730
.pdfЭтот вид синхронизации находит наибольшее применение в системах охранного телевидения, так как упрощает работу многих устройств видеорегистрации и мультиплексоров, за счет отсутствия сбоя синхронизации при переключении телекамер во время записи или при просмотре на мониторах.
3. Внутренняя синхронизация. В том случае, когда описанные варианты синхронизации не применяются, осуществляется внутренняя кварцевая синхронизация камеры.
Применение телевизионных камер
Напряжение питания телевизионной телекамеры. Если нет специальных требований по применению на объекте оборудования с низким напряжением питания или других ограничений, то рекомендуется применять телекамеры с напряжением питания 220 В. Такие телекамеры удобно синхронизировать по сети питания (нет необходимости в дополнительном оборудовании типа синхрогенераторов и дополнительного кабеля для передачи синхросигнала на телекамеры).
При питании от источника постоянного напряжения необходимо обеспечить подачу указанного в паспорте на телекамеру напряжения питания требуемой мощности. При необходимости также решается вопрос о возможности работы системы при отключении напряжения питания от резервного и бесперебойного питания.
Необходимость перемещения телекамер. Поворотные устрой-
ства находят широкое применение в системах телевизионного наблюдения для использования как на улице, так и в помещении.
При использовании поворотных устройств необходимо продумать соответствие скорости сканирования поворотного устройства скорости перемещения объекта контроля и возможности управления телекамерой на поворотном устройстве оператором или в автоматическом программируемом режиме.
151
elib.pstu.ru
В большинстве случаев более выгодно поставить 2–3 телевизионные камеры с фиксированным положением и углом зрения, чем одну, расположенную на поворотном устройстве.
Особенности применения телевизионных камер на периметре.
Рассмотрим, как выбираются телекамеры для построения периметровой системы телевизионного наблюдения. Одно из требований, предъявляемых к периметровой системе телевизионного наблюдения, заключается в том, что должна быть обеспечена возможность просмотра всей запретной зоны периметра, включая внешние и внутренние ограждения.
Выбор телекамер с объективами и их расположение должны обеспечивать классификацию любой видимой причины подачи сигналов тревоги датчиками обнаружения в запретной зоне в любой момент времени. Для этого необходимо правильно выбрать фокусное расстояние объектива и формат ПЗС-матрицы (тип телекамеры) по критерию разрешающей способности.
Для того чтобы распознать предмет наблюдения минимального размера, необходимо, чтобы изображение этого предмета занимало не менее 5 телевизионных линий (ТВЛ). В качестве тестовых предметов наблюдения используются белые фигуры (круг, квадрат, треугольник) размером 0,3 м, расположенные на черном фоне. Испытания показали, что если оператор способен различать эти расположенные в наиболее удаленной зоне наблюдения предметы на экране монитора, то он сможет распознать нарушителя на фоне местности.
Минимальный размер наблюдаемого объекта, занимающий одну дискрету изображения на экране монитора, определяется разрешающей способностью системы телевизионного наблюдения. В качестве системы рассмотрим телекамеру, подключенную к монитору. В такой системе разрешение определяют телекамера и минимальный размер объекта, занимающий одну дискрету (одну ТВЛ) изображения на экране монитора
d = 3S/4R,
где S – полный размер видимого изображения, занимающего весь экран по горизонтали;
152
elib.pstu.ru
R – разрешающая способность телекамеры в ТВЛ по горизонтали. Размер тестового предмета высотой и шириной 0,3 м, занимающего на экране монитора 5 ТВЛ, 0,3 м = 15S/4R. Отсюда полный размер видимого объекта, занимающий весь экран по горизонтали,
S = 1,2R/15 = 0,08R.
Для телекамер со средней разрешающей способностью R = = 400 ТВЛ полный размер видимого объекта, занимающего весь экран по горизонтали, S = 32 м, а для телекамеры с разрешающей способностью R = 600 ТВЛ S = 48 м.
Сравнивая эти цифры, можно сделать следующие выводы:
–при одинаковом угле обзора протяженность сектора обзора для телекамер с высоким разрешением (R = 600) в 1,5 раза выше, чем для телекамер со средним разрешением (R = 400);
–при одинаковой протяженности сектора обзора угол обзора для телекамер с высоким разрешением в 1,5 раза выше, чем для телекамер со средним разрешением.
