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监控设备品牌报价

时间:2010-11-15

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,前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测器和多功能解码器等部件组成,它们各司其职,并通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种设备建立相应的联系(传输视/音频信号及控制、报警信号)。在实际的电视监控系统中,这些前端设备不一定同时使用,但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。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。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,影响系统噪声的最大因素是系统中的第一级的输出(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,对图像质量影响最大的是放大与与分配、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)无法绝对保证指标的要求,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仅限于想到的人、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。以某著名外企总部为例,该总部曾多次丢失高档笔记本电脑,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)。

球型云台探析

随着电视监控行业的迅速发展,其技术也有了许多突飞猛进的改进。近年来发展起来的球形云台摄像机(简称球机)就是其突出代表之一。球机以其外形美观、隐蔽、个性化、安装方便等特点正在逐步取代传统云台防护罩,但针对球机自身的特点,我们也应有深入的了解,以在工程中注意选择、合理配置、科学使用。

1| 球机分类及构造

一般来讲,球机在功能上主要分为普通球机和高速预置球机。在这里,我们主要讨论普通球机。普通球机主要指球机内置的云台为普通云台或无内置云台,其主要构造如图A所示。

图A最新双层对流通风设计

2| 影响球型云台性能的主要因素及对策

就当今球机技术来讲,影响球机性能及质量的因素是多方面的,但主要来自如下各方面:

1.透光球罩(简称球面)

●图像清晰度下降主要原因:

•球面材质

•球面表面光洁度

•球面制造工艺解决方案:

①选用光学亚加力材料,其透光率好

②球面光洁度高,不能有任何缺陷,包括:不平、凹凸起、划伤、气泡等。

③球面制造工艺精良,严格控制出模时间、温度等,此外,作业现场干净、整洁、无尘也是重要的控制因素。

●图像重影一这是最经常出现的故障,也是用户及工程商不容易发现的故障

主要原因:(参见图B)

图B 图像重影原因示意

•球面曲率的大小,比如:9"比14"重影机会多

•球面δ过大

•球面各部分厚薄不均匀

•选用镜头倍数与球罩尺寸不匹配

原因分析:

因为摄像机成像一般都是由像素构成,上述原因均可导致成像重影(参见图B)

解决方案:

①大倍数镜头尽量选用大尺寸球机

②尽量选用δ小的球面

③选用δ尽量相近的球面,球面厚薄尽可能一致且均匀

④根据镜头倍数,合理购置球机尺寸。

●透光率下降

主要原因:球面颜色

因为球机的一大优点是隐蔽性,因此隐蔽性越强就要求球罩颜色越深。由此深色球面的负作用是透光率下降。

解决方案:

①根据现场光照度,选择球面颜色

②尽量选择低照度摄像机

③合理选择球面颜色,一般选用浅烟、浅蓝等,可折中解决此矛盾。

●反光

主要原因:

•球机内部有反光物。

•摄像机与球面距离过远。

•旋转角度与外部光源形成光多角度反射。

解决方案:

①球机内尽量减少反光物

②安装中尽量将摄像机与球面接近

③尽量避免球机与外部光源构成不合理反射位置

2、球机结构

一般来讲,在户外使用的摄像机故障大大多于室内使用,究其原因主要是因为户外摄像机防护设备问题,而恰恰是防护问题大大降低摄像机和镜头使用寿命及工作的可靠性。因此科学的结构设计同样是球机性能的重要指标。

●户外型--高温、防雨、加热除霜是三大重要难点

高温

户外高温主要是阳光直射。一般球机在室外阳光直射下,内部可达55℃-60℃。一般防护罩可采用内部风冷方式降温,但风冷条件是对流,而球机没有对流渠道,因此球机最佳降温手段是遮阳。先进球机的设计均采用双层结构设计,如图A所示。双层对流通风设计更是有效降温的最佳手段。一般来说,选用双层遮阳罩的球机可降低球机内部温度3℃-5℃,而单就单层顶罩来讲,其材料也十分重要,一般铝材顶罩保温效果最差,工程ABS次之,而DMC、玻璃钢等材料保温效果要明显优于上述材料。

