1、项目5 视频监控系统的工程设计 项目5 视频监控系统的工程设计 一、视频监控系统的设计概述一、视频监控系统的设计概述二、设计图纸的绘制二、设计图纸的绘制三、视频监控系统的设计三、视频监控系统的设计 四、视频监控系统设计方案的典型案例四、视频监控系统设计方案的典型案例项目5 视频监控系统的工程设计 一、视频监控系统的设计概述一、视频监控系统的设计概述视频监控系统的工程技术设计是项目建设的基础，也是系统构架、设备选配、功能实现的基础。设计方案的优劣直接影响到项目建设的质量和使用功能。工程技术要遵行视频安防监控系统工程设计规范(GB503952007)，它是安全防范工程技术规范(GB50348200
2、4)的配套标准，同时与视频安防监控系统技术要求(GA/T367)的行业标准相一致，是安全防范系统工程建设的基础性标准之一，也是保证安全和工程建设质量，保护公民人身安全和国家、集体、个人财产安全的重要技术保障。视频安防监控系统工程的设计应综合应用视频探测、图像处理、控制、显示、记录、项目5 视频监控系统的工程设计 多媒体、有线及无线通信，计算机网络和系统集成等先进而成熟的技术，配置可靠而适用的设备，构成先进、可靠、经济、适用、配套的视频监控应用系统。项目5 视频监控系统的工程设计(一一)视频监控系统的设计要求视频监控系统的设计要求视频监控系统的工程技术设计要遵循技术先进、功能齐全、性能稳定和节约
3、成本的原则，同时要综合考虑施工、维护及操作因素，并为今后的发展、扩建和改造等因素留有扩充的余地。主要遵循以下要求：1.技术先进性与适用性技术先进性与适用性系统的技术性能和质量指标应达到一定的水平。同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应有简便易学、容易掌握、适合中国国情和项目的特点。系统应体现当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求，同时要面向各种管理层次使用的系统，其功能配置应以齐全、安全、方便和快捷为准则。项目5 视频监控系统的工程设计 2.功能齐全功能齐全要确认不同防范对象、防范区域对防范的要求；风险等级、安全防护的要求；对视频探测设备数量和视频显示、记录
4、设备数量的要求；对图像显示、记录和回放的图像质量要求；对控制终端设置的要求；对系统构成和视频切换、控制功能的要求和对视音频和控制信号传输的条件以及对传输方式的要求以及与其他安防子系统集成的要求。3.可靠性与安全性可靠性与安全性系统的设计应具有较高的可靠性，在系统发生故障或事故造成中断后，应确保数据的准确性、完整性和一致性，并能迅速恢复，同时系统要具有一套完整的系统管理策略，保证系统运行的安全。项目5 视频监控系统的工程设计 4.技术发展和可扩充性技术发展和可扩充性要充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机地
5、组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。以现有成熟的产品为对象设计，同时还应考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，系统可以与消防、防盗、灯光系统实现联动，使系统具有规范的网络通信口，可实现远程控制。项目5 视频监控系统的工程设计 系统设计中应考虑到今后技术发展和使用的需要，使系统具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，方案在设计中要留有冗余，以满足今后的发展需求。5.优化配置优化配置在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。设备的控制容量上
6、要保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还要保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。项目5 视频监控系统的工程设计(二二)视频监控系统功能与性能设计视频监控系统功能与性能设计1.监视功能要求监视功能要求前端设备的最大视频(或音频)探测范围应满足现场监视覆盖范围的要求，摄像机灵敏度应与环境照度相适应，监视和记录图像效果应满足有效识别目标的要求，安装效果宜与环境相协调。系统的信号传输应保证图像质量、数据的安全性和控制信号的准确性。视频图像要达到不同行业用户的监视清晰度需求。当然高清晰的视频需要相应的财力支撑，因此设计时要充分考虑性能与价格统一。随
