典型的电视监控系统主要由前端设备和后端设备这两大部分组成，其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。如图1-1所示，电视监控系统由摄像机部分（有时还有麦克）、传输部分、控制部分以及显示和记录部分四大块组成。在每一部分中，又含有更加具体的设备或部件。 1. 1 主要设备 1. 1. 1 摄像部分摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”。它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。有时，被监视场所面积较大，为了节省摄像机所用的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄像机上加装电动的（可遥控的）可变焦距（变倍）镜头，使摄像机所能观察的距离更远、更清楚；有时还把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能覆盖的角度、面积更大。总之，摄像机就像整个系统的眼睛一样，把它监视的内容变为图像信号，传送给控制中心的监视器上。由于摄像部分是系统的最前端，并且被监视场所的情况是由它变成图像信号传送到控制中心的监视器上，所以从整个系统来讲，摄像部分是系统的原始信号源。因此，摄像部分的好坏以及它产生的图像信号的质量将影响着整个系统的质量。从系统噪声计算理论的角度来讲，影响系统噪声的{zd0}因素是系统中的{dy}级的输出（在这里即为摄像机的图像信号输出）信号信噪比的情况。所以，认真选择和处理摄像部分是至关重要的。如果摄像机输出的图像信号经过传输部分、控制部分之后到达监视器上，那么到达监视器上的图像信号信噪比将下降，这是由于传输及控制部分的线路、放大器、切换器、等又引入了噪声的缘故。除了上述的有关讨论之外，对于摄像部分来说，在某些情况下，特别是在室外应用的情况下，为了防尘、防雨、抗高低温、抗腐蚀等，对摄像机及其镜头还应加装专门的防护罩，甚至对云台也要有相应的防护措施。这些也将在后面的有关章节中讨论。 1. 1. 2 传输部分传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像信号。但是，由于某些系统中除图像外，还要传输声音信号，同时，由于需要有控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输，所以我们这里所讲的传输部分，通常是指所有要传输的信号形成的传输系统的总和。如前所述，传输部分主要传输的内容是图像信号。因此重点研究图像信号的传输方式及传输中有关问题是非常重要的。对图像信号的传输，重点要求是在图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声、失真（色度信号与亮度信号均不产生明显的失真），保证原始图像信号（从摄像机输出的图像信号）的清晰度和灰度等级没有明显下降等等。这就要求传输系统在衰减方面、引入噪声方面、幅频特性和相频特性方面有良好的性能。在传输方式上，目前电视监控系统多半采用视频基带传输方式。如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，也有采用射频传输方式或光纤传输方式。对以上这些不同的传输方式，所使用的传输部件及传输线路都有较大的不同。 1. 1. 3 控制部分控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。控制部分主要由总控制台（有些系统还设有副控制台）组成。总控制台中主要的功能有：视频信号放大与分配、图像信号的较正与补偿、图像信号的切换、图像信号（或包括声音信号）的记录、摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、防护罩等）的控制（遥控）等等。在上述的各部分中，对图像质量影响{zd0}的是放大与与分配、较正与补偿、图像信号的切换三部分。在某些摄像机距离控制中心很近、或对整个系统指标要求不高的情况下，在总控制台中往往不设较正与补偿部分。但对某些距离较远，或由于传输方式的要求等原因，校正与补偿是非常重要的。因为图像信号经过传输之后，往往其幅频特性（由于不同频率成分到达总控制台时，衰减是不同的，因而造成图像信号不同频率成分的幅度不同，此称为幅频特性）、相频特性（不同频率的图像信号通过传输部分后产生的相移不同，此称为相频特性）无法{jd1}保证指标的要求，所以在控制台上要对传输过来的图像信号进行幅频和相频的校正与补偿。 经过校正与补偿的图像信号，再经过分配和放大，进入视频切换部分，然后送到监视器上。总控制台的另一个重要方面是能对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行遥控，以完成对被监视的场所全面、详细的监视或跟踪监视。总控制台上设有的录像机，可以随时把发生情况的被监视场所的图像记录下来，以便事后备查或作为重要依据。目前，有些控制台上高设有一台或两台“长延时录像机”，这种录像机可用一盘60分钟带长的录像带记录长达几天时间的图像信号，这样就可以对某些非常重要的被监视场所的图像连续记录，而不必使用大量的录像带。还有的总控制台上设有“多画面分割器”，如四画面、九画面、十六画面等等。也就是说，通过这个设备，可以在一台监视器上同时显示出四个、九个、十六个摄像机送来的各个被监视场所的画面，并用一台常规录像机或长延时录像机进行记录。