安防行业培训教程-安防技术从入门到精通

yang62276451 · 发表于 2009-12-1 13:26:27

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第一章弱电系统

与应用电视系统

所谓弱电是针对电力、照明用电相对而言的。通常情况下，把电力、照明用的电能称为强电；而把传播信号、进行信息交换的电能称为弱电。强电的处理对象是能源（电力），其特点是电压高、电流大、功耗大、频率低，主要考虑的问题是减小损耗、提高效率；弱电的处理对象主要是信息，即信息的传送与控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要考虑的问题是信息传送的效果，如保真度、速度、广度和可靠性等。

第一节、弱电系统的内容与分类

一、火灾自动报警

与自动灭火系统

该系统也称火灾自动报警与联动控制系统，或火灾自动报警与消防控制系统，是通过安装在现场的各种火灾探测器

对现场进行监控

，一旦发生火灾警情产生报警并联动相应的灭火、疏散、广播等设备，达到预防火灾的目的。

二、通信系统

随着信息时代、知识

经济时代的到来，自动控制技术、计算机技术和通信技术的高度发展对建筑物内的信息系统的建设起到了很大的推动作用，真正实现建筑物自动化（BA）、通信自动化（CA）、办公自动化（OA）以及住宅自动化（HA），而独立系统之间必然要通过各种方式（如局域网）连接起来，共享所积累的数据资源，转送和处理数据，并由通信系统与外界公用通信网连接，形成综合通信系统。

三、电缆

电视和卫星电视接收系统

电缆电视和卫星电视接收的应用和推广是为了解决大城市高层建筑或电视信号覆盖区外的边远地区因电视信号反射或屏蔽严重而影响电视信号良好接收问题和丰富节目内容而设置的。

电缆电视系统（Cable Television），缩写 CATV，是由早期的功用天线电视系统（Community Antenna Television）发展而来，开始时是以共用一组接收天线的系统传送，后来发展到以闭路形式或以有线传输方法传送各种电视信号，尤其是扩宽到卫星直播电视节目的接收、微波中继、录像和摄像、自办节目等，使 CATV 系统合成信息社会综合信息网的组成部分。

电缆电视系统也是属于应用电视系统，但是由于与当前使用的以监视控制为目的的电视监控系统

从传输的信号方式到应用范围都有很大的差别，因此现在已经单独作为一个弱电系统出现。

四、扩音与音响系统

扩音与音响系统基本上有三种类型：一是公共广播（PA），属于有线广播系统，包括背景音乐和紧急广播功能；二是厅堂扩音系统；三是专用的会议系统。

五、安全防范系统

安全防范系统的全称为公共安全防范系统，是以保护人身财产安全、信息与通讯安全，达到损失预防与犯罪预防目的。

㈠防盗报警

系统

防盗报警系统是通过安装在防护现场的各种入侵探测器对所保护的区域进行人员活动的探测（入侵），一旦发现有入侵行为将产生报警信息，以达到防盗的目的。

㈡电视监控系统

电视监控系统是以图像监视为手段，对现场图像进行实时监视与录像。监视监控系统可以让保安人员直观地掌握现场情况，并能够通过录像回放进行分析。电视监控系统是应用电视系统的重要组成部分，也是安防

系统的重要组成部分。当前电视监控系统已经与防盗报警系统有机地结合到一起，形成一个更为可靠的监控系统。

㈢出入口控制系统

出入口控制系统又称门禁

系统，其功能是控制人员的出入，还能控制人员在防范区域内的活动。在防范区域内，必须使用各类卡片、密码或通过生物识别技术经控制装置识别确认，才能通过。停车场管理系统实际上也属于出入口控制系统。

㈣楼宇保安对讲

系统

楼宇保安对讲系统为访客与室内人员提供双向通话或可视通话、遥控开锁以及报警功能。

㈤电子

巡更系统

在大型楼宇或场院中，出入口很多，来往人员复杂，必须有专人巡逻，较为重要的地点应设巡更站，定期进行巡逻。电子巡更系统是保安人员在规定的巡逻路线上，在指定的时间和地点向中心控制室发回信号以示正常。

六、建筑物自动化系统（BA）

建筑物设备自控系统（Building Automation System——BAS）主要是建筑物的变配电设备、应急备用电源

设备、蓄水池、不停电源设备等监视、测量和照明设备的监控；给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等运行、工况的监视、测量与控制；空调系统的次热源设备、空调设备、通风设备及环境检测设备等运行工况的监视、测量与控制；热力系统的热源设备等运行工况的监视；以及对电梯、自动扶梯设备运行工况的监视。通过 BAS实现对建筑物内机电设备的控制与管理，节约能源和人力资源，提供午夜管理水平，创造更舒适、安全的环境。

第二节、应用电视简介

应用电视系统是弱电系统工程的一个重要的子系统。应用电视是指除广播电视系统以外，在其它领域中应用的一切电视系统，由于首先用于工业所以习惯上也称工业电视随着科学技术的发展应用电视以其传输质量高、系统功能强、应用范围广、施工方便、操作简单、使用安全和不占空间频率等优点，被广泛应用于工业、农业、科研、教育、军事等行业。目前应用电视以其独特的功能和优点在扩展人们的视野，提高工作效率、减轻劳动强度，实现安全生产、经营等方面已经显示出广阔的发展前景和巨大的使用价值。

应用电视和有线电视都采用同轴电缆或光缆作为电视信号的传输介质，其特点是不向空间发射频率，故称闭路电视。闭路电视在信号传输过程中普遍采用两种传输方式，一种是射频信号传输，又称高频传输；另一种是视频信号传输，又称低频传输。有线电视系统采用射频传输方式，而工业电视、交通管理电视、电视台节目制作系统等都采用视频信号传输方式。

我们把采用视频信号传输方式的闭路电视系统称作应用电视系统。电视信号的闭路传输方式有视频传输方式和射频传输方式。其中视频传输方式又称基带传输，指不经频率变换等任何处理，直接传送摄像机、录像机等设备输出的视频信号和音频信号。视频传输方式具有如下特点。

• 设备简单，成本低，可直接传输高清晰度电视。

• 工作稳定，图像质量好。•传输距离近，系统容量小。

• 视频信号频带很宽，并且起始频率很低，音频信号频率则更低。音频信号范围是20HZ～20KHZ，视频信号在 30HZ～4.5MHZ 之间。所以信号在电缆传输中其振幅在高频端和低频端的衰减差很大，特别是相位失真太大就难以用简单的电路进行补偿。由此传输干线距离受到很大限制，也决定系统用户和传输路数不能太多。

• 占有电缆多，节目换接麻烦。

• 抗干扰能力差。同轴电缆的屏蔽层对于频率越低的信号屏蔽性能越差，因此易受到载波电话、有线广播、音频通信等信号干扰。若线缆采用架空明线时还会因天线效应受到频率为 500KHZ～1600KHZ 的中波广播电台信号的干扰。射频信号传输是把射频和音频信号对高频载波信号进行调制，使之成为我国标准电视广播信号（射频信号），然后送往干线电缆进行传输，与

视频传输相比具有如下特点。

• 设备复杂，匹配要求严格。

• 该传输方式要增加频率变换设备。由于载波频率高，容易产生失配反射（驻波），造成用户收看时图像重影，因此要求设备与设备之间、设备与电缆之间的连接要阻抗匹配，以保证图像传输质量。

• 容易与当地电视台节目争用频道。

• 射频传输方式主要是有线电视系统采用，有线电视系统就是将多个调制在不同频道的射频信号混合在一起，通过一根同轴电缆或光缆传输到不同用户进行收看。该系统易与广播电视节目争用频道，但可通过占用当地空用频道得到解决，具体方法可由调制器确定频道。•传输距离长，系统容量大。

• 由于可使用同一电缆传输多路节目，在干线传输部分安装放大器后可延长传输距离到几公里。因此节省大量线缆并携带更多的用户。

• 增加节目方便，变换内容简单。

• 当节目增加时无需改动线路和增加设备，只需在前端混合部分增加一路输入接口即可实现。接收时只需按动电视机频道转换器即可接收增加后的节目。

• 容易与外界网络并网。

综上所述，射频传输和视频传输是闭路电视系统的两种信号传输方式，按传输方式的不同，可分为有线电视和应用电视两大类型。在许多场合下两者又可以结合在一起，组成一个多功能的综合的闭路电视系统。

第三节、应用电视的种类与发展方向

一、应用电视的分类

应用电视系统一般按使用部门、使用环境进行分类。

㈠通用工业电视

主要用于工业生产、试验、研究等现场的监视。安装后可提高工作效率、保证安全生产、改善工作环境。

㈡教学电视

电化教学已经逐渐地被认识和接受，并逐步得到普及。电化教学以直观、形象、生动、感染力强等特点使学生理解深、记忆牢，有助于加快教学进度和提高教学质量。同时降低教师的劳动强度，节省师资和教学设备。

㈢医用电视

应用电视系统在医疗领域具有广泛的发展前景。它不仅能进行一般的医疗监护，还可以配合其它电子医疗设备进行病理检查和治疗工作。另外，显微电视还能进行高难度的手术治疗。

㈣交通管理电视

在交通运输部门安装应用电视可以实现对城市交通要道、车站、港口、机场、隧道等现场的远距离监视，掌握交通要道的车辆情况，起到疏导旅客、保障运输畅通、防止事故发生的作用。

㈤通信电视

通信电视又称信息传递电视。在当今的信息时代，信号传输包括着巨大的信息流，应用电视可以传递图像信息和数据资料。

㈥检测电视

应用电视不仅可以传输供眼睛观看的图像信号，而且还具有非接触性质的电视测量，并且测量速度高、输出信号易于处理。这种电视系统配以电子计算机可以对移动目标的检测信号通过处理后转变成数字信号，输入计算机再进行处理。因此在宇宙观测和航天工程上得到广泛的应用。

