智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計
智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 河南石油勘探局水電廠 李明軍 河南石油勘探局勘察設(shè)計研究 摘要：文章概述了智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要點、系統(tǒng)組成和有關(guān)主要設(shè)備 的選擇，并根據(jù)傳輸線路和監(jiān)控室的設(shè)計理念，提出閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要適應(yīng)智 能建筑整體的需要。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范體系中的重要組成部分，是智能建筑中樓宇自動化系統(tǒng)的 重要內(nèi)容，作為一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)，近幾年，隨著智能化建筑的不 斷普及，電視監(jiān)控系統(tǒng)在智能化建筑中也得到了廣泛應(yīng)用。通過該系統(tǒng)能實時、形象、 真實地反映被監(jiān)視對象的畫面，為安全防范和樓宇的現(xiàn)代化管理提供有效、可靠的手段 。因此建設(shè)一套安全可靠、技術(shù)先進(jìn)的電視監(jiān)控系統(tǒng)不僅關(guān)系到建設(shè)者投資的合理性， 而且也關(guān)系到該系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用和升級發(fā)展，更重要的是為樓宇的安全和現(xiàn)代化管 理提供可靠的保障。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)由攝像、傳輸、控制與顯示4個主要部分組成見下頁圖示。該系統(tǒng)是雙 向的傳輸系統(tǒng)，既要向接收端傳輸視頻信號，又要向攝像機(jī)傳送控制信號和電源。根據(jù) 不同的規(guī)?？山M成單頭單尾系統(tǒng)、多頭單尾系統(tǒng)、多頭多尾系統(tǒng)。就智能建筑而言，筆 者認(rèn)為多頭單尾系統(tǒng)是比較適合的方式。 智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要點是：根據(jù)建設(shè)者對系統(tǒng)功能的要求和投資，確 定系統(tǒng)的技術(shù)和系統(tǒng)組成，包括系統(tǒng)是傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)還是多媒體閉路電視監(jiān) 控系統(tǒng)，系統(tǒng)是黑白還是彩色系統(tǒng)及圖像分辨率等；根據(jù)系統(tǒng)組成，確定設(shè)備配置；根 據(jù)建筑平面特點，確定攝像機(jī)和其他設(shè)備安裝位置；按照監(jiān)視目標(biāo)和周圍環(huán)境條件，選 擇攝像機(jī)的品種和防護(hù)措施；按照攝像機(jī)分布和環(huán)境特征，確定傳輸線的敷設(shè)方式；最 后還要考慮閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)與智能建筑“3AS”(建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng) 、辦公自動化系統(tǒng))的適應(yīng)性。 一、 攝像機(jī)及附屬設(shè)備的選擇 1．1 攝像機(jī)的選擇 攝像機(jī)是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)最前端的設(shè)備，它的性能直接影響到整個系統(tǒng)的運(yùn)行。閉路 電視監(jiān)控系統(tǒng)按攝像器件劃分為電真空攝像器件(即攝像管)攝像機(jī)和固體攝像器件(CCD 器件、MOS器件)攝像機(jī)兩大類。目前，因固體攝像器件攝像機(jī)具有惰性小、靈敏度高、 抗強(qiáng)光照射、幾何失真小、均勻性好、抗沖振、沒有微音效應(yīng)、小而輕、壽命長、圖像 質(zhì)量好的特點，正朝著小型化、輕量化、廉價化方向發(fā)展，在智能建筑的閉路電視監(jiān)控 系統(tǒng)中得到大量應(yīng)用。而且黑白攝像機(jī)水平分辨率不得低于400線，彩色攝像機(jī)水平分辨 率不得低于300線，同時考慮攝像機(jī)的供電電壓、照度、信噪比等技術(shù)指標(biāo)。 1．2 攝像機(jī)鏡頭的選擇 鏡頭是安裝在攝像機(jī)前端的成像裝置，它分為定焦距和變焦距鏡頭。一般來說，當(dāng)監(jiān)視 固定目標(biāo)時，可選用定焦距鏡頭；當(dāng)需要改變監(jiān)視目標(biāo)的觀察視角或視角范圍較大時， 宜選用變焦距鏡頭和遙控云臺；當(dāng)視距小而視角大時，可選用廣角鏡頭，如電梯轎箱內(nèi) 的攝像機(jī)鏡頭就應(yīng)選用水平視場角大于70°的廣角鏡頭。 監(jiān)視目標(biāo)逆光攝像時，宜選用具有逆光補(bǔ)償?shù)臄z像機(jī)；監(jiān)視目標(biāo)亮度高低相差較大或晝 夜使用的攝像機(jī)，應(yīng)選用自動光圈或電動光圈鏡頭；當(dāng)需要遙控時可選用具有光對焦、 光圈開度、變焦距的遙控鏡頭；需要隱蔽安裝的攝像機(jī)，宜采用針孔鏡頭或棱鏡鏡頭。 