《樓宇智能化技術(shù)》概要課件

1、樓宇智能化技術(shù)任務(wù)1、參觀智能安防系統(tǒng)工程 任務(wù)2、裝調(diào)門禁控制、樓宇對講系統(tǒng) 情景三 裝調(diào)安全防范系統(tǒng) 任務(wù)3、裝調(diào)防盜報(bào)警系統(tǒng) 任務(wù)5、裝調(diào)視頻監(jiān)控系統(tǒng) 任務(wù)4、裝調(diào)電子巡更管理系統(tǒng) 任務(wù)描述 通過裝調(diào)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)知識的講解，使學(xué)生掌握閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成及功能、系統(tǒng)常用的主要設(shè)備。知識點(diǎn) 1、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成 2、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)常用的主要設(shè)備 3、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的功能任務(wù)5、裝調(diào)視頻監(jiān)控系統(tǒng) 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)通過攝像機(jī)記錄現(xiàn)場的情況，使管理人員在控制室便能看到建筑物內(nèi)外重要地點(diǎn)的情況，增加了保安系統(tǒng)的視野，從而大大加強(qiáng)了保安的效果。該系統(tǒng)除了起到正常的監(jiān)視作用外

2、，還可以記錄現(xiàn)場情況，在接到報(bào)警系統(tǒng)和出入口控制系統(tǒng)的報(bào)警信號后，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，錄下報(bào)警現(xiàn)場的情況，以便取得證據(jù)和分析案情。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。圖1 典型的電視監(jiān)控系統(tǒng)典型的電視監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。 圖2 典型的電視監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)一般由攝像、傳輸、控制、顯示與記錄四部分組成，各個(gè)部分之間的關(guān)系如圖2所示。圖2 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的功能關(guān)系 攝像部分 攝像部分一般安裝在現(xiàn)場，它的作用是對所監(jiān)視區(qū)域的目標(biāo)進(jìn)行攝像，把目標(biāo)的光、聲信號變成電信號，然后送到系統(tǒng)的傳輸部分。 攝像機(jī)是攝像部分的核心設(shè)備，它是光電信號轉(zhuǎn)換的主體設(shè)備。如今隨著光

3、電技術(shù)的快速發(fā)展，攝像機(jī)有很多的類型和品種，而攝像機(jī)在使用時(shí)必須根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來進(jìn)行選擇，才能保證使用效果。 傳輸部分 傳輸部分的任務(wù)是把現(xiàn)場攝像機(jī)發(fā)出的電信號傳送到控制中心，它一般包括線纜、調(diào)制與解調(diào)設(shè)備、線路驅(qū)動(dòng)設(shè)備等。傳輸?shù)姆绞接袃煞N，一是利用同軸電纜、光纖這樣的有線介質(zhì)進(jìn)行傳輸；二是利用無線電波這樣的無線介質(zhì)進(jìn)行傳輸。顯示與記錄部分 顯示與記錄部分是把從現(xiàn)場傳送來的電信號轉(zhuǎn)換成圖像在監(jiān)視設(shè)備上顯示并記錄，它包括的設(shè)備主要有監(jiān)視器、錄像機(jī)、視頻切換器、畫面分割器等?？刂撇糠?控制部分一般安放在控制中心機(jī)房，通過有關(guān)的設(shè)備對系統(tǒng)的攝像、傳輸、顯示與記錄部分的設(shè)備進(jìn)行控制與圖像信號的處理

4、，其中對系統(tǒng)的攝像、傳輸部分進(jìn)行的是遠(yuǎn)距離的遙控。被控制的主要設(shè)備有電動(dòng)云臺、云臺控制器和多功能控制器等。 典型的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖4-8所示。二、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)常用的主要設(shè)備 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)備有攝像機(jī)、鏡頭、云臺、防護(hù)罩、云臺鏡頭控制器、畫面處理器、視頻處理器、監(jiān)視器、錄像機(jī)等。1、攝像機(jī) 在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)是攝像頭和鏡頭的總稱。（1）按照性能分類 普通攝像機(jī)：工作于室內(nèi)正常照明或者室外白天。 暗光攝像機(jī)：工作于室內(nèi)無正常照明的環(huán)境里。 微光攝像機(jī)：工作于室外月光或星光下。 紅外攝像機(jī)：工作于室外無照明的場所。（2）按照功能分類 視頻報(bào)警攝像機(jī)：在監(jiān)視范圍內(nèi)，

