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地铁通信与信号-闭路电视系统ppt

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  * * 2.镜头 镜头与CCD摄像机配合,可以将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。 镜头的种类繁多,从焦距上分类,可分为短焦距、中焦距和长焦距和变焦距镜头;从视角的大小分类,可分为广角、标准、远摄镜头;从结构上分类,可分为固定光圈定焦镜头、 手动光圈定焦镜头、自动光圈定焦镜头、手动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头(指光圈、焦距、聚焦这三者均可变)等类型。由于镜头选择的合适与否,直接关系到摄像质量的优劣,因此在实际应用中必须合理选择镜头。 * * 3.云台 云台主要有水平云台、全方位云台、球型云台几种。 水平云台又叫扫描云台,绝大多数限于室内使用。水平云台体积小、重量轻,用于固定摄像机在水平方向进行360。的扫描。 全方位云台与水平云台相比,在垂直方向上增加了一个驱动电动机,该电动机可以带动摄像机座板在垂直方向±60。范围内做仰俯运动。由于部件增多,全方位云台在尺寸和重量 上都比水平云台高。 球型云台从外观结构上看与普通云台有很大的不同,但传动机理和普通云台是一样的。球型云台一般都设计成一个中空的托架形,将云台及摄像机和电动镜头一起放置在封闭的球 罩里。其托架部分正好用于安装摄像机和电动镜头,云台可以在水平和垂直两个方向任意转动,镜头前端扫过的轨迹恰好构成了一个球面。 * * 4.红外灯 在闭路电视监控系统中,有时需要在夜间无可见光的环境下,对某些重要部位进行监视。监视现场设置红外灯进行辅助照明可使CCD摄像机正常感光成像。与低照度的CCD摄像机相比,具有价格极低、在绝对黑暗的环境下仍可获得清晰的图像的特点。 闭路电视监控系统中使用的红外灯大致有两种类型:一种是用普通照明灯外加可见光滤除装置,能耗较高;另一种是用若干红外发光二极管组成的二极管阵列。 5.解码器 解码器是控制摄像机云台或镜头时进行摄像机与控制器之间信号传输与转换的装置,一般安装在配有云台及自动镜头的摄像机附近,有多芯控制电缆直接与云台及自动镜头相联,另有两芯护套线或两芯屏蔽线的通信线,与监控室内的系统主机相联。 * * 6.视频矩阵 视频切换矩阵的功能是将输入的视频信息,切换到指定输出端口。 视频矩阵如图14-7所示,主要功能就是实现对输入视频图像的切换输出,即将视频图像从任意一个输人通道切换到任意一个输出通道显示。一般来讲,一个M×N,矩阵:表示它可以同时支持M路图像输入和N路图像输出,而且能够将任意一个输入连接至任意一个输出。 图14-7视频矩阵设备(16×8) * * 图14—8为“8入4出”矩阵切换方式原理图,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。图14—8所示为操作者选通第六路信号输出到第三个视频输出装置。 图14—8 “8入4出”视频矩阵原理图 * * 7.通信电缆 (1)视频电缆及连接器 视频电缆选用75Ω的同轴电缆,通常使用的电缆型号为SYV--75--3和SYV--75--5。它们对视频信号的无中继传输距离一般为300~500m,当传输距离更长时,可相应选用SYV--75--7、SYV--75--9或SYV--75—12的粗同轴电缆(在实际工程中,粗缆的无中继传输距离可达1km以上)。一般来说,传输距离越长则信号的衰减越大,频率越高则信号的衰减也越大,但线径粗则信号衰减越小。当长距离无中继传输时,由于视频信号的高频成分被过多的衰减而使图像变模糊(表现为图像中物体边缘不清晰,分辨率下降),而当视频信号的同频头被衰减得不足以被监视器等视频设备捕捉到,图像便不能稳定地显示。根据使用要求可考虑选用视频放大器。 * * 视频信号实际所能传输的距离与同轴电缆的质量及所用的摄像机及监视器均有关。