安防监控基础

安防监控基础知识汇总
一、镜头探析
1．镜头的种类（根据应用场合分类）
广角镜头：视角90度以上，观察范围较大近处图像有变形。
标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。
长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。
变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长则成像越大。
针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。
2．被摄物体的大小、距离与焦距的关系
假设被摄物体的宽度和高度分别为w.h,被摄物体与镜头间的距离为l，镜头的焦距为f。
3．相对孔径
为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜光实际有效的有效孔径为d，比d大，d与焦距f之比定义为相对孔径a，即a=d/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的倒数来表示镜头光圈的大小。f值越小，光圈越大，到达ccd芯片的光通量就越大。所以在焦距f相同的情况下，f值越小，表示镜头越好。
4．镜头的焦距
1）定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。
有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境江照的变化，应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节，人为手工调节光圈的，称为手动光圈。镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。
无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。
2）变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。
三可变和二可变镜头
三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。
二可变镜头：可调焦调、调聚焦、自动光圈。
5．先配镜头原则
为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素：
a）被摄物体的大小
b）被摄物体的细节尺寸
c）物距
d）焦距
e）ccd摄像机靶面的尺寸
f）镜头及摄像系统的分辨率
操作步骤：
*移开镜头防尖装置，连接上镜头。
*如果使用cs镜头，请降下c圈（5mm），然后锁住cs镜头装置。
*c型镜头可直接安装使用。
*连接视频输出（bnc）至监视器或其它设备。
*插上dc12v电源/ac220v*检查led是否亮。
*当图像一旦模糊时，请调整镜头焦距。
二、监控系统设备介绍
①云台
在前面的介绍中我们常提到云台，但有的人对它没有什么感性认识，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。
②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。
③防护罩
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。
④监视器
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。
⑤视频放大器
当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。
⑥视频分配器
一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，最好选择视频分配器。因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响
⑦视频切换器
多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2、4、6、8、12、16路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频（视型号而定）。切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。切换器的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。
⑧画面分割器
画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示4、9、16个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。四分割是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换，联接报警器材。
⑨录像机