㈦军事电视

这种电视可应用于观察火箭发射、原子反应堆运行情况，也可用于战场侦察、目标瞄准、电视制导、空间遥感遥测、空间摄像等方面。在国际方面，应用电视以成为现代化的侦察工具之一，尤其是红外夜视电视。

㈧矿井下电视

这种电视主要用于光照度很低的井下采矿业和地质勘探的井下现场，配以自动控制系统还可实现自动化生产。

㈨农业电视

主要用于森林防火、大型养殖场和大型水库水位及河水水位的监视。

㈩水下电视

将特制的水下摄像机沉入海底，可看到美丽的海洋世界，研究海底的地质结构，探索沉船，检查桥坝、桥墩等水下建筑物。同时水下摄像机也越来越多地使用在水上项目的体育比赛中。

二、闭路电视的发展方向

随着科学技术的发展，闭路电视系统也不断地进步，同时以其巨大的优势而不断得到认可和普及。

闭路电视的发展方向可归纳为如下几点：

• 大型化，多路化。

• 系统功能更强。

• 能进行双向传输。

• 采用光纤作为传输介质。采用光导纤维作传输介质可为扩大用户量、增加功能、提高传输质量、延长传输距离、实现大容量双向传输提供了有利条件，是目前闭路电视的发展前途。

• 数字化、网络化。

• 集成化。

在当今的电视系统应用中，传统意义上功能单一电视系统已经远远不能满足实际需要，因此各种弱电系统与电视系统的有机结合将形成一个综合性的弱电集成系统，如火灾自动报警系统、扩音音响系统、防盗报警系统、出入口控制系统、电子巡更系统、楼宇自控系统等。

第四节、安全防范应用电视系统的组成

应用电视系统一般由前端信号摄取部分、信号传输部分、中心控制部分、信号处理显示部分等四部分组成。小到单路系统，大到上百路、上千路系统，无论功能多少，都可以清楚地区分各部分的不同设备。

一、前端信号摄取部分：

这部分设备包括摄像机、镜头、云台、解码器、灯光、报警探头、防抢开关、监听器、支架、防护罩等等。可以根据不同的需要选择不同的设备，如银行柜员制系统只需选择摄像机、镜头及防护装置即可。

该部分的器材选择原则是能够全方位清楚、真实地监视并反映现场情况。

二、信号传输部分：

信号的传输需要不同的电缆，一般需有视频同轴电缆、带屏蔽层的多芯控制电缆、电源线等，其选择尤其是视频同轴电缆应选择优质电缆以避免由于电缆质量问题使视频信号的传输质量降低。必要时还可选择使用视频放大器、视频线缆补偿器等器材。

三、中心控制部分：

中心控制部分是闭路电视系统的心脏，有了这一部分才能实现相应的控制功能，而系统功能强弱、档次高低在很大程度上取决于中心控制部分器材的选择。一般情况下，该部分包括视频切换器、音频切换器、报警处理器、时间日期发生器、画面分割器、云台镜头动作控制器、视频分配器、其它自动控制设备等。

中心控制设备的种类、品牌很多，选用原则是根据实际需要功能，选择性价比高、能真实还原前端摄取信号的产品。

四、图像处理及显示部分：

该部分包括器材有录像机、电视机或专业监视器等。有时也将该部分与中心控制部分合并。

录像机、监视器的选用原则是与前端设备相配合，做到档次一致。如前端选择 460 线以上的清晰度较高的摄像机，则监视器应选与摄像机清晰度相差不大的电视或监视器，否则不能体现摄像机的高质量。同样若摄像机的清晰度不高，选择高清晰度的专业监视器也无法使观看到的图像达到高于摄像机指标的高画质。

第二章前端部分的主要设备

第一节、摄像机

摄像机的发展速度很快，从摄像管到 CCD 元件，以其构成的 CCD 摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特点，同时清晰度、照度、可靠性等指标大大提高而被广泛应用。CCD 是 Charge Coupled Device（电荷耦合器件）的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

被摄物体的图像经过镜头聚焦至 CCD 芯片上，CCD 根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。

一、CCD 摄像机的分类

㈠按照成像色彩划分

CCD 摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机两种。除色度处理方面不同外，其它原理基本一致。主要有光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。其中光电转换系统是摄像机的核心。

自然图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上，彩色摄像机的光学系统中使用相干分色棱镜或特殊条状滤色镜将光信号分成红、绿、蓝三色光信号，光电转换系统通过摄像管或CCD元件利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号，再经放大、处理、编码而成为全电视信号。

㈡按照分辨率划分

按照分辨率划分为 25万像素左右，对应彩330线/黑白 400线的低档型；25万至38万像素之间，对应彩色420线/黑白500线的中档型；38 万像素以上，对应彩色大于或等于460 线黑白 570 线以上的高档型。

㈢按照摄像机灵敏度划分

您只需要提出问题，剩下的事情由安防专家来做按照灵敏度可分为最低照度 1 至 3lux 的普通型；0.1lux 左右的月光型；0.01lux 以下的星光型以及原则上可以为 0Lux，采用红外光源成像的红外照明型。

㈣按照 CCD 靶面尺寸划分

摄像机摄像器件（CCD）的尺寸分为 1 英寸、1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸等。其中以1/3 英寸和 1/2 英寸最为常见。

CCD 尺寸水平（mm）垂直（mm）对角线（mm）

1 英寸 12.7 9.6 16

2/3 英寸 8.8 6.6 11

1/2 英寸 6.4 4.8 8

1/3 英寸 4.8 3.6 6

1/4 英寸 3.6 2.4 4

1/5 英寸的 CCD 摄像机正待开发之中，将来也会在市场上占有一定比例。

一般来说，大的 CCD 芯片，其相应的象素面积也较大，接收所摄光的面积增大，必然使象素输出电荷增多，灵敏度上升，在弱光条件下具有较好的拍摄能力，容易使摄像机整体质量提高，图像细部明显细腻自然。而光学系统聚焦影像时的焦平面越小，则成像过程中丢失的细节就越多，得到的影像放大后细部过渡就可能有突变的现象，显得不自然。另外小尺寸 CCD 拥有更多的象素和更高的分辨率也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。单个像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄。每个象素上的信息趋于与在它附近的象素的信息混合（在电子学上这个概念叫做色度亮度干扰）。

二、CCD 传感器的技术发展趋势

CCD 是摄像机的核心器件，因此其性能高低将直接影响摄像机的品质，并且 CCD 的发展是摄像机更新换代的基础。

CCD 传感器有两种，第一种是特殊 CCD 传感器，如红外 CCD 芯片（红外焦平面阵列器件）、高灵敏度背照式和电子轰击式 CCD、EBCCD 等，另外还有大靶面如 2048×2048、4096×4096 可见光 CCD 传感器、宽光谱范围（紫外光→可见光→近红外光→3-5µm 中红外光→8-14um 远红外光）焦平面阵列传感器等。目前已有商业化产品，并广泛应用于各个领域。第二种是通用型或消费型 CCD 传感器，在许多方面都有较大地进展，总的方向是提高

CCD 摄像机的综合性能。

㈠CCD 传感器的像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展。

由于制造 CCD 传感器的硅片和加工成本都很高，所以很希望一片 6.5 英寸的硅片上光刻出更多的 CCD 传感器芯片；由于光刻机的进步，所以在仍保持具有很高灵敏度的特性下，CCD 传感器的尺寸向 1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸、1/5 英寸的方向发展。在 1993 年，1/2英寸的 CCD 传感器占总产量的 5%;1/4 英寸的 CCD 传感器占总产量的 10%；1/3 英寸的 CCD传感器占总产量的 85%。在 1997 年，在总产量比 1993 年增加 200%以上的情况下，1/2 英寸的 CCD 传感器仍有很大发展，已占总产量的 15%（1/2 英寸由于靶面较大仍有许多场合需要，尤其在科研领域中）；1/4 英寸的 CCD 传感占总产量的 60%。也就是说，1/2 英寸较大靶面尺寸 CCD 传感器仍有很大增长。1/4 英寸的 CCD 传感器的产量比 1/3 英寸的 CCD 传感器来说，占总产量的比例在减少。

㈡CCD 传感器向高素数、多制式发展

各种 CCD传感器的像面尺寸在减少，但其像素数在增加，已由早期的 512（H）×596（V）向 795（H）×596（V）发展，甚至出现超过百万像素的 CCD 传感器。为提高水平方向和垂直方向的分辨能力，已从通常的隔行扫描向逐行扫描格式发展。

㈢降低 CCD 传感器的工作电压、减少功耗

在初期研制的 CCD 摄像机有+24V、+22V、+17V 和+5V 等，目前通用的为+12V。为配合 PC 摄像机和网络图像传输的应用，逐步以+12V 和+5V 两种工作电压为主。

㈣提高 CCD 摄像机的制造效率

为了降低 CCD 摄像机的制造成本，实现高速自动化生产，制造厂家追求紧密性结构，致力于 CCD 摄像机的小型化，即由 Dip On Board（DOB）过锡板工艺改进为 Chip On Board
（COB）板上连接 IC 芯片的贴片方式。到目前为止，已实现多层板的 Multi Chip Module（MCM）多芯片集成模组化制造技术。

㈤CCD 摄像机的数字化

在制造 CCD 摄像机时，从以往的 Analog 模拟系统逐步实现 DSP 数字化处理，可以借助电子计算机和专门软件系统实现对 CCD 摄像机，特别是对彩色 CCD 摄像机的各种参数的量化调整，可以确保 CCD 摄像机性能指标的优化一致性以及在特殊使用条件下的参数量化修改。

三、CCD 摄像机的技术性能、特点及进展

㈠Hyper-D 高动态范围 CCD 摄像机

CCD摄像机是一种用来模拟人眼的光电探测器。但是人眼在观察目标时，可以看清目标的最低照度为 1Lux，当目标照度达到 3×105Lux 时，即为人眼动态范围，这种摄像机被称为 Hyper-D CCD 摄像机。

