智能建筑中闭路电视监控系统的设计
智能建筑中闭路电视监控系统的设计 河南石油勘探局水电厂 李明军 河南石油勘探局勘察设计研究 摘要：文章概述了智能建筑中闭路电视监控系统的设计要点、系统组成和有关主要设备 的选择，并根据传输线路和监控室的设计理念，提出闭路电视监控系统的设计要适应智 能建筑整体的需要。 闭路电视监控系统是安全防范体系中的重要组成部分，是智能建筑中楼宇自动化系统的 重要内容，作为一种先进的、防范能力极强的综合系统，近几年，随着智能化建筑的不 断普及，电视监控系统在智能化建筑中也得到了广泛应用。通过该系统能实时、形象、 真实地反映被监视对象的画面，为安全防范和楼宇的现代化管理提供有效、可靠的手段 。因此建设一套安全可靠、技术先进的电视监控系统不仅关系到建设者投资的合理性， 而且也关系到该系统在建筑中的应用和升级发展，更重要的是为楼宇的安全和现代化管 理提供可靠的保障。 闭路电视监控系统由摄像、传输、控制与显示4个主要部分组成见下页图示。该系统是双 向的传输系统，既要向接收端传输视频信号，又要向摄像机传送控制信号和电源。根据 不同的规模可组成单头单尾系统、多头单尾系统、多头多尾系统。就智能建筑而言，笔 者认为多头单尾系统是比较适合的方式。 智能建筑中闭路电视监控系统的设计要点是：根据建设者对系统功能的要求和投资，确 定系统的技术和系统组成，包括系统是传统的闭路电视监控系统还是多媒体闭路电视监 控系统，系统是黑白还是彩色系统及图像分辨率等；根据系统组成，确定设备配置；根 据建筑平面特点，确定摄像机和其他设备安装位置；按照监视目标和周围环境条件，选 择摄像机的品种和防护措施；按照摄像机分布和环境特征，确定传输线的敷设方式；最 后还要考虑闭路电视监控系统与智能建筑“3AS”(建筑设备自动化系统、通信自动化系统 、办公自动化系统)的适应性。 一、 摄像机及附属设备的选择 1．1 摄像机的选择 摄像机是闭路电视监控系统最前端的设备，它的性能直接影响到整个系统的运行。闭路 电视监控系统按摄像器件划分为电真空摄像器件(即摄像管)摄像机和固体摄像器件(CCD 器件、MOS器件)摄像机两大类。目前，因固体摄像器件摄像机具有惰性小、灵敏度高、 抗强光照射、几何失真小、均匀性好、抗冲振、没有微音效应、小而轻、寿命长、图像 质量好的特点，正朝着小型化、轻量化、廉价化方向发展，在智能建筑的闭路电视监控 系统中得到大量应用。而且黑白摄像机水平分辨率不得低于400线，彩色摄像机水平分辨 率不得低于300线，同时考虑摄像机的供电电压、照度、信噪比等技术指标。 1．2 摄像机镜头的选择 镜头是安装在摄像机前端的成像装置，它分为定焦距和变焦距镜头。一般来说，当监视 固定目标时，可选用定焦距镜头；当需要改变监视目标的观察视角或视角范围较大时， 宜选用变焦距镜头和遥控云台；当视距小而视角大时，可选用广角镜头，如电梯轿箱内 的摄像机镜头就应选用水平视场角大于70°的广角镜头。 监视目标逆光摄像时，宜选用具有逆光补偿的摄像机；监视目标亮度高低相差较大或昼 夜使用的摄像机，应选用自动光圈或电动光圈镜头；当需要遥控时可选用具有光对焦、 光圈开度、变焦距的遥控镜头；需要隐蔽安装的摄像机，宜采用针孔镜头或棱镜镜头。 总之，摄像机镜头的选择除考虑应用场合、环境、价格和机械安装等因素外，更重要的 是需考虑镜头成像的规格与摄像机靶面规格相一致。 1．3 摄像机云台的选择 云台是承载摄像机进行水平和垂直方向转动的装置，根据被监视目标的观察范围，确定 云台水平和垂直方向的转动角度。在智能建筑中，一般云台采用室内型，不加防雨和防 冻装置。云台的使用电压有交流电压和直流电压，结合控制器的类型和系统中其它设备 统一考虑。交流型云台适用于定速操作，直流型适用于变速操作，它速度快，特别适用 于带预置的系统；云台的控制方式大多采用有线遥控方式，分为“N+1”线和总线两种控制 形式，在智能建筑中，一般采用“N+1”线控制形式。 1．4 黑白、彩色摄像机的选择 彩色摄像机比黑白摄像机价格高、维修费用高，因此如果被观察目标本身没有明显的色 彩标志和差异时，最好用黑白摄像机。 1．5 摄像机的安装 摄像机一般安装在监视目标附近且不易损坏的地方，目的是不影响现场设备运行和正常 的活动，智能建筑中，摄像机一般安装在主要出入口或重要场所，安装高度以2．5~5m为 宜；电梯轿箱内安装在其顶部，与电梯操作器成对角，且摄像机的光轴与电梯的两壁及 天花板构成45°角；摄像机的镜头要避免逆光和强光直射。 二、信号的传输 在闭路电视监控系统中，主要分为图像信号和控制信号。图像信号是由摄像机流向监控 中心，控制信号由控制中心流向摄像机，对摄像机的镜头和光圈、云台等进行控制。 2．1 图像信号的传输 图像信号分为视频基带信号和射频信号，其传输线有同轴电缆(不平衡电缆)、平衡对称 电缆(电话电缆)光缆。平衡对称电缆和光缆一般用于长距离传输，对于智能建筑一般采 用同轴电缆传输视频基带信号的传输方式。当采用75- 5同轴电缆，一般传输距离为300m时，应考虑使用电缆补偿器；如采用75- 9同轴电缆时，摄像机和监视器间的距离在500m以内可不加电缆补偿器。