上述这些功能的设置，要根据系统的要求而定，不一定都采用。目前生产的总控制台，在控制功能上，控制摄像机的台数上往往都做成积木式的。可以根据要求进行组合。另外，在总控制台上还设有时间及地址的字符发生器，通过这个装置可以把年、月、日、时、分、秒都显示出来，并把被监视场所的地址、名称显示出来。在录像机上可以记录，这样对以后的备查提供了方便。总控制台对摄像机及其辅助设备（如镜头、云台、防护罩等）的控制一般采用总线方式，把控制信号送给各摄像机附近的“终端解码箱”，在终端解码箱上将总控制台送来的编码控制信号解出，成为控制动作的命令信号，再去控制摄像机及其辅助设备的各种动作（如镜头的变倍、云台的转动等）。在某些摄像机距离控制中心很近的情况下，为节省开支，也可采用由控制台直接送出控制动作的命令信号——即“开、关”信号。总之，根据系统构成的情况及要求，可以综合考虑，以完成对总控制台的设计要求或订购要求。 1. 1. 4 显示部分显示部分一般由几台或多台监视器（或带视频输入的普通电视机）组成。它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。在电视监视系统中，特别是在由多台摄像机组成的电视监控系统中，一般都不是一台监视器对应一台摄像机进行显示，而是几台摄像机的图像信号用一台监视器轮流切换显示。这样做一是可以节省设备，减少空间的占用；二是没有必要一一对应显示。因为被监视场所的情况不可能同时发生意外情况，所以平时只要隔一定的时间（比如几秒、十几秒或几十秒）显示一下即可。当某个被监视的场所发生情况时，可以通过切换器将这一路信号切换到某一台监视器上一直显示，并通过控制台对其遥控跟踪记录。所以，在一般的系统中通常都采用四比一、八比一、甚至十六比一的摄像机对监视器的比例数设置监视器的数量。目前，常用的摄像机对监视器的比例数为四比一，即四台摄像机对应一台监视轮流显示，当摄像机的台数很多时，再采用八比一或十六比一的设置方案。另外，由于 “画面分割器”的应用，在有些摄像机台数很多的系统中，用画面分割器把几台摄像机送来的图像信号同时显示在一台监视器上，也就是在一台较大屏幕的监视器上，把屏幕分成几个面积相等的小画面，每个画面显示一个摄像机送来的画面。这样可以大大节省监视器，并且操作人员观看起来也比较方便。但是，这种方案不宜在一台监视器上同时显示太多的分割画面，否则会使某些细节难以看清楚，影响监控的效果。个人认为，四分割或九分割较为合适。为了节省开支，对于非特殊要求的电视监控系统，监视器可采用有视频输入端子的普通电视机，而不必采用造价较高的专用监视器。监视器（或电视机）的屏幕尺寸宜采用14英寸至18英寸之间的，如果采用了“画面分割器”，可选用较大屏幕的监视器。放置监视器的位置应适合操作者观看的距离、角度和高度。一般是在总控制台的后方，设置专用的监视架子，把监视器摆放在架子上。监视器的选择，应满足系统总的功能和总的技术指标的要求，特别是应满足长时间连续工作的要求。由于监视器或电视机已有成型的产品，大家都很熟悉，在此不作详述。 系统设计： 1. 2 中小型电视监控系统通常的电视监控系统规模都不大，功能也相对简单，但其适用的范围非常广。所监视的对象也不仅xx于想到的人、商品、货物或车辆，有些应用系统还涉及到对诸如天然气罐、高油墨瓜炉的监视，另有些应用系统则需要对工厂的烟囱及排污管道进行曲监视。电视监控系统可以自成体系，也可以与防盗报警系统或出入口控制系统组合，构成综合保安监控系统。一般来说，典型中小型电视监控系统的摄像监视点数不超过32点，造价大都在几万~几十万元。 1. 2. 1 简单的定点监控系统最简单的定点监控系统就是在监视现场安置定点摄像机（摄像机配接定焦镜头），通过同轴电缆将视频信号传输到监控室内的监视器。例如，在小型工厂的大门口安置一台摄像机，并通过同轴电缆将视频信号传送到厂办公室内的监视器（或电视机）上，管理人员就可以看到哪些人上班迟到或早退，离厂时是否携带了厂内的物品。若是再配置一台录像机，还可以把监视的画面记录下来，供日后检索查证。这种简单的定点监控系统适用于多种应用场合。当摄像机的数量较多时，可通过多路切换器、画面分割器或系统主机进行监视。以某xx外企总部为例，该总部曾多次丢失xx笔记本电脑，后来在其各楼层的所有12个出口都安装了定点摄像机，并配备了3台四画面分割器和24小时实时录像机，有效地杜绝了上述失盗现象。某招待所也是采用了这种简单的定点监控系统。这是在1~6层客房通道的两端各安装一台定点黑白摄像机，加上大门口、门厅、后门、停车场等4个监视点共计16台摄像机，再配置一台16画面分割器、一台29英寸大屏幕彩电和一台24小时录像机便构成了完整的监控系统。当监视的点数增加时会使系统规模变大，但如果没有其他附加设备及要求，这类监控系统仍可归属于简单的定点系统，以某超市的闭路电视监控系统为例，由于该超市的营业面积较大（上下两层总计约16000㎡），货架较多，总共安装了48台定点黑白摄像机。这48台摄像机的信号被分成了3组，分别接到了对应的16画面分割器、17英寸黑白监视器和24小时录像机（该超市的实际工程中另外增加了防盗报警系统和公共广播/背景音乐系统，此处从略）。图1-2示出了该超市电视监控系统的构成。 图1-2该超市电视监控系统的构成 1. 2. 2 简单的xxx监控系统xxx监控系统是将前述定点监控系统中的定焦镜头换成电动变焦镜头，并增加可上下左右运动的xxx云台（云台内部有两个电动机），使每个监视点的摄像机可以进行上下左右的扫视，其所配镜头的焦距也可在一定范围内变化（监视场景可拉远或推进）。