㈡从模拟 Analog CCD 摄像机向 DSP 数字处理 CCD 摄像机方向的发展采用 DSP 技术，可以使 CCD 摄像机在数字检测和数字运算技术上能够有效实现智能化逆光背景补偿；能够自动跟踪白平衡，即可以在任何条件下检测和跟踪“白色”，并以数字运算处理功能来再现原始的景物色彩。

㈢电脑摄像机（PC camera）和网络摄像机（Network Camera）

由于计算机的进步和发展，可通过计算机主板上的 USB 接口通用串行总线和 IEEE1394高速串行综合数据传输接口以及PCMCIA来输入。USB 接口的传输速率是12Mbps，IEEE1394接口的传输速率是 100-400Mbps。随着国际信息高速公路的实施，对于CCD摄像机作为系统的前端图像传感器正向着适合网络用户的方向发展。CCD摄像机不仅需具有高分辨率的图像质量，而且还需具有小巧、使用简便、通用性强的特点。当前人们关注的Consumer CCD摄像机在不久的将来会普及到千家万户。

㈣逐行扫描（Progressive Scan）方式 CCD 摄像机

Progressive Scan CCD摄像机即逐行扫描 CCD，是相对通用的隔行扫描 CCD摄像机而言的。CCD摄像机的垂直分辨率一般仅能达到 350TV 线，这是由于使用 2 场，每场以 311条线扫描，以 2∶1 隔行扫描，对运动的目标会由于奇场和偶场合为一帧，使用两个瞬间状态的信息被平滑了，分辨率会不降。而用 PC 逐行扫描方式摄像机拍摄的运动目标是在同一瞬间将两场图像同时采集成为一帧图像，达到提高垂直分辨率的作用。

综上所述，到 21 世纪，世界将进入信息时代，数字化、计算机化、通讯、电视融为一体的网络化即将成为现实，让人们去面对、去学习、去研究。从整个系统来讲，CCD摄像机是核心的元件之一，但由于我国 CCD 摄像机制造技术和 CCD传感器生产线正处于发展和不断完善的阶段，因此，目前我国 CCD 产业亟待发展，才能适应市场的需求。随着我国经济的高速增长，信息产业化进程的加快，CCD摄像机的市场会越来越大，应用的领域将深入到每一个相关的专业领域，将给人们带来新的概念。

四、CCD 摄像机常见性能和主要性能指标

现在摄像机的功能很多，如自动白平衡调整、自动增益调整、电子快门、逆光补偿、多种同步方式、Y/C 分离输出等等。但考察摄像机档次的最主要指标是水平清晰度、最低照度（灵敏度）和信噪比。

㈠清晰度

清晰度数是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。工业监视用摄像机的分辨率通常在 380~460 线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到700 线左右。清晰度是由摄像器件像素多少决定的，显然摄像器件的像素越多，得到的图像越清晰，反之也然。清晰度越高，说明摄像机档次越高，反之越低。

㈡最低照度

最低照度是最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。一般彩色摄像机的最低照度为 2～3LUX，照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。最低照度越小，摄像机档次越高。相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到 0.1LUX 在 F1.4时，至于微光摄像机则更低。有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。

视频信号的标称值为 1Vp-p，标准值为 0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为 1/3 到 1/2的标准植。所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一样”。另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于 0%，白色反射率大于 89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。

㈢信噪比

信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。

所谓“信噪比”指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号 S/N 来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以 10 为底的对数再乘以系数 20，单位用 dB表示。

一般摄像机给出的信噪比值均是在 AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当 AGC 接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。CCD摄像机信噪比的典型值一般为45dB~55dB。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。

㈣自动增益控制（AGC）

AGC——Automatic Gain Control 的缩写。所有摄象机都有一个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关 AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。具有 AGC 功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。

㈤背景光补偿（BLC）

BLC——BackLight Compesation 的缩写，也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。通常，摄象机的 AGC 工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标，则此时确定的 AGC 工作点有可能对于前景目标是不够合适的，背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。

当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第 80 行 ~ 200 行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，AGC 放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其 AGC 工作点，此时如果前景目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。

㈥电子快门（ES）

电子快门的英文全称为 Electronic Shutter，是对比照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制 CCD 图像传感器的感光时间。由于 CCD 感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制 CCD 感光时间的功能。

㈦白平衡（WB）

白平衡（White Balance），只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。自动白平衡（AWB，Automatic White Balance）有分为连续白平衡和自动控制白平衡。连续白平衡也称为自动跟踪白平衡（Automatic Tracking White balance，ATW），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为 2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，如场景大部分是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景比较昏暗的场合下，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。

自动控制白平衡（Automatic White balance Control，AWC），需要先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色参考目标，然后将通过菜单或开关设置从手动改变为自动方式，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为 2300~10000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。

手动白平衡关闭自动白平衡，通过手动调节红色或蓝色调整装置，以改变红色或蓝色状况，一般可调等级多达 107 个，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。

除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在 3200K（白炽灯水平）和 5500K（日光水平）等档次命令。

㈧同步方式

摄像机的同步方式一般有内同步、电源同步和外同步。

内同步（INT）是利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。电源同步（LL，Line Locked），也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。外同步（EXT）利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。同步信号可以是彩色复合视频或黑色突法信号（VBS）、黑白复合视频或复合同步信号（VS），也可以是如矩阵等外部设备的复用垂直驱动信号（VD2）和复合视频输出信号。

五、一体化摄像机

对于厂商而言，发展一体化特殊型摄像机的本意是为了提供消费者一个使用方便、安装简单、功能齐全的产品。因此厂商将镜头内建于摄像机中，使客户免除另外购买镜头及装配的步骤。

此外，一般传统摄像机造型呆板，以小型或特殊设计的外观取代旧式机种，甚至以多种附加功能，例如∶防水、防弹或电脑遥控、电源自动侦测等，提高产品价格，皆是厂商推出一体化摄像机的目的。

㈠产品类型

就目前产品外型来看，一体化摄像机可大致分为特殊型以及一般型。所谓特殊型，是强调产品具备特殊防护功能，以免除防护罩的使用为设计出发点，其产品外壳多为圆柱体，项目包括防水型、防暴（爆）型、防弹型摄像机等。以防水型为例，采用特殊材质如铝合金，增强外壳防水等级，强调不须外加防护罩。为了提升产品附加价值，进而发展自动对焦功能，或提供 IR 光源，在夜间也能提供清晰图像。

一般型则是从原有的传统摄像机造型而来，同样具备四方外表，而镜头内建，体积较小。相较于特殊型或传统摄像机，目前一般型的一体化摄像机皆具备各式基本功能，如自动光圈、自动变焦、460 电视线以上的清晰度、自动白平衡、背光补偿等等。

㈡镜头为发展关键

一体化摄像机的技术关键部分在于镜头以及摄像机内部的线路设计。镜头决定其显像效果、光圈、对焦功能外，也是摄像机的最大成本。而线路设计则是影响摄像机各项功能运作的关键。

镜头就镜头的形式来看，不论是机板型（Board Lens）或一般型镜头，可藉由手动调整光圈以及焦距的伸缩镜头（Zoom Lens）发展已久，因此使用普及。而近年来，在镜头制造商技术进步的情况下，变焦镜头（Vari-focal Lens）以其自动对焦的优点而受摄像机制造商喜爱。由于变焦镜头体积较小、可自动变焦，因此广泛应用于快速球型摄像机以及一体化摄像机中。

而伸缩镜头因体积大、价格较变焦镜头高出许多，因此一体化摄像机制造商多采用变焦镜头，使用率逐渐增加。据了解，目前以 3.5~8mm 的镜头使用最为普及。对一体化摄像机而言，由于体积较小，因此多半采用机板型镜头（Board Lens）。相较于一般镜头，机板型镜头价格便宜、尺寸较小，但由于镜头与摄像机的空隙较小，因此安装制造较为困难。在镜头尺寸部分，过去以 1/3”镜头使用最多，但 1/4”镜头较小更适用于一体化摄像机，加上近年来 IC 厂商大量生产晶片，带动 1/4”晶片的成本降低，使用量逐渐凌驾 1/3”镜头。然而，1/3”镜头所摄取的图像效果最好，仍有不少一体化摄像机制造商使用，因此仍有相当大的发展空间。

㈢线路设计

线路设计关系着如何依现有摄像机结构，搭配镜头的自动光圈线路，以做到最佳效果。

一般而言，自动光圈有二种驱动方式，一是 Video Driver，另一种是 DC Driver。Video Driver镜头是将光圈马达的驱动电路板安装于镜头内，利用摄像机输出图像信号到驱动电路板，再由驱动电路板来改变光圈马达，使光圈变化，成本与施工都比较贵。DC Driver 镜头是配合部分摄像机制造商，将原先安装于镜头中的驱动电路板转至摄像机中，因此镜头不需要驱动电路板，直接由摄像机输出 DC 电流来改变光圈马达，使光圈产生变化，由于接头固定，成本较低，施工也较为容易。目前一体化摄像机市场上两种都有使用。

另外，线路设计也同时影响著摄像机的附加功能，例如快门速度调整可从 1/60 到 1/100000，自动白平衡、自动增益，或提供屏幕菜单功能，使用者可由 OSD 调整各项功能。此外，图像放大（Zoom）也是厂商的强调重点之一。简单来说，放大方式有数字放大以及光学放大两种，数字放大是以图像模拟的方式放大，容易有画面失真、模糊（马赛克）的情况出现，而光学式放大则不会有此问题。因此，对使用者而言，在考虑图像放大的倍数时，应以光学式放大倍数为准。

