安防视频监控系统摄像机用的一般性防护罩


摄像机是一光电设备,它在光电专业教材中均有介绍。为使摄像机能适应各种特殊的使用场合,必须加装多种防护设备,以扩大摄像机的使用范围。一般,监控摄像机均装有防护罩,主要是防止摄像机和镜头遭到人为破坏,避免受到周围环境的不良影响。通常,希望它尽量美观,但又不太引人注目。为满足这些要求,室外和室内防护罩一般都是用钢、铝或高抗冲塑料制成的,且防护罩内的空间必须足够大,以容纳摄像机和镜头;此外,还要做成有能够打开或卸下的盖子,以便能取放摄像机和镜头。

一般,用户希望防护罩能够与建筑物的内部和外部装修谐调一致,至少应当与周围的环境、背景和灯光条件形成默契的搭配,因此视频监控系统工程要求所使用的防护罩不要太过显眼或突出,而是要融合到周围的环境中去。

一、室内防护罩

室内防护罩要求比较简单,它必须能够保护摄像机和镜头,使其免受灰尘、杂质和腐蚀性气体的污染,同时也要能防止其被撬开,或受到人为地破坏,室内防护罩一般用涂漆或以阳极氧化处理的铝材、涂漆钢材、黄铜或塑料制成。目前采用塑料防护罩较多,但这种塑料必须使用耐火型或阻燃型的,并要能够达到当地的法定标准和规定的指标。显然,防护罩必须要具有足够的强度,才能保护摄像机和镜头,并且必须将它牢牢地安装在固定的墙壁或天花板上,或者嵌在墙壁或天花板内。防护罩的观察窗口应该是清晰透明的安全玻璃或塑料(最好是聚碳酸酯)。其电气连接口的位置,应当设计得便于维护。为便于安装和维护,防护罩上应有可打开的上盖,它可做成卡口式或饺式连接,其至有些防护罩还可将摄像机和镜头的安装板整体取出,以进行维护。

(1)矩形防护罩。这种防护罩成本低、结实耐用、货源丰富、尺寸多样且样式也比较美观,因而最常用。一般,摄像机都安装在接近天花板的高度上,有时还需要借助支架来完成安装。但为安装和维护,防护罩的设计应当尽量方便操作和维护。

防护罩打开的方式(如图1所示)有下列几种。

图1 防护罩的几种打开方式

•顶盖可以拆下;

•顶盖带有钗链,可以掀开;

•顶盖或摄像头可以抽出(通过滑道);

•前盖或尾盖可拆下;

•底盖带有钗链,可以掀开(球罩);

•顶盖可以抽出。

(2)球形或半球形防护罩。球形或半球形的透光罩(透明或茶色)可使摄像机、镜头装在里面,球形还装有云台等。通常,在天花板上做吸顶式安装的是半球形防护罩,借助支架做悬吊式安装的是全球形防护罩,它们的外观可以更好地融合在建筑物中。因为它们看起来有点像照明灯具,因此不像矩形防护罩那么醒目。半球形防护罩是环形对称的,摄像机根据所需瞄准的方向固定安装。球形防护罩内的云台可以带动摄像机进行水平和垂直方向上的转动,如球罩的下半部是不透明的(如茶色或镀金),则在它下方地面上的人,将无法看见摄像头。因此,球罩下的人无法看到摄像机的运动,从而起到了一种附加的阻吓作用(观察者不知道本身是否受到监视而不敢轻举妄动)。

球形或半球形防护罩通常有三种。

•透明球罩:仅用于保护摄像机,不需要隐藏摄像机的指向时使用,因为透明护罩的光线损失最小(10%到15%)。

•镀膜球罩(镀有半透明的铝或铭):是为隐藏摄像机的指向,以获得保安效果而配用的,如镀铝球罩,光线透过这种球罩后会衰减约75%。

•茶色球罩:也可隐藏摄像机的指向,但效果比镀膜球罩更好,因为它的光线衰减只有约50%,所以用得较多一些。

由于球形防护罩会给视频图像造成一定程度的光学失真,因而要尽量选用图像失真较小的。在所有球形防护罩中,摄像机的轴线都必须和轴线与球罩相交点的外切平面相垂直,这样失真至少是均匀的。其最主要的影响相当于一个弱透镜,使得整个镜头的焦距发生了微小的变化,而且这种变化不一定觉察得到。如果摄像机的轴线与球形防护罩的表面不垂直,而是以斜角穿过球形防护罩,则一定会出现可觉察的失真,即图像可能会出现水平或垂直方向的拉伸。此外,若摄像机和球罩的相对位置固定不变时,失真就比较不容易被觉察到。当摄像机随云台一起运动时,图像的失真就很容易被发现。由于这类防护罩外形美观及占用室内的空间较小,因而适宜于用在吊顶低而挡次高的场合。