防雨与密封

优秀球机对防雨和密封要求很高。防雨不仅要考虑雨量,而且要考虑雨水方向。我国沿海等地区经常有台风,其雨水方向是全方位的,因此对球机密封要求很高。一般来讲,漏雨进水主要来自几个方面:

•球机本身设计装配不良

•球面与顶罩接触部分不密封或密封不好

•通过球机支架进水

•安装过程没有按照说明书指导在关键部分做防水处理(如支架与球机联结部、支架与墙体联结部等)

•安装中球机出线处理不好,水顺导线进入球机 注意上述要点可大大减少漏水可能。

加热与除霜

由于球机中摄像机和镜头均在球机内下部,因此球机内的加热功能设计要十分合理。一般来讲,加热器安装在球机上部,并应配有同步小型风扇,将热量吹向球机下部及球面,以起到加热摄像机和镜头并除霜的作用。

目前,最新设计是将加热器安装在球机的内侧壁,同时配同步风扇。其优点如图C所示。科学地使加热风在球机内循环,不会形成热风阻流及产生死气流区,最大限度使其加热均匀,起到加热、除霜、除水气的目的。

图C 侧壁加热及风扇热流循环设计

●电机及内部结构设计

•电机是云台和球机关键部件。一般来讲,针对目前国内外电机技术衡量电机优良的主要指标是其可靠性。因此,电机在一定温度、湿度条件下连续运行的小时数是硬指标。此外,电机乱向、卡死、停机、发热、噪声、干扰等也都是云台电机的重要指标,选用优良电机可大大提高球机寿命和可靠性。

•内部结构设计的科学性、实用性。如:摄像机托板可上下调节,如前述,可最大限度地使摄像机接近球罩;内部走线合理;安装接线方便;云台回差小;连续转动抖动小;转速设计合理等也是重要指标。

3| 球机发展趋势及展望

目前国外球机发展主要发展趋势有如下凡方面:

1、外形:球机外观与安装现场环境的和谐、美观

2、小型化:适应目前摄像机、镜头小型化及一体化趋势,球机也向小型化发展

3、隐蔽性:根本上解决隐蔽与透光率低的矛盾,将是球机发展的根本性革命

4、向高速、变速预置球发展

总之,目前球机发展正处在取代传统云台防护罩的时候,而部分条件下也正处在被高速预置球机取代的地位,但无论如何,普通球机仍以其价格低、适用性强(无需通信协议等)、安装调试方便被大多数用户所青睬。

视频切换器

视频切换器是组成控制中心中主控制台上的一个关键设备 ,是选择视频图像信号的设备。简单地说,将几路视频信号输入,通过对其控制,选择其中一路视频信号输出。

在多路摄像机组成的电视监控系统中,一般没必要用同摄像机数量一样的监视器一一对应显示各路摄像机的图像信号。如果那样,则成本高,操作不方便,容易造成混乱,所以一般都是按一定的比例用一台监视器轮流切换显示几台摄像机的图像信号。视频切换器目前多采用由集成电路做成的模拟开关。这种形式切换控制方便,便于组成矩阵切换形式。切换的控制信号可采用编码方式。

目前所使用的主控制台上的视频切换器,一般都做成矩阵切换形式以及积木式。可根据系统中摄像机的多少以及摄像机对监视器的比例来选用视频切换器的输入输出路数及任意组成切换比例。

视频切换器的主要技术指标:

1.切换比例,此指标即指切换器的输入路数及切换后输出的路数。如果是矩阵形式的视频切换器,可通过编码任意选择切换比例。如果切换比例是固定的,一般常用的有“四选一”、“六选一”等等。

