视频监控系统-ppt课件.ppt
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1、视频监控系统视频监控系统讲解讲解1安徽安强机电工程有限公司安徽安强机电工程有限公司 王平王平第1 1章:视频监控系统概述21.11.1 视频监控系统的概念视频监控系统的概念 视频监控系统是安全技术防范系统的重视频监控系统是安全技术防范系统的重要组成部分,利用视频探测技术、监视要组成部分,利用视频探测技术、监视设防区域设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络系并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络系统。统。31.21.2 视频监控系统组成视频监控系统组成视频监控系统集成了预防、监视、控制取证和管视频监控系统集成了预防、监视、控制取证和管理等功能理等功能从逻辑上可分为:前端、传输、控制、
2、记录和显从逻辑上可分为:前端、传输、控制、记录和显示四部分,如图所示。示四部分,如图所示。通常我们所说的终端设备也就是控制、记录和显通常我们所说的终端设备也就是控制、记录和显示示2 2个部分。个部分。45模拟视频监控系统结构模拟视频监控系统结构网络视频监控系统61.2.11.2.1前端部分前端部分 前端部分由摄像机、镜头、防护罩、安装支架、前端部分由摄像机、镜头、防护罩、安装支架、云台、解码器等组成,主要用于对设防区域进行云台、解码器等组成,主要用于对设防区域进行摄像。摄像。 在石化,监视设防区域主要体现在:在石化,监视设防区域主要体现在: 公共安全区域:门、围墙、道路、停车场、办公区域等公共
3、安全区域:门、围墙、道路、停车场、办公区域等 生产装置区域:主要易燃易爆区域和关键设备、人员操作易生产装置区域:主要易燃易爆区域和关键设备、人员操作易发生危险行为区域以及人员不方便检测的区域(为生产做辅发生危险行为区域以及人员不方便检测的区域(为生产做辅助)。助)。7摄像机基本概念模拟摄像机:组成:主要由镜头、影像传感器(CCD/CMOS)、ISP(Image Signal Processor图像处理器)及相关电路组成工作原理:被摄物体经镜头成像在影像传感器表面,形成微弱电荷并积累,在相关电路控制下,积累电荷逐点移出,经过滤波、放大后输入DSP进行数字信号处理,最后形成视频信号(CVBS)输出
4、8网络摄像机:组成:主要由镜头、影像传感器(CCD/CMOS)、ISP(Image Signal Processor)、DSP(Digital Signal Processor)及相关电路组成工作原理:被摄物体经镜头成像在影像传感器表面,形成微弱电荷并积累,在相关电路控制下,积累电荷逐点移出,经过滤波、放大后输入DSP进行图像信号处理和编码压缩编码压缩,最后形成数字信号输出。910枪机枪机+ +镜头镜头11摄像机:摄像机:一体化摄像机一体化摄像机机芯机芯标示摄像机清晰度的参数,通常用水平电视线(TVL)来表示现阶段常见的分辨力参数有420TVL、480TVL、540TVL600TVL、650T
5、VL700TVL、720TVL12摄像机主要性能指标摄像机主要性能指标分辨率分辨率分辨率=像素数=长*宽线数就是“水平清晰度”,是扫描线数,数值上等于分辨率的“宽”。因此540线=720*540 (4:3)720p就是720线,p代表逐行扫描720p多为16:9,所以为1280*7201314视频制式PAL( Phase Alternating Line):供电频率为50Hz、场频为每秒50场、帧频为每秒25帧、扫描线为625行 图像彩色误差较小,与黑白电视的兼容也好 中国、德国NTSC (National Television System Committee):供电频率为60Hz,场频为每
6、秒60场,帧频为每秒30帧,扫描线为525行 美国、日本SECAM(Sequentiel Couleur A Memoire ):按顺序传送彩色与存储 俄罗斯、法国、埃及1516摄像机主要性能指标摄像机主要性能指标日夜转换模式日夜转换模式日夜转换低照度场景中转换为黑白模式可有效提升摄像机的灵敏度彩色 黑白照度:是指摄像机在摄取影像时,对周围环境照明亮度的需求。标示摄像机能够正常输出图像的最低照度值,有时被称为“灵敏度”p单位:Lux(勒克斯)以摄像机正常工作照度范围划分:p普通型:13 Luxp月光型:0.1 Lux左右p星光型:0.01 Lux以下p红外型:0 Lux,采用红外照明17摄像机
