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摄像系统培训教材

目录

***闭路监控系统***4

一、摄像机4

1.基础知识4

2.CCD摄像机的选择和分类5

3.CCD摄像机的安装与调整7

二、摄像机镜头9

1.分类9

2.正确选用摄像机镜头10

三、监控外围设备介绍12

1.云台12

2.支架14

3.防护罩15

4.监视器15

5.视频放大器15

6.视频分配器16

7.视频切换器16

8.画面分割器16

9.录像机17

10.红外光投射器17

11.云台镜头控制器17

12.监听头17

13.顺序式视频音频切换器17

14.矩阵切换控制器18

四、DVR（数字硬盘录像机）18

1.摘　要18

2.DVR的分类18

3.DVR的选择分析19

五、配线的技术要求19

1.室内配线的技术要求19

2.室内配管的技术要求20

3.空间探测器的安装技术要求21

六、验收通则21

七、监控系统常见的故障现象及其解决方法23

***报警系统***28

一、入侵探测器概述28

二、红外对射探头33

三、常用红外探测器35

1、C&K常用探测器调试中应注意的几个问题35

2、C&K探测器的各种性能37

四、报警控制主机41

五、误报问题44

***电子巡更系统***45

一、功能介绍45

1.1概述45

1.2在线式巡更系统45

1.3离散式巡更系统46

***门禁***48

一、门禁简介48

二、门禁类别48

三、系统组成49

1.单门一体化简单系统49

2.联网系统50

四、门禁系统主要构件介绍52

五、工作原理53

***停车场***55

一、概述55

二、特点55

三、停车场所具有的主要功能：

56

四、主要设备功能56

1.自动路闸功能56

2.出入口票箱功能57

3.收费处设备功能57

4.月租卡发售设备功能57

5.系统软件功能（见下表）58

6.停车场的系统原理图59

7.停车场系统配置59

***对讲系统***66

考核点及评分71

考核说明：

71

考核表71

***闭路监控系统***

一、摄像机

1.基础知识

a. 什么是CCD摄像机？

　　CCD是Charge Coupled Device（电荷耦合器件）的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

b. CCD摄像机的工作方式

　　被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。

视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。

c. 分辨率的选择 

　　评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。

常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。

一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。

而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。

d. 成像灵敏度

　　通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。

0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。

与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。

另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.

e. 参考环境照度：

　　夏日阳光下 100000Lux 阴天室外 10000Lux 

　　电视台演播室 1000Lux 距60W台灯60cm桌面 300Lux 

　　室内日光灯 100Lux 黄昏室内 10Lux

　　20cm处烛光 10-15Lux 夜间路灯 0.1Lux

f. 电子快门

电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。

有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。

g.光谱响应特性 

　　CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。

其响应峰值为绿光（550nm），分布曲线如右图所示。

夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。

由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD对紫外不敏感。

彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。

h. CCD芯片的尺寸 

CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。

在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。

 芯片规格 成像面大小（宽X高） 对角线 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm

2.CCD摄像机的选择和分类   

目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。

 因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。

在购买时，可以采取如下方法检测：

接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。

然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。

好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。

个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。

a.依成像色彩划分

 彩色摄像机：

适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。

 黑白摄像机：

适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。

b.依分辨率灵敏度等划分 

影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。

 影像像素在38万以上的高分辨率型。

c.按CCD靶面大小划分 

 CCD芯片已经开发出多种尺寸：

  目前采用的芯片大多数为1/3"和1/4"。

在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

1英寸--靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

 2/3英寸--靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

 1/2英寸--靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

 1/3英寸--靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

 1/4英寸--靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

d.按扫描制式划分 PAL制, NTSC制

 中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。

另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。

e.依供电电源划分 

110VAC（NTSC制式多属此类）， 220VAC， 24VAC。

12VDC或9VDC（微型摄像机多属此类）。

f.按同步方式划分

 内同步：

用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。

外同步：

使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。

功率同步（线性锁定，line lock）：

用摄像机AC电源完成垂直推动同步。

外VD同步：

将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。

多台摄像机外同步：

对多台摄像机固定外同步，使每一台摄像机可以在同样的条件下作业，因各摄像机同步，这样即使其中一台摄像机转换到其他景物，同步摄像机的画面亦不会失真。

g、按照度划分

CCD又分为：

普通型  正常工作所需照度1~3LUX 

月光型  正常工作所需照度0.1LUX左右 

星光型  正常工作所需照度0.01LUX以下 

红外型  采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像 

h.按外观分

有机板型、针孔型、半球型。

3.CCD摄像机的安装与调整

a. 镜头的安装方式

有C式和CS式两种，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，差别是镜头距CCD靶面的距离不同，C式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米，比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度，CS式距焦点距离为12.5毫米。