Таким образом, зная требования по разрешающей способности для обеспечения распознавания объекта в дальней зоне наблюдения, можно рассчитать и оптимизировать одни параметры телекамеры
взависимости от других.
Например, при известном максимальном расстоянии L от телекамеры до объекта наблюдения можно определить угол зрения объектива из выражения
α = 2arctg(S/2L),
где S – полный размер видимого изображения, занимающего весь экран по горизонтали, определяемый из условия обеспечения требуемого разрешения (например, 5 ТВЛ на 0,3 м).
Рассчитав угол зрения и зная ширину просматриваемой зоны периметра, можно рассчитать максимальную полезную длину поля зрения, которая определится вычитанием из расстояния до дальней зоны наблюдения L протяженности мертвой зоны М (зоны, не полностью просматриваемой телекамерой по ширине).
153
elib.pstu.ru
При известном угле обзора можно определить максимальное расстояние от телекамеры до объекта наблюдения по величине полного изображения S, рассчитанного для обеспечения требования по разрешению.
При более высоких требованиях к качеству передачи изображения необходимо, чтобы на самый мелкий рассматриваемый предмет приходилось большее количество ТВЛ (до 8 ТВЛ). При этом полный размер видимого объекта (при разрешающей способности 400 ТВЛ) будет следующим: S = 0,05R = 20 м.
Можно сделать вывод, что желание повысить качество изображения в удаленной зоне видеонаблюдения приведет к увеличению количества телекамер. Используя предлагаемый метод, можно всегда с достаточной точностью произвести необходимые расчеты.
При выборе телекамеры по основным параметрам с учетом приведенных рассуждений оптимальным сочетанием цены и качества можно считать применение высокочувствительных камер с высоким разрешением фирмы Sanyo.
Для решения специфичных задач по наблюдению за сложной по освещенности обстановкой, например в условиях очень низкой освещенности или при необходимости различения номера автомобиля при засветке фарами, можно рекомендовать специальные сверхвысокочувствительные телекамеры производства фирмы Ikegami.
Применяя объектив с большим фокусным расстоянием, можно проводить видеонаблюдение за участками, расположенными на значительном удалении от места установки телекамеры. Однако существенное ограничение на величину удаления при этом накладывает степень освещенности объекта в темное время суток.
При построении периметровых систем телевизионного наблюдения всегда необходимо определить максимальное расстояние, на которое могут быть отнесены друг от друга периметровые телекамеры. Это расстояние в значительной степени определяет общее количество устанавливаемых на периметре телекамер и соответственно стоимость системы в целом.
154
elib.pstu.ru
Таким образом, выбор и расстановка телекамер на периметре должны обеспечить:
–видеонаблюдение всего периметра по всей ширине зоны обнаружения датчиков периметровой системы обнаружения проникновения, а также видеонаблюдение за ближайшими подступами к периметру;
–наблюдение на периметре без непросматриваемых участков (мертвых зон);
–достаточную разрешающую способность телевизионной системы для распознавания и классификации нарушителя при прямом визуальном наблюдении и при воспроизведении регистрируемых ситуаций;
–сопряжение секторов наблюдения телевизионных камер с зонами действия технических средств системы обнаружения вторжения.
При этом реализация всех перечисленных технических требований должна быть в полном объеме решена с минимальными экономическими затратами. Для оптимального выбора телекамер необходимо провести ряд теоретических расчетов, чтобы получить следующие параметры:
–величину максимального удаления зоны наблюдения для различных типов телекамер;
–критерии по разрешающей способности для обеспечения прямого визуального наблюдения и видеорегистрации;
–размеры (по горизонтали) просматриваемого участка в максимально удаленной зоне наблюдения для различных типов телекамер;
–протяженность мертвых зон в секторах наблюдения теле-
камер;
–величину дистанции эффективного обзора для различного типа телекамер.
Кронштейны. Для установки телекамер применяются специальные кронштейны, оборудованные устройством юстировки (шарнирами) по двум координатам.