7、着技术的进步，高质量、高清晰的监控系统性能不断提高，成本也会有所下降。项目5 视频监控系统的工程设计 2.系统控制功能要求系统控制功能要求(1)系统应能手动或自动操作，对摄像机、云台、镜头和防护罩等的各种功能进行遥控，力求控制效果平稳、可靠。(2)系统应能手动切换或编程自动切换，对视频输入信号在指定的监视器上进行固定或时序显示，切换图像显示重建时间应在可接受的范围内。(3)矩阵切换和数字视频网络虚拟交换、切换模式的系统应具有系统信息存储功能，在供电中断或关机后，对所有编程信息和时间信息均应保存。项目5 视频监控系统的工程设计(4)系统应具有与其他系统联动的接口。当其他系统向视频系统给出联动信号
8、时，系统能按照预定工作模式，切换出相应部位的图像到指定监视器上，并能启动视频记录设备，其联动响应时间不大于4s。(5)辅助照明联动应与相应联动摄像机的图像显示协调同步。(6)具有音频监控能力的系统宜具有视频音频同步切换的能力。(7)需要多级或异级控制的系统支持分控的功能。(8)前端设备对控制终端的控制响应和图像传输的实时性应满足安全管理要求。项目5 视频监控系统的工程设计 3.图像记录功能图像记录功能(1)记录图像的回放效果应满足资料的原始完整性，视频存储容量、记录和回放带宽以及检索能力应满足管理要求。(2)系统应能记录发生事件的现场及其全过程的图像信息、预定地点发生报警的图像信息以及用户需要
9、掌握的其他现场动态图像信息等。(3)系统记录的图像信息应包含图像编号、地址，记录时间和日期。(4)对于重要的固定区域的报警录像应提供报警前的图像记录。(5)根据安全管理需要，系统应能记录现场声音信息。项目5 视频监控系统的工程设计(三三)系统技术设计的过程系统技术设计的过程根据工程项目的大小，技术设计过程有简单的，也有复杂的。中大型工程项目一般都需要经过初步设计、正式设计的过程。初步设计一般是在接到项目建设任务书之后进行的，初步设计主要以需求分析、现场勘察、系统容量和系统结构的确定、设备档次的选择、整体费用概算和项目建设工期预计等内容为重点。初步设计的技术方案完成后应递交给建设单位，由建设单位
10、主持，业务主管部门、公安主管部门和设计施工单位及一定数量的技术专家对初步设计的技术方案进行论证。对初步设计的各项内容进行审查，对其技术、质量、费用、工期、服务和预期效果做出评价，然后报上级审批。项目5 视频监控系统的工程设计 正式设计是在论证、审批通过后的初步设计方案基础上进行的系统详尽的技术设计。正式设计方案是对初步设计方案的扩展与补充，在没有通过建设单位和相关审批单位论证认可的条件下，不能对初步设计中的系统结构、设备主要参数进行更改。在初步设计与正式设计的实际过程中包括了很多必要程序，如现场勘察、用户需求分析、设备考察与选配、系统结构的确定、技术建议书的编写、系统可靠性的论证等，这些程序会
11、因不同的项目特点而有所不同。项目5 视频监控系统的工程设计 1.现场勘察现场勘察现场勘察过程对于是否能够获得一个优良的技术设计方案至关重要。现场勘察包括对建设单位防护级别的确定、工程规模的确定、防护区域的具体划分、用户实际需求分析、现场安装场地与环境的详细描述、勘察记录资料的全过程。如果建设单位属于国家规定的具有高风险等级的行业，在技术设计之前必须确定建设单位的风险等级，一旦确定了建设单位的风险等级，那么所有技术设计将严格按照有关该风险等级的设计规范中的要求严格执行。像银行营业场所、文博系统等就属于这样的行业。如果电视监控系统的建设是以提高管理水平、及时掌握现场信息、实现科学生产等为目标的，就
12、不需要确定建设单位的风险等级，而是按照工业电视用户的实际需求分析。项目5 视频监控系统的工程设计 工程规模的确定、防护区域的具体划分现场勘察过程是必不可少的。工程规模是指工程大小范围。要对大的工程划分防护区域，以便于管理，也是后期设备调试、设备地址编码的重要参考标准。项目建设中，现场气候条件将直接影响防护设备的指标及实际选择，例如防护罩、云台的防护等级、对工作环境温度及其他辅助设备的要求等。建设单位可能会提供设备安装现场(尤其是室外环境)气候条件的相关参数，这些参数包括最高与最低温度的变化情况与持续时间，如风、雨、雪、雾、雷电等天气条件及持续时间等情况。如果建设单位没有提供详尽的现场气候条件，
13、需要在勘察阶段与建设项目5 视频监控系统的工程设计 单位沟通，必要时与当地的气象部门联系，以获得相关的气候资料。现场设备安装环境的勘察要注意以下几个方面：前端设备根据需要会安装在室外或室内环境，因此实际的勘察也要分为室内环境的勘察和室外环境的勘察。室内安装环境的勘察主要集中在建筑物的结构、装饰、管道、照明等情况。这些现场情况将直接影响设备的安装位置、设备类型、信号传输方式、管线路由等。项目5 视频监控系统的工程设计 勘察完成后要形成具体的勘察报告。勘察报告中除了需要体现上述勘察内容的详细说明，还需要绘制现场设备布防草图、系统结构草图、信号传输建议、线缆敷设路由草图等。对于需要进行施工设计的项目
