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單元2視頻監(jiān)控系統(tǒng)常用器材和工具視頻監(jiān)控工程實(shí)用技術(shù)(第2版)
器材和工具是任何一個(gè)工程系統(tǒng)的基礎(chǔ),為了加深對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與功能特點(diǎn)的理解并且提高工程施工質(zhì)量與效率,我們就需要熟練掌握視頻監(jiān)控系統(tǒng)的常用器材和工具特點(diǎn)與使用方法。視頻監(jiān)控系統(tǒng)常用器材和工具2.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備2.1.1攝像機(jī)2.1.2鏡頭2.1.3防護(hù)罩與支架2.1.4云臺(tái)2.1.5解碼器2.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸設(shè)備2.2.1信號(hào)傳輸?shù)幕驹?.2.2傳輸接口2.2.3傳輸線纜2.2.4無線(微波)傳輸2.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心控制設(shè)備2.3.1視頻矩陣切換器2.3.2多畫面圖像分割器2.3.3視頻分配器
視頻監(jiān)控系統(tǒng)常用器材和工具2.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯示記錄設(shè)備2.4.1監(jiān)視器及電視墻2.4.2操作控制臺(tái)2.4.3監(jiān)控主機(jī)2.5視頻監(jiān)控系統(tǒng)常用工具2.5.1萬用表2.5.2電烙鐵、烙鐵架和焊錫絲2.5.3RJ-45網(wǎng)絡(luò)壓線鉗、單口打線鉗2.5.4旋轉(zhuǎn)剝線器2.5.5尖嘴鉗2.5.6斜口鉗2.5.7螺絲刀2.5.8試電筆思政課程2寶劍鋒從磨礪出——記西安雁塔工匠紀(jì)剛2.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備2.1.1攝像機(jī)1.攝像機(jī)的基本工作原理
攝像機(jī)是一種把景物的光學(xué)影像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。
攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)大致可分為三部分:1.光學(xué)系統(tǒng)
主要有光學(xué)鏡頭。2.光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
主要有攝像管或固體攝像器件。3.電路系統(tǒng)
主要有視頻處理電路。
光學(xué)系統(tǒng)由透鏡系統(tǒng)組合而成,被攝對(duì)象的反射光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的透鏡收集和折射,使其聚焦在光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的攝像管或固體攝像器件的成像面上。
光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的光敏元件會(huì)把被攝對(duì)象的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成攜帶電荷的電信號(hào)。
這些電信號(hào)再經(jīng)過電路系統(tǒng)進(jìn)一步放大,形成符合特定技術(shù)要求的“視頻信號(hào)”,并從攝像機(jī)中輸出。
2.攝像機(jī)的分類
攝像機(jī)用途廣泛、種類繁多,從不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類型。下表2-1為幾種常用的分類方法:
劃分標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量分辨率成像色彩安裝環(huán)境成像光源攝像器件類型采用技術(shù)外形類型廣播級(jí)標(biāo)清攝像機(jī)彩色室內(nèi)攝像機(jī)可見光電真空攝像器件(即攝像管)模擬攝像機(jī)槍式攝像機(jī)業(yè)務(wù)級(jí)黑白紅外線等非可見光半球攝像機(jī)高清攝像機(jī)固體攝像器件(如CCD器件,CMOS器件)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)家用級(jí)彩色/黑白自動(dòng)切換室外攝像機(jī)可見光與非可見光自動(dòng)切換全方位云臺(tái)攝像機(jī)表2-1常用攝像機(jī)分類表3.視頻監(jiān)控常用的攝像機(jī)
(1)槍式攝像機(jī)
槍式攝像機(jī)在行業(yè)也稱為“槍機(jī)”,它是按照這種攝像機(jī)的外形結(jié)構(gòu)分類的,圖2‐1為常用的幾種槍式攝像機(jī)。
這種攝像機(jī)種類繁多,用途廣泛,常用于城市道路、高速公路、各種出入口收費(fèi)站、平安城市等24小時(shí)全天候監(jiān)控的場(chǎng)所,配套輔助照明燈光,真實(shí)再現(xiàn)夜間動(dòng)態(tài)畫面。
圖2-1槍式攝像機(jī)(2)半球攝像機(jī)
半球攝像機(jī),顧名思義外部形狀是個(gè)半球,圖2-2所示為幾種常用的半球攝像機(jī)。
半球攝像機(jī)由于體積小巧,外型美觀,比較適合辦公場(chǎng)所以及裝修檔次高的場(chǎng)所使用。