很显然，云台及电动镜头的动作需要由控制器或与系统主机配合的解码器来控制。最简单的xxx监控系统与最简单的定点监控系统相比，在前端增加了一个xxx云台及电动变焦镜头，在控制室增加了一台控制器，如SP3801，另外从前端到控制室还需多布设一条多芯（10芯或12芯）控制电缆。以某小型制衣厂的监控系统为例，在其制衣车间安装了两台xxx摄像机，在厂长办公室内配置了一台普通电视机、一台切换器和两台控制器，当厂长需要了解车间情况时，只需通过切换器选定某一台摄像机的画面，并通过操作控制器使摄像机对整个监控现场进行扫视，也可以对某个局部进行定点监视。在实际应用中，并不一定使每一个监视点都按xxx来配置，通常仅是在整个监控系统中的某几个特殊的监视点才配备xxx设备。例如，在前述的某招待所的定点监控系统中，也可考虑将监视停车场情况的定点摄像机改为xxx摄像机（更换电动变焦镜头并增加xxx云台），再在控制室内增加一台控制器，这样就可以把对停车场的监视范围扩大了，既可以对整个停车场进行扫视，也可以对某个局部进行监视。特别是当推进镜头时，还可以看清车牌号码。图1-3为在定点监控系统中增加一个xxx监视点的系统结构。 图1-3 在定点监控系统中增加一个xxx监视点的系统结构 1. 2. 3 低成本xxx监控系统在本系统中（如图1-4所示），用分控键盘SP8050替代云台镜头控制器，这样系统的连接线就显得比较简单。SP8050还能遥控控制切换器（SP2000系列）及画面分割器。切换器还有报警功能，当有报警时，能自动地把报警的现场摄像机切换出来，并记录。在成本方面，要低于使用系统主机/矩阵切换器的系统。 1. 2. 4 具有小型主机的监控系统多大的系统才需配用系统主机并没有严格的限制。一般来说，当监控系统中的xxx摄像机数量达到3~4台以上时，就可考虑使用小型系统主机。虽然用多台单路控制器或一台多路（如4路或6路）控制器也可以实现xxx摄像机的控制，但这样所需的控制线缆数量较多（每一路至少要一根10芯电缆），而且线缆的长度将过长（长线电阻造成的电压降可能会导致云台及电动镜头动作迟缓甚至不动作），整个系统也会显得零乱。一般来说，使用系统主机会增加整个监控系统的造价，这是因为系统主机的造价要比普通切换器高，而与之配套的前端解码器的价格也比普通单路控制器高。但从布线考虑，各解码器与系统主机之间是采用总线方式连接的，因此系统中线缆的数量不多（只需要一根两芯通信电缆）。另外，集成式的系统主机大都有报警探测器接口，可以方便地将防盗报警系统与电视监控系统整合于一体。当有探测器报警时，该主机还可自动地将主监视器画面切换到发生警情的现场摄像机所拍摄的画面。图1-5示出了采用系统主机的小型电视监空系统的结构。 图1-5 采用系统主机的小型电视监空系统的结构 1. 2. 5 具有声音监听的监控系统电视监控系统中还常常需要对现场声音进行监听（例如：银行柜员制监控系统），因此从系统结构上看，整个电视监控系统由图像和声音两个部分组成。由于增加了声音信号的采集及传输，从某种意义上说，系统的规模相当于比纯定点图像监控系统增加了一倍，而且在传输过程中还应保证图像与声音信号的同步。对于简单的一对一结构（摄像机——录像机——监视器），只要增加监听头及音频传输线，即可将视音频信号一同显示、监听并记录。对于切换监控的系统来说，则需要配置视音频同步切换器，它可以从多路输入的视音频信号中切换并输出已选中的视频及对应的音频信号。 1. 3 大中型电视监控系统大中型电视监控系统的监视点数增多，除了包含有大量的xxx监视点外，还常常与防盗报警系统集成为一体。由于汇集在中心控制室的视音频信号多，往往需要多种视音频设备进行组合，很多系统还需要多个分控制中心（或分控点），因此系统相对庞大。 1. 3. 1 大中型电视监控系统释义从原理上说，大中型电视监控系统与前述的中小型电视监控系统是一样的。这里所谓的“大中型”可有两层含义：一是指系统的规模大，如前端摄像机的数量及中心控制端设备的数量都很多，中心控制室的场面也很庞大，往往还要有一面庞大的监视器墙，能同时显示出大小不等的十几个甚至几十个实时监控现场的画面，另外还在很多相关部门设有分控系统，有时还会与防盗报警系统或门禁刷卡系统联动；二是系统的复杂程度高，作业难度大，传输条件恶劣，使得十几个点的监控系统比普通超市或写字楼中的同十个甚至上百个点的监控系统的施工与调试还难。 1. 3. 2 多主机多级电视监控系统常规的电视监控系统一般只有一台主机，即使是大中型系统，也不外乎是增加摄像机的数量和增加分控系统的数量。但是对某些特殊应用的场合，这种单台主机加若干台分控器的实现方法是不能满足用户需要的。以某大型工厂的监控系统为例，用户要求在其每一个相对独立的厂区都安装一套闭路电视监控系统，各厂区内有独立的监控室，管理人员可以对本系统进行任意操作控制。而整个工厂还要建立一个大型监控系统，将各厂区的子系统组合在一起，并设立大型电视监控中心，在该中心可以任意调看一厂区中某一个摄像机的图像，并对该摄像机的云台及电动变焦镜头进行控制。这就提出了由各厂区的多台主机共同组成大型电视监控系统的要求。由于各主机的内部结构和工作原理是一样的，因此，相对于普通的矩阵主机来说，这种多主机系统的各个主机都增加了地址标识码，可以被上一级主机选调，各摄像机的图像则经过二级或三级切换被选调到主中心控制室的监视器上。