别小看这一个接圈，如果没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图象变得模糊不清。

所以在安装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，就需要根据具体情况增减接圈。

有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环（如松下产品），调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动调节环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。

另外（如SONY，JVC）采用的方式类似后像调节环，它的固定螺丝一般在摄像机的侧面。

拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使图象清晰而不用加减接圈。

b.AGC ON/OFF（自动增益控制）

摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。

当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图象。

开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。

c. ATW ON/OFF（自动白平衡）

开关拨到ON时，通过镜头来检测光源的特性/色温，从而自动连续设定白电平，即使特性/色温改变也能控制红色和蓝色信号的增益。

d. ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）

当选择ELC时，电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）。

选择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。

需要注意的是：

在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在某些独特的照明条件下，可能出现下列情况：

在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。

图象显著地闪烁和色彩重现性不稳定。

白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。

e. BLC ON/OFF（背光补偿开关）

当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时，应该把开关拨到ON位置。

注意：

 ① 当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF位置，因为在ON位置时，镜头光圈速度变慢； ② 如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。

f. LL/INT（同步选择开关）

此开关用以选择摄像头同步方式，INT为内同步2，1隔行同步；LL为电源同步。

有些摄像头还有一个LL PHASE电源同步相位控制器。

当摄像头使用于电源同步状态时，此装置可调整视频输出信号的相位，调整范围大概是一帧。

（调整需要专业人员进行）

g. VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关）

ALC自动光圈镜头的控制信号有两种，当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置，需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，应该选择VIDEO位置。

当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制（VIDEO LEVEL L/H）可能需要调整，该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小（凹进光亮）。

在摄像头的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，联接摄像头上的黑色插座。

如果用DC驱动的自动光圈镜头，镜头上已经做好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到DC即可；如果用视频驱动的自动光圈镜头，需要用户根据说明书上的标注，用烙铁焊好。

由于厂家定义不同，所以焊法也有区别，请安装时留意。

h. SOFT/SHARP（细节电平选择开关）

该开关用以调节输出图像是清晰（SHARP）还是平滑（SOFT），通常出厂设定在SHARP位置。

i. FLICKERLESS（无闪动方式）

在电源频率为50Hz的地区，CCD积累时间为1/50秒，如果使用NISC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz，这样将造成视觉影像不同步，在监视器上出现闪动；反之，在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现像。

为克服此现像，在电子快门设置了无闪动方式档，对NISC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度，可以防止监视器上图像出现闪烁。

手动电子快门：

有些用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体，如果尾1/50秒速度拍摄，会产生拖尾现象，严重影响图像质量。

有些摄像头给出了手动电子快门，使CCD的电荷偶合速度固定在某一值，例如1/500、1/1000、1/2000秒等等，此时CCD的电荷偶合速度提高，这样采集下来的图像相对来说会减少拖尾现象，而且对于观测高速运动或电火花一类物体，必须使用此设置。

所以，某些专用摄像头给出了手动电子快门，提供给特殊用途的用户。

手动电子快门的调整需要参看随机说明书，在此就不在赘述了

j.补充说明

有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控，请注意：

由于CCD摄像头同样是靠光线反射来成像，如果没有光，它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。

如何得到图像呢？

一种方法是加可见光照明，如路灯、探照灯；一种是加红外灯（特别是要求不能安装可见光源的场合），对于彩色CCD摄像头，对红外灯响应不够，有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转换成黑白模式。

所以，你的监控系统要求夜间使用，一定要采用黑白CCD摄像头。

红外灯有室内、室外，短距离和长距离之分，一般常用室内10-20米范围的红外灯，由于墙壁的反射，图像效果还不错；用在室外长距离的红外灯效果就不会很理想，而且价格昂贵，不到必要时一般不采用。

二、摄像机镜头

在电视监控系统中如何根据现场被监视环境，正确选用摄像机镜头是非常重要的，因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求（就画面范围或图像细节而言），所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。

1.分类

　摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种，就焦距而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。

2.正确选用摄像机镜头

a.手动、自动光圈镜头的选用

手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。

对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内，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，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。

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（必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机），这样便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。

对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及VIDEO控制两种，即直流电压控制及视频信号控制。

这在自动光圈镜头的类型选用上，摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上，以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上，三者注意协调配合好即可。

 2、定焦、变焦镜头的选用

b.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。

　　在镜头规格（镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″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（见图1所示）；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。

所以由以上关系可知：

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。

　　镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角，且图像水平视场角大于图像垂直视场角，通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。