当摄像机输出电阻、同轴电缆特性阻抗、监视器输入电阻这3个量不能完全匹配时,就会在同轴电缆中造成回波反射(驻波反射),因而长距离传输时会使图像出现重影及波纹,甚至使图像跳动。在实际工程中,尽可能一根电缆一贯到底,中间不留接头,避免造成插入损耗。 (2)通信电缆 通信电缆指的是控制键盘与摄像机解码器之间连接的二芯电缆,一般采用RS-485通信方式。通信电缆可以选用普通的二芯护套线,为适应强干扰环境下的远距离传输,可选用带有屏蔽层的两芯线)控制电缆 控制电缆通常指的是用于控制云台及电动可变镜头的多芯电缆,它一端连接于控制器或解码器的云台、电动镜头控制接线端,另一端则直接接到云台、电动镜头的相应端子上。控制电缆提供的是直流或交流电压,而且一般距离很短(有时还不到1m),基本上不存在干扰问题,因此不需要使用屏蔽线。常用的控制电缆大多采用六芯电缆或十芯电缆。其中六芯电缆分别接于云台的上、下、左、右、自动、公共六个接线端。十芯电缆除了接云台的六个接线端外,还包括电动镜头的变倍、聚焦、光圈、公共四个接线端。 * * 二、闭路电视系统设备检修基本要求 闭路电视的维护工作包括日常巡视和计划性检修工作,按照内容可分为日常保养(一级维修)、二级保养(二级维修)、小修(三级维修)、中修(四级维修)和大修(五级维修)。下面主要说明保养的基本要求。 1.日常保养(一级维修) 1)检查设备外观是否良好,基础是否稳固,螺钉是否紧固,箱体、加锁装置是否完好; 2)检查外部连接杆件、管线是否完好,动作是否灵活,设备运用是否正常、平稳,有无噪声,温升是否正常等; 3)对设备运行状态、指示、表示进行检测、记录;检查指示是否超标,发现异常及时调校、排除; 4)对设备表面进行清洁,按要求加注润滑油,并保证设备周围环境良好。 * * 2.二级保养(二级维修) 1)对设备定期开盖、开箱检查,设备内、外部清洁,检查理顺引入(引出)线)测试送、受电端电压、电流,绝缘检查或测试; 3)对设备关键、主要部件进行测试、调整: 4)紧固动作部分杆件、塞钉、螺钉,清洗磁头、传感器等,定期更换熔丝,内部加注润滑油。 * * [思考] 1.闭路电视监控系统由哪几部分组成? 2.闭路电视监控系统前端设备有哪些种? 3.闭路电视监控系统视频矩阵起到什么作用? 4-闭路电视监控系统画面合成与画面分割设备有哪些异同? 5.城市轨道交通监控系统由哪三部分组成? 6.车站视频分配器一般为哪些设备提供视频信号? 7.行车调度监控系统有哪些功能? 8.行车调度监控系统为哪些人员提供视频信息? 9.监控系统车站设备由哪些设备组成? 10.控制中心调度监控系统由哪些设备组成? * * 项目十四 闭路电视系统 [知识要点] 1.了解闭路电视监控系统设备组成。 2.了解城市轨道交通闭路电视系统基本结构。 3.掌握城市轨道交通闭路电视系统中心级功能和车站级功能。 * * [理论内容] 一、闭路电视监控系统基本作用 在城市轨道交通中,闭路电视系统(CCTV,Closed Circuit TV)可对各车站主要生产装置、设施、关键设备及重要部位进行全面直观的实时安全监视,为控制中心调度员、各车站值班员、公安值班人员等提供有关列车运行、旅客疏导、防灾救火、突发事件等现场视频信息,是保证城市轨道交通各车站安全运行的重要手段。其主要作用表现为: 1)向调度中心一级行车管理人员(行车调度员、环控调度员、公安值班员、值班主任等)提供各站台区行车情况和站厅区旅客流向的图像信息; 2)向车站行车值班员提供本站列车停靠、起动、车门开闭以及售票机、闸机出入口等处的现场实时图像信息; 3)向列车驾驶员和站台工作人员提供相应站台旅客上下列车的图像信息。 * * * * 二、闭路电视监控系统组成 闭路电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分,是一种先进的、防范能力强的综合系统,典型的闭路电视监控系统如图14-1所示,包括有摄像装置、传输部分、控制部分以及图像处理显示和记录设备等。 图14-1 电视监控系统的基本组成 * * 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。摄像机把它监视的内容变为图像信号,传送到控制中心的监视器上。