(3)角装防护罩。它是专为室内墙角,如两面墙和天花板的结合处而设计的。一般安装在面积较小的房间内或厅内、电梯厢、楼梯井或监狱的囚室内。摄像机倾斜安装在角装防护罩内,指向天花板下面的被观察区域,防护罩的观察窗口与镜头轴线相垂直。一种带有聚碳酸酯窗口的不锈钢防护罩,最适合在电梯厢内使用。带有钗链的前盖可以锁住,而只要有钥匙,就可以翻开前盖,以便维护或拆出摄像机。还有一种高抗冲塑料制防护罩,也常用于小面积的房间内。

此外,还有一种可以安装在邻近天花板的墙角内的角装防护罩,装在里面的摄像机指向天花板的方向,但摄像机的上方装有前表面反射镜,因而可将天花板下的场景反射给摄像机。反射镜的方位可以上下左右调整,以改变摄像机的指向,即视场范围。由于反射镜提供的场景图像是倒立的,所以摄像机也必须倒过来安装,以获得正立的图像。在这种罩内,可以安装从6~75mm的各种焦距的镜头。若摄像机使用的是1/2 in的CCD,则这些镜头可以产生的水平视场角在5°~56°之间。这种角装防护罩,最适合在前厅或其他不希望太显眼的场所使用。

(4)嵌入式楔形防护罩。嵌入式防护罩也称楔形防护罩,通常安装在天花板和墙上,部分外露,部分内藏。其结构基本上与半球形防护罩类似,只是其外形变成了楔形,因而其裸露于天花板下部的体积进一步减小,其安装效果如图2所示。

图2 楔形防护罩的安装效果

其方形底盘与天花板模块的尺寸相同(61cmx61cm),安装在天花板上后就不能活动,但沿着底盘上的圆轨转动坡形防护罩时,就可以调整摄像机的水平指向。在安装完毕后,防护罩内摄像机、镜头和其他附件都放置在天花板平面以上,唯一露在天花板下面可被屋内人员看到的只有防护罩的下半部分和摄像机的观察窗口。天花板下的坡形护盖可以打开,因此技术人员可以在天花板平面以下对摄像机和镜头进行维护,或者翻开相邻的天花板模块,在天花板的上方进行操作与维护。通常,要将所安装在天花板上的护罩,用一根安全链条永久固定在建筑物的主体结构上,以避免在天花板的悬挂结构出现问题时,防护罩和其内部的设备掉下来。

二、室外防护罩

它主要应用于室外露天环境,因此必须能够保护摄像机,使其免受人为破坏或室外恶劣环境条件的影响。一般,它都安装在柱子上或建筑物的外墙上。在室外,的因素有降雨、降雪、冰冻、结露、灰尘、污物、砂粒、飞灰、煤烟等,必须安装在完全封闭的室外防护罩中,才能避免其受到不良因素的影响。

可影响摄像机工作因此摄像机和镜头有的地方,在大气中含有天然的或人工合成的腐蚀性气体,腐蚀性物质包括工业用化学品、酸、盐雾等,如果不提供防护,摄像机和镜头就会很快老化、失效和损毁。为抵抗这些特殊气体,室外防护罩的外表面应做特殊处理。在天气较热时,最好加装光面遮阳罩或采用白色防护罩,以将大部分热量反射走。

一般,室外防护罩使用铝材、带涂层的钢材、不锈钢或可在室外使用的塑料制造。对于塑料制的室外防护罩,其材料必须能够耐受紫外线的照射,否则防护罩在阳光的照射下会很快老化而出现裂纹、褪色、强度降低等。通常,涂有高质量烤磁漆的钢制或不锈钢防护罩可以使用很多年。一般,不锈钢防护罩轻易不会生锈,而且极为坚固、耐用,具有高度的安全性,可以抵抗人为破坏。经过适当处理的铝防护罩也是一种性能优良的室外防护罩,其处理方法有聚氨酯烤漆、阳极氧化、阳极氧化加涂漆等,尤其最后一种处理方法可生产出最耐用的铝制防护罩。