2.隔离度:这项指标是衡量多路视频信号输入到切换器上时,各路视频信号之间以及它们与切换后输出的信号之间隔离的程度。一般用分贝(dB)表示,此项指标值越高越好。

3.微分增益DG、微分相位DP 微分增益DG是指被切换后输出的视频信号与切换前的信号在幅度上的失真程度。此指标值越小,表明失真越小。

微分相位DP是指被切换后输出的视频信号与切换前的信号在相位上的失真。此指标值越小,表示在相位上失真越小。一般要求电视监视控系统中使用的视频切换器的DG≤8%,DP≤8°。

4.输入电平与输出电平 有些视频切换器还给出输入电平(或输入电压)和输出电平(或输出电压)的技术指标。输入电平是指视频切换器输入端对输入视频信号电压幅度的要求,一般为0.8Vp-p至1.2Vp-p;输出电平是指视频切换器输出端输出电压的幅度标准,一般为1Vp-p至1.2Vp-p。

画面分割器

在有多个摄像机组成的电视监控系统中 ,通常采用视频切换器使多路图像在一台监视器上轮流显示。但有时为了让监控人员能同时看到所有监控点的情况,往往采用多画面分割器使得多路图像同时显示在一台监视器上。当采用几台多画面分割器时,就有可能用与多画面分割器相同数量的监视器将所有摄像机传送来的多个画面同时显示。这样,既减少了监视器的数量,又能使监控人员一目了然地监视各个部位的情况。常用的画面分割器为四画面、九画面和十六画面。

画面分割器的基本工作原理

采用图像压缩和数字化处理的方法,把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。有的还带有内置顺序切换器的功能,此功能可将各摄像机输入的全屏画面按顺序和间隔时间轮流输出显示在监视器上(如同切换主机轮流切换画面那样),并可用录像机按上述的顺序和时间间隔记录下来。其间隔时间一般是可调的。

主要性能:

1.全压缩图像,数字化处理的彩色/黑白画面分割器;

2.四路(或九、十六路)视频输入并带有四路(或九、十六路)的环接输出;

3.内置可调校时间的顺序切换器和独立的切换输出。根据摄像机的编号对全屏画面按顺序切换显示,敏路画面的显示时间可由用户自己进行优化编程调整;

4.高解像度以及实时更新率。画面指标为512×512象素,更新率为25-30场/秒;

5.录像带重放时可实现1/4(或1/9、1/16)画面到全屏画面变焦(还原为实时全屏画面);

6.与标准的SUPER-VHS录像机兼容(有的还具有S-VHS接口);

7.有报警输入/输出接口,可与报警系统联动。报警时可调用全屏画面并产生报警输出信号启动录像机或其它相关设备。也就是说,当报警信号产生时,与该警报相关区域的场景将以全屏画面显示出来,并可自动录像。用户可自行设定警报的持续时间和录像的持续时间。报警输入接口数目与画面输入数目相同;

8.八个字符的摄像机名称。用户可自已编程设定给每个摄像机最多达八个字符的名称;

9.报警画面叠加、视频信号丢失指标。该功能可方便用户快速检查出现丢失的原因;

10.设置屏幕菜单编程/调用。编程简单、操作容易,人-机界面友好;

11.电子保险锁。用户可自行设定密码,被允许的操作者才能进行系统的操作

云台

云台是安装、固定摄像机的支撑设备,它分为固定和电动云台两种。

固定云台适用于监视范围不大的情况,在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度,达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。

电动云台适用于对大范围进行扫描监视,它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现,电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下,云台上的摄像机既可自动扫描监视区域,也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。

云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。一般来说,水平旋转角度为0°~350°,垂直旋转角度为+90°。恒速云台的水平旋转速度一般在3°~10°/s,垂直速度为4°/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在0°~32°/s,垂直旋转速度在0°~16°/s左右。在一些高速摄像系统中,云台的水平旋转速度高达480°/s以上,垂直旋转速度在120°/s以上。