5、如果有目標(biāo)在移動(dòng)時(shí)，就能向控制器發(fā)出報(bào)警信號。 廣角攝像機(jī)：用于監(jiān)視大范圍的場所。 針孔攝像機(jī)：用于隱蔽監(jiān)視局部范圍。根據(jù)攝像機(jī)的原理和功能可以有如下分類。（3）按照使用環(huán)境分類 室內(nèi)攝像機(jī)：攝像機(jī)外部無防護(hù)裝置，使用環(huán)境有要求。 室外攝像機(jī)：用于室外的監(jiān)視，必須考慮室外惡劣的工作環(huán)境。在攝像機(jī)外要安裝防護(hù)罩，內(nèi)設(shè)遮陽罩、降溫風(fēng)扇、雨刷、加熱器等。（4）按照結(jié)構(gòu)分類 固定式攝像機(jī)：用于監(jiān)視固定目標(biāo)。 旋轉(zhuǎn)式攝像機(jī)：帶旋轉(zhuǎn)云臺的攝像機(jī)，可做上、下、左、右旋轉(zhuǎn)。 球形攝像機(jī)：可以根據(jù)監(jiān)視的范圍，進(jìn)行90垂直旋轉(zhuǎn)、360水平旋轉(zhuǎn)、預(yù)置旋轉(zhuǎn)等。 半球形攝像機(jī)：吸頂安裝，可做上、下、左、右旋轉(zhuǎn)。 （5）

6、按照圖像顏色分類 黑白攝像機(jī)：圖像顏色只有黑白兩種顏色，清晰度和靈敏度高，但不能顯示圖像的真實(shí)顏色。適用于光線不足和一般監(jiān)視。 彩色攝像機(jī)：能夠顯示圖像的真實(shí)顏色，適用于景物細(xì)部辨別等要求較高的監(jiān)視。 攝像機(jī)的主要傳感部件是CCD（Charge Coupled Device），即電荷耦合部件，CCD能夠?qū)D像光線變?yōu)殡姾?，并可將電荷轉(zhuǎn)變成電壓信號。因此CCD是理想的攝像元件，目前是代替攝像管的新型器件。圖3 典型的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 CCD的工作原理是：被攝像的物體發(fā)射光線，傳送到鏡頭，經(jīng)鏡頭聚焦到CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積聚相應(yīng)的電荷，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號，經(jīng)過濾波、放大

7、處理，通過攝像頭的輸出端子輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號。 衡量CCD的主要技術(shù)指標(biāo)有像素?cái)?shù)量、芯片尺寸、靈敏度、信噪比等。 像素?cái)?shù)量決定了顯示圖像的清晰程度，像素越多，圖像越清晰。像素在38萬以上的稱為高清晰度攝像機(jī)。 芯片尺寸是指CCD靶面的大小，目前已經(jīng)開發(fā)出多種尺寸，常用的是1/3英寸和1/4英寸。CCD靶面的大小、CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。 靈敏度是CCD對環(huán)境光線的敏感程度，即CCD正常成像時(shí)所需要的最暗光線。靈敏度數(shù)值越小，表示需要的光線越少，高靈敏度的攝像機(jī)可以在很暗的條件下進(jìn)行攝像。 信噪比是反映信號與噪聲的比值關(guān)系，信噪比越高，說明圖像的質(zhì)量越

8、好。信噪比的典型值是46dB，若為50dB，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；若為60dB，則圖像質(zhì)量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。2鏡頭 攝像機(jī)鏡頭是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的最關(guān)鍵設(shè)備，它相當(dāng)于人眼的晶狀體，如果沒有晶狀體，人眼就看不到任何物體。鏡頭質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響攝像機(jī)的整體質(zhì)量。因此，攝像機(jī)鏡頭的選擇是否合適，既關(guān)系到系統(tǒng)質(zhì)量，又關(guān)系到工程造價(jià)。 表1 鏡頭的分類按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按變焦類型分按焦距長短分球面鏡頭125mm自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦長焦距鏡頭非球面鏡頭1/213mm手動(dòng)光圈手動(dòng)變焦標(biāo)準(zhǔn)鏡頭針孔鏡頭1/38.5mm固定光圈固定焦距廣角鏡頭魚眼鏡頭2/317mm鏡頭的分類可以有多種方法，歸納