值得提出的是,在有腐蚀性气体的地方,不应使用铝制或钢制防护罩,如在盐雾环境中,应使用不锈钢或特殊塑料制成的防护罩。

一种常见的室外全天候防护罩的简单结构,如图3所示。

图3 室外防护罩的结构

显然,室外防护罩通常要比室内防护罩大许多,并且其密封性、功能、强度及重量等都比室内防护罩要好。由于要防止雨水的渗漏,罩的所有结合部位都加垫了防渗橡胶垫,而其出线口也采用了橡胶导圈并采用下出口方式,以防止雨水沿着线缆流进防护罩。多数防护罩还在其上部加有一遮阳板,如图3(b)所示,其作用有三。

•其前部探出部分为防护罩的前脸遮阳,可防止阳光直射镜头;

•可使遮阳板与防护罩之间具有小的间隙,从而防止阳光直射筒身而使筒内温度过高;

•可为雨水的浸入形成第一道防线。

由于室外防护罩要适应一年四季各种使用环境的要求,如烈日、寒风、暴雨、烟尘、积雪等环境,因此摄像机的一般工作温度在-10℃~60℃。室外防护罩一般都带有自动加热及吹风装置,有些还配有刮水器,还有些配有喷淋器等。自动加热及吹风装置实际上是由一个温敏器件配以相应电路完成温度检测的,当温度超过设定的上限值时,自动启动降温风扇;当温度低于设定的下限值时,自动启动电热装置(一种内置电热丝的器件);当温度处于正常范围时,降温及加热装置均不动作。

室外防护罩的散热方式,一般采用强迫对流自然冷却方式,通常都选用轴流风扇,其对流方式有两种。

•在防护罩前端下方设计进风口,轴流风扇置于防护罩的后部,轴流风扇工作,利用空气的对流,将防护罩内的热量带走:

•在防护罩前端上方设计出气口,轴流风扇仍装于防护罩的后部,轴流风扇工作,空气由外面吹进防护罩内,再由出气口排出,用强迫对流方式散热,将防护罩内的热量带走。

轴流风扇工作控制一般采用温度继电器进行自动控制,也可以用控制电压进行控制。高温状态下的温度继电器的控温点选定35℃~40℃,—旦防护罩内的温度高于控温点,继电器触点导通,轴流风扇随之工作;而低于控温点,则继电器自动开路,轴流风扇停止工作。

在低温状态下,防护罩内采用加热措施。加热形式有多种,有采用电热丝加热,也有采用半导体加热器加热。温度起控点一般选择在0℃~5℃之间,当防护罩内的温度低于温控点时,继电器触点导通,加热器通电加热;当温度高于温控点时,继电器自动断开,加热器停止加热。因此,防护罩具有自动保持摄像机工作温度的温控措施。

一种实用的室外全天候防护罩SP-8090的控制电路原理如图4所示。

图4 一种实用的室外全天候防护罩SP-8090的控制电路原理

当防护罩内部温度低于-5℃时,S1接通,开始加热;高于5℃时,S1断开,停止加热。当防护罩内部温度高于40℃时,S2接通,开始降温,低于35℃时,S2断开,停止降温。雨刷由AC 220V继电器控制,使用AC 24V产品时,由AC 24V继电器控制,但解码箱输出电流要大于2.8A。

有的室外全天候防护罩还有喷淋器,其主要功能是向防护罩的前脸玻璃上喷水,用于清扫防护罩前脸玻璃上的灰尘,以配合刮水器完成对前脸玻璃的清洁。当控制器或解码器输岀控制电压,即可开启喷淋器的电磁阀,控制微型泵将水喷向防护罩的前脸玻璃。值得指出的是,配有喷淋器的防护罩应同时具有供水储水装置。

由于室外使用环境恶劣,室外防护罩的强度一般比室内型高,用料也大,且抗锈蚀的要求也比室内型的高,因此室外防护罩的重量要比室内防护罩重得多。

 

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