摄像部分是系统的最前端,作为系统的原始信号源,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。 摄像部分根据监视需要,可将摄像机安装在电动云台上,并加装变焦镜头,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。 * * 2.传输部分 传输部分就是系统的图像信号传送的通路。一般来说,传输部分单指的是传输图像信号,由于某些系统中除图像外,还要传输声音信号,有时需要由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。 图像信号的传输,要求在图像信号经过传输系统后,不产生明显的噪声、失真,保证原始图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降。这要求传输系统在衰减方面、引人噪声方面、幅频特性和相频特性方面都有良好的性能。 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。如果摄像机距离控制中心较远,可采用射频传输方式或光纤传输方式。 * * 3.控制部分 控制部分是整个系统的指挥中心。控制部分的主要功能有:视频信号放大与分配、图像信号的校正与补偿、图像信号的切换、图像信号的记录、摄像机及其辅助部件(如镜头、云台、防护罩等)的控制等。 控制部分能对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行遥控,完成对被监视的场所全面、详细的监视或跟踪监视。控制部分一般设有录像设备,可以随时把被监视场所的图像记录下来,以便事后备查。 控制部分设有“多画面分割器”,如四画面、九画面、十六画面等。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画面,并用一台常规录像机或长延时录像机进行记录。控制部分还设有时间及地址字符发生器,通过这个装置可以把年、月、日、时、分、秒显示出来,并把被监视场所的地址、名称显示出来。在录像机上进行记录,这样为以后的备查提供了方便。 * * 4.显示部分 显示部分一般由多台监视器、监视屏幕墙或电脑显示器组成。其功能是将传送过来的图像显示出来。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。这样可以节省设备,减少空间占用。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。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。 * * 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器轮流显示,当摄像机的台数很多时,可采用八比一或十六比一的设置方案。 在摄像机台数很多的系统中,用画面分割器把某几台摄像机送来的图像信号同时显示在同一台监视器上,即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。 * * 三、闭路电视监控系统在城市轨道交通中的应用 城市轨道交通闭路电视监控系统一般分为三部分:一部分用于指挥行车及控制客流,监控场所包括车站站厅、站台、车站轨道等;一部分用于消防楼宇监控,监控场所包括轨道交通企业安装重要设施的场所,一般在控制中心大楼使用;另外一部分用于公安安防系统,监控场所包括地铁进入车站内的通道、站厅、站台等,为公安人员提供车站视频信息,一般用于处理纠纷、事故等情况。 * * 1.行车指挥用监控系统 行车指挥用监控系统提供城市轨道交通车站内站厅、站台、轨道上列车停靠、起动、车门开关、客流等与行车有关的现场图像信息,以确保城市轨道交通系统正常运行。其使用人员包括车站值班人员、列车驾驶员及控制中心调度人员等。 行车指挥用电视监控系统包括车站设备、控制中心设备以及传输设备三部分。其系统结构如图14-2所示。 