㈣发展瓶颈

根据目前一体化摄像机发展情况来看，自动光圈镜头的控制、镜头与摄像机的搭配以及后续的扩充能力，仍是厂商的发展瓶颈。所谓后续的扩充能力，在于产品新功能开发、如何与其他周边整合以及小系统的建置，是厂商在设计开发的重点。目前主要镜头供应地为日本及韩国，其中以日本的制造量最大、销售量最高，然而日本镜头价格高，连带的提高一体化摄像机的制造成本。

㈤未来发展

一体化摄像机是为符合客户安装便利的需求所开发出的产品，未来也将继续朝此目标迈进，例如∶如何让图像品质更真实，开发能与电脑结合的使用介面等。许多厂商表示，多工球型摄像机不但镜头内建，更能做到 360 度旋转监视、镜头、光圈、快门调整，以及定位点功能，当是“一体化摄像机”的发展极致。

六、球型摄像机

球型摄像机是指将摄像机、镜头等设备组合内置在球型防护罩内的摄像设备。以球型防护罩区分，有全球型和半球型；以球型摄像机的性能区分为定焦镜头球型摄像机或定焦镜头球罩型摄像机和内置摄像机、变焦镜头、云台、解码器等设备的一体化智能球机；以安装方式区分，有悬吊式、吸顶式和嵌入式等；以应用环境区分为室内型和室外型。

球型摄像机造型美观、安装隐密、使用方便、功能齐全，深受广大用户的青睐。特别是一体化智能球机以单一设备取代了传统的摄像机、变焦镜头、快速云台、遥控解码器等设备的组合，在性能价格比上占有很大的优势，成为球型摄像机的主流，因此我们常说的球机实际上是指这种智能球机。

㈠智能球机的功能

由于智能球机是多个前端设备的组合，因此需要具备这些设备的必需功能。一般来说，作为高端产品的智能球机应具有较高的摄像清晰度、自动电子快门、自动白平衡、电子与数码变焦、自动光圈与自动聚焦、水平连续旋转、高转速、预置位等功能。智能球机还根据使用环境的不同而具备多项辅助功能以满足不同的气候条件，如内置风扇、加热器等。

㈡智能球机的优势与不足

相对与传统的摄像机、镜头、云台、防护罩、解码器组合，智能球机安装结构简单，所需连接的线缆数量少，几乎不需要调试的特点降低了安装难度，减少故障发生率；其外观精美，体积小巧便于隐蔽监视，并且不影响现场美观程度；快速旋转能力更能准确快速追踪目标；造价相对低廉等。

智能球机也同样存在一定的不足之处。由于整机体积小，摄像机、镜头体积也相应变小，摄像机以 1/4 英寸 CCD 居多，其清晰度和光通量不及 1/2 和 1/3 英寸 CCD 的摄像机；镜头虽然变焦倍数较大，常见的有 18 倍、22 倍，但起始焦距较小，一般为 4mm，因此最大焦距不超过 100mm，因此在需要监视大范围、远距离的目标时力有未逮；球机的防护罩外型为半球或球型，不能加装雨刷器，长时间使用后会因为积垢影响图像质量；球型罩对加工材料，光洁度、平整度、曲率、均匀度等加工工艺要求很高，劣质球罩会产生重影、透光率下降、反光、弧形失真等现象，影响监视效果。

㈢智能球机的发展

未来产品将会以小型化、智能化（具备自动追踪功能）、超低照度等功能为主。部份厂商更进一步的指出，快速球在工程中的应用已得到认同，单就利润方面来考量，应用场所多集中在社区监控（如高速公路、街道等）为多，而日夜两用（彩色黑白自动转换）的快速球型摄影机势必将更适合应用场所。另外，随著网络的普及，网络化、数字化乃大势所趋，通过网络进行控制并现有的监控系统相兼容，也是厂商未来的发展重点之一。

七、低照度摄像机

顾名思义，低照度摄像机是指在较低光照度的条件下仍然可以摄取清晰图像的摄像机，目前CCTV产业的技术规格方面对此并无统一标准，因此也无法定义在最低照度为何值可称其为低照度摄像机。况且最低照度的数值与镜头的光圈大小（F值）、电子灵敏度（ELECTRONIC、SENSITIVITY）、红外线开关状态等条件均有关系，因此需要在相同测试条件下考察摄像机的最低照度。

低照度摄像机在市场的演进简单分为以下三步：白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）；低速快门（SLOW/SHUTTER）及超感度摄像机（EXVIEW HAD）。

㈠白天彩色/晚上黑白（昼夜型摄像机 COLOR/MONO）

此类摄像机目前在市场上仍有其特定的需求群，昼夜型（COLOR/MONO）摄像机是利用黑白图像对红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将图像由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期像 PHILIPS（飞利浦）、IKEGAMI（池上）、日本 JVC 曾采用 2 颗 SENSOR（1 颗彩色、1 颗黑白）共用一组电路再行切换，目前此类摄像机已采用单一 CCD（彩色）设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时（一般在1LUX～3LUX）即利用数字电路将彩色信号消除掉，成为黑白图像，且为了搭配红外线，亦拿掉了彩色摄像机不可缺的红外线滤除器，此种作法虽可在夜晚达到“低照度”的目的，白天却有图像模糊，色彩不自然的缺点，
并且摄像机的摄像距离会受到红外灯照射距离的限制。然而，COLOR/MONO 摄像机是否属于“低照度”摄像机，仍相当具争议性，专家指出真正的“低照度摄像机”应指摄像机本身（所采用的元件、技术）可达到的功能，而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于 CCD 灵敏度，本身并无法改变，只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升，不能算是低照度摄像机。

㈡低速快门（SLOW/SHUTTER）

此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用电脑记忆体的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个图像清晰的画面，运用 SLOW SHUTTER 技术降低摄像机照度至 0.008LUX/F1.2（×128），并且画面能够累积的帧数（128 帧）是属于甚至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，属性较静态场所的监视。此类型的低照度摄像机，大多数为进口品牌价格昂贵，且累积帧数少（32 帧）。

㈢超感度摄像机（EXVIEW/HAD）

超感度摄像机（EXVIEW/HAD），又称 24 小时摄像机，为 98 年全世界最热门的机种，其彩色照度可达0.05LUX，黑白则可达0.003-0.001LUX（亦可搭配红外线以达 0LUX）不仅能清晰的辩识图像，更是实时连续的画面。
此类型摄像机主要是采用SONY元件厂于97年所推出的 EXVIEW/HAD/CCD（超感CCD），其运用专利技术将 CCD 每一像素的开口率提高，进而达到更低照度的要求，由于该CCD的制造成本仍高，在99年统计时全球每个月的总量也还不到4000台；相对的成品制造商要研发此类摄像机的技术门槛也较高。专业人士认为若EXVIEW/HAD/CCD一旦普及，则此类摄像机将会是最具明日之星架势的监视摄像机。

八、网络摄像机

与低照度摄像机一样，目前业界对网络摄像机也没有统一的标准定义。有两种流行的说法：第一，直接连接网络的摄像机就是网络摄像机；第二，使用网络来传输图像的摄像机就是网络摄像机。

典型的网络摄像机包括一个镜头，一个滤光器，一个嵌入式图像感测器，一个图像数字转换器，图像压缩机，和一个具有网络连接功能的服务器。

㈠网络摄像机的功能

每一个网络摄像机都有自己的 IP 网址，数据处理功能，和内置应用软件，可担当网络服务器、FTP 服务器、FTP 用户端和邮箱用户端。许多高级的 IP 网络摄像机还包括其他特殊功能，比如移动探测、警报信号输出/输入设备和邮件支持功能网络摄像机不但支持所有的标准模拟 CCTV 摄像机功能，而且为使用者提供更多的系统功能并能减少更多的成本。

网络摄像机采用了最先进的摄像技术和网络技术，具有强大的功能。内置的系统软件能实现真正的即插即用，使用户免去了复杂的网络配置；内置的大容量内存存储警报触发前的图像；内置的 I/O 端口和通讯口便于扩充外部周边设备如：门禁系统，红外线感应装置，全方位云台等。提供软件包便于用户自行快速开发应用软件。

㈡网络摄像机的优势

网络摄像机最显著的优势之处有两个方面：集中管理和远距离。集中管理是指监控点很多的系统采用模拟CCTV系统是难以控制其中，集中管理是指像布鲁塞尔国际机场有600个点的系统，采用传统模拟 CCTV系统是难以控制的；远距离是指范围超过50公里的系统，采用传统模拟 CCTV 系统如光纤将使成本大大增加。

网络摄像机除能在世界的任何一个角落通过 Internet 进行远端监控之外，通过网络监控也可能有效地降低成本，它的“即插即用”功能，无须像模拟摄像机一样必须安装同轴电缆，只要利用现有的网络就可以使用，这都是网络摄像机的优势之处。

㈢网络摄像机的压缩方式

无论在局域网或者其它媒体中传输高品质的图像都要受到带宽的限制，因此图像品质与带宽的平衡是网络摄像机选择图像压缩格式的两难。由于MJPEG压缩模式比起H.263和MPEG4 等压缩格式要占用大得多的带宽，早期因为比较容易实现而受到制造商欢迎的MJPEG 图像压缩格式正在被放弃。目前，新型的网络摄像机产品大多都采用H.263和MPEG4等压缩格式。

如果网络摄像机价格调整到下来，在后端的电脑上随意安装一套软件将彻底代替目前的DVR。因此，DVR 只是在数字化道路上迈出的一小步，一旦网络摄像机的有利条件成熟，DVR 将毫无疑问地被取代。

㈣网络摄像机的特点

相较其它模拟 CCTV 或者 DVR 等监控产品，网络摄像机主要优势是：

• 节省费用：到目前为止，普通网络图像解决方案通常都是需要复杂的系统，涉及到PC、附加软件和硬件、工作站，有时还有视频电缆系统。而网络摄像机系统往往不需要一些不必要的设备和安装的投入，系统可以通过网络直接连接实现远端监控，省去了闭路电视，大幅度减少了线材及人力费用，降低了成本。

