电视监控系统前端设备选择

在电视监控系统中，由于设备选择不当，导致图像质量下降或是大量资金 浪费的现象屡见不鲜。合理选择电视监控设备、集成较高性能价格比的系统，是安全防范行业同仁一直追求的目标。文章从实际应用的角度介绍了如何合理选择电视监控系统的前端设备，为系统的集成提供了可借鉴的经验。
　　关键词　电视监控系统　设备　选择
　　电视监控系统前端设备主要包括：摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、控制解码器、射灯等。目前，这些设备生产厂家很多，其品牌、型号、功能各异。因此，合理选择这些设备，对提高电视监控系统图像质量颇为重要。下面结合工程实际谈些体会。
　　1　摄像机的选择
　　摄像机是电视监控系统核心设备，根据用户要求，合理选择非常重要。现在安全防范用的电视监控系统一般都采用CCD摄像机，因为它与真空管摄像机相比具有体积小、重量轻；惰性小；灵敏度高；图像均匀性好；抗冲击性好；寿命长等优点。在实际工程中，如果监视目标照度不高，而用户对监视图像清晰度要求较高时，宜选用黑白CCD摄像机；如果用户要求彩色监视时，应考虑加辅助照明装置，或选用彩色#0;黑白自动转换的CCD摄像机，这种摄像机当监视目标照度不能满足彩色摄像要求时自动转为黑白摄像。
　　在确定用黑白摄像机还是用彩色摄像机之后，进而要考虑的问题是摄像机的技术指标。主要考虑的指标如下所述。
　　1.1　分辨率(清晰度)
　　表示摄像机分辨图像细节的能力，通常用电视线(TVL)表示。它取决于CCD芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。
　　黑白摄像机水平清晰度一般要选择450TVL左右的，考虑到施工等因素，系统的最终清晰度能满足我国行业标准GB/T16676－1996中规定的380TVL。
　　彩色摄像机水平清晰度一般要选择大于350TVL的，因为人眼对彩色难于分辨更细，这样选择也能满足GB/T16676－1996中对彩色监视系统270TVL的要求。
　　1.2　灵敏度
　　在镜头光圈大小一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。例如：使用F1.2的镜头，当被摄物体表面照度为0.04Lx时，摄像机输出信号的幅值为350mV，即最大幅值的50％，则称此摄像机的灵敏度为0.04Lx/F1.2。如果被摄物体表面照度再低，监视器屏幕上将是一幅很难分辨层次的灰暗图像。根据经验一般所选摄像机的灵敏度为被摄物体表面照度的1/10时较为合适。
　　1.3　信噪比
　　即信号电压与噪声电压的比值。CCD摄像机信噪比的典型值在45～55dB之间。一般的电视监控系统中要选50dB左右的，这样不仅能满足行业标准中规定系统信噪比不小于38dB的要求，更重要的是当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰。
　　1.4　工作温度
　　－10～＋50℃是绝大多数摄像机生产厂家的温度指标。视使用地区的温度变化加防护或特别防护。
　　1.5　电源电压
　　国外摄像机交流电压适应范围一般是198～264V抗电源电压变化能力较强；国内摄像机交流电压适应范围一般是200～240V，抗电源电压变化能力较弱，在系统中使用时一般需稳压电源。

　　 2　镜头的选择
　　 镜头种类繁多，分类方式就有好几种，我们只从控制方式上谈谈如何选择摄像机镜头。
　　2.1　手动光圈定焦镜头
　　 这种镜头用于监视固定目标，且光照度变化较小的场合。这种镜头价格比较便宜。所需焦距大小可用下式估算。
　 f=A?L/H
　 式中：f—镜头焦距
　 A—摄像机成像面高度
　 L—被摄物体到镜头距离
　 H—被摄物体高度
　 焦距越大，视场角越小，监视范围越窄；焦距越小，视场角越大；监视范围越宽。
　　2.2　自动光圈定焦镜头