图14-2监控系统示意图 * * 北京地铁站洪水滔滔 (1)车站设备 车站监控系统主要为车站值班员提供本车站内站厅、站台客流图像及轨道上列车图像信息,并进行录像,同时将图像上传到控制中心和公安视频监控中心。 车站监控系统由前端摄像机、解码器、视频矩阵、视频分配器、字符发生器、控制台、硬盘存储设备、监视屏幕设备及传输设备组成。 * * 1)摄像机及其设置。车站电视监控设备应根据车站的布局情况设置监视点,在地铁车站中常设有站台区和站厅区,而在高架或地面轻轨系统的车站设有站台区、出人口区和站厅区。不论是站台区、站厅区还是出人口处均应设置摄像机进行监视,有些还在地铁通道内设置摄像点,常用摄像机如图14-3所示。 图14-3常用摄像机 * * 站台区的摄像机除为车站值班人员提供图像信息外,还为列车驾驶员提供旅客上、下车及车门开关情况的信息。因列车驾驶员无法对摄像机进行控制,故站台区的摄像机通常采用固定式,根据站台的长度,可在上、下行站台分别设置1~2台摄像机,摄像范围应能覆盖上、下行站台。站厅区和出入口的摄像机为车站值班员及控制中心调度部门提供图像信息,摄像机取景范围要求大而且可变,故常采用球型摄像机或带云台的摄像机,以调节摄像方位和角度等。 * * 2)监视器及其设置。车站监视系统使用人员包括车站值班员和列车驾驶员,监视器一般设置在站台和车控室两个地方。 站台上的监视器为列车驾驶员提供站台信息及车门开启、关闭信息,监视器一般设置在站台的头尾上方,采用悬挂式安装。其图像可采用分割方式显示,即一个屏幕上显示几个画 面,也可采用一个屏幕单独显示一个画面。 车控室的监视器一般为车站值班员提供站台列车、客流及站厅内的图像信息,车控室监视器一般设置两台监视器显示站台信息,另外一台或两台监视器显示站厅信息;也可采用车 站控制主机上的显示屏显示多路画面信息的方式。 * * 3)视频分配设备。车站视频分配设备将输入的各路摄像机图像信息上传到需要图像信息的设备。城市轨道交通闭路电视监控系统视频分配输出一般分为本地监视器、硬盘录像、控制中心调度和公安安防四部分。 4)控制台。主控键盘也称操作台,是监控操作人员用来操控云台、调节摄像机焦距以及在监视器上切换显示画面的设备。在控制键盘上设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。 * * 5)时间、日期及字符叠加器。时间、日期及字符叠加器如图14—4所示,用于在监视器上加载摄像的时间、日期以及摄像机的区域位置信息,方便现场操作人员使用,而且便于以后提取录像使用。 图14-4时间、日期及字符叠加器 * * 6)录像存储设备。录像存储设备能够将需要的视频信息按要求保存下来,此设备有两种形式:一种是Pc型录像存储机,另一种是专用硬盘录像机。 PC型硬盘录像机实质是一部专用工业计算机,利用专门的软件和硬件将视频捕捉、数据处理、图像记录、自动警报集于一身。操作系统一般采用WINDOWS系列。硬盘录像机一般可同时记录多路视频信息,可根据具体的硬盘录像设备而定。Pc型硬盘录像机优点是控制功能和网络功能较为完善,不足之处是其操作系统基于WINDOWS运行,不能长时间连续工作,必须隔一段时间后重启计算机。 * * 单机型(嵌入式)硬盘录像机操作采用面板上的按键控制,不再采用鼠标和键盘,操作系统一般是各厂家自行研发的操作系统。优点是操作简便,能长时间连续工作;不足之处是 其控制功能和网络功能尚不完备。 * * (2)控制中心设备 控制中心监控系统为控制中心行调、环调、总调度员等提供车站的图像信息,用于控制中心调度人员指挥行车及应急抢险。控制中心监控系统主要包括监视屏幕墙、系统服务器、视频切换设备、操作台、控制接口转换设备等,其系统结构如图14-5所示。 图14-5 控制中心系统示意图 * * 1)监视屏幕墙。车站监控系统中采用监视器就可完成监控显示功能,而在控制中心汇聚所有车站的视频信息,需要上传的图像较多,需采用监视屏幕墙作为显示设备。监视屏幕墙一般由几个监视器组成,随着电子技术的发展,在城市轨道交通中的屏幕墙也有采用拼接方式监视屏幕墙。 * * 2)服务器主机。控制中心监控系统服务器主机一般配备厂家自行研制的服务器管理软件,主要功能是将车站视频信息切换到屏幕墙上、对系统参数进行配置、输出系统报警等。 