对于图像信号远 传时，通常采用光缆或其他传输线利用射频形式传输。 2．2 控制方式及控制信号的传输 电视监控系统应具有对电动云台、电动变焦镜头、防护罩和电源的控制功能。控制中心 与受控中心间的距离及受控设备的多少决定电视监控系统的控制方式。 (1)当摄像机数量少，控制距离不超过500m时，此时宜采用直接控制方式，并用多芯电缆 传输控制信号。这种方式控制线的数量多，施工量大； (2)当摄像机数量少，控制项目较少，控制距离在1000m以内时，可采用间接控制方式。 这种方式控制线数量也较多； (3)由于PC机技术的极大进步，现已将数字技术广泛应用于传统的模拟电视监控领域，这 就是数据编码微机控制方式。这种方式采用串行码传输控制信号，只需两根系统控制线 ，不仅适用于大中型系统的控制及长距离传输，还可以用软件将监控与报警系统兼容起 来； (4)当控制距离在300~500m时，来自摄像机的视频信号及来自控制器端的控制信号可共用 一条同轴电缆，这就是同轴视控方式。这种方式虽能节省控制线，但目前此类设备较昂 贵，设计时要综合考虑。 2．3 传输线路的设计 智能建筑中闭路电视监控系统图像信号的传输一般是基带视频采用同轴电缆传输，控制 信号也是基带形式，因此传输线路的设计应满足路由短捷、安全可靠、施工维护方便的 条件。尽量避开恶劣或磁场强的环境或易使管线损伤的地段，与其他管线不要交叉。在 线路敷设方式上，对于扩建、改建工程可采用明敷设，可采用钢管或PVC管或线槽保护电 缆；对于要求管线隐蔽或新建工程可用暗管敷设，暗敷设一般采用钢管或PVC管保护；一 般情况下管的利用率为25％- 30％，线槽利用率最大为40％，同时对钢管或金属线槽还要可靠接地。 三、 图像的处理与显示 闭路电视监控系统的核心设备为主控台，它不仅要完成对图像信号的处理与显示，而且 还要对有关设备实施控制。它是多种设备的组合，根据系统功能要求来决定，主要有视 频切换器、控制键盘、录像机、电源等设备。目前，随着计算机技术的应用，多媒体计 算机作为控制台的主控设备也很常见。 3．1 图像的处理 闭路电视监控系统对所传输的图像信息具有切换、记录、重放、加工和复制等功能。视 频切换器能手动和自动编程，它将所有视频信号在指定的监视器上进行固定或时序显示 ，也可以进行图像混合、画面分割、字幕叠加等处理。在用于安防的闭路电视监控电视 系统中，视频切换器应具有与报警控制器联网的接口，当报警发生时切换出相应部位的 摄像机图像，并能进行记录和重放，以便分析处理所发生的事故。 3．2 图像的记录及重放 闭路电视监控系统采用录像机实现记录和重放功能，这种录像机的特点是应能长时间录 像(目前普遍使用24h录像)，因为这种方式可以快速重放所记录的画面，而且具有遥控功 能，系统可以对录像机远距离操作，或利用系统中的控制信号自动操作录像机。目前在 一些智能大楼中多采用多媒体计算机进行数字录像。 3．3 图像的显示 监视器是闭路监控电视系统的终端显示设备。监视器的选择应根据整套系统的技术性能 指标及使用目的来选择。选择彩色监视器或黑白监视器时应与系统的摄像机一致，屏幕 的大小应根据控制中心的面积和监视人数进行选择。监视器的清晰度应相当于或高于摄 像机的清晰度，以充分发挥摄像机的性能。监视器的数量根据实际工程需要，应与摄像 机数量成适当比例。笔者认为重点部位监视器与摄像机的比例一般不小于1：3，非重点 部位不小于1：8。 四、 监控室的设计 监控室不仅是闭路监控电视系统设备聚集的场所，更重要的是闭路监控电视系统甚至是 整个智能大楼安防系统的监视和控制中心，所以监控室设计的好坏直接影响整个系统的 使用。在设计监控室时应满足以下要求： (1)监控室应尽量靠近监控目标，设置在环境噪声小和电磁干扰小的场所； (2)监控室地面应光滑平整，不起尘，尽量采用架空活动地板，方便布线； (3)监控室内温度宜为16- 30℃，湿度为30％~70％，使用面积根据设备容量确定在12~50m2； (4)室内设备的排列便于维护和操作，满足电缆进线和电缆弯曲半径的要求，并符合安全 消防的要求； (5)室内设备布局尽量避免阳光直射； (6)应配专用的电源和接地设施。 五、供电与接地 电视监控系统应由可靠的交流回路单独供电，摄像机由控制中心集中供电，以防止突然 断电影响整个系统，也为今后的工程维修及管理创造条件。 系统接地宜采用一点接地方式，采用专用接地方式时，接地电阻不大于4Ω，当系统采用 联合接地时，接地电阻不大于1Ω。 总之，在现代智能建筑中，完善的安全防范设施，是为人们提供舒适、便利及安全保障 的可靠基础。安全防范系统除闭路监控电视系统外还包括防盗报警系统、电子巡更系统 、访客对讲系统和车库管理系统等。随着技术的发展，安全防范系统正在向系统集成的 计算机综合管理模式发展。因此，在设计闭路监控电视系统时要综合考虑安全防范各子 系统间的关系，从建筑物的使用性质及功能，行业要求及将来的发展情况考虑，进行统 一规划，选择设备。
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