155
elib.pstu.ru
Кронштейны можно классифицировать по назначению:
–для установки внутри помещений,
–для установки на открытом воздухе. По допустимой нагрузке:
–для крепления миниатюрных телекамер (до 100 г);
–телекамер стандартного исполнения (до 500 г);
–телекамер в контейнерах, в зависимости от габаритов и исполнения контейнера – до 20 кг;
–поворотных устройств.
Кронштейны для поворотных устройств не содержат шарниров и рассчитаны на значительные нагрузки (до 20–30 кг).
По конструктивному исполнению элементов крепления самих кронштейнов они бывают обычные – с плоским фланцем для установки на плоскую стену и с угловым фланцем, предназначенные для установки на угол строительных конструкций. Для изготовления кронштейнов применяются различные пластмассы и металлы – алюминиевые сплавы, сталь. Некоторые из кронштейнов имеют внутри канал для прокладки кабелей к телекамере с целью его защиты от повреждения.
Для защиты телекамеры и объектива в жестких условиях эксплуатации применяются защитные кожухи. Внутри помещений они в основном защищают телекамеры от пыли и грязи. Конструктивно контейнеры выполняются в самых различных вариантах.
Контейнеры, устанавливаемые на открытом воздухе, подвергаются воздействию атмосферных явлений и ветровых нагрузок, поэтому они должны иметь высокую антикоррозийную стойкость и более мощные элементы крепления. При пониженных температурах для обеспечения необходимых условий работы телекамер и объективов контейнеры имеют элементы подогрева. Подогрев автоматически включается при понижении температуры внутри контейнера до 10– 15 °С.
Для очистки стекла снаружи от пыли и капель дождя на контейнеры дополнительно могут устанавливаться специальные устройства очистки, выполненные в виде поворотных щеток – дворников. Двор-
156
elib.pstu.ru
ник не закрывает поле зрения объектива телекамеры в нерабочем режиме. В комплект к нему могут входить устройства подачи незамерзающей моющей жидкости. Для защиты телекамеры в условиях особо агрессивных сред или во взрывоопасных помещениях контейнеры обычно выполняются в виде цилиндрических конструкций, имеющих дополнительные системы (системы охлаждения, система подачи сжатого воздуха для обдува переднего стекла и защиты его от пыли).
При воздействии на контейнеры больших вибрационных нагрузок они могут устанавливаться на специальные виброгасящие платформы.
Поворотные устройства в телевизионной системе предназначены для обеспечения перемещения (сканирования) телекамеры в пространстве по командам оператора. Сканирование может производиться либо по одной координате (в горизонтальной или вертикальной плоскости), либо по двум координатам (в горизонтальной и вертикальной плоскостях). Конструктивно поворотное устройство представляет собой платформу, приводимую в движение электродвигателями через редукторы.
Управление поворотными устройствами может осуществляться прямой подачей питающего напряжения на электродвигатели, при этом пульт управления поворотным устройством коммутирует напряжение питания электропривода. Такие устройства применяются только при управлении в ручном режиме на расстояниях от пульта до поворотного устройства, не превышающих 100–300 м. Для передачи сигналов управления используются многопроводные кабели.
В более сложных устройствах формирование управляющих напряжений, необходимых для работы приводов, осуществляется в самом поворотном устройстве или в приемнике команд управления, устанавливаемом в непосредственной близости от поворотного устройства. Команды управления на такое устройство поступают в виде кодовых посылок по двухпроводной линии связи. При этом с одного пульта возможно управление несколькими (до 128 шт.) поворотными устройствами, а применяя специальные приемники команд управления и поворотные устройства с предустановками, можно задавать
157
elib.pstu.ru
дискретное сканирование поворотного устройства по определенному закону, согласно запрограммированным точкам наведения, при этом обеспечивается достаточно высокая точность.
Такая адресная система передачи команд управления позволяет управлять устройствами по двухпроводной линии на расстояниях до десятков километров.
Классификация поворотных устройств. Поворотные устройст-
ва можно классифицировать по назначению:
–для установки внутри помещений;
–для установки на открытом воздухе;
–для специального применения (взрывобезопасные, морского исполнения).