防护罩

防护罩是监控系统中重要的组件。它是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。

防护罩一般分为两类。一类是室内用防护罩,这种防护罩结构简单,价格便宜。其主要功能是防止摄像机落灰并有一定的安全防护作用,如防盗、防破坏等。另一类是室外用防护罩,这种防护罩一般为全天候防护罩,即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况,都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同时,为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像,一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。 目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元体,既可自动加温,也可自动降温,并且功耗较小。

另外,还有半球形、球形防护罩,这种防护罩内置万向可调支架,造型美观。

防护罩的选择

防护罩分为室内型和室外型两种。室内的防护罩主要是防尘,有的也有隐蔽作用,使监视场合和对象不易察觉受监视。室外防护罩的功能有防晒、防雨、防尘、防冻和防凝露等作用。一般室外的防护罩都配有温度继电器,在温度高时自动打开风扇冷却,温度低时自动加热。下雨时可以人为控制雨刷器刷雨。有的室外防护罩的玻璃还可以加热,当防护罩上有结霜时,可以加热除霜。

监控设备维护注意事项

1、对每个摄像机所供电源的插座要经常检查,防止插头脱落。

2、保证对每个摄像机和监控中心的供电电压较恒定。

3、对低矮位置的摄像机尽量设有明显标志,提醒非监控管理人员触碰。

4、对监控中心的监控控制设备派专人专管,要求非监控人员禁止操作。

5、监控中心在每晚无人的情况下一定要对监控设备断电。

6、对监控设备经常擦拭保养

红外灯的原理选择与应用

一、概述

在电视监控系统工程中,过去很少应用红外灯,近年来,不但金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用,而且也在一般监控系统中都被采用。甚至居民小区电视监控工程也应用了红外灯。这说明人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规范、愈来愈高。不但要求白天和夜间可见光照明监控,而且要求夜间隐蔽性监控。

随着电视监控系统工程技术的发展,购买红外灯用户的迅猛增加,也出现不少问题,例如:某用户购买了十几个红外灯,说一个都不亮,经过询问了解才知道,他采用的是普通彩色摄像机,而普通彩色摄像机是不感受红外光的;有的用户说你们的红外灯达不到标称的照射距离,经过了解,他们缺乏红外灯对摄像机、镜头、防护罩和供电系统配套性要求的认识,在电视监控工程设计中没有作为一个红外低照度低照度假夜视系统工程来总体考虑;有的用户对红外灯自以为了解,自行增加DC12V红外灯供电电压,以此增加红外灯的辐照功率,或采用不稳压直流电源给DC12V红外灯供电造成红外灯烧毁;有的用户反映它们按红外灯要求的照度选配了摄像机,在红外灯标称的照射距离内却不能获得清晰图象,而不知有的摄像机生产厂家给出的最低照度有水分,或有意无意地使用了含糊的最低照度概念,以所谓的靶面照度代替景物照度;此外,有的用户对摄像机照度之外影响获得清晰图像的因素,如摄像机和镜头的标称尺寸、镜头光圈F、焦距f、对摄像机功能要求等不十分了解。我们认为现在向电视监控器材经销商、工程商和用户介绍一些红外灯的原理、选择和应用方法是有益的。

实现夜视的方法,可以采用常规的可见光照明,但此法不仅不能隐蔽,反而更加暴露监控目标(在居民小区还有扰民问题)。隐蔽的夜视监控,目前都是采用红外摄像技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度以上都有红外光发射,人体和热机发出的红外光较强,其它物体发出的红外光很微弱,利用特殊的红外摄像机可以实现夜间监控。但是,这种特殊的红外摄像机造价昂贵,而且不能反映周围环境状况,因此在夜视系统中不被采用。在夜视系统中经常采用主动红外摄像技术,即采用红外辐射“照明”,产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光,辐射“照明”景物和环境,应用普通低照度黑白摄像机、白天彩色夜间自动变黑白摄像机或红外低照度彩色摄像机,感受周围环境反射回来的红外光实现夜视。

二、红外灯的原理及其特性

光是一种电磁波,它的波长区间从几个纳米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分,我们称其为可见光,可见光的波长范围为380nm~780nm,可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光,波长比紫光短的称为紫外光,波长比红外光长的称为红外光。