7、主要性能指标摄像机主要性能指标照度照度最低照度: 1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度。我们在摄像机参数规格中常见的最低照度,表示该摄像机只需在所标示的LUX数值下,即能获取清晰的影像画面,此数值越小越好,说明CCD的灵敏度越高。一般情况:夏日阳光下为100,000LUX;阴天室外为10000LUX;室内日光灯为100LUX;距60W台灯60CM桌面为300LUX;电视台演播室为1000LUX;黄昏室内为10LUX;夜间路灯为0.1LUX;烛光(20CM远处)1015LUX。1819摄像机主要性能指标摄像机主要性能指标自动增益AGC(Auto Gain Control)将来自图像传感器的信号
8、放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,并自动根据信号电平调整增益幅度优点是提升了摄像机的动态范围,缺点是将噪声一同放大20摄像机主要性能指标摄像机主要性能指标白平衡白平衡n 用于彩色摄像机,确保在不同色温环境下正确表示色彩n 分为手动白平衡和自动白平衡两种p手动白平衡p自动白平衡n 采用背光补偿技术,让摄像机找到拍摄最佳图像的参考亮度,然后自动提供适当的光补偿量,帮助用户很好地识别一个背部光照很强的物体。背光补偿往往针对目标图像的特定区域有效。21摄像机其他重要功能摄像机其他重要功能背光补偿背光补偿n 针对逆光场景,宽动态技术在后景区域使用短快门曝光,在前景区域使用长快门曝光,生成合
9、成图像。所以能看清图像暗处的细节,而图像亮处又不过曝。宽动态技术可获得比背光补偿技术更加清新、艳丽的图像。22摄像机其他重要功能摄像机其他重要功能宽动态宽动态23摄像机其他重要功能摄像机其他重要功能低照度低照度n 对图像进行噪声滤除、电子防抖动、自动曝光控制等技术,将摄像机灵敏度提高了10%以上,在超低照度下,仍可获高清晰度、亮丽的图像。镜头24焦距:焦距:焦距的大小决定着视场角的大小,焦距数值小,视场角大,所观察的范围也大,但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大,视场角小,观察范围小,只要焦距选择合适,即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。25镜头最重要的参数焦距焦距的计算f=wD/W或f=
10、hD/H(1)镜头焦距=图像高度*物距/ 物体高度(2)镜头焦距=图像宽度*物距/ 物体宽度26f:镜头焦距:镜头焦距 L:被摄物体至镜头的距离:被摄物体至镜头的距离 w:图象的宽度(被摄物体在:图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度)靶面上成象宽度) W:被摄物体宽度:被摄物体宽度 H:被摄物体的高度:被摄物体的高度 h:图象高度(被摄物体在:图象高度(被摄物体在ccd靶面上成像高度)视场(摄取靶面上成像高度)视场(摄取场景)高度场景)高度27CCD规格图像宽图像高1/3CCD4.83.61/2CCD6.44.82/3CCD8.86.61CCD12.79.6ccd靶面规格尺寸: 单位mm
11、假设用1/3”CCD摄像头观测,被测物体高1.8米,镜头焦点距物体5米。由公式可以算出: 焦距f=3.6X500/180=10毫米n 估算法(适用于4mm以上的镜头)p例:某人距离摄像机10米要看清人脸,用20mm左右的镜头要看清人体轮廓,用10mm左右的镜头要监控人的活动画面,用5mm左右的镜头2829摄像机的选择摄像机的选择根据设防区域的具体情况决定其类型1)定焦或手动变焦摄像机:监视固定物体(例如:重要机组监控落地开关)2)电动变焦摄像机或一体化摄像机:监控非固定距离区域(例如:生产装置可旋转一体化摄像仪,需要时可变焦显示区域内某一具体设备的清晰画面)30防护罩的基本概念 防护罩用于保护
12、摄像机和镜头工作的可靠性,延长其使用寿命。除此之外,防护罩还可以尽量防止对摄像机和镜头的人为破坏。防护罩一般分为通用型防护罩和特殊用途型防护罩,又可分为室内型防护罩和室外型防护罩两种,同时防护罩可选配加热器、雨刮器、遮阳罩等配件。31IP防护等级Ingress Protection32IP 防护等级防 尘防 水0无防护无防护1防止大于50mm的固体物体侵入防止滴水侵入2防止大于12mm的固体物体侵入倾斜15度时仍可防止滴水侵入3防止大于2.5mm的固体物体侵入防止喷洒的水侵入、防雨4防止大于1.0mm的固体物体侵入防止飞溅的水侵入5完全防止外物侵入,虽不能完全防止灰尘进入,但侵入的灰尘量并不会
