電視監(jiān)控系統(tǒng)工程,又稱閉路電視系統(tǒng)工程,即CCTV系統(tǒng)工程。發(fā)展有將近50年了,開始時器材設(shè)備昂貴,所以主要應(yīng)用于國防、科研、危險的工作場所(炸藥及其它爆炸物的生產(chǎn)、運輸、存儲、放射性物品的生產(chǎn)、運輸、存儲等)。
從上世紀80年代開始,電視監(jiān)控系統(tǒng)得到了第一次較大發(fā)展,當時的攝像機還是以電真空管為代表。到上世紀90年代,電視監(jiān)控系統(tǒng)得到第二次較大發(fā)展,此時的攝像機是以CCD器件、中大型視頻矩陣,多畫面處理器等為代表。從上世紀90年代到本世紀初,電視監(jiān)控系統(tǒng)又得到了大幅度的發(fā)展,這時期出現(xiàn)了1/2”、1/3”、1/4”CCD攝像機,攝像機從一般靈敏度發(fā)展到較低照度和低照度。價廉、性能較好的CMOS攝像機也走進了市場,出現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的視頻矩陣,攝像機和矩陣價格大幅度降低,拓展了市場和應(yīng)用領(lǐng)域。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和圖像壓縮技術(shù)的實用化、器材成本下降等因素為數(shù)字錄像機和其它數(shù)字設(shè)備的出現(xiàn)鋪平了道路,促進了DVR硬盤錄像機、網(wǎng)絡(luò)矩陣、視頻服務(wù)器等設(shè)備的蓬勃發(fā)展。\r\n 至此,對電視監(jiān)控系統(tǒng)工程的技術(shù)性能、檢測和驗收,都希望有一個大家可以遵循的技術(shù)規(guī)范,因此對電視監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標、檢測、驗收等標準提出了需求。
電視監(jiān)控系統(tǒng)工程系統(tǒng)技術(shù)和功能指標
大量的電視監(jiān)控系統(tǒng)工程的設(shè)計、施工、檢測和驗收,迫切需要一個統(tǒng)一的標準,這標準又要是客觀的、實用的,大家可遵循的。要注意,標準中提出的系列技術(shù)指標是最低要求達到的、是能較好使用并為實際所需求的,另外標準要可操作性。
電視監(jiān)控系統(tǒng)工程系統(tǒng)技術(shù)和功能指標
甲、系統(tǒng)主要技術(shù)指標:
可參見國標:GB50198-94、GB/T16571、GB/T16676-1996、GB50348—2004“安全防范工程技術(shù)規(guī)范”等。
1. 黑白電視水平清晰度 ≥400線
≥350線(GB/T16676)
彩色電視水平清晰度 ≥270線
2. 灰度等級 ≥8級
3. 復(fù)合視頻信號幅度 1Vp_p ±3db
4. 視頻輸入輸出阻抗 75Ω ±5~10%
5. 圖象質(zhì)量主觀評價 ≥4級要求
6. 信噪比 37db
注:現(xiàn)場照度測試(在1,2的工作條件下附加測試)。
乙、系統(tǒng)主要功能指標:
可見GB50198—1994和GB50348—2004“安全防范工程技術(shù)規(guī)范”以及其它標準有GB/T16571、GB/T16676等。
1. 系統(tǒng)控制功能
a.編程功能
b.遙控功能
2. 監(jiān)視功能
3. 顯示功能
4. 記錄功能
5. 回放功能
6. 報警聯(lián)動功能
7. 圖像丟失報警功能
8. 其它功能
系統(tǒng)主要技術(shù)指標測試
從95年開始,經(jīng)對數(shù)百個電視監(jiān)控系統(tǒng)工程的檢測,積累了一些經(jīng)驗,也獲得了一些行之有效的方法,可供參考,并在理論上也作了一些分析。
水平清晰度測試
a.用清晰度卡測試(有平行條、放射條)
b.測試卡的大小:越大越好,測試卡小則效果反之。
因為:①離鏡頭遠,照度相對好。
②手和支架晃動時,相對誤差小,有利測試精度。
③在清晰的景深范圍內(nèi)聚焦可不調(diào)整,這樣可節(jié)省時間。
c.一般是用反射卡:它能反應(yīng)現(xiàn)場實際情況,并在工作現(xiàn)場照度下測試。
若用透射卡:優(yōu)點是標準照度(有的燈箱也達不到標準照度)。