9、起來如表1所示。 從表中可以看到，鏡頭的主要技術(shù)指標(biāo)有尺寸大小、光圈類型、變焦類型、焦距等。 鏡頭的尺寸大小應(yīng)與攝像機(jī)的CCD尺寸一致。如果鏡頭與尺寸攝像機(jī)CCD靶面尺寸不一致，就會(huì)出現(xiàn)觀察角度不符合設(shè)計(jì)要求或者畫面在焦點(diǎn)以外等問題。 鏡頭的光圈是指通光量，以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來衡量。光闌系數(shù)F為：F=f/d2。式中，f為焦距；d為通光孔徑。F值越小，則光圈越大。 鏡頭類型有手動(dòng)光圈和自動(dòng)光圈之分。手動(dòng)光圈鏡頭適合于亮度不變的應(yīng)用場合。自動(dòng)光圈鏡頭因亮度變化時(shí)其光圈也進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，故適用于亮度變化的場合。 焦距的計(jì)算公式為：f=wL/W或f=hL/H。式中，w表示圖像的寬度（被攝物體在

10、CCD靶面上成像寬度）；W表示被攝物體的寬度；L表示被攝物體至鏡頭的距離；h表示圖像的高度（被攝物體在CCD靶面上成像高度）；H表示被攝物體的高度。 焦距的大小決定著視場角的大小。焦距數(shù)值小，視場角大，所觀察的范圍也大，但是距離遠(yuǎn)的物體分辨不太清楚；焦距數(shù)值大，視場角小，所觀察的范圍也小。所以，如果要看細(xì)節(jié)，就選擇長焦距鏡頭；如果看近距離大場面，就選擇小焦距的廣角鏡頭。只要焦距選擇合適，即便距離很遠(yuǎn)的物體也可以看得清清楚楚。 變焦類型有固定焦距、手動(dòng)變焦、自動(dòng)變焦三種。 固定焦距鏡頭一般與電子快門攝像機(jī)配套，適用于室內(nèi)監(jiān)視某個(gè)固定目標(biāo)和場所。固定焦距鏡頭一般又分為長焦距、中焦距和短焦距鏡頭。焦

11、距大于成像尺寸的鏡頭稱為長焦距鏡頭，又稱為望遠(yuǎn)鏡頭，這類鏡頭的焦距一般在150mm以上，主要用于監(jiān)視較遠(yuǎn)處的目標(biāo)。中焦距鏡頭是焦距與成像尺寸相近的鏡頭。焦距小于成像尺寸的鏡頭稱為短焦距鏡頭，又稱為廣角鏡頭，該鏡頭的焦距通常在28mm以下。短焦距鏡頭主要用于環(huán)境照明條件差、監(jiān)視范圍要求寬的場合。 手動(dòng)變焦鏡頭一般用于科研項(xiàng)目而不用在閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)中。 自動(dòng)變焦鏡頭有電動(dòng)調(diào)整和預(yù)置兩種。電動(dòng)調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，預(yù)置是通過鏡頭內(nèi)的電位計(jì)預(yù)先設(shè)置調(diào)整停止位，這樣就可以免除成像過程中的逐次調(diào)整，可以精確與快速定位。在球形罩一體化攝像系統(tǒng)中，大部分采用帶預(yù)置位的伸縮鏡頭。 電動(dòng)變焦鏡頭可與任何C