• 即插即看：网络摄像机具备了所有需要用来建立远程监控系统的构件。内置Webserver功能，只需要接入以太网，分配一个地址，就可以通过网络可直接实现远端监控，并随时用浏览器观察远程传输过来的图像。

• 系统性能高：系统画面设置灵活，可依应用不同及用户喜好自行设定画面的大小、解析度以及监控的地点，达到多点网络控的目的。如支持 W74GM 网络摄像机的NCS 软件，多用户可同时访问某个网络摄像机，当触发报警时，它可以自动存储报警前后一定时间段内的活动图像，具有许多功能。

• 网络中易于使用：基于全球业界标准，网络摄像机可以与各种类型的以太网设备无缝连接。在某种意义上，网络摄像机是一个标准的网络设备。而一但是网络设备，在全球单一网络的今天，易于使用、价格低廉等都将是网络摄像机的特点。

灵活集成：系统可以方便地联动其它安全防范设备，如湿度、温度、烟感、入侵等报警器；同时可以连动灯光、警号、锁具等动作设备，这使得它可以方便地组成一套功能强大的安全防范系统。

相信网络摄像机在不久的将来将在 CCTV的基础上占优势地位。

九、摄像机的日常维护

由于工业 CCD 摄像机是 24 小时不间断地工作，因此作好摄像机的日常维护将对其使用寿命和效果具有很大的影响，摄像机的日常维护应注意如下几点：

㈠通电以前应保证摄像机各种状态设置正确。

㈡避免在高温、潮湿、强磁场的环境工作。

㈢避免阳光或强光长时间直射，以免损坏摄像靶面。

㈣注意摄像机的工作电源的稳定性。

㈤注意摄像机的日常清洁。

㈥注意光圈调整，降低或避免由于景物对比度的较大反差引起的“拖尾”现象。

第二节、镜头

摄像机镜头的作用是把被观察目标的光像呈现在摄像机的靶面上，也称光学成像。将各种不同形状、不同介质（塑料、玻璃或晶体）的光学零件（反射镜、透射镜、棱镜）按一定方式组合起来，使得光线经过这些光学零件的透射或反射以后，按照人们的需要改变光线的传输方向而被接收器件接收，即完成了物体的光学成像过程。

光学镜头应满足成像清晰、透光率强、像面照度分布均匀、图像畸变小、光圈可调等要求。

一般来说每个镜头都由多组不同曲面曲率的透镜按不同间距组合而成。间距和镜片曲率、透光系数等指标的选择决定了该镜头的焦距。

一、镜头分类

摄像机镜头按其功能和操作方法分为常用镜头和特殊镜头两大类。常用镜头又分为定焦镜头（自动和手动光圈）和变焦镜头（自动和手动光圈）。特殊镜头是根据特殊工作环境而专门设计的，一般有广角镜头、针孔镜头等。

二、镜头参数

㈠相对孔径

光圈的主要作用是通过控制镜头光量的大小满足成像所需的合适照度。光圈越大，靶面成像照度越大，摄像机输出信号强度越大，信噪比越高。若光圈的实际孔径为 ψ，由于光线通过透镜后的折射使镜头的有效孔径 D比实际孔径大，光圈的相对孔径等于有效孔径与镜头焦距之比，即：A=D/f，f为镜头的焦距。

㈡光圈系数

通常将表征镜头光圈大小的参数定义成光圈系数，用 F表示。光圈系数为镜头光圈相对孔径的倒数。F值的规律是后一个值正好是前一个数值的√2倍，这是由于成像面中心亮度与（1/F）2 成正比。F值越小相应灵敏度越大。常用值为 1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22 等几个等级。

㈢视场角

我们常用视场角来表征观察景物的范围。所谓视场角是指在视场角内的景物可全部落入成像尺寸内，而视场角以外的景物将不被摄取。因此，镜头的视场角与摄像机的靶面及镜头的焦距有关。

根据几何原理可以得到视场角的计算公式如下：

ωH＝2tg-1（h/2f）

ωV＝2tg-1（v/2f）

式中 ωH 为水平视场角，ωV 为垂直视场角，f为镜头的焦距，h 为摄像机靶面的水平宽度，v 为摄像机靶面的垂直高度。具体数值可参阅摄像机一节。

当成像尺寸确定后，焦距越短，视场角越大。因此可将镜头分为长角镜头（视场角小于45°）、标准镜头（视场角为45°～50°）、广角镜头（视场角大于50°）、超广角镜头（视场角接近 180°）、鱼眼镜头（视场角大于 180° ）等。

另外，我们还可以得到如下公式以计算其中任一未知项数据。

f/v＝D/V f/h＝D/H

其中：

f───镜头焦距； D───镜头至景物距离；

h───靶面宽度； H───靶面高度。

三、镜头接口

镜头的安装方式有 C 型安装和 CS 型安装两种。C 型安装接口指从镜头安装基准面到焦点的距离为 17.526mm，而 CS 型接口的镜头安装基准面到焦点距离为 12.5mm。因此将C 型镜头安装到 CS 接口摄像机时需要加装一个 5mm 厚的接圈。

四、镜头的发展

镜头是影响图像品质的重要关键，如果镜头品质不佳，自然难拍摄出清晰的画面，传统的摄像机镜头所采用的镜片，可以通称为球面镜头，这是以镜头内镜片的表面曲线为球面形状来命名的。顾名思义，非球面镜头就是采用了不同于球面曲线的技术，也就是镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，这将依据设计功能上的不同而会有不同形状的曲线，因此统称为非球面镜头。

传统球面镜头为了校正相差、色差、球差、彗差、畸变、相散等问题，必须采用多片镜片来校正，这使得镜头的体积变的较大，由于每个镜片多少会有精度上的误差，因此要达到理想值并不容易，非球面镜头由于在设计时便已经考量到校正的因素，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确，镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也可以缩小。

以往非球面镜头多应用在仪器、机械加工设备上，但随著加工技术的提升，使得品质、效能提升，因此应用越来越广。目前非球面镜头除了具备高清晰度，录制的图像能够当作法律证据外，新推出的非球面镜头还具备变倍高、物距短、光圈大的特性，变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，使得应用领域日渐宽广。而在 CCTV 应用领域中也推出了非球面镜头，可以使用于一些如银行这类对于摄像品质要求较高的场所。

五、CCTV 中的特殊镜头

在特殊的CCTV安全镜头族群中，值得一提的品种包括光纤镜头、管道镜头、分像镜头、拐角镜头、中继镜头、自动聚焦镜头、安定镜头和长程镜头。这些镜头各有所长，可以实现普通镜头所无法完成的特殊功能。

㈠光纤镜头和管道镜头

设计难度较大的监控系统中往往需要使用粘连光纤束镜头。与通常用于视频信号传输的单模光纤和多模光纤不同，这种光纤束是由上千根单独的玻璃光纤粘连在一起组成的。它可以将物镜得到的光学图像传输到十几厘米到几米远的地方。中继镜头从光纤束处理到图像后，再将其传送到摄像机的传感器上。通过光纤镜头取得的画面，其质量不如通过普通镜头取得的画面好。因此，这种镜头只能用在普通镜头无法解决问题的场合。光纤镜头分为刚性和柔性两种。

高分辨率（450 线）的粘连光纤束中有几万根玻璃纤维，光学图像就是通过这些纤维从一端传输到另一段，每根光纤在光纤束两端的几何阵列中所处的位置完全相同。完整的“光纤镜头”除了包括这个光纤束外，还需要在前面加装成像用的物镜，在后端加装传递图像用的中继镜头（以便图像会聚到传感器上）。

光纤镜头通常用于穿过厚墙对隔壁房间的监视，有时也用在必须将摄像机与镜头分开一端距离的场合。

另一种常用的长距离采光镜头是管道（borescope）镜头。管道镜头由直径为0.04～0.5英寸、长 6～30 英寸的通光管、杆状镜头和多联式中继镜头共同组成。中间的镜头用于将物镜形成的光学图像传送给后面的镜头，进而传送到摄像机传感器上。单杆镜头使用的是独特的 GRIN（graded index，渐变折射率）玻璃杆，光学图像在通过它之间能够重新聚焦。由于杆和镜头的直径都很小，只有少量的光线能透入摄像机内部，因此这种系统的光学速度较慢，通常为f/11和f/30。这一特性使得管道镜头只能与光线充足的场景和高灵敏度的摄像机配用。因为管道镜头中使用的都是玻璃透镜，它的图像质量比光纤镜头要好一些。

㈡分像镜头

能够将两个单独场景同时成像的同一摄像机上的镜头称作分像镜头或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜获取两个场景的图像后，再将其投射到摄像机的传感器上，其中的两个透镜焦距可能相同，也可能不同；可能朝向同一方向，也可能朝向不同的方向。

分像镜头的转接器可以起到同样的作用。除了用于连接摄像机的接口外，转接器上还有两个 C 型接口或 CS 接口，可以连接两个普通镜头，从而实现“一机两景”。根据双焦镜头设计的不同，最后得到的双景图像可以是左右分割的，也可以是上下分割的。所以定焦镜头、变焦镜头、针孔镜头或其它镜头，只要其接口是 C 型或 CS 型的，就都可以用到这种转换器上。侧镜位置安装的可调式反射镜可以改变镜头观察的方向。在侧镜旁边再加装一只反射镜，就可以让两中镜头对准同一场景。在这种情况下，如果前镜使用广角镜头（6.5mm），侧镜使用狭角镜头（75mm），就构成一个双焦镜头，与之相连的摄像机可以同时看到同一场景的广角和狭角的图像。在左右分割时，每个镜头的水平视场都变为正常情况下的 1/2（每个镜头只能使用传感器的一半宽度）。将分像镜头旋转 90°，可以得到上下分割的图像。双焦镜头在监视器上形成的图像是倒转的，因此需要将摄像机倒转过来安装。