d.一般的監(jiān)視器是擴在屏幕外。
測試卡的三角△:目前在實線上測試,應(yīng)該在虛線上測試,(52?s)。所以要注意到目前的測試是偏嚴一些,測出是260線,實際上是270線。(有些監(jiān)視器有縮屏功能,在縮屏下測試精度就較高一些。)
e.黑白攝像機的圖像用黑白監(jiān)視器測,彩色攝像機的圖像用彩色監(jiān)視器測(色度關(guān)掉)?! ∷帽O(jiān)視器清晰度要足夠和相適應(yīng),一般我們選用黑白監(jiān)視器水平清晰度應(yīng)≥750線,彩色監(jiān)視器水平清晰度≥450線。
f.以標準鏡頭測試為準:
廣角鏡頭是中間放大,邊緣壓縮,圖像變形,所以測試不準確
g.測試卡的位置:
?、?與鏡頭要平行,卡和鏡面不要有夾角。
②卡固定時抖動要小。
?、劭ǎㄉ?、下、左、右)要有標記。
?、芤阌跍y試方前端和控制室聯(lián)系。
h.室外:有時雖然采用變焦鏡頭,但還是需要借助較高梯子才能解決(完成測試),所以我們以相似的狀況來作為參考(以主觀評價為主)。
i.電梯轎廂的攝像機測試遇到的問題:
① 客戶用小型攝像機,甚至于用單板機, 則有清晰度達不到要求,灰度等級也有問題。
?、谌绻麥y試卡較大時,測試卡會因碰到電梯轎廂壁而得不到整幅圖像。同時電梯內(nèi)照度不理想,會影響測試效果,此時我們還是用主觀評價來作參考。
j.在何種照度下進行測試:
?、僭跇藴收斩认聹y試:
其存在的問題是:實際工作照度不是標準照度,在標準照度下測得是好的、達標的,但在實際工作照度下是不達標的。另外,每次測試需打燈光,使其達到標準照度。此時鏡頭光圈、聚焦均需調(diào)整,當恢復(fù)到實際工作照度時,鏡頭還需調(diào)整回來,這樣費工費時。
?、谠谡9ぷ髡斩认聹y試:
其優(yōu)點是正常工作照度是接近實際工作照度,或者我們可采取一些措施來達到,在這樣照度下,雖達不到標準照度,但系統(tǒng)技術(shù)指標還是能達到或基本達到,為此我們需在現(xiàn)場用照度計測量,現(xiàn)場測試點的照度(即實際工作照度)見它是否達到和超過正常工作照度。
③標準照度一般是指:2000lux、1000lux、400lux,它的獲得一般是在實驗室和演播室,在現(xiàn)場獲得是有一定困難。
K.正常工作照度的獲得:
上述經(jīng)驗數(shù)據(jù)的條件:
?、儆胹yv—75—5(5C2V)或較好電纜(高頻損耗?。?。
②攝像機與測試設(shè)備距離≤200m。
?、巯到y(tǒng)設(shè)備組成沒有嚴重瓶頸存在。
?、芎诎讛z像機選用560~570線水平清晰度、彩色選用460~470線,并要選低照度。
用灰度級等級卡測試灰度級等級
1. 一般用十級卡、九級卡、標準卡。
2. 不一定精確追求,△的尖端在屏幕框上,因為一般均是能達標。
3. 在正常工作照度(實際照度)下測試。
4. 在測試時,監(jiān)視器亮度和對比度允許調(diào)節(jié)。
5. 在測試時應(yīng)用≥10級灰度的監(jiān)視器,若用電腦顯示器時,高亮度的顯示會出現(xiàn)問題,完全有可能不達標和接近達標。
注1:水平清晰度和灰度等級在工程檢測時,最好是白天和晚上分別測試,確定晚上是否需要增加輔助照明,一般來講,晚上的照度偏低,對圖像的水平清晰度和灰度等級是可略低于標準的數(shù)據(jù),但一定要求可分辨,在進出口要求人像和車牌號可清晰辨認。存儲的圖像回放,人像和車牌號也應(yīng)該清晰可辨。
注2:關(guān)于黑白電視水平清晰度≥400線和彩色電視水平清晰度≥270線二者是統(tǒng)一的認識。
我們知道水平清晰度和頻域數(shù)據(jù)是相對應(yīng)的,其關(guān)系式為:1MHZ頻響相當是80線的清晰度,也就是400線水平清晰度相當是5MHZ頻響。注意我們在測試水平清晰度不論是黑白和彩色時,均用黑白監(jiān)視器或關(guān)掉彩色的彩色監(jiān)視器(黑白監(jiān)視器的水平清晰度為≥750線,彩色監(jiān)視器的水平清晰度應(yīng)為≥450線)。
下圖是黑白系統(tǒng)水平清晰度~頻率對應(yīng)表
下圖是彩色系統(tǒng)水平清晰度~頻率對應(yīng)表
彩色攝像機是分亮度和色度兩部分。