這種攝像機(jī)一般都安裝有紅外照明燈,在夜間自動(dòng)開啟和進(jìn)行紅外照明,提供清晰圖像。
其最大的特點(diǎn)是集攝像機(jī)、鏡頭以及安裝系統(tǒng)為一體,設(shè)計(jì)精巧且易于安裝,因此被大量地應(yīng)用于室內(nèi)監(jiān)控。圖2-2半球攝像機(jī)
(3)全方位云臺(tái)攝像機(jī)全方位云臺(tái)攝像機(jī)適用于要求實(shí)現(xiàn)拉近、推遠(yuǎn)和聚焦,監(jiān)控局部和全景的全方位旋轉(zhuǎn)監(jiān)控場(chǎng)所,它是將攝像機(jī)、云臺(tái)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、通信控制系統(tǒng)、支架安裝系統(tǒng)和護(hù)罩相結(jié)合的一體化產(chǎn)品。根據(jù)其外形分為全球型云臺(tái)攝像機(jī)、半球型云臺(tái)攝像機(jī)兩種。
如圖2-3所示,為全球型全方位云臺(tái)攝像機(jī)。
圖2-3全球型云臺(tái)攝像機(jī)
如圖2-4所示,為半球型云臺(tái)攝像機(jī)。
全方位云臺(tái)攝像機(jī)內(nèi)置有兩個(gè)電機(jī),可以水平和垂直的運(yùn)動(dòng),分別負(fù)責(zé)云臺(tái)的上下和左右各方向的轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)360度全方位旋轉(zhuǎn)。
圖2-4半球型云臺(tái)攝像機(jī)2.1.2鏡頭
鏡頭是指安裝在攝像機(jī)前端的光學(xué)裝置。鏡頭用來收集從物體反射來的光線,使其聚焦并投射到攝像器件的受光面上進(jìn)行成像,其質(zhì)量直接決定視頻影像的清晰和逼真質(zhì)量。1.鏡頭的分類
(1)按鏡頭光圈分類
根據(jù)鏡頭配置的光圈的不同,分為:
手動(dòng)光圈
自動(dòng)光圈
圖2-8手動(dòng)光圈鏡頭圖2-9自動(dòng)光圈鏡頭圖2-8手動(dòng)光圈鏡頭圖2-9自動(dòng)光圈鏡頭圖2-8手動(dòng)光圈鏡頭圖2-9自動(dòng)光圈鏡頭圖2-5手動(dòng)光圈鏡頭圖2-6自動(dòng)光圈鏡頭(2)按鏡頭的視場(chǎng)大小分類
根據(jù)鏡頭的視場(chǎng)大小不同,
分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦距鏡頭、短焦距鏡頭、變焦鏡頭和針孔鏡頭等。圖2-7為以上三種鏡頭的成像原理圖,圖2-8為不同焦距鏡頭照相距離示意圖。
2.鏡頭的主要技術(shù)參數(shù)1)焦距焦距是光學(xué)系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式,
指平行光入射時(shí)從透鏡光心到光聚集之焦點(diǎn)的距離,
簡(jiǎn)單的說,焦距是焦點(diǎn)到面鏡的中心點(diǎn)之間的距離。
圖2-7三種鏡頭的成像原理圖圖2-8不同焦距鏡頭照相距離示意圖焦距的大小決定著視場(chǎng)角的大小:
焦距數(shù)值小,視場(chǎng)角大,所觀察的范圍也大,但距離遠(yuǎn)的物體分辨不是很清楚。
焦距數(shù)值大,視場(chǎng)角小,觀察范圍小,只要焦距選擇合適,距離很遠(yuǎn)的物體也能看的清清楚楚。焦距和視場(chǎng)角是一一對(duì)應(yīng)的。2)光圈光圈是用來控制光線透過鏡頭,進(jìn)入攝像機(jī)內(nèi)部感光面光量大小的裝置。
對(duì)于已經(jīng)制造好的鏡頭,我們不可能隨意改變鏡頭的直徑,但是我們可以通過在鏡頭內(nèi)部加入面積可變的孔狀光柵來控制鏡頭通光量,
這個(gè)裝置就叫做光圈。表達(dá)光圈大小我們用F值,其中F=鏡頭的焦距f/鏡頭的有效口徑的直徑如圖2-9所示為不同種類的光圈圖。鏡頭上光圈指數(shù)系列的標(biāo)值為1.4、2.0、2.8、4、5.6、8、11、16、22等。其規(guī)律是前一個(gè)標(biāo)值的曝光量正好是后一個(gè)標(biāo)值對(duì)應(yīng)曝光量的2倍。
光圈F值越小,通光孔徑越大,在同一單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)光量便越多,且上一級(jí)的進(jìn)光量剛好是下一級(jí)的兩倍。
例如光圈從F4調(diào)整到F2.8,光通量便多一倍,我們也說光圈開大了一級(jí)。同理,F(xiàn)2是F8光通量的16倍,從F8調(diào)整到F2,光圈開大了四級(jí)。圖2-9不同種類的光圈圖
3)景深景深是指在鏡頭取得被攝物體的清晰圖像時(shí),其前后仍可清晰的距離范圍。它能決定是把背景模糊化來突出被攝對(duì)象,還是拍出清晰的背景。
光圈、鏡頭及拍攝物的距離是影響景深的重要因素:
(1)光圈越大,光圈值F越小,景深越淺;光圈越小,光圈值F越大,景深越深。(2)鏡頭焦距越長(zhǎng),景深就越淺,反之景深越深。(3)主體越近,景深越淺,主體越遠(yuǎn),景深越深。2.1.3防護(hù)罩與支架1.防護(hù)罩
一般視頻監(jiān)控系統(tǒng)中使用的攝像機(jī)都安裝有防護(hù)罩。
它的主要作用是:
①保護(hù)攝像機(jī)和鏡頭。②防止人為破壞。③避免周圍環(huán)境的不良影響。(1)室內(nèi)防護(hù)罩
室內(nèi)防護(hù)罩要求:
①形狀美觀、與周邊環(huán)境和諧。②能夠保護(hù)攝像機(jī)和鏡頭,使其免受灰塵、雜質(zhì)和腐蝕性氣體的污染。③同時(shí)也要能防止人為的破壞。
圖2-10矩形防護(hù)罩圖2-11半球形防護(hù)罩圖2-12球形防護(hù)罩(2)室外防護(hù)罩
