工业视频监控系统的组成

工业视频监控系统的基本组成

根据监控区域的大小以及实际的需要，电视监控系统可有大、中、小型系统之分。而所谓系统的大、中、小型之分只是在设备数量的多少、设备质量的高低以及系统的复杂程度上有所差异而已。一般工业电视监控系统均是由前端系统(或前端设备)、传输系统和终端系统(或终端设备)这三大部分所组成。

工业电视监控系统的组成示意图

一、前端设备及介绍

前端设备主要负责信号的采集，主要设备有摄像机、摄像机用镜头、摄像机防护罩、摄像机云台及支架，球形一体化机、解码器、等。

1、摄像机：采用先进的电荷耦合器件CCD图像传感技术。具有自动光圈接口、自动白平衡、电子快门、照度要求、逆光补偿、标准清晰度或高解象力等适合多种场合使用的摄像机供用户选择。可分为：黑白摄像机：经济实用，具有超一流的清晰度和灵敏度；彩色摄像机：高清晰度和色彩形成鲜明图像对比；半球黑白/彩色摄像机：经济便利、自带镜头、安装支架，可与周围环境气氛协调一致；

2、镜头：通过改变镜头来调整摄像范围以获得合适图像，镜头能够与系列摄像机配合。分为：定焦镜头和变焦镜头。定焦镜头有广角、标准和长焦距型，还可选择适合照明条件不变场所使用的手动光圈镜头或更适合光照经常变化场所使用的自动光圈镜头；变焦镜头的调整可以满足对被摄物体的视场要求。

3、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。我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。云台有多种类型：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，即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。

4、防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。挑选防护罩时先看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，最后还要考虑外观、重量、安装座等等。

5、支架：如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上……由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。

6、解码器：解码器是电视监控系统中的前端接口控制设备，它接收视频矩阵切换／控制主机发出的控制信号，实现对云台、镜头等设备的控制。解码器接收视频矩阵切换／控制主机发出控制信号的方式有多种类型。一种是利用屏蔽双绞线直接接收专用格式的动作控制码(一般为曼彻斯特码)，另一种是利用多芯电缆，采用RS—232接口来接收ASCII码控制数据。再一种是与视频信号共用同轴电缆采接收控制信号的方法。有关这方面的问题请进一步参看后面的分析。

解码器可分为单路型和多路型。单路型解码器仅控制一路摄像机，多路型解码器则可分别多路摄像机。解码器还可分为室内控制型解码器和室外控制型解码器。室外控制型解码器除可控制云台、镜头的动作外，还要控制室外防护罩上的雨刷、除霜加热器等的动作。置于室外的还要求密封、防尘、防水等性能要好。室内控制型解码器一般仅控制云台和镜头的动作，也有的具有报警输入端及灯光联动输出端。解码器电路的类型很多，接线也不完全相同，但基本上是大周小异的。

二、传输系统

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，目前电视监控系统多半采用视频基带传输方式，最常用的传输介质是同轴电缆。即使其它设备的性能都非常好，如果没有良好的传输系统，最终看到的效果将仍然无法令人满意。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。

三、终端设备及介绍

终端设备的作用是对前端已采集到的信号进行处理。它主要包括视频信号的切换、显示和记录等主要功能。设备主要包括：控制键盘、监视器、矩阵控制主机、控制台、多画面处理器和录像机等。

所有控制设备及显示记录等终端设备均放在中心控制室内。控制设备为矩阵控制主机。显示设备是专业监视器或收监两用机。记录设备是长时间时滞录像机。另外在必要的场所如领导办公室和保卫办公室设付控键盘和监视器，各处监看权限可由主机设定，如主控和办公室副控可监看任何监控点，有些付控点仅能监视公共区域和工厂出入口。

1、顺序式视频音频切换器：可以对来自2路至12路的摄像机图像和相应的音频信号按照顺序进行切换，其时序切换图像信号分别在监视器上自动顺序显示,切换时间可调整。亦可手动切换选择或旁路隔离某一路指定摄像机图像显示。

2、视频图像处理器：用视频图像处理器可以将多幅图像同时在一个监视器屏幕上分割显示出来，也可以从多幅图像中任选一幅全屏显示。具有报警输入接口，报警时自动切换显示相应摄像机全屏图像。更高级型号处理器带录像回放控制功能。

3、矩阵切换控制器：预编了程序，用以控制视频和管理报警的输入和输出。

4、专业录像机：使用一盒普通家用录像带可以方便地录制24小时甚至168小时直至960小时的系统所有摄像机图像和音频信号，管理简明方便；录像重放时，配合视频图像处理器既能显示多画面分割图像又能手动切换显示某路摄像机全屏幕图像；异常图像确认可以在高速回放中进行；接收到传感器的报警信号，可以自动启动录像机或转换到实时录像状态；监视器显示操作程序和功能菜单。

5、监视器：是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监视器分彩色、黑白两，尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等，常用的是14英寸。监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。另外，有些监视器还有音频输入、S-video 输入、RGB分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处理工作，在此不作介绍。