由于我們通常使用的是工業(yè)級彩色攝像機,非廣播專業(yè)級的,亮度和色度分離型,色度4.43MHZ為中心,色度帶寬約為±0.68MHZ,這樣造成了工業(yè)級彩色攝像機組成的系統(tǒng),水平清晰度≥270線是合理的。GB50198中黑白電視水平清晰度是≥400線,彩色水平清晰度是≥270線是相當?shù)暮秃侠淼摹?BR> 應(yīng)注意廣播級彩色攝像機是3個CCD攝像合成的,它們的紅、藍、綠三基色的頻帶均≥8MHZ,這樣形成廣播級亮度和色度的帶寬均大于8MHZ,也就是均有≥640線。
復(fù)合視頻信號幅度1Vp_p ±3db測試,視頻輸入輸出阻抗測試,圖像質(zhì)量主觀評價 ≥4級要求,信噪比: 37db的測試
復(fù)合視頻信號幅度1Vp_p ±3db測試
即0.707Vp_p~1.414Vp_p
①用示波器測或用視頻綜合測試儀。
②75Ω終端連接。
這種屬不正確連接,有變形、反射和高頻受影響。
若75Ω連接(示波器),這視頻幅度將下降。
每個攝像機在矩陣輸出端均要測視頻幅度,并在監(jiān)視器看圖像質(zhì)量。
視頻幅度 0.7Vp_p 白訊號
0. 3Vp_p 行同步頭
0.3Vp_p 色同步頭
視頻輸入輸出阻抗測試
1.電橋法
2.標準電阻比較法
分別測視頻幅度
用高阻時 2Vp_p
用75Ω(標準,0.5%誤差) 1Vp_p
輸出阻抗≈75Ω,其誤差在一定的范圍內(nèi)即可,誤差是測量后的計算值。
圖像質(zhì)量主觀評價 ≥4級要求
注:1)GB7401—87彩色圖像質(zhì)量主觀評價方法是針對廣播級的電視圖像。
2)我們在系統(tǒng)中所用的工業(yè)級民用產(chǎn)品,攝像機是非三管型、單管分離式的。
所以一般我們給的分數(shù)是4+、 4、 4-、 3+、 3, 非常好的圖像才給4+,好的,較好的是4、4-,較差,差的是3+、3、3-。
信噪比: 37db的測試
1.在4級圖像中內(nèi)含信噪比,所以不測。
因為S/N=23-Q+1.1Q2 (db)是 S/N和圖像等級(Q)的關(guān)系式:
看:Q=4級 S/N=23-4+1.1(4)2=36.6db
2.因為在GB1583—79彩色電視圖像傳輸標準中圖像質(zhì)量等級和①S/N db、②△ ns、③DP度、④DG %、⑤△K %、⑥介入增益變動 db、⑦單頻干擾 db、⑧電源干擾 db、⑨反射衰耗(db)⑩K因子等因素有關(guān)。
其中第一位的是S/N db訊噪比
Y(圖像質(zhì)量等級)=1.982+0.535×10-1X1-0.254×10-4X2-0.600×10-2X3-0.346×10-2X4-0.320×10-1X5
X1 (S/N, db)
X2 (△ , ns)
X3 (DG, %)
X4 (DP, 度)
X5 (△K, %)
從上述兩公式我們可以得到如下結(jié)論:
(1)圖像質(zhì)量等級和S/N等十大因素相關(guān),其中最主要的是和信噪比相關(guān)。
(2)單機的噪聲有很多種,例如電源噪聲、隨機噪聲、外界的干擾等各種噪聲,其測試常常單項測量,測量會出現(xiàn)很多困難。
?。?)系統(tǒng)的噪聲,是各單機組合起來系統(tǒng)的噪聲,這些噪聲的單項測量和綜合測量均會出現(xiàn)一定困難,特別在工程現(xiàn)場測試更是困難重重。
?。?)既然系統(tǒng)圖像質(zhì)量等級和S/N訊噪比關(guān)系最大,上述二關(guān)系式子均說明圖像質(zhì)量等級越高時S/N訊噪比越高。它們二者有對應(yīng)關(guān)系式,所以在目前工程測試中我們認為系統(tǒng)圖像質(zhì)量等級已內(nèi)含S/N訊噪比,在實際工程檢測中訊噪比是不測量的。
視頻通道性能檢測(研究成果增加之部分)
彩條(DG、DP)、方格十圈(幾何失真)、多波群、掃頻(通道頻響)(80線/1MHZ的關(guān)系式)、20T/2T(通道時域響應(yīng))、2T相當6MHZ、T相當12MHZ、階梯波(灰度等級)、階梯波十付載波(灰度等級,DG、DP)、sinx/X 波(群延遲)、白條(視頻幅度)、白、中灰、黑、電平下的信噪比(S/N)
測試系統(tǒng)連接方式:
標準視頻訊號源可以從①、②、③端輸入,視頻綜合測試儀從④端接入。
系統(tǒng)訊號監(jiān)測(參考用,只有相對意義)
1.檢測系統(tǒng)總干擾
