電視監控系統前端設備選擇

在電視監控系統中，由于設備選擇不當，導致圖像質量下降或是大量資金 浪費的現象屢見不鮮。合理選擇電視監控設備、集成較高性能價格比的系統，是安全防范行業同仁一直追求的目標。文章從實際應用的角度介紹了如何合理選擇電視監控系統的前端設備，為系統的集成提供了可借鑒的經驗。
　　關鍵詞　電視監控系統　設備　選擇
　　電視監控系統前端設備主要包括：攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、支架、控制解碼器、射燈等。目前，這些設備生產廠家很多，其品牌、型號、功能各異。因此，合理選擇這些設備，對提高電視監控系統圖像質量頗為重要。下面結合工程實際談些體會。
　　1　攝像機的選擇
　　攝像機是電視監控系統核心設備，根據用戶要求，合理選擇非常重要。現在安全防范用的電視監控系統一般都采用CCD攝像機，因為它與真空管攝像機相比具有體積小、重量輕；惰性小；靈敏度高；圖像均勻性好；抗沖擊性好；壽命長等優點。在實際工程中，如果監視目標照度不高，而用戶對監視圖像清晰度要求較高時，宜選用黑白CCD攝像機；如果用戶要求彩色監視時，應考慮加輔助照明裝置，或選用彩色�黑白自動轉換的CCD攝像機，這種攝像機當監視目標照度不能滿足彩色攝像要求時自動轉為黑白攝像。
　　在確定用黑白攝像機還是用彩色攝像機之后，進而要考慮的問題是攝像機的技術指標。主要考慮的指標如下所述。
　　1.1　分辨率(清晰度)
　　表示攝像機分辨圖像細節的能力，通常用電視線(TVL)表示。它取決于CCD芯片的像素數、鏡頭的分解力和攝像系統的帶寬。
　　黑白攝像機水平清晰度一般要選擇450TVL左右的，考慮到施工等因素，系統的最終清晰度能滿足我國行業標準GB/T16676－1996中規定的380TVL。
　　彩色攝像機水平清晰度一般要選擇大于350TVL的，因為人眼對彩色難于分辨更細，這樣選擇也能滿足GB/T16676－1996中對彩色監視系統270TVL的要求。
　　1.2　靈敏度
　　在鏡頭光圈大小一定的情況下，獲取規定信號電平所需要的最低靶面照度。例如：使用F1.2的鏡頭，當被攝物體表面照度為0.04Lx時，攝像機輸出信號的幅值為350mV，即最大幅值的50％，則稱此攝像機的靈敏度為0.04Lx/F1.2。如果被攝物體表面照度再低，監視器屏幕上將是一幅很難分辨層次的灰暗圖像。根據經驗一般所選攝像機的靈敏度為被攝物體表面照度的1/10時較為合適。
　　1.3　信噪比
　　即信號電壓與噪聲電壓的比值。CCD攝像機信噪比的典型值在45～55dB之間。一般的電視監控系統中要選50dB左右的，這樣不僅能滿足行業標準中規定系統信噪比不小于38dB的要求，更重要的是當環境照度不足時，信噪比越高的攝像機圖像就越清晰。
　　1.4　工作溫度
　　－10～＋50℃是絕大多數攝像機生產廠家的溫度指標。視使用地區的溫度變化加防護或特別防護。
　　1.5　電源電壓
　　國外攝像機交流電壓適應范圍一般是198～264V抗電源電壓變化能力較強；國內攝像機交流電壓適應范圍一般是200～240V，抗電源電壓變化能力較弱，在系統中使用時一般需穩壓電源。

　　 2　鏡頭的選擇
　　 鏡頭種類繁多，分類方式就有好幾種，我們只從控制方式上談談如何選擇攝像機鏡頭。
　　2.1　手動光圈定焦鏡頭
　　 這種鏡頭用于監視固定目標，且光照度變化較小的場合。這種鏡頭價格比較便宜。所需焦距大小可用下式估算。
　 f=A?L/H
　 式中：f—鏡頭焦距
　 A—攝像機成像面高度
　 L—被攝物體到鏡頭距離
　 H—被攝物體高度
　 焦距越大，視場角越小，監視范圍越窄；焦距越小，視場角越大；監視范圍越寬。
　　2.2　自動光圈定焦鏡頭