监控系统中最常用的记录设备是民用录像机和长延时录像机，因其操作简单易学，录像带也容易保存和购买。与家用录像机不同，延时录像机可以长时间工作，可以录制24小时（用普通vhs录像带）甚至上百小时的图像，可以联接报警器材，收到报警信号自动启动录像，可以叠加时间日期，可以编制录像机自动录像程序，选择录像速度，录像带到头后是自动停止还是倒带重录……延时录像机的性能虽然出众，但价格不菲，而且目前分辨率不是很高，在延时录像时图像也会丢失一部分，回放的图像是一顿一顿跳跃的
三、数字化硬盘录像机的选择
目前可谓进入了数字化监控主机的春秋战国时期,。客观地说，数字化产品因为紧跟计算机技术的快速发展，在硬盘录像，网络互动，视频报警，工作时间表，多画面显示等方面都有突出的表现，赢得了不少人的青睐，在保安监控,柜员监控,民用监控等众多领域逐渐占有一席之地。也因为该领域发展太快，至今没有出台国家或行业标准，本文介绍了一些在选择及评测数字化产品方面的注意事项和技巧,希望对大家选择数字化监控主机有所帮助。
1、观界面的选择
多数数字化监控主机选择了工控机箱作为外壳，外观作工印字要精致美观，将软驱和电源开关用一道机械锁锁起来哪种款式对减少人为故障有一定帮助。如果能打开机盖，应注意观看一下用的什么风扇和电源，像奔腾ⅲcpu上的专用风扇平均无故障工作时间在3年以上，而一般风扇平均无故障工作时间可能说不准确，这对每天都连续开机的数字化监控主机而言是一个故障隐患，另外，注意观看后排的接口接线方式是否可*便利。
为了操作方便，界面应是汉化的，将主要功能都能一目了然地反映在主界面上，建议选择看上去很专业很漂亮操作直观的界面。最好能像windows操作菜单化。
功能扩展性较强，主要功能分为监视功能，录像功能，报警功能，控制功能，网络功能，身份识别功能，工作时间表功能，如能有矩阵，双工对讲最好，这两点很多难做到。下面分别作一介绍。
2、功能的多样化
（1）、监视功能
监视功能是矩阵主机和数字化主机最主要的功能之一，监视功能无非是看全、看清楚现场的景物，必要时应该有声音，注意是否视音频同步。主要通过清晰度、画面实时程度和显示形式来决定监视的效果，和电视机显示不同，不同显卡和采集卡观察的效果是不一样的。像测量ccd摄像机的清晰度一样，建议选用专业图形测试卡和线数较高的摄像机作为观察对象，准确读出可以观察到的水平和垂直分辨率，作为监视清晰度的依据，一般每秒图像超过17帧时肉眼看上去是比较实时的图像，而柜员制和一些特殊的监控场所要求每秒图像要达到25帧或更高，通常可做一些手的快速动作来观察此功能，比如快速数数、拍手等，此效果应记录下来作为录像的回放记录。显示形式一般有1、4、7、9、10、16等画面分割形式，也可将屏幕切到全屏。每一路的亮度、对比度、色彩、饱和度等参数都应是连续可调的，不然在多画面时因为光线不均等原因无法很好观看，这也是数字主机优于普通画面分割器的地方。在全屏观察时，可以比较准确地反映画质、录像速度及显卡质量。
（2）、录像：
录像效果是数字主机的核心和生命力所在，在监视器上看去实时和清晰的图像，录下来回放效果不一定好，而取证效果最主要的还是要看录像效果，一般情况下录像效果比监视效果更重要。
清晰度和实时程度的观察方法和监视效果相似。单位时间录像所用内存，及单幅画面的内存也是反映录像效果的最主要参数。单位时间录像所占内存和单幅面所占用空间对同样硬盘可以录像多长时间和网上传输图像的速率都有决定影响。一般标准mpeg格式，每小时每路要录到600m，而mjpeg格式同时记录16路画面标准情况下占150m，占用空间差别是相当大的，对于静态画面占多大内存取决于画面尺寸图像压缩比（画面质量）和图形格式。对于动态画面占多大内存取决于画面尺寸图像压缩比，图像格式和画面是否变化及变化快慢，笔者曾对一种数字主机测试，使用mjpeg格式，图像尺寸设为800×600，图像运动时占到3k字节，而不运动时占到180字节。另外对一些保安监控用主机应具备预置报警录像功能，它可以将和报警无关的信息滤去不录，大大减低对存储容量的要求。有些主机还具备报警后自动增加录制帧数的功能。这对有效信息的存储也很有帮助。
特别提醒注意的是：同样的看起来画质差不多的图像，而所占的空间大小可能相差很大（70m-550m/路/小时）。这时就不能看该机监控界面的显示了，只能退到操作系统（如windows，nt，unix…）下查看文件的大小才准确。
（3）、报警功能：
报警功能主要指探测器的输入报警和图像视频帧测的报警，报警后系统会自动开启录像功能，并通过报警输出功能开启相应射灯，警号和联网输出信号。
图像视频帧测报警是数字监视所独有的功能，他可以方便地设定视频触发区域和灵敏度，在一定意义上可以起到探测器的作用。
按时间段进行自动布撤防功能，预置报警录像功能和自动对报警录像进行加帧是传统报警系统不具备的功能。
报警信号的输出时间应是可调整的，同时各种报警结果应在计算机中有明确记载。
（4）、控制功能：
主要指通过主机对于全方位摄像机云台，镜头进行控制，这一般要通过专用解码器完成，主要观察一下操作是否灵活可*。
（5）、网络功能：
通过局域网拨号上网经过简单身份识别可以对主机进行各种监视录像控制的操作
四、简介超低照度摄像机与红外灯
超低照度摄像机是近年来随着半导体技术发展而推出的监控行业热点产品。目前已广泛用于金融、文博、酒店、写字楼、住宅小区物业管理等领域。由于传统的摄像机难以满足24小时连续监控（因为不可能在任何地点都做到24小时开灯）的需求，新技术型的超低照度摄像机抓住这一良机迅速发展起来。