在輸出是空口的一個(未接設(shè)備的輸出頭)測干擾 p_p值
2.檢測通道隔離度
3,檢測串擾度
若輸入頭第I個是空入口,將第I空入口輸入切換到第M個輸出口,在第M個輸出口上用示波器測。
4.檢測50HZ干擾,在場頻或幀頻對應(yīng)時看(測)。
注:1. 彩色和黑白系統(tǒng)不一樣, 與B/W和colour混合系統(tǒng)也不一樣,應(yīng)說明所測系統(tǒng)是何種系統(tǒng)。
2. 這是實際情況下的干擾情況,但不是全部輸入口在標準訊號
下的干擾情況,也不是在一個標準訊號下的干擾情況。
5.用黑(0.05±)、中灰(0.35±)、白(0.7±vp_p)電訊號測試:
用黑、中灰、白電訊號
6.用黑、中灰、白測試卡測試:
7.沒有R/S視頻噪聲測試儀和VM700A綜合分析儀或可用示波器,但要進行換算。同步頭要扣除計入。
8.一般類型的干擾:
?、俅當_;②隔離度差;③地線干擾;④電源引入的干擾;⑤空間的干擾,行頻干擾,輻射敏感度(對講機、移動電話等);⑥電梯運行干擾(特別是啟動時,變頻電梯);⑦幀頻干擾;⑧50HZ干擾;⑨光干擾,逆光。
電視監(jiān)控系統(tǒng)工程功能檢驗
應(yīng)按國標GB50348—2004“安全防范工程技術(shù)規(guī)范”中的表7.2.2的要求進行檢驗。
安全性及電磁兼容性的檢驗
安全性及電磁兼容性檢驗是按國標GB50348—2004中的 “7.3條安全性及電磁兼容性檢驗”來執(zhí)行。
7.3 安全性及電磁兼容性檢驗
7.3.1 安全性檢驗應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.檢查系統(tǒng)所用設(shè)備及其安裝部件的機械強度(以產(chǎn)品檢測報告為依據(jù)),應(yīng)符合本規(guī)范第3.5.2條的相關(guān)規(guī)定。
2.主要控制設(shè)備的安全性檢驗應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《安全防范報警設(shè)備 安全要求和試驗方法》GB16796的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,并重點檢驗下列項目:
( 1)絕緣電阻檢驗:在正常大氣條件下,控制設(shè)備的電源插頭或電源引入端子與外殼裸露金屬部件之間的絕緣電阻不應(yīng)小于20MΩ。
(2)抗電強度檢驗:控制設(shè)備的電源插頭或電源引入端子與外殼裸露金屬部件之間應(yīng)能承受1.5kV、50Hz交流電壓的抗電強度試驗,歷時1min應(yīng)無擊穿和飛弧現(xiàn)象。
(3)泄漏電流檢驗:控制設(shè)備泄漏電流應(yīng)小于5mA。
注:對主要控制設(shè)備的安全性檢驗,而不是整個系統(tǒng)同時檢測。
7.3.2 電磁兼容性檢驗應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.檢查系統(tǒng)所用設(shè)備的抗電磁干擾能力(以產(chǎn)品檢測報告為依據(jù))和電磁騷擾狀況,結(jié)果應(yīng)符合本規(guī)范第3.6.1、3.6.3條的規(guī)定。
2.檢查系統(tǒng)傳輸線路的設(shè)計與安裝施工情況,結(jié)果應(yīng)符合本規(guī)范第3.6.2條的規(guī)定。
3.系統(tǒng)主要控制設(shè)備的電磁兼容性檢驗,應(yīng)重點檢驗下列項目:
(1)靜電放電抗擾度試驗:應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標準《電磁兼容試驗和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗》GB/T17626.2進行測試,嚴酷等級按設(shè)計文件的要求執(zhí)行。
(2)射頻電磁場輻射抗擾度試驗:應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標準《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 射頻電磁場輻射抗擾度試驗》GB/T17626.3進行測試,嚴酷等級按設(shè)計文件的要求執(zhí)行。