總之，攝像機(jī)鏡頭的選擇除考慮應(yīng)用場合、環(huán)境、價格和機(jī)械安裝等因素外，更重要的 是需考慮鏡頭成像的規(guī)格與攝像機(jī)靶面規(guī)格相一致。 1．3 攝像機(jī)云臺的選擇 云臺是承載攝像機(jī)進(jìn)行水平和垂直方向轉(zhuǎn)動的裝置，根據(jù)被監(jiān)視目標(biāo)的觀察范圍，確定 云臺水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動角度。在智能建筑中，一般云臺采用室內(nèi)型，不加防雨和防 凍裝置。云臺的使用電壓有交流電壓和直流電壓，結(jié)合控制器的類型和系統(tǒng)中其它設(shè)備 統(tǒng)一考慮。交流型云臺適用于定速操作，直流型適用于變速操作，它速度快，特別適用 于帶預(yù)置的系統(tǒng)；云臺的控制方式大多采用有線遙控方式，分為“N+1”線和總線兩種控制 形式，在智能建筑中，一般采用“N+1”線控制形式。 1．4 黑白、彩色攝像機(jī)的選擇 彩色攝像機(jī)比黑白攝像機(jī)價格高、維修費(fèi)用高，因此如果被觀察目標(biāo)本身沒有明顯的色 彩標(biāo)志和差異時，最好用黑白攝像機(jī)。 1．5 攝像機(jī)的安裝 攝像機(jī)一般安裝在監(jiān)視目標(biāo)附近且不易損壞的地方，目的是不影響現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行和正常 的活動，智能建筑中，攝像機(jī)一般安裝在主要出入口或重要場所，安裝高度以2．5~5m為 宜；電梯轎箱內(nèi)安裝在其頂部，與電梯操作器成對角，且攝像機(jī)的光軸與電梯的兩壁及 天花板構(gòu)成45°角；攝像機(jī)的鏡頭要避免逆光和強(qiáng)光直射。 二、信號的傳輸 在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中，主要分為圖像信號和控制信號。圖像信號是由攝像機(jī)流向監(jiān)控 中心，控制信號由控制中心流向攝像機(jī)，對攝像機(jī)的鏡頭和光圈、云臺等進(jìn)行控制。 2．1 圖像信號的傳輸 圖像信號分為視頻基帶信號和射頻信號，其傳輸線有同軸電纜(不平衡電纜)、平衡對稱 電纜(電話電纜)光纜。平衡對稱電纜和光纜一般用于長距離傳輸，對于智能建筑一般采 用同軸電纜傳輸視頻基帶信號的傳輸方式。當(dāng)采用75- 5同軸電纜，一般傳輸距離為300m時，應(yīng)考慮使用電纜補(bǔ)償器；如采用75- 9同軸電纜時，攝像機(jī)和監(jiān)視器間的距離在500m以內(nèi)可不加電纜補(bǔ)償器。對于圖像信號遠(yuǎn) 傳時，通常采用光纜或其他傳輸線利用射頻形式傳輸。 2．2 控制方式及控制信號的傳輸 電視監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有對電動云臺、電動變焦鏡頭、防護(hù)罩和電源的控制功能?？刂浦行?與受控中心間的距離及受控設(shè)備的多少決定電視監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式。 (1)當(dāng)攝像機(jī)數(shù)量少，控制距離不超過500m時，此時宜采用直接控制方式，并用多芯電纜 傳輸控制信號。這種方式控制線的數(shù)量多，施工量大； (2)當(dāng)攝像機(jī)數(shù)量少，控制項目較少，控制距離在1000m以內(nèi)時，可采用間接控制方式。 這種方式控制線數(shù)量也較多； (3)由于PC機(jī)技術(shù)的極大進(jìn)步，現(xiàn)已將數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的模擬電視監(jiān)控領(lǐng)域，這 就是數(shù)據(jù)編碼微機(jī)控制方式。這種方式采用串行碼傳輸控制信號，只需兩根系統(tǒng)控制線 ，不僅適用于大中型系統(tǒng)的控制及長距離傳輸，還可以用軟件將監(jiān)控與報警系統(tǒng)兼容起 來； (4)當(dāng)控制距離在300~500m時，來自攝像機(jī)的視頻信號及來自控制器端的控制信號可共用 一條同軸電纜，這就是同軸視控方式。這種方式雖能節(jié)省控制線，但目前此類設(shè)備較昂 貴，設(shè)計時要綜合考慮。 2．3 傳輸線路的設(shè)計 智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)圖像信號的傳輸一般是基帶視頻采用同軸電纜傳輸，控制 信號也是基帶形式，因此傳輸線路的設(shè)計應(yīng)滿足路由短捷、安全可靠、施工維護(hù)方便的 條件。盡量避開惡劣或磁場強(qiáng)的環(huán)境或易使管線損傷的地段，與其他管線不要交叉。在 線路敷設(shè)方式上，對于擴(kuò)建、改建工程可采用明敷設(shè)，可采用鋼管或PVC管或線槽保護(hù)電 纜；對于要求管線隱蔽或新建工程可用暗管敷設(shè)，暗敷設(shè)一般采用鋼管或PVC管保護(hù)；一 般情況下管的利用率為25％- 30％，線槽利用率最大為40％，同時對鋼管或金屬線槽還要可靠接地。 三、 圖像的處理與顯示 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的核心設(shè)備為主控臺，它不僅要完成對圖像信號的處理與顯示，而且 還要對有關(guān)設(shè)備實施控制。它是多種設(shè)備的組合，根據(jù)系統(tǒng)功能要求來決定，主要有視 頻切換器、控制鍵盤、錄像機(jī)、電源等設(shè)備。