14、，现场勘察的重要性就更加突出，尤其是线缆敷设路由的确定方面对勘察工作要求更为细致。如果仅仅是设备供应和技术支持而进行技术设计时，除了需要为建设单位提供信号传输方案外，对于线缆附设和路由确定方面的工作将大大减少。项目5 视频监控系统的工程设计 2.用户需求分析用户需求分析(1)前端设备的数量分析。在防护区域划分以后有时可以直接确定前端设备的数量，而有时防护区域划分后只能确定不同区域的实际防护要求，而设备的数量则需要根据用户要求进行确定。确定前端设备的数量必须了解用户在该区域中需要获得什么样的监视效果，例如，在一个方圆1km的范围内，如果只是以了解现场情况作为监视目的时，那么完全可以配置一个监视点
15、，而如果在此范围内还需要有多个重要监视点，这些重点区域又需要同时进行监视而不能以巡游方式来解决多点监视时，就需要考虑增加监控点，从而影响了前端设备的数量。因此对用户需求分析后，结合前面防护区域的划分得到前端设备数量和设备的信息。项目5 视频监控系统的工程设计(2)设备等级的确定。设备等级的确定需要根据用户实际监控质量要求、投资规模来确定，一般来说设备等级确定后将直接影响控制设备的等级，从而为整个系统等级确定基调。(3)用户使用功能分析。系统所能提供的信号摄取、处理效果是由设备档次决定的，而系统所能实现的使用功能绝大多数都是由控制设备实现的，对用户的使用功能分析后基本上就可以确定系统控制设备以及
16、整个系统的结构。用户使用功能分析需要了解用户需求的前端摄像设备的清晰度、光照度等，以及需要提供什么样的图像、声音和报警等；然后确定系统采用何种传输方式，是近距离传输还是远距离传输；中心机房采用何种控制方案，用户视频存储的时长及视频分辨率等。项目5 视频监控系统的工程设计 3.系统结构的确定系统结构的确定视频监控系统的发展经历了三个阶段：模拟时代、数模结合的半数字时代和全数字的网络时代。模拟时代视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输，并由控制主机进行模拟处理。半数字时代视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输，由多媒体控制主机或硬盘录像机(DVR)进行数字处理与存储。全数字时代视频从前端图像采集设备输出时
17、即为数字信号，并以网络为传输媒介，基于国际通用的TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，并通过设在网上的网络虚拟(数字)矩阵控制主机来实现对整个监控系统的指挥、调度、存储和授权控制等功能。从实际的视频监控系统结构来看，每种结构都具有各自的优点和不足。项目5 视频监控系统的工程设计 如果用户的使用功能要求明确指出系统结构，根据用户需求尤其是用户使用功能的需要来确定系统实际的控制方式，也就确定了系统的结构。在这种情况下需要再次细化用户需求，根据用户具体的使用功能来选择满足用户指定系统结构的设备。如果用户需求中提出的使用功能与指定的系统结构相矛盾，或者指定的系统结构无法实现要求
18、的使用功能，需要和建设单位协商，推荐混合系统结构，以满足建设单位的所有功能要求。但如果用户对具体的使用功能要求的十分详细，包括图像的切换、显示、录像、回放、遥控、联网和容量判断等。此时，需要按照这些具体要求的功能确定系统的结构，并选择该结构中完全满足要求的系统设备。项目5 视频监控系统的工程设计 如果用户没有具体的功能要求，此时，设计人员需要根据建设单位的实际应用环境、行业特点结合当前电视监控系统的现状为建设方推荐合适的系统结构。4.设备考察与选配设备考察与选配设备考察与选配设计是系统设计中最为重要的环节，在后面各种系统的设计中我们将详细讨论。项目5 视频监控系统的工程设计 二、设计图纸的绘制
19、二、设计图纸的绘制(一一)设计软件工具的选用设计软件工具的选用设计图纸是正规安防工程设计必不可少的环节，也是安全防范系统的工程质量的保证，因此必须做好监控工程图的绘制。一般在系统结构大体确定后就可绘制图纸了。常用的工具软件有AutoCAD、Visio等。AutoCAD是由美国欧特克(Autodesk)公司于20世纪80年代初为计算机上应用的计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)技术而开发的计算机绘图软件，经过不断地完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。它的功能强大，用户界面良好，具有广泛的适应性。平面绘图时能以多项目5 视频监控系统的工程设计 种方式创建直线、圆、