在闭路电视监控系统中，还常常用到许多相关的视频处理设备。例如，将微弱视频信号进行放大的视频放大器、将一路视频信号均匀分配为多路视频信号的视频分配器以及能够在视频画面上叠加时间日期及字符识别信息的时间日期发生器及字符叠加器等等。以下对这些设备作一简单介绍。 5. 1 视频放大器视频信号经同轴电缆做长距离传输后会造成一定的衰减，特别是高频部分衰减尤为严重。一般用SYV-75-5的同轴电缆传输视频信号的最远距离为400m左右，用SYV-75-3电缆为300m左右。虽超过这一距离后（如400m）仍可看到较为稳定的图像，但图像的边缘部分已变得模糊。因此，当进行长距离视频信号传输时，必须经过中间放大。视频放大器与普通放大器的区别主要是带宽不同，理论上的视频信号下限频率为0Hz，标称上限频率高达6MHz。实际视频放大器一般都做在100~10000000Hz，且要求通带平坦。SP6111放大器的带宽达20MHz，增益为20dB左右，可用于克服同轴电缆在远距离传输时对视频信号所造成的衰减。由于在长距离传输时，视频信号的高频成分损耗{zd0}，所以在对视频信号进行均匀放大的同时，还特别要对其高频部分进行补偿。否则，在监视器屏幕看到的视频图像的轮廓部分将变得模糊不清，如果图像内容有细密的竖条，则这些竖条会变成灰蒙蒙的一片。图5-1示出了视频信号带宽与图像清晰度的关系。 （1）原始图像（2）信号波形（3）高频衰减后的信号波形（4）劣化后的图像图5-1 视频信号带宽与图像清晰度的关系 5. 2 视频分配器视频分配器可以将一路视频信号均匀分配为多路视频信号，以供给多台监视器或录像机等后续视频设备同时使用，如图5-2所示。经分配器输出的每一路视频信号仍保证与输入的信号格式相同，即6MHz视频带宽、1V（峰-峰值）电压、75输出阻抗，其中信号电压0. 7V、同步头电压0. 3V。它不能以简单的并联方式来分配，因为简单的并联会改变结点处的特性阻抗，但信号仍会衰减6dB。 SP6214视频分配器是指对单一的视频信号进行分配，输出与输入相同的四路视频信号。图5-3为单路1分4视频分配器的原理框图。 图5-2 视频分配器的应用 图5-3 单路1分4视频分配器原理框图由图5-3可见，输入的视频信号经4个缓冲器的参数是一致的，因此可以保证各个输出端口的视频信号彼此独立且信号格式xx一致。 5. 3 视频切换器 SP2000系列视音频切换器是由微电脑编程控制，可以从多路视、音频信号源中选出2路视、音频信号送往监视器显示或送往录像机去记录，视、音频同步切换。可以与SP8050键盘组成系统。SP8050键盘控制切换器自动、手动切换，还可以受控于SP3804的手动控制。SP2000系列视、音频切换器具有报警功能，只有报警探测器触发报警，切换器就在A通道输出报警现场的摄像机画面和启动录像机进行录像。对于实时性要求不高的电视监控器系统来说，视频切换器应该是{sx}的设备。 SP2000系列视、音频切换器由集成电路构成的，视、音频切换电路都是并联使用，且视频源与音频源要一一对应，在同一个控制脉冲作用下进行切换。原理框图5-6如下所示： 图5-6 SP2000系列原理框图工作流程是这样的，当控制面板有按键被按下时，CPU可以正确判断该按键的功能含义，并向相应的控制电路发出控制指令信号。例如，向模拟电子开关芯片发出选通码使其选通指定通道摄像机的视频信号、音频信号输入，同时将该路输入信号在指定的输出口输出。CPU还不断地查询报警部分，当检测到报警探测器发生报警时，同样CPU向电子开关发出选通码把报警现场的摄像机画面在A通道上输出供观察，同时还启动报警的辅助功能，进行录像。报警部分：CPU部分时时刻刻查询报警，当有报警时，CPU响应报警。控制面板：由按键和指示灯组成，指示灯的指示能反应切换器当时的工作状况，通过编程按键能完成切换器的所有功能。例如：按键“A/B”用于选择当前受控的输出端口；按键“AUTO”用于运行自动切换。按键“PROG”编程自动切换，可以选择任意一摄像机及停留时间于一队列中进行切换。按键“RAM”用于报警编程。另外，还要说明一点，当某些功能按键被按下时间长一点，就会有不同的功能。 CPU部分：是由单片机AT89C51及相应的外围之器件构成，是切换器的核心部位，是各种指令的处理中心，也是各种功能的控制中心。电子开关部分：SP2000系列切换器8路以下，用的电子开关是CD4051，8选1，8路以上是CD4067，16选1的电子开关。电子开关的状态控制端由CPU部分控制的。 5. 4 时间、日期及字符叠加器时间、日期及字符叠加器是一种在电视监控系统中广泛应用的设备，它可以将时间日期信息及摄像机标识信息（通常是摄像机所摄取的画面的地理位置）混入视频信号中，因而用户在监视器的屏幕上不仅可以看到摄像机的画面，还可以看到叠加在画面上的时间日期信息及摄像机标识字符，这些字符经视频设备记录后可以与图像内容一起保存起来，为日后的复查提供极大的方便。 SP6311、SP6344时间日期发生器主要产生时间日期信息，并以字符形式叠加在外来的视频图像上。由于它提供了视频画面内容发生的时间（如某年某月某日某时某分某秒），因此为录像画面的日后查证特别是对有关案件的侦破提供了重要的帮助。原理框图如图5-7所示。 图5-7 SP63XX原理框图 SP6311、SP6344时间日期住处的产生由集成电路DS1387完成，产生时钟住处数据送往CPU，同时，CPU还接收控制面板的指令，把需要叠加什么字符的信息一起送显示处理电路，经叠加电路叠加在视频信号。同步分离电路主要产生行，场同步信号送显示处理电路，去产生字符行起始位置、水平宽度及场起始位置，垂直宽度。SP63XX系列字符发生器通过OSD（On Screen Display）菜单进行各项设置。主要内容如下：字符：此项用来选择所需叠加的字符。