12、CD攝像機(jī)配套，在各種光線下都可以使用，它通過遙控裝置來進(jìn)行光圈調(diào)整、改變焦距、對焦等，它是在測焦系統(tǒng)與電動(dòng)變焦反饋控制系統(tǒng)的控制下完成的。 自動(dòng)變焦鏡頭通常要配合電動(dòng)光圈鏡頭和電動(dòng)云臺使用。3云臺 攝像機(jī)云臺是用來安裝攝像機(jī)的工作臺，有手動(dòng)和電動(dòng)兩種。電動(dòng)云臺是在微電機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行水平和垂直旋轉(zhuǎn)，它與攝像機(jī)配合使用能夠達(dá)到擴(kuò)大監(jiān)視范圍和跟蹤目標(biāo)的目的。有的電動(dòng)云臺還具有自動(dòng)巡視功能，這就需要增加云臺的自動(dòng)控制。 云臺的旋轉(zhuǎn)速度可分為恒定速度和可變速度。普通云臺的轉(zhuǎn)速是恒定的，可變速度云臺需要根據(jù)使用要求選擇水平和垂直旋轉(zhuǎn)的速度。 云臺的安裝方式有側(cè)裝和吊裝兩種，即云臺可以安裝在墻壁和天花板上

13、。 云臺的主要技術(shù)指標(biāo)有回轉(zhuǎn)范圍、承載能力、旋轉(zhuǎn)速度、安裝方式等。 云臺的回轉(zhuǎn)范圍有水平旋轉(zhuǎn)角度和垂直旋轉(zhuǎn)角度兩個(gè)指標(biāo)。 承載能力是指云臺的負(fù)重，選用云臺時(shí)必須考慮。4防護(hù)罩 防護(hù)罩主要用來保護(hù)攝像機(jī)。防護(hù)罩種類很多，主要分為室內(nèi)、室外和特殊類型等幾種。 室內(nèi)型防護(hù)罩以裝飾性、隱蔽性和防塵為主要目標(biāo)，又可分為簡易防塵、防水型和通風(fēng)冷卻型兩種。 室外型防護(hù)罩屬于全天候應(yīng)用，必須能夠適應(yīng)不同的使用環(huán)境，特別是惡劣的天氣環(huán)境。室外型防護(hù)罩的功能主要有防曬、防雨、防塵、防凍、防結(jié)露和防腐蝕等。室外型防護(hù)罩的密封性能必須要好，保證雨水不能進(jìn)入防護(hù)罩內(nèi)部侵蝕攝像機(jī)。有的室外型防護(hù)罩還帶有排風(fēng)扇、加熱板和刮

14、雨刷等，可以更好地保護(hù)攝像機(jī)。根據(jù)使用功能，室外型防護(hù)罩可分為防塵、防水型，帶加熱、排風(fēng)冷卻型，帶雨刷、加熱、排風(fēng)冷卻型等。 特殊類型包括高溫下水冷或強(qiáng)制風(fēng)冷型、防爆型、特殊射線防護(hù)型及其他類型。攝像機(jī)防護(hù)罩的選擇，首先是要包容所保護(hù)的攝像機(jī)，并留有適當(dāng)?shù)母挥嗫臻g；其次是根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的防護(hù)罩類型；最后還要考慮外觀、重量和安裝等因素。5云臺鏡頭控制器 云臺鏡頭控制器簡稱云鏡控制器，能實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)鏡頭、電動(dòng)云臺以及防護(hù)罩的附屬功能的自動(dòng)控制。 云鏡控制器按照控制路數(shù)的多少可分為單路和多路兩種，按照控制功能可分為水平云鏡控制器和全方位云鏡控制器兩種。 云鏡控制器用來控制云臺的旋轉(zhuǎn)、變焦鏡頭的焦

15、距和光圈的大小、攝像機(jī)電源的通斷、防護(hù)罩的附屬功能的實(shí)現(xiàn)等。 云鏡控制器通過有線傳輸方式傳送控制信號，遠(yuǎn)距離進(jìn)行控制。 6畫面處理器 畫面處理器是用一臺監(jiān)視器顯示多路攝像機(jī)圖像或一臺錄像機(jī)記錄多臺攝像機(jī)信號的裝置。畫面處理設(shè)備可以分為兩大類：畫面分割器和多工處理器。（1）畫面分割器 畫面分割器是將多個(gè)視頻信號進(jìn)行數(shù)字化處理，經(jīng)過像素壓縮法把每個(gè)單一畫面壓縮成為幾分之一，分別放置在不同位置，在監(jiān)視器上組合成多個(gè)畫面顯示。畫面分割器有4分割、9分割、16分割幾種。（2）多工處理器 多工處理器也稱為圖框壓縮處理器，是按圖像最小單位（場或幀）依序編碼個(gè)別處理（場切換按1/60s處理，幀切換按1/30s