　　在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，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1/2″，CS型接口，镜头焦距为3.6mm或2.6mm镜头，这些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。

也可根据现场实际情况选用手动变焦镜头如日产Computar T2Z2814CS－2镜头，这种镜头为1/3″CS型接口手动光圈镜头，其焦距2倍可调（手动调焦）。

调焦范围为2.8～6.0mm，视场角变化范围为96°～47.2°，这种镜头非常适合在狭小的被监视环境中使用，在使用时可方便地根据实际需要，灵活实现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。

　　对于一般变焦（倍）镜头而言，由于其最小焦距通常为6.0mm左右，故其变焦（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（系统需增加前端解码器、云台、防护罩等），以及系统操控的复杂性，所以在这种环境中，不宜采用变焦（倍）镜头。

　　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，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统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，在选用时也应考虑两点：

（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倍镜头即可（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，适当选用高倍数变焦镜头）。

n

c.正确选用镜头焦距的理论计算

摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数，镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化（其变化关系如前所述），覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算：

（1）f=u·D/U 

（2）f=h·D/H

f：

镜头焦距、U：

景物实际高度、H：

景物实际宽度、D：

镜头至景物实测距离、u：

图像高度、h：

图像宽度

（3）举例说明：

当选用1/2″镜头时，图像尺寸为u=4.8mm，h=6.4mm。

镜头至景物距离D=3500mm，景物的实际高度为U=2500mm（景物的实际宽度可由下式算出H=1.333·U，这种关系由摄像机取景器CCD片决定）。

将以上参数代入公式

（1）中，可得f=4.8·3500/2500=6.72mm，故选用6mm定焦镜头即可。

经济混凝剂经济界

d.低照度摄像机的正确认识

目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商，对低照度的定义众说纷纭，莫衷一是，彩色摄像机从0.0004LUX～1LUX，黑白摄像机从0.0003～0.1LUX均有，（若搭配红外线，则均可达0LUX），这就是国内市场在CCTV产业的技术规格方面并无统一标准，而产生各说各话的情况。

 行业内人士强调，照度能低到多少，不仅要看镜头的光圈大小（F值），更要看是在什麽条件限制下才能出现所标示的LUX值，否则只是流于数字的游戏罢了！

以光圈大小（F值）而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。

另外电子灵敏度（ELECTRONIC、SENSITIVITY）是否提高，单一画面累积帧数为多少？

红外线是ON还是OFF？

……等都应了解清楚，才不致被规格所标示的照度数值所混淆。

 低照度摄像机在中国市场的演进过程 低照度摄像机在中国市场的演进简单分为以下三步：

白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）；低速快门（SLOW/SHUTTER）及超感度摄像机（EXVIEW/HAD）。

三、监控外围设备介绍

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。

a.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。

b.云台故障处理方法

云台故障出现有可能存在以下几方面的情况

1．无法控制云台

2．无法控制解码器

3．部份功能无法实现

4．码转换器的信号指示灯不工作

分析：

1．码转灯不闪

      软件设置（灯不闪，主要是码转换器未进行工作，先从软件设置着手解决这个问题）

      1．软件中的解码器设置（解码器协议、COM口、波特率、校验位、数据位、停止位）

      2．更换一个COM口（检查COM口是否损坏），

      3．硬件，如上述设置后，还是无法正常使用，打开九针转25针转换器接口。

检查接线是否为2-2，3-3，5-7，如果正确，检查码转换器电源是否正常（可用万用表进行电压和和电流测试（9V，500MA）），没有问题可判定码转换器己经损坏

2．无法控制解码器

     解码器中无继电器响声。

    1．检查解码器是否供电。

    2．检查码转换器是否拔到了输出485信号。

    3．检查解码器协议是否设置正确

    4．检查波特率设置是否与解码器符合（检查地址码设置与所选的摄像机是否一致（详细的地址码拔码表见解码器说明书）

    5．检查解码器与码转换器的接线是否接错（1-485A，2-B；有的解码器是1-485B，2-A）

    6．检查解码器工作是否正常（老解码器断电一分钟后通电，是否有自检声；软件控制云台时，解码器的UP，DOWN，AUTO等端口与PTCOM口之间会有电压变化，变化情况根据解码器而定24VOR220V，有些解码器的这些端口会有开关量信号变化），如有则解码器工作正常，否则为解码器故障

    7．检查解码器的保险管是否己烧坏。

3．无法控制云台

    1．检查上面第六项是否正常

    2．解码器的24V或220V供电端口电压是否输出正常

    3．直接给云台的UP、DO