哪些摄像机的图像。 　　•键盘到摄像机控制的分区：设定哪些键盘可控制哪些摄像机的动作。 　　
②分组同步切换。将系统中全部或部分摄像机分成若干组，每一组摄像机可以同步地切 换到一组监视器上。 　　
③任意切换。是指摄像机的任意组合，而且任一台摄像机画面的显示时间独立可调，同 一台摄像机的画面可以多次出现在同一组切换中，随时将任意一组切换调到任意一台监视器上。 　　
④任意切换定时自动启动。任意一组万能切换可编程在任意一台监视器上定时自动执行 。 　
　⑤报警自动切换。具有报警信号输入接口和输出接口，当系统收到报警信号时将自动切 换到报警画面及启动录像机设备，并将报警状态输出到指定的监视器上。 　　
⑥报警状态自动输出系统。可将报警状态自动输出到打印机和监视器上。
⑦报警处理。报警显示： 　　•时序显示方式：时序显示多个报警点，每一点的显示时间独立可调。 　　•固定显示方式：显示第一个报警点，直到确认为止。 　　•双监视显示方式：多个报警点分组时序显示在一组监视器上。 　　•报警复位：具有手动复位、延时自动复位、报警信号消失自动复位。 　　
⑧多个控制键盘输入接口。 　
⑨ＲＳ-485输出接口及控制输出接口。 　　
(4)其它控制 　　
①电动变焦镜头的控制。变焦镜头是在固定成像面的情况下能够连续调整焦距的镜头， 它与电动旋转云台组合可以对相当广阔的范围进行监视，而且还可以对该范围内任意部分进行特写。对它的控制就是变焦、聚焦和光圈三种功能，每种有长短、远近或开闭两种控制， 总计六种控制。 　　
②云台的控制。电动旋转云台需要左右和上下四种控制，有些云台还有自动巡视功能， 所以要增加云台自动控制。 　
　③切换设备的控制。切换的控制一般要求和云台、镜头的控制同步，即切换到哪一路图 像，就控制哪一路的设备。 　　电视监控系统还有许多高级的控制。比如现在一些把云台、变焦镜头和摄像机封装在一 起的一体化摄像机，它们配有高级的伺服系统，云台可以有很高的旋转速度，还可以预置监视点和巡视路径，这样，平时可以按设定的路线进行自动巡视，一旦发生报警，就能很快地 对准报警点，进行定点的监视和录像。一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。 　
4. 显示终端及录像机
(1)显示终端(监示器)　前端摄像机传送到终端的视频信号由监视器再现为图像。按功能的不同可分为图像监视器和电视监视器。 　　
①图像监视器。它与电视接收机相比不含高频调谐、中频放大、检波、音频放大等电路 。其特点是：视频带宽可达7～8ＭＨz，水平清晰度达500～600线以上。显像管框内的画面 在水平和垂直方向的大小可以自由调整，以便于对图像的全部画面进行检查。 　
　②电视监视器。这种监视器兼有图像监视器和电视接收机的功能。其特点是：可作为录 像机的监视接收机，将广播电视信号转换为视频信号，在屏幕显示的同时送往录像机进行录像。作为录像机的录像信号重放时的图像显示设备。可以输入摄像机直接传送来的视频信号 和音频信号，进行监视和监听，并同时送往记录设备录音、录像。 　　
(2)录像机　录像机的工作原理是通过磁头与涂有强磁性材料的磁带之间的作用，把视频和音频信号用磁信息方式记录在磁带上，并可将磁带上的磁信息还原为音视频电信号。 　　电视监视系统中一般都采用长时间录像机，它除了以标准速度进行记录和重放之外，还 具有下述功能： 　
　①以标准速度记录的图像可以用慢速度或静像方式进行重放。 　
　②以长时间记录的图像可以用快速或静像方式重放。