20、椭圆、多边形和样条曲线等基本图形对象。它具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪和缩放对象等。AutoCAD软件对于系统设备连接细节表现更为完美，国家相关标准中对相关设备有通用图标，这些图标可以在绘图中直接使用，但直观性较差。项目5 视频监控系统的工程设计 Visio软件是MicrosoftOffice家族的成员，拥有与Office系列产品非常相近的操作界面，接触过Word文档的人都不会觉得陌生。它内置自动更正功能、Office拼写检查器、键盘快捷方式，非常便于与Office系列产品中的其他程序共同工作。Visio软件适于建立流程图、组织图、时间表或其他图表，可以直接利
21、用图库中的很多设备图标，并且可以将设备实物照片直接应用到绘图当中，直观性强，可以使用户直观查看各种设备在系统中的位置，缺点是图幅小，很难将更多的连线描绘清楚。在正式工程设计时推荐采用AutoCAD软件。项目5 视频监控系统的工程设计(二二)工程图的绘制工程图的绘制1.设计图纸的规定设计图纸的规定设计图纸包括系统设计图，监控系统的总平面图，分层、分部平面施工图，复杂部位安装的剖面图等。(1)监控系统的总平面图要标出监控系统在总建筑图中的位置，标出监控范围、控制室的位置、传输线的走向、系统的接地等。项目5 视频监控系统的工程设计(2)系统设计图应包括前端设备、传输设备、控制设备、录像设备、显示设备
22、以及各种设备之间的连线示意图。确定完成任务的设备和器材的相互联系，确定探测器、摄像机和中心控制设备的性能、数量以及安装的位置，确定报警控制器和视频切换控制器的功能、容量，确定所有主要设备的型号、数量、性能、技术指标以满足订货要求。(3)每层、每分部的平面图要确定探测器和摄像机的安装位置，注明标号，确立传输线的走向、管线数量、管线埋设方法以及标高。有可能的话绘出探测器及摄像机的探测区域或范围。分层分部施工图上要列出主要设备材料表。(4)复杂部位安装的剖面图是主要针对复杂部位另外提供的图纸。项目5 视频监控系统的工程设计 2.工程图的绘制要求工程图的绘制要求工程图的绘制应认真执行绘图的规定，所有图
23、形和符号都必须符合公安部颁布的安全防范系统通用图形符号的规定，以及工业企业通信工程设计图形及文字符号标准，不足部分应补充并加以说明。工程图要清晰整洁、字体规整，原则上要求书写宋体，力求图纸简化，方便施工，既详细而又不烦琐地表达设计意图。绘制图纸要求主次分明，应突出线路敷设；电器元件和设备等为中实线，建筑轮廓为细实线，凡建筑平面的主要房间，应标示房间名称，绘出主要轴线标号。项目5 视频监控系统的工程设计 各类有关的防范区域应根据平面图明显标出，以检查防范的方法以及区域是否符合设计要求。探测器及摄像机布置的位置应尽量准确，墙面或吊顶上安装的设备要标出距地面的高度(即标高)。相同的平面、相同的防范要
24、求，可只绘制一层或单元一层平面。局部不同时，应按轴线绘制局部平面图。绘图比例尺应采用以下的规定：凡在平面图上绘制多种设备，而数量又较多时，宜采用1100；但面积很大，设备较少，能表达清楚的话可采用1200；剖面图复杂的宜用120、130，甚至15。以比例关系细小部分清晰度而定。项目5 视频监控系统的工程设计 施工图的设计说明力求语言简练、表达明确。凡在平面图上表示清楚的不必另在说明中重复叙述。凡施工图中未注明或属于共性的情况，以及图中表达不清楚者，均需加以补充说明，如防范区域、空间防范的防范角等。单项工程可以在首页图纸的右下方、图角的上侧方列举说明事项。如一系统子项较多，属于统一性的问题，均应
25、编制总说明，排列在图纸的首页。说明内容一般按下列顺序：(1)探测器、摄像机等前端设备的选择、使用和安装方式。(2)报警控制器和视频矩阵切换主机等中心控制设备的功能、容量、特点及安装方式。(3)管线的敷设、接地的要求和做法，室外管线的敷设和电缆敷设方式等。项目5 视频监控系统的工程设计 绘图图纸的线条粗细的原则是：以细线绘制建筑平面，以粗线绘制电气线路，以突出线路图例符号为主，建筑轮廓为次，这样做法主要是为了达到主次分明方便施工的目的。有关安全防范工程所用图例及代号，均应按现行的国家标准或部颁标准执行。各计量单位的中文名称及代号，一律按照国务院发布的关于在我国统一实行法定计量单位的命令、中华人民
26、共和国法定计量单位以及全面推行我国法定计量单位的意见等文件规定执行。设计图纸的标注应执行国家统一标准规定，计量应用公制标准，不应另行标注，避免混淆不清。标注语言力求简洁，原则上应采用宋体，字体要工整，不得潦草，保证图面清晰，方便施工。为了确保设计图纸质量，一般应按下述方法进行标注。项目5 视频监控系统的工程设计(1)平面图结构曲角变化复杂，应用细线标注轴线编号。建筑轮廓不应过粗，标注位置应选择适当，不要过度集中。平面图上不同电压线路并列时，应以粗细线严格分清，并分别标注清楚。(2)引进电源线路，在平面图进线口附近应注明相别、电压等级、导线规格型号、根数、保护管类别、管径及安装高度等。(3)各种
