智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統的設計
智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統的設計 河南石油勘探局水電廠 李明軍 河南石油勘探局勘察設計研究 摘要：文章概述了智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統的設計要點、系統組成和有關主要設備 的選擇，并根據傳輸線路和監(jiān)控室的設計理念，提出閉路電視監(jiān)控系統的設計要適應智 能建筑整體的需要。 閉路電視監(jiān)控系統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的 重要內容，作為一種先進的、防范能力極強的綜合系統，近幾年，隨著智能化建筑的不 斷普及，電視監(jiān)控系統在智能化建筑中也得到了廣泛應用。通過該系統能實時、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代化管理提供有效、可靠的手段 。因此建設一套安全可靠、技術先進的電視監(jiān)控系統不僅關系到建設者投資的合理性， 而且也關系到該系統在建筑中的應用和升級發(fā)展，更重要的是為樓宇的安全和現代化管 理提供可靠的保障。 閉路電視監(jiān)控系統由攝像、傳輸、控制與顯示4個主要部分組成見下頁圖示。該系統是雙 向的傳輸系統，既要向接收端傳輸視頻信號，又要向攝像機傳送控制信號和電源。根據 不同的規(guī)?？山M成單頭單尾系統、多頭單尾系統、多頭多尾系統。就智能建筑而言，筆 者認為多頭單尾系統是比較適合的方式。 智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統的設計要點是：根據建設者對系統功能的要求和投資，確 定系統的技術和系統組成，包括系統是傳統的閉路電視監(jiān)控系統還是多媒體閉路電視監(jiān) 控系統，系統是黑白還是彩色系統及圖像分辨率等；根據系統組成，確定設備配置；根 據建筑平面特點，確定攝像機和其他設備安裝位置；按照監(jiān)視目標和周圍環(huán)境條件，選 擇攝像機的品種和防護措施；按照攝像機分布和環(huán)境特征，確定傳輸線的敷設方式；最 后還要考慮閉路電視監(jiān)控系統與智能建筑“3AS”(建筑設備自動化系統、通信自動化系統 、辦公自動化系統)的適應性。 一、 攝像機及附屬設備的選擇 1．1 攝像機的選擇 攝像機是閉路電視監(jiān)控系統最前端的設備，它的性能直接影響到整個系統的運行。閉路 電視監(jiān)控系統按攝像器件劃分為電真空攝像器件(即攝像管)攝像機和固體攝像器件(CCD 器件、MOS器件)攝像機兩大類。目前，因固體攝像器件攝像機具有惰性小、靈敏度高、 抗強光照射、幾何失真小、均勻性好、抗沖振、沒有微音效應、小而輕、壽命長、圖像 質量好的特點，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 系統中得到大量應用。而且黑白攝像機水平分辨率不得低于400線，彩色攝像機水平分辨 率不得低于300線，同時考慮攝像機的供電電壓、照度、信噪比等技術指標。 1．2 攝像機鏡頭的選擇 鏡頭是安裝在攝像機前端的成像裝置，它分為定焦距和變焦距鏡頭。一般來說，當監(jiān)視 固定目標時，可選用定焦距鏡頭；當需要改變監(jiān)視目標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；當視距小而視角大時，可選用廣角鏡頭，如電梯轎箱內 的攝像機鏡頭就應選用水平視場角大于70°的廣角鏡頭。 監(jiān)視目標逆光攝像時，宜選用具有逆光補償的攝像機；監(jiān)視目標亮度高低相差較大或晝 夜使用的攝像機，應選用自動光圈或電動光圈鏡頭；當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，宜采用針孔鏡頭或棱鏡鏡頭。 總之，攝像機鏡頭的選擇除考慮應用場合、環(huán)境、價格和機械安裝等因素外，更重要的 是需考慮鏡頭成像的規(guī)格與攝像機靶面規(guī)格相一致。 1．3 攝像機云臺的選擇 云臺是承載攝像機進行水平和垂直方向轉動的裝置，根據被監(jiān)視目標的觀察范圍，確定 云臺水平和垂直方向的轉動角度。在智能建筑中，一般云臺采用室內型，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，結合控制器的類型和系統中其它設備 統一考慮。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 于帶預置的系統；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、彩色攝像機的選擇 彩色攝像機比黑白攝像機價格高、維修費用高，因此如果被觀察目標本身沒有明顯的色 彩標志和差異時，最好用黑白攝像機。 1．5 攝像機的安裝 攝像機一般安裝在監(jiān)視目標附近且不易損壞的地方，目的是不影響現場設備運行和正常 的活動，智能建筑中，攝像機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；電梯轎箱內安裝在其頂部，與電梯操作器成對角，且攝像機的光軸與電梯的兩壁及 天花板構成45°角；攝像機的鏡頭要避免逆光和強光直射。 二、信號的傳輸 在閉路電視監(jiān)控系統中，主要分為圖像信號和控制信號。圖像信號是由攝像機流向監(jiān)控 中心，控制信號由控制中心流向攝像機，對攝像機的鏡頭和光圈、云臺等進行控制。 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。