室外防護(hù)罩主要應(yīng)用于室外露天環(huán)境,因此攝像機(jī)和鏡頭必須安裝在完全封閉的室外防護(hù)罩中。
它必須能夠保護(hù)攝像機(jī),使其免受人為破壞或室外惡劣環(huán)境的影響。
由于室外攝像機(jī)要適應(yīng)一年四季各種使用環(huán)境的要求,所以,室外防護(hù)罩一般都帶有自動(dòng)加熱及吹風(fēng)裝置,有些還配有刮水器等。
圖2-13普通室外防護(hù)罩圖2-14帶刮水刷的室外防護(hù)罩圖2-15帶紅外的室外防護(hù)罩2.支架
支架是用于固定攝像機(jī)、防護(hù)罩、云臺(tái)的部件。
根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同,支架的形狀、尺寸大小也各異。
(1)一般攝像機(jī)支架
攝像機(jī)支架一般均為小型支架,有注塑型及金屬型兩類。
它可直接固定攝像機(jī),也可通過防護(hù)罩固定攝像機(jī)。
攝像機(jī)支架一般都具有方向調(diào)節(jié)功能,通過對(duì)支架的調(diào)整,可以將攝像機(jī)的鏡頭準(zhǔn)確地對(duì)向被攝區(qū)域。各種類型支架的方向調(diào)節(jié)方式不盡相同,圖2-16為幾種常見的攝像機(jī)支架。
圖2-16常見的攝像機(jī)支架
(2)云臺(tái)支架
云臺(tái)支架一般均為金屬結(jié)構(gòu)。
因?yàn)橐潭ㄔ婆_(tái)、防護(hù)罩及攝像機(jī),所以云臺(tái)支架的承重要求高。
這種支架的尺寸比一般攝像機(jī)支架大一些。
考慮到云臺(tái)自身已具有方向調(diào)節(jié)功能,因此,云臺(tái)支架一般不再有方向調(diào)節(jié)的功能。圖2-17為幾種常見的云臺(tái)支架。圖2-17常見的云臺(tái)支架1.云臺(tái)
云臺(tái)是安裝、固定攝像機(jī)的支撐設(shè)備。
它分為固定和電動(dòng)云臺(tái)兩種。
固定云臺(tái)適用于監(jiān)視范圍不大的情況。
電動(dòng)云臺(tái)適用于對(duì)大范圍進(jìn)行掃描監(jiān)視,它可以擴(kuò)大攝像機(jī)的監(jiān)視范圍。
按照安裝環(huán)境一般分為室內(nèi)云臺(tái)和室外云臺(tái)兩種,室外云臺(tái)具有防潮防雨功能;按照承載重量分為輕載云臺(tái)、中載云臺(tái)和重載云臺(tái)。
圖2-18為室內(nèi)云臺(tái),在工程中常用型號(hào)為302云臺(tái)。
圖2-19為室外重載云臺(tái),在工程中常用型號(hào)為301云臺(tái)。
2.1.4云臺(tái)與解碼器
圖2-18302室內(nèi)云臺(tái)圖2-19301室外云臺(tái)2.解碼器
在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,解碼器是一個(gè)重要的前端控制設(shè)備。
一般安裝在配有云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭的攝像機(jī)附近,或內(nèi)置于球形云臺(tái)內(nèi)。
解碼器可以控制云臺(tái)的旋轉(zhuǎn),變焦鏡頭的變焦、聚焦、光圈以及對(duì)防護(hù)罩雨刷器、攝像機(jī)電源、燈光等設(shè)備的控制,還可以提供若干個(gè)輔助功能。
圖2-20為室外云臺(tái)解碼器機(jī)芯,具有防雨和防潮的功能;
圖2-21為球形攝像機(jī)內(nèi)部集成的解碼板。
圖2-20室外云臺(tái)解碼器圖2-21球形攝像機(jī)內(nèi)部安裝的解碼器2.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸設(shè)備2.2.1電信傳輸?shù)幕驹?.通信的基本模型
通信的基本模型如圖2-22所示。電信傳輸?shù)幕具^程:
就是用電磁波的快速變化來表示我們能夠直接識(shí)別的各種信息,然后通過有線傳輸或無線輻射的方式對(duì)電磁波進(jìn)行傳輸?shù)倪^程。2.模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)
我們最先使用的電話、電視、廣播等通信技術(shù)都屬于模擬電子技術(shù),其對(duì)視頻信息進(jìn)行原始性采集,并將其轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的電磁波信號(hào)。
現(xiàn)在這些領(lǐng)域基本采用的都是數(shù)字電子技術(shù),其對(duì)視頻信息進(jìn)行數(shù)字化處理,將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。數(shù)字視頻信號(hào)可進(jìn)行無限次的無損復(fù)制,能夠?qū)崿F(xiàn)更為智能化的系統(tǒng)分析與控制,其在傳輸過程中也更為可靠。圖2-22通信的基本模型
3.信號(hào)的傳輸方式
(1)基帶傳輸與頻帶傳輸
①基帶傳輸
基帶傳輸又叫數(shù)字傳輸。
是指把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),使用固定的頻率在信道上傳輸。
基帶傳輸是按照數(shù)字信號(hào)原有的波形(以脈沖形式)在信道上直接傳輸,它要求信道具有較寬的通頻帶,不需要調(diào)制、解調(diào),設(shè)備花費(fèi)少,適于短距離的傳輸系統(tǒng)。
常用的數(shù)據(jù)編碼方法有:非歸零碼NRZ、曼徹斯特編碼和差動(dòng)曼徹斯特編碼等。
②頻帶傳輸
頻帶傳輸又叫模擬傳輸。
是指把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),以正弦波形式在信道上傳輸。