三向光学分像镜头可以同时观察三个不同的场景。三分镜头主要用于观察丁字型走廊，但是也可以作其它用途。使用三分镜头，可以同时观察三个不同的场景（放大倍数可以相同，也可以不同），而这三个场景是显示在同一监视器上。这样，我们就节省了两只摄像机、两台监视器和一只画面分割器。每个场景占据在监视器屏幕的 1/3 面积。镜头上的可调光学器件允许分别调节三个物镜的仰角，以适用长短不同的走廊需要（长走廊镜头接近水平，短走廊需要镜头略微冲下）。与双分镜头一样，摄像机也要倒转安装。

㈢拐角镜头

拐角镜头使得摄像机可以做贴墙式的安装，即摄像机与轴线与墙面相平行。

在墙壁后面的空间比较有限的场合，像柜员机、天花板或升降机内，拐角镜头将会是一个很好的解决方案。拐角光学镜头使得 2.6mm 镜头的轴线变得与摄像机的轴线相垂直，因为 2.6mm 镜头的视场可以达到 110°，所以使用反光镜来解决这个问题将是不可能的。因为平面反射镜无法将全部场景反射到摄像机镜头上。这种黑边（vignitting）现象将使得我们无法在监视器上看到场景的部分边缘。

拐角转接器可以套接所有焦距的镜头，但镜头必须带有 C 型或 CS 型的接口。

㈣中继镜头

中继镜头用来将镜头或粘连光纤束聚焦的光学图像传送到摄像机传感器上。这种镜头必须与其它物镜一起使用，其自身不能成像。在与光纤镜头配用时，它将光纤束输出端上面的图像投射到传感器上。与分像镜头或拐角镜头配用时，它也可以将双景图像或改向的图像投射到传感器上。中继镜头可以被看作是一个没有放大倍数的附加镜头，在与普通镜头配用时，它的主要作用是使得镜头和传感器之间的距离适当增大。

㈤自动聚焦镜头

自动聚焦镜头在安全方面的应用相当有限，这是因为它的价格比普通的手动调焦镜头要昂贵。自动聚焦镜头主要用于便携式家用摄录机。这种机器所使用的镜头都是变焦镜头。自动聚焦技术共有三种：主动红外测距、超声波定位和固态三角测量。

主动红外自动聚焦使用的是三角测量原理。镜头中有一个发光二极管，可以向变焦镜头场景中心区域发射一小束红外线。接收透镜将反射回来的红外光投射到镜头旁的两个硅探头上。镜头内的微处理器电路再根据镜头聚焦环的物理位置和 CCD 传感器上得来的数据计算出目标与摄像机之间的距离。之后，微处理器电路会控制变焦镜头上的电动聚焦环，使中心目标清晰地聚焦在传感器上。

自动聚焦镜头不能适用于所有的工作场合。如果目标不反射红外光，或目标将所有红外光都反射到了其它方向，从而致使摄像机接收不到回光，或目标超出了系统的工作范围，都将无法触发系统的自动聚焦功能。

㈥安定镜头

在安全系统中，当镜头和摄像机在观察场景时晃动或震动时，就需要使用安定镜头。安定镜头广泛应用在手提式摄录机、车载摄像机、空中平台摄像机和船载摄像机系统中。安定镜头可以抵消摄像机因风吹而引起的严重晃动。这种镜头系统内部设有活动光学器件，并通过这种器件的反向移动来抵消摄像机和场景之间相对移动。

第三节、报警探测器

报警探测器是用来探测入侵者的入侵行为。需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的点、线、面，甚至是整个空间。探测器由传感器和信号处理器组成。在入侵探测器中传感器是探测器的核心，是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量（电压、电流、电阻等）。信号处理器的作用是把传感器转化的电量进行放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。

一、红外报警探测器

凡是温度超过绝对 0℃的物体都能产生热辐射，而温度低于 1725℃的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。

近红外：波长范围 0.75～3µm

中红外：波长范围 3～25µm

远红外：波长范围 25～1000µm

人体辐射的红外光波长 3～50µm，其中 8～14µm 占 46%，峰值波长在 9.5µm。

㈠被动红外报警探测器

在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。

被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是 8～14µm，人体辐射的红外峰值波长约为 10µm，正好在范围以内。

被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）根据其结构不同、警戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束 PIR 采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在 5°以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型 PIR 的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于 90°，垂直视场角最大也可以达到90°，但作用距离较近。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会报警。

红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能报警，不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。否则不断变化的热气流将引起误报警。为了解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入侵探测器。安装在顶棚上向下360°范围内进行警戒，只要在防护范围内，无论从哪个方向入侵都会触发报警，在银行营业大厅，商场的公共活动区等空间较大的地方得到广泛使用。

被动式报警探测器由于探测性能好、易于布防、价格便宜而被广泛应用。其缺点是相对于主动式探测误报率较高。

㈡主动式红外探测器

主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。主动式红外探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。由于光束较窄，收发端安装要牢固可靠，不应受地面震动影响，而发生位移引起误报，光学系统要保持清洁，注意维护保养。因此主动式探测器所探测的是点到点，而不是一个面的范围。其特点是探测可靠性非常高。但若对一个空间进行布防，则需有多个主动式探测器，价格昂贵。主动式探测器常用于博物馆中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓库的门窗封锁、购物中心的通道封锁、停车场的出口封锁、家居的阳台封锁等等。

主动式红外探测器有单光束、双光束、四光束之分。以发射机与接收机设置的位置不同分为对向型安装方式和反射式按装方式，反射型安装方式的接收机不是直接接收发射机发出的红外光束，而是接收由反射镜或适当的反射物（如石灰墙、门板表面光滑的油漆层）反射回的红外光束。当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出报警信号。当使用较多的探测器进行防范布局时应该注意消除射束的交叉误射。

二、微波探测器

微波探测器分为雷达式和墙式两种。

㈠雷达式微波探测器

雷达式是一种将微波收、发设备合置的探测器，工作原理基于多普勒效应。微波的波长很短，在1mm～1000mm之间，因此很容易被物体反射。微波信号遇到移动物体反射后会产生多普勒效应，即经反射后的微波信号与发射波信号的频率会产生微小的偏移。此时可认为报警产生。

采用多普勒雷达的原理，将微波发射天线与接收天线装在一起。使用体效应管作微波固态振荡源，通过与波导的组合，形成一个小型的发射微波信号的发射源。探头中的肖基特检波管与同一波导组成单管波导混频器作为接收机与发射源耦合回来的信号混频，从而得到一个频率差，再送到低频放大器处理后控制报警的输出。微波段的电磁波由于波长较短，穿透力强，玻璃、木板、砖墙等非金属材料都可穿透。所以在安装时不要面对室外，以免室外有人通过引起误报。金属物体对微波反射较强，在探测器防范区域内不要有大面积（或体积较大）物体存在，如铁柜等。否则在其后阴影部分会形成探测盲区，造成防范漏洞。多个微波探测器安装在一起时，发射频率应该有所差异，防止交叉干扰产生误报。另外，如日光灯、水银灯等气体放电光源产生的 100Hz 调制信号由于在闪烁灯内的电离气体容易成为微波的运动反射体而引起误报。使用微波入侵探测器灵敏度不要过高，调节到 2/3 时较为合适。过高误报会增多。与超声波一样家庭也可以使用。

探测器对警戒区域内活动目标的探测范围是一个立体防范空间，范围比较大，可以覆盖60°至90°的水平辐射角，控制面积可达几十到几百平方米。雷达式微波探测器的发射能图与所采用的天线结构有关，采用全向天线（如 1/4 波长的单极天线）可产生近乎圆球形或椭圆形的发射范围，这种能场适合保护大面积的房间或仓库等处。而采用定向天线（如喇叭天线）可以产生宽泪滴形或又窄又长的泪滴形能图，适合保护狭长的地点，如走廊或通道等。

㈡墙式微波探测器

微波墙式探测器利用了场干扰原理或波束阻断式原理，是一种微波收、发分置的探测器。墙式微波探测器由微波发射机、发射天线、微波接收机、接收天线、报警控制器组成。微波指向性天线发射出定向性很好的调制微波束，工作频率通常选择在 9 至 11GHz，微波接收天线与发射天线相对放置。当接收天线与发射天线之间有阻挡物或探测目标时，由于破坏了微波的正常传播，使接收到的微波信号有所减弱，以此来判断在接收机与发射机之间是否有人侵入。

墙式微波探测器在发射机与接收机之间的微波电磁场形成了一道看不见的警戒线，可以长达几百米、宽 2 到 4 米、高 3 到 4 米，酷似一道围墙，因此称为微波墙式探测器或微波栅栏。

三、玻璃破碎探测器

利用压电陶瓷片的压电效应（压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷），可以制成玻璃破碎入侵探测器。对高频的玻璃破碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测，而对 10kHZ 以下的声音信号（如说话、走路声）有较强的抑制作用。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。

玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽 10 到 15KHz）的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的声控报警探测器。另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。声控-震动型是将声控与震动探测两种技术组合在一起，只有同时探测到玻璃破碎时发出的高频声音信号和敲击玻璃引起的震动，才输出报警信号。

次声波-玻璃破碎高频声响双技术探测器是将次声波探测技术和玻璃破碎高频声响探测技术组合到一起，只有同时探测敲击玻璃和玻璃破碎时发出的高频声响信号和引起的次声波信号才触发报警。

玻璃破碎探测器要尽量靠近所要保护的玻璃，尽量远离噪声干扰源，如尖锐的金属撞击声、铃声、汽笛的啸叫声等，减少误报警。

四、震动探测器

震动探测器是以探测入侵者走动或破坏活动时产生的震动信号来触发报警的探测器。震动传感器是震动探测器的核心部件。常用的震动探测器有位移式传感器（机械式）、速度传感器（电动式）、加速度传感器（压电晶体式）等，震动探测器基本上属于面控制型探测器。