27、管型的标注如下：金属管一律用“G”表示，管径均按公称直径：15、20、25、32、40、50、70、80、100。硬质塑料管用“VG”表示，管径规格为16、20、25、32、40、50、63、75、100。项目5 视频监控系统的工程设计 半硬塑料管用“SG”表示，管径为16、20、25、32、40、50。软塑料管(绝缘套管)用“RG”表示，管径为16、18、20、22、25、28、30、36、40。PVC波纹管用“BG”表示，管径为11、13、20、25、32、40、50、80、100。在标注以上各类管型时，凡单项工程中采用了同一类型时，则在平面图上可以省略不重复标注。如局部采用不同类型，可局
28、部分别标注。如全部采用同一类型管型则在图纸说明中加以注明。配电箱、板的标注按供电类别分别标注，在平面图配电箱、板位置附近的明显空隙处标注。项目5 视频监控系统的工程设计 3.工程图纸与文档的交互使用工程图纸与文档的交互使用在工程设计时，Office软件应用十分普遍。Word文档主要用于撰写设计方案，Excel凭借其强大的计算功能，在设计预算时比较有用，AutoCAD则用于设计图纸的绘制。但多数时候AutoCAD要与Office软件(特别是Word文档与Excel文档最为常用)配合使用，才能完成整个设计文档。下面给出工程图纸与文档交互使用时的两个技巧：项目5 视频监控系统的工程设计(1)Auto
29、CAD表格制作。在AutoCAD中往往要制作表格，如果在AutoCAD环境下用手工画线方法绘制表格，在表格中填写文字，不但效率低下，而且很难精确控制文字的书写位置，文字排版也很成问题。这时可以先在Excel中绘制表格，复制到剪贴板，然后再在AutoCAD环境下选择“Edit”菜单中的“Pastespecial”，选择作为AutoCAD的实体对象，确定以后，表格即转化成AutoCAD实体，用Explorer打开，即可以编辑其中的线条及文字，非常方便。项目5 视频监控系统的工程设计(2)在Word文档中插入AutoCAD图形。Word文档制作中，往往需要各种插图，Word绘图功能有限，特别是复杂的
30、图形无法绘制，而AutoCAD很适合绘制比较复杂的图形。先用AutoCAD绘制好图形，然后用AutoCAD提供的Export功能先将AutoCAD图形以BMP或WMF等格式输出，然后插入Word文档，也可以先将AutoCAD图形拷贝到剪贴板，再在Word文档中粘贴。需要注意的是，由于AutoCAD默认背景颜色为黑色，而Word背景颜色为白色，首先应将AutoCAD图形背景颜色改成白色。另外，AutoCAD图形插入Word文档后，往往空边过大，效果不理想，利用Word图片工具栏上的裁剪功能进行修整，空边过大问题即可解决。项目5 视频监控系统的工程设计 三、视频监控系统的设计三、视频监控系统的设计
31、(一一)前端系统的设计前端系统的设计1.摄像机的选择摄像机的选择市场上的摄像机主要有以下几种类型：(1)彩色普通摄像机(不带镜头、不带防护罩、不带红外灯)。(2)彩色黑白自动转换摄像机(不带镜头、不带防护罩、不带红外灯)。(3)黑白半球摄像机(自带定焦镜头、自带防护罩、不带红外灯)。(4)彩色半球摄像机(自带定焦镜头、自带防护罩、不带红外灯)。项目5 视频监控系统的工程设计(5)黑白红外摄像机(自带定焦镜头、自带防护罩、自带红外灯、自带全天候防护罩)：白天和黑夜都是黑白图像，夜间红外灯自动开启，主要用于夜间监视。(6)彩色黑白自动转换红外摄像机(自带定焦镜头、自带防护罩、自带红外灯、自带全天候
32、防护罩)：白天是彩色图像，夜间红外灯自动开启，图像自动转成黑白，主要用于夜间监视。(7)彩色一体化摄像机(自带电动一可变镜头、不带防护罩、不带红外灯)。(8)彩色黑白自动转换一体化摄像机(自带电动一可变镜头、不带防护罩、不带红外灯)。项目5 视频监控系统的工程设计 工程应用中，应根据不同需要，灵活掌握，可按以下基本原则进行考虑：(1)根据安装方式选择。如固定安装，摄像机多选用普通枪式摄像机或半球摄像机；如采用云台安装方式，现多选用一体化摄像机，也可采用普通枪式摄像机另配电动变焦镜头方式，但价格相对较高，安装也不及一体化摄像机简便。(2)根据安装地点选择。由于普通枪式摄像机，既可壁装又可吊顶安装
33、，因此室内室外不受限制，比较灵活；而半球摄像机，只能吸顶安装，所以多用于室内且安装高度有一定限制。但和枪式摄像机相比，半球摄像机不需另配镜头、防护罩、支架，安装方便、美观、隐蔽，且价格经济。项目5 视频监控系统的工程设计(3)根据环境光线选择。如果光线条件不理想，应尽量选用照度较低的摄像机，如彩色超低照度摄像机、彩色黑白自动转换两用型摄像机、低照度黑白摄像机等，以达到较好的采集效果。需要说明的是，如果光线照度不高，而用户对监视图像清晰度要求较高，则宜选用黑白摄像机。如果没有任何光线，就必须添加红外灯提供照明或选用具有红外夜视功能的摄像机。(4)根据对图像清晰度的要求进行选择。如果对图像画质的分