頻帶傳輸是采用調(diào)制、解調(diào)技術(shù):在發(fā)送端,采用調(diào)制手段,把數(shù)字信號(hào)變換成具有一定頻帶范圍的模擬信號(hào),在模擬信道上傳輸。
接收端通過解調(diào)手段進(jìn)行相反變換,把模擬的調(diào)制信號(hào)復(fù)原為數(shù)字信號(hào)。
常用的調(diào)制方法有:頻率調(diào)制、振幅調(diào)制和相位調(diào)制。
(2)通信方式
①單工通信方式
信號(hào)只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健?/p>
例如:廣播和電視就是單工傳輸方式,收音機(jī)和電視機(jī)只能分別接受來自電臺(tái)和電視臺(tái)的信號(hào),而不能進(jìn)行相反方向的信息傳輸,如圖2-25所示。
圖2-25單工通信方式原理圖
②半雙工通信方式通信雙方都能收發(fā)信息,但不能同時(shí)收發(fā)的工作方式。例如:對(duì)講機(jī)通信就是典型的半雙工通信方式,在一方講話的時(shí)候另一方不能講話,但通過開關(guān)切換,可以改變通話方式,如圖2-26所示。圖2-26半雙工通信方式原理圖
③全雙工通信方式
通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)信息的工作方式。
例如:計(jì)算機(jī)間的通信,普通電話就是典型的全雙工通信,如圖2-27所示。
圖2-27全雙工通信方式原理圖(3)串行通信與并行通信
①串行通信
指在一條數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸,每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。
串行通信只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息,特別適用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。
常見的串行接口有USB接口、RS-232接口、RS-485接口等。
②并行通信
指數(shù)據(jù)的各個(gè)位以字或字節(jié)為單位,并行進(jìn)行、同時(shí)傳輸。``
并行通信速度快,但通信線多、成本高,適用于近距離通信。
如計(jì)算機(jī)或PLC各種內(nèi)部總線就是以并行方式傳送數(shù)據(jù)的。
2.2.2傳輸接口
這里的“接口”是指一套統(tǒng)一的連接標(biāo)準(zhǔn)。
它規(guī)定了接口的機(jī)械和電氣特性、信號(hào)功能及所需線纜類型等。
1.模擬接口
(1)音頻接口
①RCA接頭RCA接頭俗稱AV端子、蓮花插頭
采用銅制的芯針和殼體通過同軸電纜進(jìn)行非平衡連接傳輸。
除了音頻信號(hào),也廣泛應(yīng)用于視頻信號(hào)的傳輸。一般為左右聲道的紅白兩個(gè)音頻(Audio),接口配合一個(gè)黃色的復(fù)合視頻(Video)接口,如圖2-28所示。
②BNC接頭BNC接頭俗稱Q9頭
是一種帶有鎖扣的同軸線接頭。
配合不同的同軸電纜,常用于視頻線路的連接,有時(shí)也作為音頻線路的接頭使用,如圖2-29所示。
圖2-28RCA接頭與接口圖2-29BNC接頭與接口
(2)視頻接口
①VGA接口VGA接口也叫D-Sub接口
共有15針,分成3排,每排5個(gè),如圖2-30所示。
它直接傳輸攝像機(jī)采集的R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))模擬信號(hào)以及H(行)、V(場(chǎng))同步信號(hào)。
它是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型,絕大多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。
圖2-30VGA接口VGA接口定義如表2-2所示。
表2-2VGA接口定義針腳說明針腳說明針腳說明1紅基色6紅色地11地址碼2綠基色7綠色地12地址碼3藍(lán)基色8藍(lán)色地13行同步4地址碼9保留14場(chǎng)同步5自測(cè)試10數(shù)字地15地址碼
②S-Video接口S-Video接口全稱是SeparateVideo
它實(shí)際上是一種五芯接口,由兩路視頻亮度信號(hào)、兩路視頻色度信號(hào)和一路公共屏蔽地線共五條芯線組成,如圖2-31所示。
圖2-31S-Video接口
2.數(shù)字接口
(1)RS-232接口RS-232接口是現(xiàn)在主流的串行通信接口之一,被廣泛用于計(jì)算機(jī)串行接口外設(shè)連接。
有DB25接口和DB9接口兩種,現(xiàn)在普通使用的基本上都是DB9接口,如圖2-33所示。
RS-232接口傳輸距離最大約為15米。
其電氣標(biāo)準(zhǔn)為:
電平為邏輯“0”時(shí):+3V~+15V;
電平為邏輯“1”時(shí):-3V~-15V。DB9接口定義如表2-3所示。
圖2-33RS-232接口針腳說明針腳說明針腳說明1載波檢測(cè)4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒7請(qǐng)求發(fā)送2接收數(shù)據(jù)5信號(hào)地8允許發(fā)送3發(fā)送數(shù)據(jù)6調(diào)制解調(diào)器就緒9振鈴提示表2-3RS232接口定義
(2)RS-485接口RS-485是為彌補(bǔ)RS-232通信距離短、速率低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的,有兩線制和四線制兩種接線。