目前，隨著計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，多媒體計 算機(jī)作為控制臺的主控設(shè)備也很常見。 3．1 圖像的處理 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)對所傳輸?shù)膱D像信息具有切換、記錄、重放、加工和復(fù)制等功能。視 頻切換器能手動和自動編程，它將所有視頻信號在指定的監(jiān)視器上進(jìn)行固定或時序顯示 ，也可以進(jìn)行圖像混合、畫面分割、字幕疊加等處理。在用于安防的閉路電視監(jiān)控電視 系統(tǒng)中，視頻切換器應(yīng)具有與報警控制器聯(lián)網(wǎng)的接口，當(dāng)報警發(fā)生時切換出相應(yīng)部位的 攝像機(jī)圖像，并能進(jìn)行記錄和重放，以便分析處理所發(fā)生的事故。 3．2 圖像的記錄及重放 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)采用錄像機(jī)實現(xiàn)記錄和重放功能，這種錄像機(jī)的特點是應(yīng)能長時間錄 像(目前普遍使用24h錄像)，因為這種方式可以快速重放所記錄的畫面，而且具有遙控功 能，系統(tǒng)可以對錄像機(jī)遠(yuǎn)距離操作，或利用系統(tǒng)中的控制信號自動操作錄像機(jī)。目前在 一些智能大樓中多采用多媒體計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字錄像。 3．3 圖像的顯示 監(jiān)視器是閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)的終端顯示設(shè)備。監(jiān)視器的選擇應(yīng)根據(jù)整套系統(tǒng)的技術(shù)性能 指標(biāo)及使用目的來選擇。選擇彩色監(jiān)視器或黑白監(jiān)視器時應(yīng)與系統(tǒng)的攝像機(jī)一致，屏幕 的大小應(yīng)根據(jù)控制中心的面積和監(jiān)視人數(shù)進(jìn)行選擇。監(jiān)視器的清晰度應(yīng)相當(dāng)于或高于攝 像機(jī)的清晰度，以充分發(fā)揮攝像機(jī)的性能。監(jiān)視器的數(shù)量根據(jù)實際工程需要，應(yīng)與攝像 機(jī)數(shù)量成適當(dāng)比例。筆者認(rèn)為重點部位監(jiān)視器與攝像機(jī)的比例一般不小于1：3，非重點 部位不小于1：8。 四、 監(jiān)控室的設(shè)計 監(jiān)控室不僅是閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)設(shè)備聚集的場所，更重要的是閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)甚至是 整個智能大樓安防系統(tǒng)的監(jiān)視和控制中心，所以監(jiān)控室設(shè)計的好壞直接影響整個系統(tǒng)的 使用。在設(shè)計監(jiān)控室時應(yīng)滿足以下要求： (1)監(jiān)控室應(yīng)盡量靠近監(jiān)控目標(biāo)，設(shè)置在環(huán)境噪聲小和電磁干擾小的場所； (2)監(jiān)控室地面應(yīng)光滑平整，不起塵，盡量采用架空活動地板，方便布線； (3)監(jiān)控室內(nèi)溫度宜為16- 30℃，濕度為30％~70％，使用面積根據(jù)設(shè)備容量確定在12~50m2； (4)室內(nèi)設(shè)備的排列便于維護(hù)和操作，滿足電纜進(jìn)線和電纜彎曲半徑的要求，并符合安全 消防的要求； (5)室內(nèi)設(shè)備布局盡量避免陽光直射； (6)應(yīng)配專用的電源和接地設(shè)施。 五、供電與接地 電視監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)由可靠的交流回路單獨(dú)供電，攝像機(jī)由控制中心集中供電，以防止突然 斷電影響整個系統(tǒng)，也為今后的工程維修及管理創(chuàng)造條件。 系統(tǒng)接地宜采用一點接地方式，采用專用接地方式時，接地電阻不大于4Ω，當(dāng)系統(tǒng)采用 聯(lián)合接地時，接地電阻不大于1Ω。 總之，在現(xiàn)代智能建筑中，完善的安全防范設(shè)施，是為人們提供舒適、便利及安全保障 的可靠基礎(chǔ)。安全防范系統(tǒng)除閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)外還包括防盜報警系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng) 、訪客對講系統(tǒng)和車庫管理系統(tǒng)等。隨著技術(shù)的發(fā)展，安全防范系統(tǒng)正在向系統(tǒng)集成的 計算機(jī)綜合管理模式發(fā)展。因此，在設(shè)計閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)時要綜合考慮安全防范各子 系統(tǒng)間的關(guān)系，從建筑物的使用性質(zhì)及功能，行業(yè)要求及將來的發(fā)展情況考慮，進(jìn)行統(tǒng) 一規(guī)劃，選擇設(shè)備。
智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計