CPU内置了常用字符160个左右，用户可以通过按键调用里面的字符叠加。时间日期：可以更改年、月、日、时、分秒，一个因电路有一个99年的日历芯片自动调节每月的天数，包括闰年，同时也没有千年虫的问题。显示方式：可以选择不需在屏幕上叠加什么汉字，只叠加时间、日期，方便了用户的使用。显示位置：字符的位置，只要用户喜欢，可调在屏幕上的任意位置。 5. 5 报警接口箱报警箱接入报警探头，并将报警信号通过RS-485通讯线回传给系统主机。当主机扫描到报警探头发生了报警时，联动该现场图像的切换，显示在监示器上，同时将报警信号送到其他外设。原理框图如图5-8所示。图5-8 SP8092报警接口箱原理框图报警处理中心单元时时刻刻地监控每一路报警探头送来的报警信号，并把报警信号与预先设定的基准值进行比较，以判别报警探头是否触发了报警，如有了报警信号，报警处理中心把报警信息通RS-485通讯线传送给系统主机，由系统主机完成报警场面的调看，并控制外设备，如录像机的录像、灯光打开、响警号等。选择器：由电子开关组成，受报警处理中心单元控制，选择探头信号与比较器进行比较。比较器：把外来的探头信号与自身的基准信号进行比较，如有不正常，把报警的探头信号送报警处理中心处理。报警处理中心：由CPU组成，是报警接口箱的核心部位，它搜集报警信息，并把报警信息送给系统主机，同时控制显示单元，显示相应的报警探头和报警输出。显示单元：方便地显示出哪一路报警探头在报警，以便能及时地处理报警。报警输出：主要启动联动开关，录像机，警号等设备。报警接口箱的运用：我们的报警接口箱是由16防区组成的一个报警单元，即一台报警接口箱只能接16个防区的探头。如果有更多的探头，可以通过叠加的方式扩大防区数，为了区分不同的报警单元，我们可以通过设置不同的地址来进行。如图5-9所示： 图5-9 设置不同的报警单元探头与摄像机的对应关系：有的系统主机探头与摄像机是一一对应的，即{dy}路报警探头对应{dy}号摄像机，第二路报警探头对应第二号摄像机，依此类推。而我们的系统主机可以通过菜单设置，将多个探头与多个摄像机建立对应关系。例如，某房间有一个摄像机，但有红外线探头、门磁开关及紧急按钮等3个不同类型的报警装置，将这些报警装置与该摄像机建立对应关系后，无论是哪一个报警装置发生报警，都会使系统主机将报警现场的该摄像机画面切换到主监视器上便于观看，或进行录像。又例如，某房间只有一个报警探头，却有两个不同位置的摄像机，如建立对应关系后，发生报警时，系统主机就会将两个摄像机画面轮流切换到主监示器上或录像。连接： 报警接口箱在实际的应用当中，必须与我们的系统主机配套使用，单独是不能使用的。布防，撤防都在系统主机中进行。报警接口箱与系统主机之间的连接是通过RS-485通讯线。报警接口箱与探头的连接，报警探头输出一般是开关量，连接如图5-10所示：图5-10 报警接口箱与探头的连接如果报警探头平时是常开的如K1，接线时应该把2. 2K电阻和探头线并接在报警输入端口上，相反，如果报警探头平时是常闭的话，如K2，接线时，应该把2. 2K电阻与探警探头线串联起来，接入报警输入端口上。报警接口箱单独不能进行操作，具体操作应在系统主机中，具体内容参见主机说明书。
在不配系统主机的小型电视监控系统中，如果前端摄像机配有云台及电动镜头，或者在室外应用中配有带雨刷的室外防护罩，或者系统还要求控制监视现场的照明灯等辅助设备，就必须配有操纵云台、电动镜头动作及辅助设备开关启闭的控制器，如图4-1所示。这种控制器一般受面板按键的控制，输出交流电压（对云台）或直流电压（对电动镜头）到云台或电动镜头的控制电压输入端，使云台或电动镜头作相应动作。在某些应用场合，系统中可能只用了水平或xxx云台，因而控制器仅需对云台进行控制，而在其他应用场合，系统中可能同时用到了云台及电动镜头，或者还用到了某些辅助设备，因而控制器既要对云台进行控制，也要对电动镜头进行控制，还需要对辅助设备进行控制。 图4-1具有云台、电动镜头及控制器的小型系统为了降低系统成本，监控系统中的控制器一般都是由简单逻辑去控制电磁继电器或固体继电器而输出上述控制电压。也有的设备利用晶闸管的导通来输出控制电压。 4. 1 云台控制器 云台控制器按控制路数则可分为单路控制器SP3801和多路控制器SP3804两种（多路控制器实际上是将多个单路控制器做在一起，由开关选路，共用控制键），图4-2示出了单路xxx云台控制器原理图。 图4-2 单路xxx云台控制器原理图在图4-2中，SB1为自锁按钮开关，用于云台自动扫描或手动控制扫描的切换，SB2、SB3为非自动锁按钮开关，交流电压的一端直接接到控制器的输出端口2（公共端）。当SB1处于常态（未被按下）时，继电器K不吸合，交流电压的另一端（称为扫描端或自动端）通过继电器K的常闭点加到SB2、SB3的一端，此时，按下SB2或SB3的按钮，便可将这一交流电压输出到控制器的输出端口3或4，使水平云台做向左或向右方向的旋转。当自动扫描按钮SB1被按下时，继电器K吸合工作，交流电压的扫描端通过继电器K的吸合触点加到控制器的输出端口1，使水平云台做自动扫描运动。此时，SB2或SB3按钮的通路被继电器K切断，不再起作用。图4-3示出了单路xxx云台控制器原理图。 图4-3 单路xxx云台控制器原理图 SB4、SB5两个控制按钮，它们不经过继电器而直接与交流电压输入端相连，因此，无论是自动方式还是手动方式下（即无论SB1是否按下），按下SB4或SB3按钮即可使云台在垂直方向上做向上或向下的转动。若要对多个云台进行控制，可以在单路控制器的基础上增加多个用于云台选通的继电器及选通按钮，而控制键可以共用。