四線制是全雙工通信方式,
兩線制是半雙工通信方式。
其電氣標(biāo)準(zhǔn)為:
+2V~+6V表示“0”-6V~-2V表示“1”
在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,有些廠家的設(shè)備接口為RS-232,有些為RS-485,經(jīng)常需要進(jìn)行RS-232與RS-485接口轉(zhuǎn)換,這就出現(xiàn)了RS-232與RS-485接口轉(zhuǎn)換器,如圖2-34和圖2-35所示。
圖2-34無源485碼轉(zhuǎn)換器圖2-35有源485碼轉(zhuǎn)換器
(3)DVI接口DVI接口,即數(shù)字視頻接口,全稱為DigitalVisualInterface。
目前的DVI接口分為兩種:
①DVI-D接口
只能接收數(shù)字信號(hào),接口上只有3排8列共24個(gè)針腳,其中右上角的一個(gè)針腳為空。
②DVI-I接口
可同時(shí)兼容模擬和數(shù)字信號(hào)。
數(shù)字視頻接口(DVI)是一種國(guó)際開放的接口標(biāo)準(zhǔn),
在PC、DVD、高清晰電視(HDTV)、高清晰投影儀等設(shè)備上有廣泛的應(yīng)用。
如圖2-36所示,為DVI的兩種接口。
圖2-36DVI的兩種接口
(4)HDMI接口HDMI接口全稱“高清晰度多媒體接口”
(HighDefinitionMultimediaInterface)
是一種數(shù)字化視頻/音頻接口,如圖2-31所示。
常用于液晶電視、監(jiān)控顯示設(shè)備、數(shù)字音箱設(shè)備。(5)USB接口
USB接口,即通用串行總線接口全稱為UniversalSerialBus
是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備的一種串口總線接口,也是一種輸入輸出接口,如圖2-38所示。
由于其即插即用、支持熱插拔、傳輸速度快等特點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品,并擴(kuò)展至攝影器材、數(shù)字電視、等其它相關(guān)領(lǐng)域。
圖2-37HDMI接口圖2-38USB接口(6)RJ45網(wǎng)絡(luò)模塊和水晶頭
隨著網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、視頻服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為一種典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。
各種信息傳輸接口、控制接口也逐步被網(wǎng)絡(luò)接口所取代。
目前的以太網(wǎng)主要為10Base-T和100Base-T標(biāo)準(zhǔn),使用RJ45網(wǎng)絡(luò)模塊和水晶頭進(jìn)行連接,通過4對(duì)網(wǎng)絡(luò)雙絞線進(jìn)行信息的傳輸。
圖2-39為RJ45網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)物照片和結(jié)構(gòu)。
圖2-40為RJ45網(wǎng)絡(luò)水晶頭實(shí)物照片和結(jié)構(gòu)。
圖2-39RJ45網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)物照片和結(jié)構(gòu)
圖2-40RJ45網(wǎng)絡(luò)水晶頭實(shí)物照片和結(jié)構(gòu)
(7)光纖接口(光纖耦合器)
光纖接口是連接光纖和光纜的物理接口
用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)分路/合路,
或用于延長(zhǎng)光纖鏈路的元件。
通常有SC、ST、FC、LC四種類型,如圖2-41所示。(8)光纖配線架
光纖配線架是光纜和光通信設(shè)備之間或光通信設(shè)備之間的配線連接設(shè)備
用于光纖通信系統(tǒng)中局端主干光纜的成端和分配
可方便地實(shí)現(xiàn)光纖線路的連接、分配和調(diào)度。
如圖2-42所示為西元組合型光纖配線架。
SC耦合器ST耦合器FC耦合器LC耦合器圖2-41光纖耦合器圖2-42西元組合型光纖配線架
(9)光電轉(zhuǎn)換器
光電轉(zhuǎn)換器又名光纖收發(fā)器
是一種類似于數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的設(shè)備
不同的是其接入的是光纖專線,傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)。
光電轉(zhuǎn)換器將短距離的雙絞線電信號(hào)和長(zhǎng)距離的光信號(hào)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換,
一般應(yīng)用在以太網(wǎng)電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長(zhǎng)傳輸距離的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。
如圖2-43所示為光電轉(zhuǎn)換器及其連接示意圖。
圖2-43光電轉(zhuǎn)換器及其連接示意圖2.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸設(shè)備2.2.3傳輸線纜