34、辨率要求较高，应选用电视线指标较高的摄像机。一般来说，对于彩色摄像机，420和450TVL(电视线)都为中解析度摄像机，470TVL以上都为高解析度摄像机。清晰度越高，价格相对越高。项目5 视频监控系统的工程设计(5)还应注意产品说明上的一些性能指标，如信噪比、自动光圈镜头的驱动方式等。一般的电视监控系统中信噪比指标要大于48dB，这样不仅满足行业标准规定的不小于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。镜头的驱动方式一般选用双驱动的，以便随意选用DC驱动或视频驱动的自动光圈镜头。当前摄像机设备的品牌、种类繁多，需要根据用户需求、现场环境、安装方式加以选择。项
35、目5 视频监控系统的工程设计 2.镜头的选择镜头的选择在选择镜头时，基于成像大小的镜头选择有以下五个因素：一是监控现场的大小；二是被摄物体的大小；三是物距；四是焦距；五是CCD靶面尺寸。前四点可由现场测量并通过计算来确定镜头的焦距标准，其计算方法如下：u1/3inCCDu1/2inCCD或或项目5 视频监控系统的工程设计 第五点还要考虑CCD靶面的尺寸。如果要求1/3in与1/2inCCD摄像机中获取同样的视角，1/3inCCD摄像机镜头焦距必须缩短；相反如果在1/3inCCD与1/2inCCD摄像机中采用相同焦距的镜头，1/3inCCD摄像机视角将比1/2inCCD摄像机明显地减小，同时1/
36、3inCCD摄像机的图像在监视器上将比1/2inCCD的图像放大，产生了使用长焦距镜头的效果。项目5 视频监控系统的工程设计 另外，选择镜头时还要注意这样一个原则：小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD摄像机的镜头，反之则不行。原因是：如1/2inCCD摄像机采用1/3in镜头，则进光量会变小，色彩会变差，甚至图像也会缺损；反之，则进光量会变大，色彩会变好，图像效果肯定会变好。当然，综合各种因素，摄像机最好还是选择与其相匹配的镜头。项目5 视频监控系统的工程设计 3.光圈的选用光圈的选用镜头光圈分手动和自动两种。手动、自动光圈镜头的选用取决于环境照度是否恒定。对于环境照度恒定的情况，如电梯轿
37、厢、封闭的走廊、无阳光直射的房间，均可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度，一次性调整好镜头光圈大小，获得满意亮度画面。对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等，均需选用自动光圈镜头，这样可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮度的监视画面。自动光圈镜头适应性较强，但其价格也远高于相同焦距的手动镜头。现在大多数的摄像机都有电子快门，室内的光源也较为稳定，因此，智能建筑项目中大量采用自动光圈镜头没有太大的必要。项目5 视频监控系统的工程设计 自动光圈镜头的控制信号可分为DC及VIDEO控制两种，即直流电压控制及视频信号控制。直
38、流电压驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其中两根为DC12V或DC24V电源驱动镜头中的电动机，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小；视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的，其中一根用视频触发信号来启动光圈，并控制光圈大小。目前市场上大多数黑白或彩色摄像机与自动光圈镜头不能兼容，只能使用电源驱动自动光圈镜头或视频驱动自动光圈镜头。当工程中的监控点在室外时，采用带自动光圈的镜头是必要的，因项目5 视频监控系统的工程设计 为室外的光线的动态范围变化较大，夏日阳光下环境照度达50000lx100000lx；夜间路灯时仅为10lx，变化幅度相当大。这时摄像机