(3)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗:應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標準《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》GB/T17626.4進行測試,嚴酷等級按設(shè)計文件的要求執(zhí)行。
(4)浪涌(沖擊)抗擾度試驗:應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標準《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 浪涌(沖擊)抗擾度試驗》GB/T17626.5進行測試,嚴酷等級按設(shè)計文件的要求執(zhí)行。
(5)電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗:根據(jù)現(xiàn)行國家標準《電磁兼容 試驗和測量技術(shù) 電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗》GB/T17626.11進行測試,嚴酷等級按設(shè)計文件的要求執(zhí)行。
注1:檢測對象:
?、俑鶕?jù)(7.3.2)之1檢查系統(tǒng)所用設(shè)備。
?、诟鶕?jù)(7.3.2)之2檢查系統(tǒng)傳輸線路設(shè)計與安裝施工情況。
?、鄹鶕?jù)(7.3.2)之3檢查系統(tǒng)主要控制設(shè)備。
注2:應(yīng)注意目前國際GB/T17626.2、GB/T17626.3、GB/T17626.4、GB/T17626.5、GB/T17626.11均對應(yīng)單機的檢驗,這些標準對系統(tǒng)檢驗時還需研究。
注3:對系統(tǒng)檢驗會出現(xiàn)一些問題:
?、倌壳跋到y(tǒng)總?cè)萘坑行┍容^大,有的大于5KVA,有的甚至超過10KVA。這樣電磁兼容的試驗設(shè)備,受試設(shè)備的容量有限制;試驗設(shè)備自重也是較重的帶到現(xiàn)場有一定困難。
?、趯ο到y(tǒng)總的電磁兼容試驗和單機試驗是有所不同,分解單機試驗時會出現(xiàn)總電源分解至單機電源分別試驗。
?、壅麄€系統(tǒng)應(yīng)包含前端設(shè)備,例如攝像機和控制箱等設(shè)備在現(xiàn)場是否做電磁兼容試驗。
④有些電磁兼容試驗是需要特定的場地,例如GB/T17626.3射頻電磁場輻射抗擾度試驗,一般是在開闊場、微波暗室、GTEM電磁小室等中試驗,在系統(tǒng)安裝的現(xiàn)場一般不可能實現(xiàn)試驗場地的要求。
⑤有些被試設(shè)備會在試驗中出現(xiàn)永久性損壞,如何辦?這是否確定該系統(tǒng)不合格?修理費誰承擔?會導致系統(tǒng)暫停一段時間如何辦?
⑥有些被試設(shè)備在試驗過程中,會暫時損壞,有些能恢復(fù)功能,但已有損傷。
存在二個問題:①這樣的系統(tǒng)是否能判合格?②這些有問題的被試設(shè)備,是否需修復(fù),修到何種程度?是否還需重做試驗?
注4:系統(tǒng)和單機的電磁兼容試驗的嚴酷等級是否一樣?判定的準則是如何定?是否分成合格、不合格、基本合格?有些系統(tǒng)抗干擾有一定問題,但干擾過后能恢復(fù)的,功能還是正常的,如何辦?
總之,電磁兼容試驗是有必要的,目前在可操作性上還存在問題,有大量的問題還需探討,以上供參考。
關(guān)于電源檢驗和防雷接地檢驗
電源檢驗和防雷接地檢驗可按GB50348—2004標準之(7.6)和(7.7)來執(zhí)行。
其中(7.7)防雷與接地檢驗包含:
1. 檢查系統(tǒng)防雷設(shè)計和防雷設(shè)備的安裝、施工、結(jié)果。
2. 檢查監(jiān)控中心的接地匯集環(huán)或匯集排的安裝。
3. 檢查防雷保護器數(shù)量、安裝位置,符合設(shè)計要求。
4. 檢查監(jiān)控中心的接地母線和檢查接地電阻。
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