一般的超低照度摄像机大都采用exviewhad技术，采用exviewhadccd的摄像机，对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区域，其感度可以提高到普通摄像机的4倍，如(图1)。因此，即使在非常暗的环境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，这一技术的出现受到了监控市场的欢迎，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，特别是配合专用的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0照度的监控（完全无光的情况下）。在近红外760mm-1100mm的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑白图像。
类似地获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加ccd在单帧图像的爆光量，从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指标，但是需要降低图像的连贯程度，所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造成丢失画面的现象。在获得低照度下图像上还有一些其它的办法，但都不能从根本上解决照度问题。
另外，在选择使用低照度摄像机和红外线灯时要注意几点。
第一，必须选择适当的镜头。为了提高摄像机对红外灯以及景物的敏感度，应尽可能选用通光量大的镜头，并注意在使用自动光圈或电动二可变镜头时，要尽可能开大光圈的驱动电平值。因为一般随着镜头焦距的增加，其通光量会相对减少，在选择红外灯时要留一定的余量，并注意红外灯的标称指标。
第二，红外灯的选配电源应尽可能要满足其所需的最小电功率，经常发生照射距离不够的情况。
第三，要考虑被摄像景物的反光程度，由于红外线具备可见光相同的如反射、折射等特性，因此，在目标景物周围如果没有良好的反光环境（如建筑物、围墙、标牌）时应考虑一定的距离余量
五、云台
云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。
固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。
电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。
云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°。恒速云台的水平旋转速度一般在3°～10°/s，垂直速度为4°/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达480°/s以上，垂直旋转速度在120°/s以上
六、硬盘录像机产品特性：
硬盘录像机的基本功能是将模拟的音视频信号转变为mpeg数字信号存储在硬盘（hdd）上，并提供与录制、播放和管理节目相对应的功能。
其突出特性体现在以下几个方面
1.实现了模拟节目的数字化高保真存储能够将广为传播和个人收集的模拟音视频节目以先进的数字化方式录制和存储，一次录制，反复多次播放也不会使质量有任何下降。
2.全面的输入输出接口提供了天线/电视电缆、av端子、s端子输入接口和av端子、s端子输出接口。可录制几乎所有的电视节目和其它播放机、摄像机输出的信号，方便地与其它的视听设备连接。
3.多种可选图像录制等级对于同一个节目源，提供了高、中、低三个图象质量录制等级。选用最高等级时，录制的图象质量接近于dvd的图象质量。
4.大容量长时间节目存储，可扩展性强用户可选用20.4gb、40gb或更大容量的硬盘用于节目存储。以20.4gb容量计算，在选定的码率下可录制节目时间的关系如下表所示：
码率（mbps）可录制节目时间（小时）
67
410
220
1.1538
5.具有先进的时移（timeshifting）功能当不得不中断收看电视节目时，用户只需按下timeshifting键，从中断收看时刻开始的节目都将被自动保存起来，用户在处理完事务后还可以从中断的位置起继续收看节目，而不会有任何停顿感。
6.完善的预约录制/播放节目功能。用户可以自由的设定开始录制/播放节目的起始时刻、时间长度等选项。通过对预约节目单的编辑组合，可以系统化地录制各种间断性的电视节目，包括电视连续剧。
7.强大的网络信息家电中心用户通过网络通讯接口，使用dvr度身定制的网络浏览器，配备相应的网络资源，将可以享用丰富的网络在线信息。
8.提供便捷的管理已录制节目的方法用户可以按照录制时间、节目种类等方式对已录制的节目进行组织和分类，随意在喜好的位置设定书签。
9.提供随心所欲的播放方式由于硬盘快速、随机存储的特点，欣赏录制好的和正在录制的节目时，都可以用比当前dvd播放机更多种、更灵活的方式进行特技播放，快速播放时图像更加平滑，慢速播放时具有更高的细节分辨率。
七、安防工程中光端机的选择技巧
目前市场上多路数字视频光端机，涉及的技术指标种类繁多，大部分工程商和用户也缺乏相应的手段而无法判断技术指标的合理性与真实性，因此在选择产品时容易迷失方向。本文描述了两项在工程中比较关键且容易验证的技术指标，并着重从可*性和实用性方面，分析了在安防监控工程中怎样选择多路数字视频光端机。
1．技术指标考虑