13、影响正常工作防止喷射的水侵入6完全防止外物侵入,且可完全防止灰尘进入防止大浪的侵入7防止浸水时水的侵入8防止沉没时水的侵入n IP(Ingress Protection)防护等级由IEC制定,由两位数字组成,含义如下表所示:数字 防护范围说明0无防护对外界的人或物无特殊的防护1防止直径大于50mm的固体外物侵入防止人体(如手掌)因意外而接触到电器内部的零件,防止较大尺寸(直径大于50mm)的外物侵入2防止直径大于12.5mm的固体外物侵入防止人的手指接触到电器内部的零件,防止中等尺寸(直径大于12.5mm)的外物侵入3防止直径大于2.5mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线
14、及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件4防止直径大于1.0mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件5防止外物及灰尘完全防止外物侵入,虽不能完全防止灰尘侵入,但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作6防止外物及灰尘完全防止外物及灰尘侵入33IP后第一位数字:防尘等级34数字防护范围说明0无防护对水或湿气无特殊的防护1防止水滴浸入垂直落下的水滴(如凝结水)不会对电器造成损坏2倾斜15度时,仍可防止水滴浸入当电器由垂直倾斜至15度时,滴水不会对电器造成损坏3防止喷洒的水浸入防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水侵入电器而造成损坏4
15、防止飞溅的水浸入防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏5防止喷射的水浸入防止来自各个方向由喷嘴射出的水侵入电器而造成损坏6防止大浪浸入装设于甲板上的电器,可防止因大浪的侵袭而造成的损坏7防止浸水时水的浸入电器浸在水中一定时间或水压在一定的标准以下,可确保不因浸水而造成损坏8防止沉没时水的浸入电器无限期沉没在指定的水压下,可确保不因浸水而造成损坏IP后第二位数字:防水等级防爆等级防爆设备定义:在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。主要分为两类:类:煤矿井下电气设备;类:除煤矿、井下之外的所有其他爆炸性气体环境用电气设备。类又可分为A、B、C类,标志B的设备可适用于A设备的使用条件
16、;C可适用于A、B的使用条件。防爆标志 IEC 防爆等级标准格式:Ex(d)C T6p Ex:防爆公用标志p d:防爆型式(具有隔爆外壳的电气设备)p:设备组别p C:气体组别pT6:温度组别35T1T2T3T4T5T6450 300 200135 100 8536温度组别爆炸性环境用电气设备按其最高表面温度划分为T1-T6组别37云台的基本概念云台就是由水平和竖直电机组成的安装平云台就是由水平和竖直电机组成的安装平台,实现摄像机的上、下、左、右旋转。台,实现摄像机的上、下、左、右旋转。38云台的选择对云台的选择可以按下列分类来加以区分。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
17、,也要考虑性能价格比和外型是否美观。391、从能够承受负载能力划分轻载云台最大负重磅(9.08公斤)。中载云台最大负重磅(22.7公斤)。重载云台最大负重磅(45公斤)。防爆云台用于危险环境下、能够防爆和防粉尘点燃的云台,带高转矩交流电机和可调螺杆驱动,可负重磅。 4041 、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。、从运动方向划分水平旋转云台仅能实现水平旋转运动,故亦称为转台。全方位云台既能够作水平旋转运动,也能够作垂直俯仰运动,有的还能够做结合两者的复合运动。、从回转范围划分水平旋转有度云台,两端设有限位开关,还有度自由旋转云台,可以作任意个度旋转。垂
18、直俯仰均为度(球形云台为0-90度) 、从云台使用电压类型划分220VAC云台、24VAC云台 、直流供电云台云台解码器42云台解码器是把控制摄像机镜头和云台等功能的485信号转换成可控制电机的开关量信号设备。一般情况是摄像机安装在云台上,通过解码器,云台可以上、下、左、右转动,镜头可以拉近、拉远(变焦)、聚焦、改变光圈大小等操作。早期解码器协议不统一,造成居多不便,后统一为pelco协议。43云台+解码器+护罩(摄像机)4445云台由早期带限位355度主要原因是为了防止导线缠绕损坏后期通过电旋转连接器,俗称导电滑环,实现了云台的360度连续旋转缺点:损耗件,现场大部分发生左右旋转时视频画面闪