　　 当进入镜头的光通量变化时，摄像机CCD成像面上产生的电荷也相应变化，使视频信号电平发生变化，产生一个控制信号，驱动镜头内的微型电机正向或反向转动，从而调整光圈的大小。当视场照度变化在100倍以上时，选这种镜头。但需注意的是：如果视场照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用这种镜头摄像效果不理想。
　　2.3　自动光圈电动变焦镜头
　　 此镜头与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机，其中一个电机与镜头的变焦环啮合，受控转动时，可改变镜头的焦距；另一个电机与镜头的聚焦环啮合，受控转动时完成镜头的聚焦。由于增加了两个微型电机，这种镜头的价格较贵。
　　2.4　电动三可变镜头
　　 与自动光圈变焦镜头相比只是对光圈的调整由自动控制方式改为遥控器控制。它也含三个微型电机，通过一组6芯控制线与控制器相连。目前这种镜头应用较多。
　　 在选择镜头时，除根据不同场合、不同要求选择不同控制方式的镜头外，还要考虑下面问题。
　(1)镜头尺寸要与摄像机成像面尺寸一致。例如：1/3″摄像机要选1/3″镜头。在难以一致时，可用大尺寸镜头配小尺寸摄像机；反之不行。
　 (2)镜头接口与摄像机接口要一致，不一致时要加连接圈。例如：C型镜头安装在CS型摄像机上时，必须在C型镜头上加连接圈，如果不加连接圈就可能碰坏CCD成像面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。
　　3　云台、防护罩、支架、控制解码器的选择
　　3.1　云台
　　 云台可以简单理解成安装摄像机的底座，只是这个底座可以全方位(水平和垂直两个方向)或(水平方向)转动。因此，云台的使用扩大了摄像机的视野。在电视监控系统中，需要巡回监视的场所(如大厅等)都要使用云台。选用云台时要注意以下几点。
　　 (1)所选云台的负荷能力要大于实际负荷的1.2倍。就是说云台上所有设备重量之和应小于云台的负荷能力，如果让云台满负荷或是超负荷运行，虽能免强工作，但启动时惰性大，特别是垂直转动时更困难，极大的影响了巡视效果。
　(2)云台转动停止时应有较好的自锁性能，刹车时回程角应小于1?。
(3)室内云台在最大负荷时，噪声应小于50dB。
　　3.2　防护罩
　　 用于保护摄像机的装置叫防护罩。有室内、室外之分，室内防护罩主要作用是防尘；而室外防护罩除防尘之外，更主要的作用是保护摄像机在较恶劣自然环境(如雨、雪、低温、高温等)下工作。这不仅要求严格的密封结构，还要有雨刷、喷淋装置等，同时具有升温和降温功能。由此决定了室外防护罩的价格远高于室内防护罩。选择防护罩时还应注意的是：防护罩的标称尺寸与摄像机标称尺寸一致，即1/3″摄像机选用1/3″防护罩。若难于一致时，可用大尺寸防护罩配小尺寸摄像机；反之不行。
　　3.3　支架
　用于固定摄像机的部件，有壁装、吊装等型式。支架的选择比较简单，只要其负荷能力大于其上所装设备总重量即可，否则易造成支架变形，云台转动时产生抖动，影响监视图像质量。
　3.4　控制解码器
　　 在有云台、电动镜头和室外防护罩的电视监控系统中，必须配有控制解码器。这样在控制室中操纵键盘相应按键即可完成对前端设备各动作及功能的控制。控制解码器必须与系统主机同一品牌，这是因为不同厂家生产的控制解码器与系统主机的通信协议、编码方式一般都不相同，除非某控制解码器在说明书中特别说明该设备与某个品牌的主机兼容，否则绝不可选用。
　　4　射灯的选择
目前绝大多数电视监控系统均配置随摄像机转动的射灯以辅助照明，其最大好处是灵活、方便，且价格不贵。黑白电视监控系统宜配置高压水银灯；彩色电视监控系统宜配置碘钨灯。当需夜间隐蔽监视时应用红外射灯。红外射灯一种是在普通照明灯前加滤光片，另一种是由红外发光二极管阵列构成。前者耗能较大，且常产生“红暴”(由于滤光不净，有少量红光被人眼看到)；后者极少产生“红暴”，但照射距离较近。另外，还需提醒的是：红外射灯对彩色电视监控系统不起作用，这是由于红外光被彩色摄像机中的彩色滤色器滤掉的缘故。