多路数字视频光端机可具备多种功能，每一类功能都有相应的技术指标要求，如视频指标、音频指标、异步数据指标、以太网指标等等。具体的技术指标可以要求厂商提供第三方的测试证明，有条件的工程商应该在选购设备前按照厂商提供的指标进行复测，以检验设备的实际技术指标和厂商的诚信度。这里着重从工程的角度简单说明以下两项视频指标。
1.13db视频带宽足够
视频带宽是一个老生长谈的问题。视频带宽不足，监视画面细节部分就不够清晰，水平分辨率就低，严重的甚至出现了色彩失真或丢失。正是由于视频带宽对图像质量的重要性，有些不法厂商故意夸大产品的视频带宽欺骗客户。某厂商生产的多路数字视频光端机宣称其视频带宽为8m，可其对外公布的视频采样频率是12.5m。按照奈奎斯特采样定律，要真实地还原信号，其采样频率至少应该是信号频率的两倍。如此算来，这家厂商的光端机其理论视频带宽无论如何也不可能超过6.25m。显然，这是一个夸大性能欺骗客户的谎言，这样没有商业信誉的厂商不应放在考虑选购范围之列。但并不是所有的客户都能够准确识别厂商的谎言，对于一般的工程商和用户通过观察图像的细节，可以粗略判断设备的视频带宽。
1.2apl范围足够宽
apl，即图像平均电平，许多工程商不太注意或不太熟悉这个指标。但是，如果说到有些工程中遇到的这么一个问题：视频信号经过光端机传输，当画面中有大面积的白色时（如摄像机被强光照射时）监视器上的画面就会水平抖动，那么工程人员一定不陌生。这就是因为有些厂商生产的视频光端机的apl范围太窄，当图像信号中有大面积白色时，每行图像信号中的直流分量增大，apl将会升高，从而造成行同步信号幅度减小或丢失，监视器无法检测到行同步而发生画面抖动。
2．可*性考虑
作为安防监控工程，设备的可*性应该是第一考虑要素。而设备的可*性是设备厂商在产品设计时就必需考虑的，但是，有些厂商可能会因为某些原因而不愿做或不知道怎么做这方面的工作。这里着重从工程的角度简单地讨论以下问题。
2.1供电方便，电源范围宽
供电是保证数字视频光端机可*性的首要考虑要素，供电不能保证可*、合理，谈数字视频光端机的可*性就成了水中捞月。采用220vac供电的视频光端机取电比较方便，可*性也较高，工程中应视情况尽量选择220vac供电的光端机。这种光端机目前主要有两种供电方式，一种是电源外置式，一种是电源内置式，即电源和光端机一体化。从工程应用来看，电源内置不仅安装方便，而且可*性较高，因此目前的多路数字视频光端机大都采用电源内置式。
基于国内电网情况，结合工程场地实际，应尽量选择输入电源范围宽的多路数字视频光端机。一般应尽量选择使用开关电源的光端机。开关电源与线性电源相比，不仅效率高，而且开关电源输入电压很宽，基本能保证160vac~265vac范围内正常工作，其输出电压不会随着输入电压变化而变化，从而不会影响光端机的工作性能和技术指标，也就不会因为电网不稳而造成光端机重复启动，中断监控视频、音频信号的传输。
2.2温度、湿度适应性强
在有的安防监控工程中，光端机的工作条件比较恶劣，温度变化范围宽，空气湿度大。有的野外监控点偶尔还会停电，光端机工作时发热，停电时设备冷却就会有冷凝水珠。这都要求多路数字视频光端机在温度范围和允许的湿度方面有更多地考虑，以保证其能在恶劣环境下稳定工作，适应安防监控需要。
3.1外观大方，结构合理
多路数字视频光端机技术含量高，其外观应小巧精致，美观大方，整体结构必须尽量的符合工程安装要求。一般室内型多路数字视频光端机除采用19伎矶纫允视π沧坝诒曜19蓟柜外，还应兼顾工程中将光端机置于桌面或壁挂的需要。另外，多路数字视频光端机还必须具有良好的散热性能和电气接触性能。
3.2接口丰富，布局合理
多路数字视频光端机除要求足够的视频接口外，还可能要求或者将来可能要求配备其他功能丰富的接口，如高保真音频接口、普通电话接口、异步数据接口、以太网接口和开关量接口等，这就要求选择的多路数字视频光端机必须具备系统升级能力，不至于因网络升级或系统功能改变而完全更换设备，从而保护用户的前期投资。
多路数字视频光端机接口种类多，数量多，与这些接口相配套可能还有一些模式设置拨码开关，所有这些元素构成的用户操作界面应该布局合理，接口间留有相当的操作空间，方便工程安装和维修。例如视频接口太过密集，实际应用中就会出现了为维修某一个视频接头，必须拔掉其他正常视频接头的尴尬局面。
3.3指示灯含义明确，方便工程开通和维护
为方便工程开通和工程维护，多路数字视频光端机应标示有含义明确的指示灯。除电源指示灯外，多路数字视频光端机的收发端机都必须具备视频有无指示灯，指示相应的视频通道有无视频信号输入或输出，工程人员和用户在工程开通阶段和工程维护阶段就可以根据视频指示灯的指示，判断开通和维护中的情况，定位故障点，尽快地解决可能发生的问题。
另外，对于音频和数据部分，也应提供相应的指示灯。简单的方式是参考电信设备的做法，提供同步指示灯和环路指示灯，工程人员和设备厂家据此可以判断是设备系统故障，或是接口部分故障，从而做出正确的反应。
对于以太网接口，应按照数据通信设备的通用要求，提供连接/活动指示灯、全双工/半双工指示灯、10m/100m指示灯。
多路数字视频光端机还应提供系统指示灯，指示发送设备是否正常和接收设备是否正常，以方便工程人员区分是设备故障还是光纤链路故障。
综上所述，用户在选择设备时可从设备的技术指标、可*性、实用性对其进行考量，依照前述的方法多做比较，根据工程实际状况做适己方案，最后一定能找到最适合自己的多路数字视频光端机。