机械式常见的有水银式、重锤式、钢球式。当直接或间接受到机械冲击震动时，水银珠、钢珠、重锤都会离开原来的位置而出发报警。这种传感器灵敏度低、控制范围小，只适合小范围控制，如门窗、保险柜、局部的墙体。钢珠式虽然可以用于建筑物，但只有 4m2 左右，很少使用。

速度传感器一般选用电动式传感器，由永久磁铁、线圈、弹簧、阻尼器和壳体组成。这种传感器灵敏度高，探测范围大，稳定性好，但加工工艺较高，价格较高。加速度传感器一般是压电式加速度计，是利用压电材料因震动产生的机械形变而产生电荷，由此电荷的大小来判断震动的幅度，同时籍此电路来调整灵敏度。

震动探测器应该与探测面安装牢固，否则不易感受到震动，应该远离震动干扰源。

五、超声波探测器

利用人耳听不到的超声波（20000Hz 以上）来作为探测源的报警探测器成为超声波探测器，它是用来探测移动物体的空间探测器。

按照其结构和安装方法不同分为两种类型，一种是将两个超声波换能器安装在同一个壳体内，即收、发合置型，其工作原理是基于声波的多普勒效应，也称为多普勒型。其发射的超声波的能场分布具有一定的方向性，一般为面向方向区域呈椭圆形能场分布。另一种是将两个换能器分别放置在不同的位置，即收、发分置型，称为声场型探测器，它的发射机与接收机多采用非定向型（即全向型）换能器或半向型换能器。非定向型换能器产生半球型的能场分布模式，半向型产生锥形能场分布模式。

收、发分置的超声波探测器警戒范围大，可控制几百立方米空间，多组使用可以警戒更大的空间。

安装超声波探测器的空间密封性要求高，不应有大容量的空气流动，不能有过多的门窗且需紧闭。应该避开通风设备及气体的流动。用超声波探测器保护的空间隔音性能要好，以减少外界噪声引起的误报。超声波对物体没有穿透性，因此使用时应避免物体的遮挡，玻璃、隔板、房门等对超声波的反射能力较差，因此不应正对安装。超声波是以空气作为传输介质的，因此空气的温度和相对湿度会影响其探测灵敏度。当温度为 21℃、相对湿度 38%时，超声波的衰减最为严重，探测范围也最小。

六、开关式报警器

开关式报警器是通过各种类型开关的闭合和断开来控制电路产生通、断，从而触发报警。常见的开关有磁控开关、微动开关、压力垫，或用金属丝、金属条、金属箔等来代用的多种类型开关。

磁控开关又称磁控管或磁簧开关，由永久磁铁及干簧管组成。磁控开关应该避免直接安装在金属物体上，必须使用时应使用钢门专用型磁控开关或改用微动开关或其它类型开关器件。

七、周界报警探测器

在一些重要的区域，如机场、军事基地、武器****库、监狱等处，为了防止非法的入侵和各种破坏活动，传统的防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些屏障，如围墙、栅栏、钢丝篱笆网等，并安排人员巡逻。但是人力防范往往受到时间、地狱、人员素质和精力等因素的影响，难免出现漏洞和失误。因此需要应用一些先进的周界探测报警系统形成一道人眼看不到的“电子围墙”。前面介绍的主动红外探测器和微波墙式探测器是最为常见的周界报警探测器，其中微波墙式探测器需要防范的周界具有较好的平直度，曲折过多或者地面高低起伏不平地点就不宜采用微波墙式探测器；而主动红外探测器在室外使用时受环境气候影响较大，如雾、雪、雨、风沙等，能见度的下降必然引起作用距离的缩短。除了上述两种以外，

还有多种周界报警探测装置。

㈠泄露电缆式报警探测器

泄露电缆是一种具有特殊结构的同轴电缆，与普通的同轴电缆不同的是，泄露电缆在其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔，所以又称为开槽电缆。电缆内部传输的一部分高频电磁能可以由这些槽孔以电磁波的形式向外部辐射，同时又可以通过槽孔接收外部的电磁波，加上同轴电缆原有的传输性能，可以说，泄露同轴电缆兼有传输线和收、发天线的功能。

利用泄露电缆作为传感器组成的周界探测报警系统由两根平行埋在周界地下的泄露电缆和发射机、接收机组成。一根泄露电缆与发射机相连，向外发射能量。另一根泄露电缆与接收机相连，用来接收能量。发射机发射的高频电磁能经发射电缆向外发射，一部分能量耦合到接收电缆，收发电缆之间的空间形成一个椭圆形的电磁场的探测区。两根电缆之间的电磁能的电磁耦合对扰动非常敏感。当有人进入此探测区时，会干扰这个耦合场，使接收电缆收到的电磁能量发生变化。通过信号处理电路提取这个变化量、变化率和持续时间等，就可通过电子电路触发报警。在国外生产的这类报警器中，是将电缆收到的信号数字化，在无探测目标时，可得到一个方形曲线存储在存储器中，当有人侵入时，又增加多个部分由入侵者反射到接收电缆的反射波，从而产生干扰的曲线。通过与原存储曲线比较后即可探测到入侵者的闯入行为。另外可以对接收泄露电缆接收到的返回脉冲信号进行检测，通过对发射与接收脉冲信号的持续时间、周期和振幅进行严格的对比，就可以探测到电磁场内的细微变化，甚至能准确指出入侵者的位置。如可以在显示器上显示周界的轮廓图，并利用其上的闪动光标来指示入侵者的入侵位置。

泄露电缆是一种隐蔽式的周界探测传感系统，一般埋在地下或装入墙内，因此不会影响现场的外观而且又属于无形探测场，入侵者是无法察觉探测系统的存在，所以就无法避开或破坏系统。电缆可环绕任意形状的境界区域，不受地形和地面平坦度等因素的影响，其探测灵敏度也不受环境温度、湿度、风雨烟尘等恶劣气候条件的影响，是十分理想的周界探测设备。

㈡驻极体震动电缆报警器

驻极体震动电缆是一种经过特殊充电处理后带有永久预置电荷的介电材料，利用驻极体材料可以制作驻极体话筒。驻极体电缆又称为张力敏感电缆或麦克风式电缆，其基本结构和普通的同轴很相似，只不过是一种经过特殊加工同轴电缆。在制作时对填充在其内、外导体之间的电介质进行静电偏压，使之带有永久性的预置静电荷。当驻极体电缆受到机械震动或因受压而变形时，在电缆的内外导体就会产生一个变化的电压信号，此电压信号的大小和频率与受到的机械震动力成正比。与外电路相连就可以检测出这一变化的信号电压，并检测到较宽频域范围内的信号。由于驻极体电缆传感器的工作原理与驻极体麦克风相类似，故又称为麦克风电缆。

使用时通常将驻极体电缆用塑料带固定在栅栏或钢丝上，其一端与报警控制电路相连，另一端与负载电阻相连。当有人翻越栅栏、铁丝网或切割栅栏、铁丝网时，电缆因受到震动而产生模拟电压信号即可触发报警。此外，由于驻极体电缆实际上就是一种精心设计的特制麦克风，因此利用它把入侵者破坏或翻越栅网、出动震动电缆时的声响以及邻近的声音传送到中心控制室进行监听，用来判断是否有入侵。

㈢电磁感应式震动电缆报警器

在电磁感应式电缆的聚乙烯护套内，其上、下两部分空间有两块近于半弧形充有永久磁性的韧性磁性材料。它们被中间两根固定绝缘导线支撑着分离开来。两边的空隙正好是两个磁性材料建立起来的永久磁场，空隙中的活动导线是裸体导体，当此电缆受到外力的作用而产生震动时，导线就会在空隙中切割磁力线，由电磁感应产生电信号。此信号由处理器（又称接口盒）进行选频、放大后将300—3000Hz的音频信号通过传输电缆送到控制器。当此信号超过一定的阈值时，便立刻触发报警电路报警，并通过音频系统监听电缆受到震动时的声响。

控制器可以制成多个区域，多区域分段控制可以使目标范围缩小，报警时便于查找。例如一个四方形的院子一般不用一根电缆把它围起来，因为有人爬墙时不好判断哪个部位。可采用多段传感电缆来敷设，分多个控制区域来控制。

电磁感应式震动电缆安装简便，可安装在原有的防护栅栏、围墙、房顶等处，无需挖地槽。因电缆易弯曲，布线方便灵活，特别适合在复杂的周界布防。震动电缆传感器是无源的长线分布式，很适合在易燃易爆等不宜接入电源的地点安装。震动电缆传感器对气候、气温环境的适应性能强，可在室外各种恶劣的自然环境、气温环境和高低温的环境下正常地进行全天候防范。

㈣光纤传感器周界报警器

随着光纤技术的不断发展，传输损耗不断降低，传输距离不断加大，价格下降，加上在技术性能上又有独到的优点，光纤报警器在安防系统中越来越多地得到应用。光纤传感器基本由红外光发射器、光导纤维、红外光接收器组成。红外发射器内的发光二极管发射脉冲调制的红外光，此红外光沿光纤向前传播，最后到达光接收器，并把经光电检测后的信号送往报警控制器，从而构成一个闭合的光环系统。

根据防范的不同场合和要求，光纤可以构成各种形状，环置于需要防范的周界，当入侵者侵入时会破坏光纤使其断裂，这时就会因光信号中断而触发报警。由于光纤极细，可以很方便地进行隐蔽安装，如安装在周围防御的钢丝网上，当发生因攀登、翻越、切断钢丝引起的光纤断裂时，通过报警控制器发出报警。也可以将透明的光纤埋在用纸、塑料或防止纤维等物制成的壁纸中或放到墙皮里或门板里，当入侵者凿墙、打洞或撕裂壁纸时产生报警。