3)调度控制台。由于所有车站的视频信息全部上传到控制中心,如果调度员想同时调节不同车站的摄像机就需要配置多个控制台,不同的调度员分别使用不同的调度控制台,查看相关车站视频信息。其中调度控制台的级别一般优先于车站级控制台,即当调度操控某一车站的摄像机时,本地就不能进行操控;或本地正在操控时,调度可强行切断操控。 4)控制与接口单元。调度中心控制台的操控视频切换、服务器操作视频切换等功能均由控制与接口单元完成。 * * * * (3)传输设备 传输设备是将车站视频信号和控制信号传送到控制中心。一般本地传输直接用电缆连接方式就可实现,而控制中心与车站距离一般较远,需要相应的传输设备实现视频及控制信号的传送。 在车站一般将由分配器输出的视频信号和控制信号经转换设备转换成相应传输设备所需的接口数据后,经传输设备传送到控制中心,控制中心传输设备再将接收的信号转换成视频信号送到视频矩阵及控制信号接口。 * * 2.消防楼字监控系统 消防楼宇监控系统一般设置在轨道交通企业的重要设施内,如控制中心、车辆段、停车厂等地。此部分的主要功能是进行楼宇内的安防及消防,一般与消防系统有联动功能,系统 组成如图14—6所示。 图14—6消防楼宇监控系统 * * 消防楼宇系统的摄像机安装在楼道、出人口及重要的设备机房。消防楼宇监控系统一般单独组网,视频图像只上传到本地监视器和硬盘录像设备。其系统一般由前端摄像机,后端的控制主机,视频切换、视频分配、硬盘录像、监视设备组成。 公安安防系统设备组成与行车调度指挥系统结构相同,不再赘述。 * * 休息、休息 * * [项目实施] 任务一认识闭路电视系统主要设备组成 1.目标 1)了解城市轨道交通的闭路电视系统基本结构。 2)能够识别闭路电视系统主要设备,了解各设备的作用。 2.设备 硬盘录像机、监视器、视频矩阵、视频切换器、摄像机、操控键盘及连接线)识别闭路电视系统主要设备,掌握系统组网模式。 2)画出车站监视系统结构图,说明各部分的作用。 3)画出控制中心监视系统结构图,说明各部分的作用。 4)制作视频电缆连接头,连接闭路电视监视系统各硬件设备,使之能够正常运转。 * * 任务二 闭路电视系统的操作 1.目标 能够根据要求正确操作闭路电视系统的键盘、手柄。 2.设备 闭路电视车站级设备、中心级设备。 3.实作内容 1)了解闭路电视系统键盘中各按键的功能。 2)正确操作闭路电视系统,能够按照要求显示指定画面。 3)正确设置硬盘录像机。 * * 任务三学习闭路电视系统的应用 1.目标 1)能够根据闭路电视系统提供的录像信息作出正确判断。 2)能够根据闭路电视系统提供的录像信息正确执行有关应急预案的规定。 2.设备 , 城市轨道交通典型录像、城市轨道交通应急预案。 3.实作内容 1)学习城市轨道交通应急预案的有关规定、处理原则、信息通报流程等。 2)观看有关录像资料,例如火灾、列车脱轨、闸机故障等。 3)模拟站务员、车站值班调度员,根据录像资料,正确执行有关应急预案中信息通报 流程。 * * [拓展与提高] 一、闭路电视监视系统其他设备 1.摄像机 摄像机是获取监视现场图像的前端设备,它一般以CcD图像传感器为核心部件,外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。 摄像机具有黑白和彩色之分,由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点,特别是它可以在红外光照下成像,因此在电视监控系统中,黑白摄像机应用较多。 摄像机根据使用场所的不同一般分为:半球摄像机、枪型摄像机、一体化摄像机、红外一体摄像机、智能型摄像机、云台摄像机等。 不同摄像机具有各自特点:球型摄像机没有角度限制,可以看到摄像头覆盖的全部场景;云台摄像机可以通过控制云台角度,改变摄像范围;一体化摄像机镜头与摄像机为一体 不可拆卸镜头;枪型摄像机的摄像头可更换;红外摄像机在摄像头前加装红外灯,可用于夜间陈控。

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