39、无法自动通过摄像机本身的电子快门来适应这么宽的照度范围，更无法达到控制图像效果的作用。项目5 视频监控系统的工程设计 4.定焦、变焦镜头的选用定焦、变焦镜头的选用定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小，以及所要求被监视场景画面的清晰程度。镜头规格(镜头规格一般分为1/3in、1/2in和2/3in等)一定的情况下，镜头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长，其镜头的视场角就越小；在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规格越大，其镜头的视场角也越大。因此由上述关系可知：在镜头物距一定的情况下，随着镜头焦距的变大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小，但
40、画面细节越来越清晰；而随着镜头规格的增大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增项目5 视频监控系统的工程设计 大，但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。在狭小的被监视环境中如电梯轿厢内，狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头，如选用镜头规格为1/2in，CS型接口，镜头焦距为3.6mm或2.6mm，这时镜头视场角均不小于99或127，这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。项目5 视频监控系统的工程设计 对于一般变焦(倍)镜头而言，由于其最小焦距
41、通常为6.0mm左右，变焦(倍)镜头的最大视场角为45左右，如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中，其监视死角必然增大，虽然可通过对前端云台进行操作控制，以减少这种监视死角，但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端、云台、防护罩等)，以及系统操控的复杂性，因此在这种环境中，不宜采用变焦(倍)镜头。项目5 视频监控系统的工程设计 在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统
42、末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦(倍)镜头(电动三可变镜头)，这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定，在选用时也应考虑如下两点：项目5 视频监控系统的工程设计(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求。(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下，在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求，而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中，可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头(一般情况下，镜头倍数越大，价格越高，可在综合考虑系统造价允许的前提下，
43、适当选用高倍数变焦镜头)。项目5 视频监控系统的工程设计 目前市场上镜头主要有以下几种：(1)手动光圈镜头(手动调节光圈大小、手动调节焦距、固定远近)。(2)手动三可变镜头(手动调节光圈、手动调节焦距、手动调节远近)。(3)自动光圈镜头(自动调节光圈大小、手动调节焦距、固定远近)。(4)变倍变焦镜头(手动调节光圈、手动调节焦距、手动调节远近)。(5)变倍变焦自动光圈镜头(自动调节光圈、手动调节焦距、手动调节远近)。项目5 视频监控系统的工程设计(6)电动三可变镜头(电动调节光圈、电动调节焦距、电动调节远近)。(7)电动二可变镜头(自动调节光圈、电动调节焦距、电动调节远近)。(8)电动一可变镜头
44、(自动调节光圈、自动调节焦距、电动调节远近)：独立镜头一般没有该类型，只有一体化摄像机才有。(9)针孔镜头(镜头非常小，用于需隐蔽场所)。项目5 视频监控系统的工程设计 自动光圈镜头分直流驱动和视频驱动两种驱动方式，视频驱动根据视频信号调节光圈，其镜头较贵，但光圈调节精度高。直流自动光圈驱动镜头主要应用于光线变化较大的场所，如室外或自然光照明较多的室内环境。如果工作在夜间，还时常用到红外灯，它属于不可见光源，使用时要注意红外灯只能配合黑白摄像机使用(包括彩色黑白自动转换摄像机)。彩转黑摄像机内含光敏开关，白天为彩色，夜间光敏开关开启红外灯，同时彩色自动转为黑白。项目5 视频监控系统的工程设计