在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中使用的線纜主要有同軸電纜、雙絞線以及光纜。
圖2-44同軸電纜1.同軸電纜
同軸電纜(CoaxialCable)
是指有兩個(gè)同心導(dǎo)體,而導(dǎo)體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜。
最常見的同軸電纜由絕緣材料隔離的銅線導(dǎo)體組成,最里層為銅線導(dǎo)體,其外部為環(huán)形的絕緣保護(hù)層,保護(hù)層的外部是另一層網(wǎng)狀環(huán)形導(dǎo)體,然后最外層由聚氯乙烯或特氟龍材料的護(hù)套包裹,如圖2-44所示。
例如:SYV-75-3-1型電纜表示同軸射頻電纜,用聚乙烯絕緣,用聚氯乙烯做護(hù)套,特性阻抗75Ω,芯線絕緣外經(jīng)為3mm,結(jié)構(gòu)序號(hào)為1。
分類代號(hào)絕緣材料護(hù)套材料派生特征符號(hào)含義符號(hào)含義符號(hào)含義符號(hào)含義S同軸射頻電纜Y聚乙烯V聚氯乙烯P屏蔽SE對(duì)稱射頻電纜W穩(wěn)定聚乙烯Y聚乙烯Z綜合SJ強(qiáng)力射頻電纜F氟塑料F氟塑料SG高壓射頻電纜X橡皮B玻璃絲編織侵硅有機(jī)漆ST特性視頻電纜I聚乙烯空氣絕緣H橡皮SS電視電纜D穩(wěn)定聚乙烯空氣絕緣M棉紗編織表2-5電纜字母含義
我國(guó)同軸電纜型號(hào)采用字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成,格式依次為:分類代號(hào)—絕緣材料—護(hù)套材料—特性阻抗—芯線絕緣外徑—結(jié)構(gòu)序號(hào),其中的字母含義如表2-5所示。2.雙絞線電纜
兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起,即形成一對(duì)雙絞線。如果把一對(duì)或多對(duì)雙絞線放在一個(gè)絕緣套管中便成了雙絞線電纜。
(1)雙絞線電纜的分類:
雙絞線一般分為五類、超五類、六類、七類等,還有屏蔽和非屏蔽等多種型號(hào)和規(guī)格。
目前,常用的雙絞線電纜一般分為兩大類:
①非屏蔽雙絞線,簡(jiǎn)稱UTP,如圖2-45所示。
②屏蔽雙絞線,簡(jiǎn)稱為STP,如圖2-46所示。
圖2-45非屏蔽雙絞線圖2-46屏蔽雙絞線
(2)雙絞線電纜的接頭標(biāo)準(zhǔn)
雙絞線電纜的接頭標(biāo)準(zhǔn)為TIA/EIA568A和568B標(biāo)準(zhǔn)
①T568A線序:
白綠、綠、白橙、藍(lán)、白藍(lán)、橙、白棕、棕。
其接線圖如圖2-48所示。
②T568B線序:
白橙、橙、白綠、藍(lán)、白藍(lán)、綠、白棕、棕。
其接線圖如圖2-49所示。
圖2-48T568A接線圖圖2-49T568B接線圖
(3)直通線與交叉線:
直通線:一根網(wǎng)線,兩端的線序相同叫直通線,即都是568B標(biāo)準(zhǔn)線序。
交叉線:一根網(wǎng)線,一端為568B線序,另一端為568A線序,即1-3,2-6對(duì)調(diào)。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)雙絞線的規(guī)定:
10/100/1000BASE-T直通線:T568B-T568B10/100BASE-T交叉線:T568B-T568A1000BASE-T交叉線:T568B-另一端線序,如表2-6所示。表2-61000BASE-T交叉線另一端線序12345678白綠綠白橙白棕棕橙藍(lán)白藍(lán)
3.光纜
在光纜絕緣層內(nèi)的通信介質(zhì)為光纖,光纖是一種由玻璃和塑料制成的通信纖維。
其利用“光的全反射”原理,作為一種光傳導(dǎo)工具。
光纖跳線類型有SC、ST、FC、LC,如圖2-50所示。
圖2-50光纖跳線SC光纖跳線ST光纖跳線FC光纖跳線LC光纖跳線2.2.4無線(微波)傳輸
在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,有些工程需要使用無線傳輸方式,例如在大型工廠、礦山以及無法布線的情況下,經(jīng)常需要使用無線傳輸方式,將幾公里外攝像機(jī)的圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
1.模擬微波傳輸
把視頻信號(hào)直接調(diào)制在微波的信道上,通過天線發(fā)射出去,監(jiān)控中心通過天線接收微波信號(hào),然后再通過微波接收機(jī)解調(diào)出原來的視頻信號(hào)。
這種監(jiān)控方式圖像非常清晰,沒有延時(shí),沒有壓縮損耗,造價(jià)便宜,施工安裝調(diào)試簡(jiǎn)單,適合一般監(jiān)控點(diǎn)不是很多,需要中繼也不多的情況下使用。
2.數(shù)字微波傳輸
數(shù)字微波傳輸就是先把視頻編碼壓縮,然后通過數(shù)字微波信道調(diào)制,再通過天線發(fā)射出去,接收端則執(zhí)行相反的工作,還原模擬的視頻信號(hào);也可用電腦軟件解壓視頻,而且電腦還支持錄像,回放,管理,云鏡控制等功能。
這種監(jiān)控方式可集中傳輸多路視頻,抗干擾能力比模擬的要好,適合監(jiān)控點(diǎn)比較多,需要中繼也多的情況下使用。2.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心控制設(shè)備
2.3.1視頻矩陣切換器視頻矩陣切換器也稱矩陣主機(jī),如圖2‐51所示。
它通過陣列切換的方法將X路視頻信號(hào)任意輸出至Y路監(jiān)看設(shè)備上的電子裝置。目前的視頻矩陣就其實(shí)現(xiàn)方法來說有模擬矩陣和數(shù)字矩陣兩大類。視頻矩陣切換器的工作原理如圖2-52所示。