图4-4示出了4路xxx云台控制器原理图。 在4-4中，SB1-1~SB1-4为云台选通开关（互锁），K1-1~K1-4为相应的四触点继电器，SB2-1~SB2-4为自动/手动开关（自锁），K2-1~K1-4为相应的三触点继电器，SB3、SB4控制云台上下运动，SB5、SB6控制云台左右运动。当开关SB2-1~SB2-4的任一个或多个同进被按下时，可以使K2-1~K2-4中相应的继电器触点闭合，使连接于相应端口上的云台做自动扫描运动。而当开关SB1-1~SB1-4的任一个被按下时，K1-1~K1-4中相应的继电器吸合，可以选通相应的输出控制端口，此时通过对SB3、SB4、SB5或SB6的操作就可以使连接到该控制端口上的云台做相应运动。另外，由图4-4还可以看出，如果某个端口外接的云台在作自动扫描（相应的自锁开关SB2闭合），那么，即使通过按钮SB1-1~SB1-4选中了该输出端口，通过SB5、SB6对云台的向左、向右手控也不能实现，而只有将该云台的自动扫描方式断开（使相应的自锁开关SB2断开）才可以对该云台的向左、向右实现手动控制。由以上分析可以看出，控制器的基本控制原理就是在其输出端口的相应针脚上输出驱动云台电动机运转的控制电压，而具体要在哪一个针脚上输出这一控制电压则xx取决于操作者在控制器面板上对何种按钮进行了操作，控制器根据控制按钮的状态来控制相应继电器的导通，将交流控制电压送到相应输出端口的相应针脚。 4. 2 云台镜头防护罩多功能控制器云台镜头多功能控制器主要用到对云台、电动三可变镜头、防护罩的雨刷以及射灯、红外灯等其他受控制设备的控制。该控制器对云台控制的原理及电路结构与前述的云台控制器xx一样，在此基础上，另外增加了对电动三可变镜头以及防护罩等其他受控设备的控制功能及相应电路，因此电路结构比单一功能的云台控制复杂些。由于电动三可变镜头内部的微型电动机均为小功率直流电动机，因此，控制器要完成对电动三可变镜头的控制，只能输出小功率的直流电压，这就要求控制器内部具有稳压的直流电源，这一电源通常为直流6~12V。在实用中，为了能更xx地对镜头调焦或在小范围内调整镜头光圈，一般希望电动镜头的电动机转速慢些，也就是要控制器输出到电动镜头的直流控制电压稍小些；也有的时候，为了快速跟踪活动目标（如在很短的时间内将摄像机镜头由广角取景推到主体目标的局部特写景），就要求控制器输出的直流控制电压稍大一些，因此，大多数云台镜头控制器的镜头控制输出端通常都设计可变电压输出，即通过对控制器面板上电压调节旋钮的调节，使镜头控制输出端的控制电压在直流6~12V之间连续变化。除了具有上述云台镜头控制的功能外，还包括对室外防护罩的喷水清洗、雨刷以及射灯、红外灯等辅助照明设备的控制功能（防护罩的加热及通风一般由其内置的温控电路自动控制）。这部分电路的原理实际上与云台控制的原理类似，即在控制器的后面板上增加一个辅助控制端子，当对前面板上的辅助控制按钮进行操作时，可以将220V或24V的交流电压输出到辅助控制端子上，从而启动喷水装置、雨刷器或辅助照明灯等。需要说明的是，对一般控制器来说，辅助控制输出端口的输出电压一般与云台的控制电压相同。例如，220V的控制器要求外接云台及其他辅助设备均为交流220V的。因此，如果云台及各外接辅助设备的要求的驱动电压不相同，需通过加装变压器进行电压转换。另外，一般控制器的辅助控制输出端口各针脚结构与电特性xx相同，在实际使用时，不必严格按控制面板上的文字标注接线，只要使外接设备与面板按钮通过自行定义统一起来即可。功能更强一些的控制器还可以接收各类传感器发来的报警信号并控制警号、射灯及自动录像的启动。图4-5 多功能控制器的原理图。图4-5可见，驱动电动镜头的控制电压是直流量，且其幅值连续可调（经电位器RP），因此，通过调整RP就可发控制电动镜头中的电动机转速，进而改变镜头的变倍、聚焦或开闭光圈速度。云台、警号、射灯及自动录像的启动即可以通过外接传感器的输出（常开触点闭合）来控制，也可由面板按钮直接控制。图4-6为单路云台镜头多功能控制器的前、后面板示意图。 图4-5 多功能控制器的原理图由图4-5可见，驱动电动镜头的控制电压是直流量，且其幅值连续可调（经电位器RP），因此，通过调整RP就可发控制电动镜头中的电动机转速，进而改变镜头的变倍、聚焦或开闭光圈速度。云台、警号、射灯及自动录像的启动即可以通过外接传感器的输出（常开触点闭合）来控制，也可由面板按钮直接控制。图4-6为单路云台镜头多功能控制器的前、后面板示意图。 视频监控基础培训 统主机是大中型电视监控系统的核心设备，它通常是将系统控制单元与视频矩阵切换器集成为一体，简称系统主机，而系统主机的核心部件则为微处理器（CPU）。常用的微处理器有Inter公司的8031、89C51、华邦公司的78E58。系统主机的主要任务是实现多路视/音频信号的选择切换（输出到指定的监视器或录像机）并在视频信号上叠加时间、日期、视频输入号及标题、监视状态等重要信息在监视器上显示，并通过通信线对指定地址的前端设备（云台、电动镜头、雨刷、照明灯或摄像机电源等）进行各种控制。工作中，微处理通过扫描通信端口是否由控制面板、主控键盘、副控键盘、报警接口箱、多媒体传来的控制指令，还会扫描主机本身报警接口板是否有报警输出。当控制面板或控制键盘上有键被按下时，微处理器可正确判断该按键的功能含义，并向相应控制电路发出控制指令信号。例如，向视频矩阵切换器中的多路模拟开关芯片发出8-4-2-1选通码使其选通指定通道摄像机的视频信号输入，同时在该路视频信号上叠加字符，然后将该路输入信号在指定的输出口输出、显示。