45、选用镜头要注意以下几个方面：(1)镜头尺寸应等于或大于摄像机成像面尺寸。例如，1/3in摄像机可选1/3in1in整个范围内的镜头，但水平视角的大小都是一样的。只是使用大于1/3in的镜头能够更多地利用成形，更精确了镜头中心光路，所以可提高图像质量和分辨率。(2)选用合适的镜头焦距。焦距越大，监看距离越远，水平视角越小，监视范围越窄；焦距越小，监看距离越近，水平视角越大，监视范围越宽。镜头焦距的估算可按照以下公式：项目5 视频监控系统的工程设计(3)考虑环境光线的变化。光线对图像的采集效果起着十分重要的作用。一般来说，对于光线变化不明显的环境，我们常选用手动光圈镜头，将光圈手调到一个比较理想的
46、数值后就可不动了；如果光线变化较大，如室外24小时监看，应选用自动光圈，能够根据光线的明暗变化自动调节光圈值的大小，保证图像质量。但需注意的是，如果光线照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用自动光圈镜头效果不理想。项目5 视频监控系统的工程设计(4)考虑最佳监看范围。由于镜头焦距和水平视角成反比，因此既想看得远，又想看得宽阔和清晰是无法同时实现的。每个焦距的镜头都只能在一定范围内达到最佳的监看效果，如果监看的距离较远且范围较大，最好是增加摄像机的数量，或采用电动变焦镜头配合云台安装。(5)镜头接口与摄像机接口要一致。现在的摄像机和镜头通常都是CS型接口，CS型摄像机可以和CS型、C
47、型镜头配接，但和C型镜头接配时，必须在镜头和摄像机之间加接配环，否则可能碰坏CCD成像面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。C型摄像机不能和CS型镜头配接。项目5 视频监控系统的工程设计 5.红外光的选择与使用红外光的选择与使用辅助光源主要有红外灯，其选用最重要的问题是成套性，要与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等配套。在设计方案时对所有器材综合考虑，把系统作为一个红外低照度夜视监控系统来考虑设计。1)黑白摄像机或特殊彩色摄像机CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延伸到红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明使CCD图像传感器清
48、晰的成像。普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从CCD器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基项目5 视频监控系统的工程设计 色视频信号，然后合成彩色电视信号，其感光光谱只在可见光区域。随着技术的进步，出现了白天彩色/晚上黑白的摄像机，它采用两个CCD进行切换或采用一个CCD利用数字电路的切换来实现，但是这种摄像机存在黑白照度偏高、有的对彩色色彩的不利影响等缺点。而红外低照度彩色摄像机红外感度比一般摄像机高4倍以上，随着成本的降低，会成为发展趋势的。项目5 视频监控系统的工程设计 2)低照度摄像机摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值
49、。测定此参数时，还应特别注明镜头的光圈F的大小。例如使用F1.2的镜头，当被摄影景物的照度值低到0.02lx时，摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值700mV的50%33%，则称此摄像机的最低照度为0.02lx/F1.2。有的摄像机生产厂家会给出不同光圈F时的最低照度。当选择摄像机最低照度高于红外灯要求时，红外灯的有效距离将受到一定影响。应当提醒用户的是市场上出售的摄像机技术性能标出的最低照度有两种不正常的情况，一种是摄像机制造项目5 视频监控系统的工程设计 商所标的最低照度是所谓的靶面照度，即CCD图像传感器上的光照度，它仅为景物照度的十分之一左右；另一种是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照
50、度。目前市场上比较经济的黑白摄像机，有的最低照度标为0.01lx0.02lx，它们的实际最低照度仅为0.1lx0.2lx，如果使用红外灯时，要求摄像机的最低照度为0.02lx，必然影响红外灯的有效照射距离，而购买最低照度0.02lx的摄像机，价格可能比0.1lx0.2lx摄像机至少高一倍左右。项目5 视频监控系统的工程设计 3)摄像机与镜头的尺寸摄像机标称尺寸规格有1/2in、1/3in和1/4in，摄像机尺寸大，接收的光通量多；摄像机尺寸小，接收的光通量少，如红外灯标称的有效距离是在1/2in摄像机工作的条件下测试的，如采用1/3in或者1/4in摄像机，有效距离也将受到一定影响。1/3in