㈤地音周界报警探测器

当一个人行走时，每一步都会从地面接触发出小的但是可以探测到的地震波向各个方向扩散，用来探测入侵者地震波的探测器称为地音探测器或地震式周界报警探测器。埋在地下的鉴别和探测传感器分别将探测到的地震波信号传送到处理器，处理器可以鉴别防护区外的车辆、声震、地震及人走路等地震干扰，只有真正发生入侵时，处理器才会启动报警装置。

㈥电场感应式探测器

将两根或多根（如 8 到 10 根）高强度带塑料绝缘层的导线通过绝缘子平行架设在一些支柱上。这些导线有些是场线，有些是感应线，一根场线和一根感应线紧靠在一起安装构成一组。低频信号振荡器产生的频率为 1—40kHz 的低频振荡信号电压送到各条场线中，在场线周围就会产生磁场。将感应线与报警控制器相连。如果有人侵入，探测区的电磁场受到干扰，从而使感应线输出的感应感电压发生变化，只要测出信号变化的幅度、速率或干扰的持续时间等方面的变化超过规定的阈值就会发生报警。

㈦电容变化式探测器

基于电桥测量电容的基础，利用电容的变化触发报警的探测器称为电容变化式报警探测器。由于电桥的平衡状态受桥臂上元器件值的影响，探测灵敏度较高，但受环境（温度、湿度等）影响较大。设计成差分方式工作则可有效地降低因环境影响而造成的误报警。传感器的平衡电桥伸出的感应线细小、轻便、柔软，安装不受地形限制，安装在入侵者可能翻越、靠近的场所。

八、双技术与双鉴报警探测器

双技术报警探测器又称为双鉴器、复合式探测器或组合式探测器，是将两种探测技术结合以“相与”的关系来触发报警，即只有当两种探测器同时或者相继在短暂时间内都探测到目标时才可发出报警信号。常见的双技术报警探测器有微波-被动红外双鉴器和超声波-被动红外双鉴器，从实际的可信度和误报率来看，微波-被动红外双鉴探测器性能最佳，其误报率是单技术探测器的 421 倍，是其它双技术探测器的 270 倍，因此被广泛地应用到实际的工程项目之中。

需要说明的是在某些特殊的应用场合中，需要使用不同探测技术的报警探测器，此时的探测器决非双鉴报警探测器，其应用目的是尽量避免漏报警，对误报警没有要求，实际使用的应该是不同探测技术“相或”关系的探测器或者是两种不同探测技术的报警探测器。

九、商品电子防盗系统

EAS（Electronic Article Surveillance）又称电子商品防窃（盗）系统，是目前大型零售行业广泛采用的商品安全措施之一。EAS 于 1960 年代中期在美国问世，最初应用于服装行业，现在已经扩展全世界 80 多个国家和地区，应用领域也扩展到百货、超市、图书各种行业，尤其在大型超市（仓储）的应用得到充分的开发。

EAS系统主要由三部分组成：检测器（Sensor）、解码器（Deactivator）和电子标签（Electronic Label and Tag）。电子标签分为软标签和硬标签，软标签成本较低，直接粘附在较“硬”商品上，软标签不可重复使用；硬标签一次性成本较软标签高，但可以重复使用。

硬标签须配备专门的取钉器，多用于服装类柔软的、易穿透的物品。解码器多为非接触式设备，有一定的解码高度，当收银员收银或装袋时，电子标签无须接触消磁区域即可解码。也有将解码器和激光条码扫描仪合成到一起的设备，做到商品收款和解码一次性完成，方便收银员的工作，此种方式则须和激光条码供应商相配合，排除二者间的相互干扰，提高解码灵敏度。未经解码的商品带离商场，在经过检测器装置（多为门状）时，会触发报警，从而提醒收银人员、顾客和商场保安人员及时处理。

就EAS系统检测信号载体而言，已经有六、七种不同原理的系统。由于检测信号载体的特性不同，因而各种原理的放到系统的性能也有很大差别。到目前为止，已出现的六种原理的 EAS 系统依次为电磁波系统、微波系统、无线电/射频系统、分频系统、自报警智慧型系统以及声磁系统。电磁波、微波、无线电/射频系统问世较早，但受其原理的限制，性能上没有每大提高。如微波系统尽管保护出口宽，能方便灵活地安装（如隐蔽于地毯下或吊置于天花板上），但易受液体如人体屏蔽的不足，已经逐渐退出 EAS 市场。分频系统只有硬标签，主要用于服装服饰的保护，不能用于超市；自报警智慧型系统主要用于贵重物品如高档时装、皮革、裘皮大衣等等；声磁系统是电子防盗技术的一个重大突破，令 EAS 误报现象得到很好改善，自1989年推出以来，已经成为全球许多零售商喜爱的电子防盗系统。

EAS系统性能评估指标有系统检测率、系统误报、抗环境干扰能力、受金属物屏蔽的程度、保护宽度、保护商品的种类、防盗标签的性能/尺寸、消磁设备等。

㈠检测率

检测率是指单位数量的有效标签以不同方向经过检测区域的不同位置时的报警次数。由于某些系统的标签存在方向性，所以检测率的概念应以综合各个方向的检测率平均值为基准。就目前市场上最常用的三种原理来说，声磁系统的检测率最高，一般超过95%；无线电/射频系统的检测率在60-80%之间；电磁波的检测率一般在50-70%之间。检测率低的系统在商品被带出时发生的漏报率可能性要大，因此检测率的高低是评估防盗系统好坏的主要性能指标之一。

㈡系统误报

系统误报是指非防盗标签触发系统的报警。如果有非标签物品触发报警将会给工作人员的判断处理带来困难，甚至引起顾客与商场之间的冲突。由于受到原理的限制，目前常见的EAS 系统都无法完全排除误报，但性能上会有差别，选择系统的关键是看误报率。

㈢抗环境干扰能力

当设备受到干扰时（主要是电源与周围噪声的干扰），系统会在无人经过或无任何触发报警物品经过时发出报警信号，这种现象称为虚报或自鸣。

无线电/射频系统因为易受环境干扰，常常会出现自鸣现象，所以有些系统安装了红外线装置，相当于加装了一个电动开关，只有当人员经过系统，阻挡了红外线，系统才开始工作，没有人经过时，系统处于待机状态。这样虽然解决了无人经过时的自鸣，但仍然不能解决有人经过时的自鸣情况。

电磁波系统也易受到环境的干扰，特别是磁性介质以及电源的干扰，影响系统的性能。

声磁系统由于采用了独特的共振远离，并配合智能技术，系统由微机控制、软件驱动，对周围环境噪声自动检测，因而能够很好适应环境，有较好的抗环境干扰能力。

㈣受金属物屏蔽的程度

商场、超市中的很多商品带有金属物品，如金属锡箔纸包装的食品、香烟、化妆品、药品等；还有本身自带金属的商品，如电池、CD/VCD 盘片、美发用品、五金工具等；另外商场提供的购物车、购物篮等。含金属的物品对 EAS 系统的影响主要是对感应标签的屏蔽作用，使系统的检测装置检测不到有效的标签存在或检测灵敏度大大下降，导致系统不发出报警。

受金属屏蔽影响最严重的是无线电/射频 RF 系统，这可能是无线电/射频在实际使用当中表现的主要局限之一。电磁波系统也会受到金属物品的影响，当大块金属进入电磁波系统的检测区域时，系统会出现“停机”现象，当金属购物车、购物篮经过时，里面的商品即使有有效标签，也会因为屏蔽而不产生报警。声磁系统除了对纯铁制品如铁锅等，会受到影响外，其它的金属物品/锡箔纸、金属购物车/购物篮等超市常见物品均能正常工作。

㈤保护宽度

商场需要考虑防盗系统的保护宽度，以免支座之间宽度过柴，影响顾客进出。况且商场都希望出入口宽敞一些。

㈥保护商品的种类

超市内的商品一般可以分为两类。一类是“软”商品，如服装、鞋帽、针织品，这类一般采用硬标签保护，可以重复使用；另一类是“硬”商品，如化妆品、食品、洗发液等，采用软标签保护，在收银台进行消磁，一般一次性使用。对硬标签来说，各种原理的防盗系统保护商品的种类差不多。但对软标签来说，由于受到金属物的影响不一，差别很大。

㈦防盗标签的性能

防盗标签是整个电子防盗系统中的一个重要组成部分，防盗标签性能的好坏，影响着整个防盗系统的性能。有些标签容易受到潮湿气的影响；有些不能弯曲；有些标签能够很容易地隐蔽在商品的包装盒内；有些会盖住商品上的有用的说明文字等等。

㈧消磁设备

消磁设备的可靠性与易操作性也是选择防盗系统的重要因素。目前较先进的消磁设备都是非接触性式，它产生一定高度的消磁区域，当有效标签经过时瞬时完成标签的消磁，无需接触消磁器，这样方便了收银员操作也加快了收银速度。EAS 系统常常与其它防盗系统联合使用，常见的有闭路电视监控系统（CCTV）和收银机监视系统（POS/EM）。收银机监视系统是针对收银人员每天接触大量现金，容易发生盗窃欲念而设计的。它采用收银操作界面与闭路电视监控画面相叠加的技术，以确保商场管理人员得知收银时的实际情况。

未来的 EAS 发展方向主要集中在两个方面：一是防盗源标签计划（Source Tagging），另一个是无线识别技术（Smart ID）。由于 Smart ID 受其技术成熟度以及价格因素的影响，将不会很快地直接被用户使用。

源标签计划实际上是商家为了降低成本、提高管理、增加效益的一个必然结果。EAS系统的使用最麻烦的是在各种商品上贴电子标签，增加了管理难度。解决这一问题的最好办法也是最终的解决办法就是将贴标签的工作转给商品的生产厂家，在商品的生产过程中把防盗标签放到商品或包装里。源标签实际上是销售商、制造商以及防盗系统的制造商合作的结果。源标签使可开架销售的商品增加，给顾客带来更多方便，另外标签的放置也更加隐蔽，减小被破坏的可能，提高防盗效率。