如系统主机同时含有内置（或外挂）音频矩阵切换器，则同样的控制码还可将选定摄像机外所对应的监听头的声音信号一并选不定，并送到与上述视频输出通道编号相同的音频矩阵输出端口，使视频信号与音频信号同步切换。如果控制键盘发出的是对于前端设备的控制指令（含有地址码信息），则该指令经编码后通过双绞线传送到远端指定地址的解码器。解码器经过通信接口芯片收到系统主机传来的控制指令后对其进行解码，解出主控端的命令，使解码器内的相应继电器吸合，输出相应的控制信号（电压量或开关量）至指定的外接设备，使外接设备做与主控端指令相符合的动作。这些受控的外接设备包括云台、电动三可变镜头、室外防护罩的雨刮器及除霜器、摄像机的电源、红外灯或其他可控制设备。系统主机主要型号有SP8000、SP8200、SP8300系列。报警接口箱、多媒体将报警信号控制指令通过RS-485通讯线回传到系统主机，因此系统主机在扫描通信端口时不仅要判断是否有分控键盘的控制指令，还要判断是否有报警接口箱送来的报警信息，如有则联动该现场图像的切换。并把报警信息传送给多媒体。 3. 1 SP8000、SP8200系列 该系列有OSD Con Screen Display 菜单设置，通控制面板或键盘的编程锁可发进入菜单，在菜单中可以进行下列设置：系统设置，监视器设置、摄像机设置、键盘设置、报警设置、权限设置。它们的结构及功能如下： 3. 1. 1 系统设置 时间日期：进入此项可设置年、月、日、时、分、秒。 程序切换：就是预先设置好摄像机切换队列，在队列中摄像机号，停留时间、预置号，辅助功能可设置，。同时整个系统可以设置32个队列，每个队列可设置32个摄像机。这样就可以通过键盘直接在某一监视器上调年任意队列。 同步切换：将一组摄像机画面顺序切地换到一组连续的监视器上显示。 群组切换：将一组同步队列摄像机画面顺序地切换到一组同步队列的监视器上显示。这功能实际上就是调用多个同步切换。 语言设置：支持中文、英文两种语言。这两种语言可进行选择。 系统复位：使整个系统重新回到出厂状态。进行后用户设置的数据将全部丢失。 3. 1. 2 监视器设置选择摄像机标题、系统时间日期、当前状态信息是否要在该监视器上显示。 3. 1. 3 摄像机设置系统可通过标准区位码选择字符来输入摄像机的标题。系统内置二级16x16点阵的汉字库及图标。 3. 1. 4 键盘设置 键盘密码：整个系统可带16个键盘，而每个键盘操作的权力等级均可设置，总共有16级，高优先级的键盘优先于低优先级键盘操作。密码由用户通过自己的键盘输入密码，用户必须要记住此密码。因键盘登录主机时，必须要输入密码，如密码不对，不能登录。如果密码忘记了，可以进入菜单项进行查看。 设置记录：进入此项可查询最近32次进入菜单的操作员以及时间日期。 3. 1. 5 报警设置 自动设防：可以设置哪一个报警点在什么时间自动布上防，在什么时间自动撤防。时间是按24小时制计算。 报警输出：将多个报警控测器与多个摄像机、监视器进行关联设置，当发现报警时，系统主机就会把关联的摄像机画面切换到关联的监视器上，启动与摄像机相对应的解码器的辅助功能。 设防状态：查看报警探测器在什么时候设防和撤防，不能设置。 报警记录：记录了最近发生的32个报警事件，包括报警点号码、报警发生的时间日期。 3. 1. 6权限 键盘/监视器权限：通过设置，可以权限哪些键盘，只能访问哪些监视器，也就是有些操作用户不能看某监视器的图像。 键盘/摄像机权限：就是键盘不能调看己被它权限的摄像机，同时也不能操作相对应的前端设备（如解码器）。 键盘/摄像机控制权限：键盘能调调看己被它权限的摄像机图像，但不能操作相对应的前端设备（如解码器）。 监视器/摄像机权限：监视器只能观看允许它看到的摄像机画面。如果建立了这种权限关系，键盘就不能把摄像机调用到那个监视器上。 键盘/警点权限：就是键盘不能设、撤防于己被它权限的报警探测器。 3. 2 控制部分由图3-1可见，系统主机的控制部分主要由微处理器CPU1、CPU2及周边设备组成，其中微处理器CPU1是系统的核心，它不断地对主控制键盘、通讯接口及报警控制单元进行扫描，查询本地及远端控制键盘是否有键按下。如果有键按下，CPU1会正确解释该按键的含义，并发出指令控制相应设备的动作；CPU1与CPU2通过双口RAM不断地交换数据，CPU1把要显示的时间、日期及字符交给CPU2去完成，CPU2根据要求从字符图形存储器读出字符送到视频输出模块去显示。如果报警控制电路接收到报警信号，CPU则根据报警探测器的端口号将对应于该端口号的摄像机画面切换到主输出监视器其他指定的监视器上，同时将报警信号送到其他外设。 图3-1 集成监系统的工作原理 3. 3 视音频矩阵切换部分由图可见，视频信号经驱动电路，提高带负载能力后，直接输入到矩阵交叉的电子开关，控制部分根据控制面板或键盘的指令输出选通码到矩阵交叉电子开关，使其选通指定通道摄像机的视频信号输入到指定的输出口。矩阵交叉电子开关是视音频矩阵切换部分的核心部件，是由16个输入口、8个输出口及控制部分组成，型号为MT8816，任意一个输入口的信号可输出到任意一个输出口上。图3-2示出了“8入4出”矩阵切换方式示意图。 图3-2 “8入4出”矩阵切换方式示意图由图3-2可以看出，矩阵切换方式是由多条视频输入子线与多条视频输出母线构成的，所有子母线的交点均可由开关控制。因此，每一条视频母线都是一个“N选1”的开关排，母线上的每一个交叉点就是一个开关。当某一子母交叉点接通时，该交叉点对应着的视频输入信号（由子线输入）就被切换到视频母线的输出端。视图中第3行第6列处的交叉点闭合，则可把第6路视频输入信号切换到第3路输出端口上。