По допустимой нагрузке:
–для крепления телекамер и устройств освещения стандартного исполнения (до 5 кг);
–для крепления телекамер в контейнерах и устройств освещения всепогодного исполнения (до 12 кг).
По функциональным возможностям:
–однокоординатные,
–двухкоординатные.
По углу поворота:
–с большим углом поворота,
–с малым углом поворота.
Телеуправление. Для передачи сигналов прямого управления на поворотное устройство применяется многожильный кабель. Данный вариант пригоден, если длина кабеля не превосходит 100 м.
При расстояниях более 100–300 м применяют стандартные интерфейсы RS-485. Около поворотного устройства устанавливается специальный приемник сигналов управления. В комплект могут входить до 8 пультов управления и до 99 приемников управления поворотными устройствами. Все пульты управления могут работать одновременно, а в каждом из приемников может запоминаться до 16 предустановок. Кроме того, в каждом из приемников имеется по два реле, работа которых позволяет запрограммировать выполнение
158
elib.pstu.ru
некоторых дополнительных режимов, например, управление очисткой переднего стекла контейнера или включение сирены для отпугивания нарушителя.
Передача сигналов управления по оптоволоконному кабелю, как правило, производится с помощью специализированных устройств для дуплексной передачи (одновременно) видеосигнала и сигналов телеуправления (RS-232, RS-485). Передача сигналов управления по радиоканалу также возможна, но ввиду слабой помехозащищенности реального применения не нашла.
2. Видеомониторы
Видеомониторы, применяемые в интегрированном комплексе СФЗ, предназначены для вывода визуальной информации: видеоизображений от телекамер в режиме живого видео, зарегистрированной видеоинформации, дежурных журналов и т.п. Телевизионные изображения, представленные на мониторе, должны иметь достаточно высокое качество, чтобы позволить оператору быстро и точно оценить ситуацию.
Классификация телевизионных мониторов производится по це-
лому ряду параметров.
По возможности отображения цвета:
–черно-белые (монохромные),
–цветные.
По разрешающей способности:
–с низким (< 250 ТВЛ);
–средним (< 800 ТВЛ);
–высоким (800–1000 ТВЛ);
–сверхвысоким разрешением (до 3000 ТВЛ).
В СВН используют в основном мониторы с разрешением
1000 ТВЛ.
По размеру экрана: выпускаются мониторы с размерами по диагонали от 5 до 29 дюймов.
159
elib.pstu.ru
По типу дисплея мониторы разделяются:
–на мониторы с электронно-лучевой трубкой (в том числе пло-
ской);
–с жидкокристаллическим экраном (активная и пассивная мат-
рица).
По конструктивным особенностям мониторы подразделяются:
–на настольные;
–стоечные (которые имеют элементы крепления для монтажа
встандартные аппаратурные стойки);
–переносные (малогабаритные с плоским экраном).
По напряжению питания различают мониторы с питанием от сети переменного тока частотой 50 Гц (часто с диапазоном напряжений от 80 до 250 В) и от источников постоянного тока (обычно 12 В), а также с комбинированным питанием от одного из указанных источников.
Черно-белые мониторы находят наибольшее применение в системах телевизионного наблюдения. В первую очередь это связано с преимущественным применением черно-белых телекамер для целей видеонаблюдения, в их высоком разрешении, недоступном для цветных мониторов, и в низкой цене.
Основная масса дисплеев мониторов выполняется на основе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). Их успех основан на простой структуре, имеющей поддержку на базе электронных схем и полупроводниковой технологии. Единственный недостаток ЭЛТ – его относительно большой размер.
Размер экрана и разрешение. Все стандартные мониторы имеют геометрические размеры экрана – формат 4×3 (отношение горизонтального размера экрана к вертикальному).
Мониторы с ЭЛТ имеют размер по диагонали от 5 до 23 дюймов. Разрешение монохромной ЭЛТ ограничено диаметром электронного луча и шириной полосы частот электронной схемы. Обычный телевизионный дисплей с ЭЛТ, как правило, имеет разрешение 800 ТВЛ, и он значительно проще по конструкции и дешевле, чем индикаторная панель, которая должна иметь для такого же разреше-
160
elib.pstu.ru