16、處理），按照攝像機(jī)的順序依次錄在磁帶上，編上識別碼，錄像回放時(shí)取出相同識別碼的圖像集中存放在相應(yīng)的圖像存儲(chǔ)器上，再進(jìn)行像素壓縮后送給監(jiān)視器以多畫面方式顯示。7視頻處理器 視頻處理器包括視頻放大器和視頻運(yùn)動(dòng)檢測器。 視頻放大器是對經(jīng)過長線傳輸產(chǎn)生了衰減的視頻信號進(jìn)行放大，以保證信號達(dá)到正常的幅值。 視頻運(yùn)動(dòng)檢測器在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中起到探測報(bào)警器的作用。視頻運(yùn)動(dòng)檢測器是根據(jù)視頻取樣報(bào)警的，當(dāng)監(jiān)視現(xiàn)場有異常情況發(fā)生時(shí)，警戒區(qū)內(nèi)圖像的亮度、對比度等都會(huì)產(chǎn)生變化，當(dāng)這一變化超過設(shè)定的安全值時(shí)，就可發(fā)出報(bào)警信號。8監(jiān)視器 監(jiān)視器是用來顯示攝像機(jī)傳送來的圖像信息的終端顯示設(shè)備。監(jiān)視器和電視機(jī)的主要區(qū)別在于

17、監(jiān)視器是接收視頻基帶信號，而電視機(jī)接收的是經(jīng)過調(diào)制的高頻信號。監(jiān)視器是按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，其穩(wěn)定性和耐用性比電視機(jī)高很多。 監(jiān)視器按照色彩可分為黑白監(jiān)視器和彩色監(jiān)視器。 黑白監(jiān)視器根據(jù)使用不同，可分為通用型應(yīng)用級和廣播級兩類。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)一般使用通用型應(yīng)用級。黑白監(jiān)視器的主要性能指標(biāo)有視頻通道頻響、水平分辨率及屏幕大小。視頻通道頻響要求通用型應(yīng)用級為8MHz，廣播級在10 MHz以上。水平分辨率通用型應(yīng)用級為600線，廣播級為800線以上。屏幕大小有9英寸、14英寸、18英寸、21英寸等多種。 彩色監(jiān)視器可分為精密型、高質(zhì)量、圖像、收監(jiān)兩用等類型。精密型彩色監(jiān)視器的分辨率可達(dá)600800線，

18、圖像清晰、色彩逼真、性能穩(wěn)定，但價(jià)格昂貴，主要用于電視臺的主監(jiān)視器或測量。9錄像機(jī) 錄像機(jī)是記錄和重放設(shè)備，通過它可以對攝像機(jī)傳送來的視頻信號進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，以備查用。與普通的家用錄像機(jī)相比，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)使用的錄像機(jī)還應(yīng)有如下特殊功能：記錄時(shí)間，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)使用的專用錄像機(jī)錄像時(shí)間遠(yuǎn)比家用錄像機(jī)長，最多可達(dá)960h；要能夠進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)錄像； 具有報(bào)警輸入及報(bào)警自動(dòng)錄像功能，即當(dāng)接收到報(bào)警信號時(shí)，錄像機(jī)由間隔錄像自動(dòng)轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)錄像，或者由停止?fàn)顟B(tài)直接啟動(dòng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)錄像，保證了在報(bào)警狀態(tài)下所記錄的視頻圖像的完整，并且錄像機(jī)還有把報(bào)警信號輸出到報(bào)警聯(lián)動(dòng)裝置上的功能；具有時(shí)間字符疊加功能，以對錄像機(jī)記錄的內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)，為今后的復(fù)查提供方便；具有電源中斷恢復(fù)后能夠自動(dòng)重新記錄的功能。 近年來出現(xiàn)的硬盤錄像機(jī)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與錄像機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它能把音視頻信號用數(shù)字方式記錄在硬盤里并能將選定的圖像重放出來，是一種數(shù)字化的錄像和存儲(chǔ)，可以確保圖像質(zhì)量和海量存儲(chǔ)?，F(xiàn)在已經(jīng)得到了大量使用。四、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的功能 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能有以下幾個(gè)方面。 對視