圖2-51視頻矩陣切換器圖2-52視頻矩陣切換器的工作原理圖2.3.2多畫面圖像分割器
將若干臺(tái)前端攝像機(jī)輸出的圖像畫面顯示在一臺(tái)監(jiān)視器屏幕上,實(shí)現(xiàn)圖像分割或畫中畫功能的裝置稱之為多畫面圖像分割器。
該設(shè)備減少了監(jiān)視器和記錄設(shè)備的數(shù)量,又能使監(jiān)視人員一目了然地監(jiān)視各個(gè)部位的情況。
通過分割器可用一臺(tái)錄像機(jī)同時(shí)錄制多路視頻信號(hào),回放時(shí)還能選擇任意一幅畫面在監(jiān)視器上全屏顯示。
目前常用的有4、9、16和32畫面分割器,如圖2-53所示。
圖2-54為多畫面分割器工作原理圖。
圖2-53多畫面圖像分割器圖2-54多畫面分割器工作原理圖2.3.3視頻分配器
視頻分配器能夠?qū)⒁宦芬曨l輸入轉(zhuǎn)換為多路視頻輸出,使之可在無扭曲或無清晰度損失情況下觀察視頻輸出。
視頻分配器通常有1路輸入2路輸出(即1進(jìn)2出)、1進(jìn)4出、1進(jìn)8出等等,
圖2-55為視頻分配器的產(chǎn)品照片,圖2-56為視頻分配器的工作原理圖。
圖2-55視頻分配器圖2-56視頻分配器工作原理圖2.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯示記錄設(shè)備2.4.1監(jiān)視器及電視墻
監(jiān)視器是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的顯示部分,
它是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本配置和標(biāo)準(zhǔn)輸出,作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)不可或缺的終端設(shè)備。
在重要和大型監(jiān)控系統(tǒng)中一般使用專業(yè)監(jiān)視器和電視墻,在普通民用和便利店等小型監(jiān)控系統(tǒng)中也普遍使用電視機(jī)或者顯示器,圖2-57為專業(yè)監(jiān)視器,圖2-58為液晶顯示器,圖2-59為數(shù)字液晶電視機(jī)。
圖2-57CRT監(jiān)視器圖2-58液晶顯示器圖2-59數(shù)字液晶顯示器
電視墻是由多個(gè)監(jiān)視器單元拼接而成的一種超大屏幕顯示墻體,
一般重要和大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用拼接的大尺寸電視墻,通過專門的控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)控制與管理,如圖2-60所示。
一般普通民用和便利店等小型監(jiān)控系統(tǒng)中經(jīng)常使用1臺(tái)電視機(jī)或者顯示器將多路攝像機(jī)信號(hào)集中顯示在一個(gè)屏幕上,如圖2-61所示。圖2-60監(jiān)控電視墻和控制臺(tái)圖2-61西元電視墻2.4.2操作控制臺(tái)
在重要和大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程中,一般都會(huì)選用專門的操作控制臺(tái)。
主要用于安裝視頻矩陣切換器、多畫面視頻分割器、視頻分配器、控制主機(jī)、硬盤錄像機(jī)、分控鍵盤、操作手柄等控制設(shè)備,同時(shí)安裝計(jì)算機(jī)顯示器。
操作控制臺(tái)一般為琴鍵臺(tái)式,總高度一般為1.3米左右,不宜太高,要求操作人員在坐姿情況下能夠看見前方的電視墻。
操作臺(tái)面高度一般與普通工作臺(tái)高度相同,宜為0.75米。
圖2-62所示為常用的操作控制臺(tái)。
圖2-62操作控制臺(tái)2.4.3監(jiān)控主機(jī)
視頻監(jiān)控技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了三代,隨著監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展視頻監(jiān)控主機(jī)也發(fā)生了改變。
第一代:視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用盒式磁帶錄像機(jī)
它是使用空白錄像帶并加載錄像機(jī)進(jìn)行影像的錄制及存儲(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備,如圖2-63所示。
第二代:視頻監(jiān)控技術(shù)使用的是硬盤錄像機(jī)
即數(shù)字視頻錄像機(jī),如圖2-64所示。相對(duì)于傳統(tǒng)的視頻錄像機(jī),它采用硬盤錄像,故被稱為硬盤錄像機(jī)。
圖2-63VCR盒式磁帶錄像機(jī)圖2-64DVR硬盤錄像機(jī)
第三代:使用的是網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器(digitalvideoserver,DVS)或PC主機(jī),
視頻監(jiān)控系統(tǒng)為全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),如圖2-65所示。
攝像機(jī)提供以太網(wǎng)絡(luò)接口并接入以太網(wǎng),
直接生成MPEG4或JPEG格式的視頻或圖像文件,DVS利用軟件采集這些文件并利用SCSI、RAID以及磁帶備份存儲(chǔ)技術(shù)永久保護(hù)監(jiān)視圖像。