19、、黑屏,停止时画面正常的情况几乎为此件不灵敏,且更换麻烦云台转折性部件360度连续旋转46一体化摄像仪概念:护罩、云台、解码器一体,一根连接电缆石化行业摄像机选型公共安全区域:跟民用摄像机选型一致,多采用云台摄像仪、球形摄像仪以及定点摄像仪等。47生产装置区域:生产装置区域:1 1)定点摄像仪:采用防爆护罩内置摄像机)定点摄像仪:采用防爆护罩内置摄像机+ +镜头镜头 或者防爆或者防爆护罩内置一体化摄像机的模式护罩内置一体化摄像机的模式2 2)全方位摄像仪:采用防爆一体化云台摄像仪对监控区域)全方位摄像仪:采用防爆一体化云台摄像仪对监控区域全方位检测全方位检测 建议:生产装置区采用防爆一体化云台
20、摄像仪内置星光建议:生产装置区采用防爆一体化云台摄像仪内置星光低照度摄像机机芯,配置防雷模块等保护措施(不推荐使低照度摄像机机芯,配置防雷模块等保护措施(不推荐使用红外灯,装置区有灯光,在灯光不强的情况下,红外灯用红外灯,装置区有灯光,在灯光不强的情况下,红外灯开启,画面彩色转成黑白模式,清晰度下降且雪花点增多,开启,画面彩色转成黑白模式,清晰度下降且雪花点增多,没有直接采用低照度星光级摄像仪效果好,灯光特别缺少没有直接采用低照度星光级摄像仪效果好,灯光特别缺少的情况下增加照明)的情况下增加照明)48为什么石化生产装置区域不推荐使用美观的防爆球为什么石化生产装置区域不推荐使用美观的防爆球形摄像
21、仪?形摄像仪?49两点原因:两点原因:1 1)装置区很大部分摄像仪安装的高度比检测区域低,球形)装置区很大部分摄像仪安装的高度比检测区域低,球形摄像仪无法抬头仰望,有很大的局限性摄像仪无法抬头仰望,有很大的局限性2 2)装置区环境比较复杂,球形玻璃罩更容易脏,且不好清)装置区环境比较复杂,球形玻璃罩更容易脏,且不好清洁洁其次,生产装置区摄像仪云台摄像仪安全稳定比球机的快其次,生产装置区摄像仪云台摄像仪安全稳定比球机的快速美观更显得有优势速美观更显得有优势501.2.2 传输部分传输部分 视频信号的传输与摄像器件的研究是经典电视视频信号的传输与摄像器件的研究是经典电视发展的两个核心,而带信号的传
22、输一直是主要方发展的两个核心,而带信号的传输一直是主要方式。式。 高质量的图像传送是电视监控系统应用的关高质量的图像传送是电视监控系统应用的关键。它决定监控系统应用的范围、领域、方式。键。它决定监控系统应用的范围、领域、方式。 51 目前,在监控系统中用来传输图象信号的介目前,在监控系统中用来传输图象信号的介质主要有质主要有同轴电缆同轴电缆、双绞线双绞线和和光纤光纤,对应的传,对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光端机。要组建一个高质量的监控网输设备和光端机。要组建一个高质量的监控网络,就必须搞清楚这三种主要传输方式的特点络,就必须搞
23、清楚这三种主要传输方式的特点和使用环境,以便针对实际工程需要采取合适和使用环境,以便针对实际工程需要采取合适的传输介质和设备。的传输介质和设备。 52同轴电缆传输同轴电缆传输 同轴电缆是使用最广泛的视频传输介质,一般用于同轴电缆是使用最广泛的视频传输介质,一般用于中短距离的视频信号的传输。同轴电缆的电气特征中短距离的视频信号的传输。同轴电缆的电气特征使得它非常适合传送摄像机到监视器的全视频信号使得它非常适合传送摄像机到监视器的全视频信号(cctv视频信号是由分布很广的低频信号和高频信视频信号是由分布很广的低频信号和高频信号组成的)。号组成的)。53视频电缆一般是选用75的同轴电缆,通常使用的电
24、缆型号为SYV753和SYV755。它们对视频信号的无中继传输距离一般为300-500m,当传输距离更长时,可相应选用SYV757、SYV759或SYV7512的粗同轴电缆(在实际工程中,粗缆的无中继传输距离可达1km以上)。 一般来说,传输距离越长则信号的衰减越大,频率越高则信号的衰减也越大。当长距离传输时,由于视频信号的高频成分被过多的衰减而使图像变模糊(表现为图像中物体不清晰,分辨率下降),而当视频信号被衰减得不足以被监视器等视频设备捕捉到,图像便不能稳定地显示了。54视频电缆的优点:1)结构简单、施工方便2)不需要增加其他设备直接传输3)连接至设备端方便55视频电缆缺点:1)传输距离短
25、(同轴电缆只适合于近距离传输图象信号,当传输距离达到200 米左右时,图象质量将会明显下降,特别是色彩变得暗淡,有失真感。2)受气候影响大(温度、湿度)3)电缆老化快(同轴使用36年后,传输信号的衰减约增加1.2-1.5倍。 )4)抗干扰能力差(同轴电缆抗干扰能力有限,无法应用于强干扰环境)5)受雷击影响(视频电缆前后端均需要做防雷保护措施)6)布线根数多(一根视频电缆只可以传输一路视频信号)7)易损坏56 由于同轴电缆自身的特性,当视频信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减,而且各频率分量衰减量相差很大,特别是色彩
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