當采用75- 5同軸電纜，一般傳輸距離為300m時，應考慮使用電纜補償器；如采用75- 9同軸電纜時，攝像機和監(jiān)視器間的距離在500m以內可不加電纜補償器。對于圖像信號遠 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)控系統應具有對電動云臺、電動變焦鏡頭、防護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備的多少決定電視監(jiān)控系統的控制方式。 (1)當攝像機數量少，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量多，施工量大； (2)當攝像機數量少，控制項目較少，控制距離在1000m以內時，可采用間接控制方式。 這種方式控制線數量也較多； (3)由于PC機技術的極大進步，現已將數字技術廣泛應用于傳統的模擬電視監(jiān)控領域，這 就是數據編碼微機控制方式。這種方式采用串行碼傳輸控制信號，只需兩根系統控制線 ，不僅適用于大中型系統的控制及長距離傳輸，還可以用軟件將監(jiān)控與報警系統兼容起 來； (4)當控制距離在300~500m時，來自攝像機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，但目前此類設備較昂 貴，設計時要綜合考慮。 2．3 傳輸線路的設計 智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統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，因此傳輸線路的設計應滿足路由短捷、安全可靠、施工維護方便的 條件。盡量避開惡劣或磁場強的環(huán)境或易使管線損傷的地段，與其他管線不要交叉。在 線路敷設方式上，對于擴建、改建工程可采用明敷設，可采用鋼管或PVC管或線槽保護電 纜；對于要求管線隱蔽或新建工程可用暗管敷設，暗敷設一般采用鋼管或PVC管保護；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)控系統的核心設備為主控臺，它不僅要完成對圖像信號的處理與顯示，而且 還要對有關設備實施控制。它是多種設備的組合，根據系統功能要求來決定，主要有視 頻切換器、控制鍵盤、錄像機、電源等設備。目前，隨著計算機技術的應用，多媒體計 算機作為控制臺的主控設備也很常見。 3．1 圖像的處理 閉路電視監(jiān)控系統對所傳輸的圖像信息具有切換、記錄、重放、加工和復制等功能。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)視器上進行固定或時序顯示 ，也可以進行圖像混合、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 系統中，視頻切換器應具有與報警控制器聯網的接口，當報警發(fā)生時切換出相應部位的 攝像機圖像，并能進行記錄和重放，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)控系統采用錄像機實現記錄和重放功能，這種錄像機的特點是應能長時間錄 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，系統可以對錄像機遠距離操作，或利用系統中的控制信號自動操作錄像機。目前在 一些智能大樓中多采用多媒體計算機進行數字錄像。 3．3 圖像的顯示 監(jiān)視器是閉路監(jiān)控電視系統的終端顯示設備。監(jiān)視器的選擇應根據整套系統的技術性能 指標及使用目的來選擇。選擇彩色監(jiān)視器或黑白監(jiān)視器時應與系統的攝像機一致，屏幕 的大小應根據控制中心的面積和監(jiān)視人數進行選擇。監(jiān)視器的清晰度應相當于或高于攝 像機的清晰度，以充分發(fā)揮攝像機的性能。監(jiān)視器的數量根據實際工程需要，應與攝像 機數量成適當比例。筆者認為重點部位監(jiān)視器與攝像機的比例一般不小于1：3，非重點 部位不小于1：8。 四、 監(jiān)控室的設計 監(jiān)控室不僅是閉路監(jiān)控電視系統設備聚集的場所，更重要的是閉路監(jiān)控電視系統甚至是 整個智能大樓安防系統的監(jiān)視和控制中心，所以監(jiān)控室設計的好壞直接影響整個系統的 使用。在設計監(jiān)控室時應滿足以下要求： (1)監(jiān)控室應盡量靠近監(jiān)控目標，設置在環(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)控室內溫度宜為16- 30℃，濕度為30％~70％，使用面積根據設備容量確定在12~50m2； (4)室內設備的排列便于維護和操作，滿足電纜進線和電纜彎曲半徑的要求，并符合安全 消防的要求； (5)室內設備布局盡量避免陽光直射； (6)應配專用的電源和接地設施。 五、供電與接地 電視監(jiān)控系統應由可靠的交流回路單獨供電，攝像機由控制中心集中供電，以防止突然 斷電影響整個系統，也為今后的工程維修及管理創(chuàng)造條件。 系統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，當系統采用 聯合接地時，接地電阻不大于1Ω。 總之，在現代智能建筑中，完善的安全防范設施，是為人們提供舒適、便利及安全保障 的可靠基礎。安全防范系統除閉路監(jiān)控電視系統外還包括防盜報警系統、電子巡更系統 、訪客對講系統和車庫管理系統等。隨著技術的發(fā)展，安全防范系統正在向系統集成的 計算機綜合管理模式發(fā)展。因此，在設計閉路監(jiān)控電視系統時要綜合考慮安全防范各子 系統間的關系，從建筑物的使用性質及功能，行業(yè)要求及將來的發(fā)展情況考慮，進行統 一規(guī)劃，選擇設備。
智能建筑中閉路電視監(jiān)控系統的設計