上述切换方式中，同一母线上的各子母交叉点可以按一定的次序依次闭合，但不能同时闭合。因而上述切换方式可以将任意一路或多路输入视频信号以一定的次序输出在任意一路输出端口上。由于图3-2中的各交叉点排成了一个8*4的矩阵（一般为M*N矩阵），故此种切换器被形象地称为矩阵切换器。 3. 4 通信部分系统主机与分控键盘、解码器、报警接口箱等之间的通信采用RS-485通讯方式。 RS—485通信方式是目前国内厂家应用比较多的一种编码通信方式。使用的芯片主要是MAXIM公司的MAX1487以及TI公司（Texas Instruments）的SN75176、SN65KBC184和SN75LBC184等。实际上，MAXIM公司的RS-485通信IC系列包括有多个系列的几十种芯片，例如有+5V供电和+3V供电系列以及可逻辑选择全双工/半双工系列等。由于MAX487和MAX1487允许在通信总线上并接128片同样芯片，使得该主机最多可以挂接128个解码器，满足了一般中型监控系统的需要。 RS-485通信芯片可以有全双工通信或半双工通信两种工作方式，其中全双工通信需要4根通信线（两对双绞线）。MAX487和MAX1487均为半双工通信方式，可以在同一对双绞线上分时完成双向通信（芯片要么处于发送数据状态，要么处于接收芯片状态）。该芯片采用单一5V电源供电，可接受 –7 ~ +12V信号输入电平。图3-3示出MAX487和MAX1487的结构及典型工作电路。 图3-3 MAX487和MAX1487的结构及典型工作电路 RS—485接收器的单位输入阻抗为12kΩ,总线上最多可以带32个芯片，而MAX487和MAX1487采用了1/4单位负载，即48KΩ，因此总线上的{zd0}负载数量增加为原来的4倍，达128个芯片。表3-1与表3-2分别列出了MAX487与MAX1487芯片的发射与接收真值表，由此表可以看出，只有RE为高电平“1”及DE为低电平“0”这两个条件同时满足时，器件才关闭，此时器件消耗电流仅为0.1μA。表3-1 发射真值表输入 输出 RE DE DI Z（B） Y（A） × 1 1 0 1 × 1 0 1 0 0 0 × 高阻 高阻 1 0 × 关闭 关闭表3-2 接收真值表输入 输出 RE DE A-B R0 0 0 ≥＋0. 2V 1 0 0 ≤－0. 2V 0 0 0 输入开路 1 1 0 × 关闭 RS—485通信的标准通信长度约为1.2km，如增加双绞线的线径，则通信长度还可延长。实际应用中，用RVV-2/1.0的两芯护套线作通信线，其通信长度可达2km以上。但是，当RS—485通信线的长度再长时，一般就需要使用中继器了，它可以将RS—485通信控制信号进行放大、整形后再继续传输。在某些应用场合，使用光隔离型的中继器还可以将前端设备与中心端设备的“地”隔离开，避免因前端与中心端的地电位不同而造成的干扰。图3-4 MAX487和MAX1487的典型网络应用图3-4示出了MAX487和MAX1487的典型网络应用，整个网络上最多可以并接128个同样的芯片。需要注意的是，为减小反射，线路两终端要接上120Ω的匹配电阻。在实际电视监控工程调试过程中，有时可能会出现系统控制“时有时无”的现象，表现为受控的云台或电动镜头有时可正常动作，有时则不能（或延时）动作，或是动作之后停不住，这些现象大都是因监控系统的RS—485通信不良所造成。其原因可解释为：由于系统通信不良，当在中心端持续按住控制键盘上的控制按钮或操纵杆使系统主机连续地发出控制指令码时，前端解码器不一定全部即刻收到，但随后也可能会收到一个正确的控制指令码，于是解码器解出该码的含义，使云台或电动镜头动作；但是当中心端的控制操作完成后，前端解码器又不能马上收到停止动作的指令，因此继续刚才的动作，直到偶尔又收到一个停止操作的控制指令码后才停止动作。要找出上述故障的原因可以有几种方法：在确认接线无误、线路无误的情况下，首先检查解码器上的RS—485通信终端匹配电阻（最远端为120Ω端接，其余不接，实际工程中也遇到过全不接终端电阻的效果{zh0}）。或者用万用表测量单个通信芯片的端脚直流电阻R0及整个系统的通信端口直流电阻R2，并与理论计算值进行比较（R2=R0/n，其中n为整个系统中所并接的解码器的数量），如果差异过大则可认定是通信芯片的问题，并通过逐点排除找到有问题的芯片。如果通信线路有很多支路，可以断开支路来判断通信故障的大概范围。 3. 5 控制键盘控制键盘是集成监控系统中必不可少的设备，对于摄像机画面的选择切换、对于云台及电动镜头的xxx控制、对于室外防护罩的雨刷及辅助照明灯的控制等必须通过对控制键盘的操作来实现。 SP8000、SP8300系列都自带控制键盘（直接装于面板上），SP8200主机的控制键盘是外置的，它通过通信线与系统主机相连。在控制键盘上一般有很多数字键及功能键，其中数字键用于选择摄像机输入及监视器输出，功能键则用于对选定的前端设备进行各种控制操作，面板键盘、主控键盘允许对系统进行编程设置。在控制键盘上通常还设有LED显示屏或液晶显示屏，用于显示控制指令或系统内各监视点的工作状态。一个系统只有一个主控键盘，但可以有若干分控键盘，其中分控键盘往往是放置于各主管领导的办公室内，用于对整个电视监控系统进行远端控制操作。 SP8050、SP8055控制键盘实际上也是一个单片机应用系统，内含单片机、程序存储器、控制数据编码器、数据收发器及状态显示驱动器等。它通过通信线向系统主机发送指令。控制键盘都是通过两芯、三芯或四芯屏蔽线以RS-485通信方式与主机相连。