　　 當進入鏡頭的光通量變化時，攝像機CCD成像面上產生的電荷也相應變化，使視頻信號電平發生變化，產生一個控制信號，驅動鏡頭內的微型電機正向或反向轉動，從而調整光圈的大小。當視場照度變化在100倍以上時，選這種鏡頭。但需注意的是：如果視場照度不均勻，特別是監視目標與背景光反差較大時，采用這種鏡頭攝像效果不理想。
　　2.3　自動光圈電動變焦鏡頭
　　 此鏡頭與自動光圈定焦鏡頭相比增加了兩個微型電機，其中一個電機與鏡頭的變焦環嚙合，受控轉動時，可改變鏡頭的焦距；另一個電機與鏡頭的聚焦環嚙合，受控轉動時完成鏡頭的聚焦。由于增加了兩個微型電機，這種鏡頭的價格較貴。
　　2.4　電動三可變鏡頭
　　 與自動光圈變焦鏡頭相比只是對光圈的調整由自動控制方式改為遙控器控制。它也含三個微型電機，通過一組6芯控制線與控制器相連。目前這種鏡頭應用較多。
　　 在選擇鏡頭時，除根據不同場合、不同要求選擇不同控制方式的鏡頭外，還要考慮下面問題。
　(1)鏡頭尺寸要與攝像機成像面尺寸一致。例如：1/3″攝像機要選1/3″鏡頭。在難以一致時，可用大尺寸鏡頭配小尺寸攝像機；反之不行。
　 (2)鏡頭接口與攝像機接口要一致，不一致時要加連接圈。例如：C型鏡頭安裝在CS型攝像機上時，必須在C型鏡頭上加連接圈，如果不加連接圈就可能碰壞CCD成像面的保護玻璃，造成CCD攝像機的損壞。
　　3　云臺、防護罩、支架、控制解碼器的選擇
　　3.1　云臺
　　 云臺可以簡單理解成安裝攝像機的底座，只是這個底座可以全方位(水平和垂直兩個方向)或(水平方向)轉動。因此，云臺的使用擴大了攝像機的視野。在電視監控系統中，需要巡回監視的場所(如大廳等)都要使用云臺。選用云臺時要注意以下幾點。
　　 (1)所選云臺的負荷能力要大于實際負荷的1.2倍。就是說云臺上所有設備重量之和應小于云臺的負荷能力，如果讓云臺滿負荷或是超負荷運行，雖能免強工作，但啟動時惰性大，特別是垂直轉動時更困難，極大的影響了巡視效果。
　(2)云臺轉動停止時應有較好的自鎖性能，剎車時回程角應小于1?。
(3)室內云臺在最大負荷時，噪聲應小于50dB。
　　3.2　防護罩
　　 用于保護攝像機的裝置叫防護罩。有室內、室外之分，室內防護罩主要作用是防塵；而室外防護罩除防塵之外，更主要的作用是保護攝像機在較惡劣自然環境(如雨、雪、低溫、高溫等)下工作。這不僅要求嚴格的密封結構，還要有雨刷、噴淋裝置等，同時具有升溫和降溫功能。由此決定了室外防護罩的價格遠高于室內防護罩。選擇防護罩時還應注意的是：防護罩的標稱尺寸與攝像機標稱尺寸一致，即1/3″攝像機選用1/3″防護罩。若難于一致時，可用大尺寸防護罩配小尺寸攝像機；反之不行。
　　3.3　支架
　用于固定攝像機的部件，有壁裝、吊裝等型式。支架的選擇比較簡單，只要其負荷能力大于其上所裝設備總重量即可，否則易造成支架變形，云臺轉動時產生抖動，影響監視圖像質量。
　3.4　控制解碼器
　　 在有云臺、電動鏡頭和室外防護罩的電視監控系統中，必須配有控制解碼器。這樣在控制室中操縱鍵盤相應按鍵即可完成對前端設備各動作及功能的控制。控制解碼器必須與系統主機同一品牌，這是因為不同廠家生產的控制解碼器與系統主機的通信協議、編碼方式一般都不相同，除非某控制解碼器在說明書中特別說明該設備與某個品牌的主機兼容，否則絕不可選用。
　　4　射燈的選擇
目前絕大多數電視監控系統均配置隨攝像機轉動的射燈以輔助照明，其最大好處是靈活、方便，且價格不貴。黑白電視監控系統宜配置高壓水銀燈；彩色電視監控系統宜配置碘鎢燈。當需夜間隱蔽監視時應用紅外射燈。紅外射燈一種是在普通照明燈前加濾光片，另一種是由紅外發光二極管陣列構成。前者耗能較大，且常產生“紅暴”(由于濾光不凈，有少量紅光被人眼看到)；后者極少產生“紅暴”，但照射距離較近。另外，還需提醒的是：紅外射燈對彩色電視監控系統不起作用，這是由于紅外光被彩色攝像機中的彩色濾色器濾掉的緣故。