普通CCD黑白摄像机可以感受光的光谱特性,它不仅能感受可见光,而且可以感受红外光。这就是利用普通CCD黑白摄像机,配合红外灯可以比较经济地实现夜视的基本原理。而普通彩色摄像机的光谱特性不能感受红外光,因此不能用于夜视。

红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光(红外发射二级管)红外灯和热辐射红外灯两种。其原理及特性我们介绍如下:

1. 红外发射二极管(LED)红外灯的原理及特性

由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830~950nm,半峰带宽约40nm左右,它是窄带分布,为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴,(采用940~950nm波长红外管)或仅有微弱红暴(红暴为有可见红光)和寿命长。

红外发光二极管的发射功率用辐照度μW/m2表示。一般来说,其红外辐射功率与正向工作电流成正比,但在接近正向电流的最大额定值时,器件的温度因电流的热耗而上升,使光发射功率下降。红外二极管电流过小,将影响其辐射功率的发挥,但工作电流过大将影响其寿命,甚至使红外二极管烧毁。

当电压越过正向阈值电压(约0.8V左右)电流开始流动,而且是一很陡直的曲线,表明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定,否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高(包括其本身的发热所产生的环境温度升高)会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯,热耗是设计和选择时应注意的问题。

红外二极管的最大辐射强度一般在光轴的正前方,并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的50%的角度称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。

2. 热辐射红外灯的基本原理及其特性

热辐射现象是极为普通的,物体在温度较低时产生的热辐射全部是红外光,所以人眼不能直接观察到。当加热500度左右时,才会产生暗红色的可见光,随着温度的上升,光变得更亮更白。在热辐射光源中通过加热灯丝来维持它的温度,供辐射继续不断的进行。维持一定的温度而从外部提供的能量与因辐射而减少的能量达到平衡。

辐射体在不同加热温度时,辐射的峰值波长是不同的,其光谱能量分布也是不同的。

根据以上原理,经特殊设计和工艺制成的红外灯泡,其红外光成分最高可达92~95%。国外生产的这种红外灯泡的技术性能为:

功率100~375W;电源电压 230~250V;使用寿命5000小时、辐射角度60~80度。

普通黑白摄像机感受的光谱频率范围也是很宽的,且红外灯泡一般可制成比较大的功率和大的辐照角度,因此可用于远距离红外灯,这是它最大的优点。其最大不足之处是包含可见光成份,即有红暴,且使用寿命短,如果每天工作10小时,5000小时只能使用一年多,考虑散热不够,寿命还要短。而对于客户来讲,更换灯泡是麻烦和不愉快的事情。

在克服热辐射红外灯缺点方面进行了许多努力,首先是研制和应用了高通红外滤波钢化玻璃。波长愈长,红暴愈小,甚至可达到全无红暴,但是,红外光的效率愈低,红外灯发热就愈高。红外玻璃的波长可根据用户对红暴要求高低加以选择,一般而言,相同有效辐照距离时,对红暴要求愈高,造价愈高。红外玻璃经过钢化,可以耐受急冷急热的变化,在内部红外灯泡由于可见光滤除的部分,转化产生热量,温度会很高,外部冷风及雨雪的突袭下,急冷而不致损坏。为提高热辐射红外灯的寿命,采用了光控开关电路,以减小其工作时间;采用了变压稳压整流电路,使其发光功率得以充分发挥而且提高了红外灯的寿命;而更重要的是考虑灯丝冷阻是非常小的,如100W红外灯泡,灯丝热阻为529Ω,这时的工作电流只有0.4348A,而冷阻只有36Ω,红外灯接通电源瞬间为6.39A瞬时功达到1470W,这一瞬间灯丝负荷过载达几十倍,这对灯丝寿命有非常大的影响。人们研制的灯丝保护电路,相信红外灯灯泡的工作寿命会成倍增长。此外,还增加了延时开关电路以防环境的光干扰。