可供任何經(jīng)授權(quán)客戶機(jī)從網(wǎng)絡(luò)中任何位置訪問、監(jiān)視、記錄并打印,還可以遠(yuǎn)程利用網(wǎng)絡(luò)用視頻監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和控制功能。
DVS網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器迷彩PC主機(jī)臥式PC主機(jī)立式PC主機(jī)
圖2-65監(jiān)控主機(jī)2.5視頻監(jiān)控系統(tǒng)常用工具
視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、電工電子技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域,在實(shí)際安裝施工和維護(hù)中,需要使用大量的專業(yè)工具。
在當(dāng)代“工具就是生產(chǎn)力”,沒有專業(yè)的工具和正確熟練的使用方法和技巧,就無法保證工程質(zhì)量和效率。
為了提供工作效率和保證工程質(zhì)量,也為了教學(xué)實(shí)訓(xùn)方便和快捷,西元公司總結(jié)了多年大型復(fù)雜視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),專門設(shè)計(jì)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程安裝和維護(hù)專用工具箱,如圖2-66所示。
下面我們以西元智能化系統(tǒng)工具箱為例,介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程常用的工具規(guī)格和使用方法。圖2-66西元智能化系統(tǒng)工具箱
表2-7西元智能化系統(tǒng)工具箱序號(hào)名稱數(shù)量用途1數(shù)字萬用表1臺(tái)用于測(cè)量電壓、電流等2電烙鐵1把用于焊接視頻接頭等3帶焊錫盒的烙鐵架1個(gè)用于存放電烙鐵和焊錫4焊錫絲1卷用于焊接5PVC絕緣膠帶1卷用于電線接頭絕緣和綁扎6多用剪1把用于裁剪7RJ45網(wǎng)絡(luò)壓線鉗1把用于壓接RJ45網(wǎng)絡(luò)接頭8單口打線鉗1把用于壓接網(wǎng)絡(luò)和通訊模塊9測(cè)電筆1把用于測(cè)量電壓等10數(shù)顯測(cè)電筆1把用于測(cè)量電壓等11鑷子1把用于夾持小物件12旋轉(zhuǎn)剝線器1把用于剝除網(wǎng)絡(luò)線外皮13專業(yè)級(jí)剝線鉗1把用于剝除電線外皮14電工快速冷壓鉗3把用于壓接各種電工接線鼻154.5寸尖嘴鉗1把用于夾持小物件164.5寸斜口鉗1把用于剪斷纜線17鋼絲鉗1把用于夾持大物件、剪斷電線等18活動(dòng)扳手1把用于固定螺母19鋼卷尺1把用于測(cè)量長(zhǎng)度20十字螺絲刀1把用于安裝十字頭螺釘21一字螺絲刀1把用于安裝一字頭螺釘22十字微型電訊螺絲批1把用于安裝微型十字頭螺釘23一字微型電訊螺絲批1把用于安裝微型一字頭螺釘
西元智能化系統(tǒng)工具箱中的工具中包含了視頻監(jiān)控系統(tǒng)中常用的工具,如表2-7所示。2.5.1萬用表
萬用表是一種多功能、多量程的便攜式儀表,是視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程布線和安裝維護(hù)不可缺少的檢測(cè)儀表。
一般萬用表主要用以測(cè)量電子元器件或電路內(nèi)的電壓、電阻、電流等數(shù)據(jù),方便對(duì)電子元器件和電路的分析診斷。
最常見的萬用表主要有模擬式萬用表和數(shù)字式萬用表,如圖2-67、圖2-68所示。新型數(shù)字萬用表大多還增加了一些新穎實(shí)用的測(cè)試功能,如讀數(shù)保持、邏輯測(cè)試、真有效值、相對(duì)值測(cè)量、自動(dòng)關(guān)機(jī)等,如圖2-69所示。圖2-67模擬式萬用表圖2-68數(shù)字式萬用表圖2-69萬用表功能2.5.2電烙鐵、烙鐵架和焊錫絲
電烙鐵用于焊接電子元件和導(dǎo)線,如圖2-70所示。
圖2-70電烙鐵、烙鐵架和焊錫絲
因?yàn)槠涔ぷ鲿r(shí)溫度較高容易燒壞所接觸到的物體,所以一般使用中應(yīng)放置在烙鐵架上
焊錫絲是電子焊接作業(yè)中的主要消耗材料。電子焊接的原理:
就是用電烙鐵融化焊錫使其與電子元件或?qū)Ь€充分結(jié)合以達(dá)到穩(wěn)定的電氣連接的目的。
2.5.3.RJ45網(wǎng)絡(luò)壓線鉗、單口打線鉗
圖2-71RJ45網(wǎng)絡(luò)壓線鉗圖2-72單口打線鉗1.RJ45網(wǎng)絡(luò)壓線鉗
主要用于壓制水晶頭,可壓制RJ45和RJ11兩種水晶頭。
使用時(shí),將插好線的水晶頭插入壓接孔,用力壓接即可,如圖2-71所示。網(wǎng)絡(luò)壓線鉗還可以用來剪線剝線。
2.單口打線鉗
主要用于網(wǎng)絡(luò)線纜或電話線纜模塊的端接打線。
其用機(jī)械力量將線芯壓入兩個(gè)刀片中,在壓入過程中刀片將絕緣護(hù)套劃破與銅線芯緊密接觸,同時(shí)金屬刀片的彈性將銅線芯長(zhǎng)期夾緊,從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的電氣連接,如圖2-72所示。2.5.5尖嘴鉗
尖嘴鉗又稱修口鉗、尖頭鉗,電工中使用的尖嘴鉗,一般為加強(qiáng)絕緣尖嘴鉗。耐電壓1000V,尖嘴鉗頭部尖細(xì),適用于狹小工作空間夾持小零件。主要用于儀表、電信器材等電器的安裝及維修等
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