視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀分析與研究

劉哲睿 董奧冬 楊林 丁東坡 龍潔 郭莎莎

國網(wǎng)河南省電力公司焦作供電公司 河南焦作 454150

1 某項(xiàng)目中應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀的背景

（1）監(jiān)控、傳輸設(shè)備安裝維護(hù)包括視頻監(jiān)控安裝維護(hù)、光纖通信安裝維護(hù)、攝像頭檢測、視頻傳輸通道檢測、云臺控制等多個項(xiàng)目，需要不同的測試測量儀器；（2）控制室從攝像頭采集到的圖像信息的質(zhì)量取決于攝像頭的清晰度。目前的視頻測試儀大都只能抽象顯示圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量，并不直觀。（3）監(jiān)控系統(tǒng)中強(qiáng)電故障，如果不及時排查，也會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的不正常運(yùn)行。本成果-視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀是基于以上問題，對傳統(tǒng)的儀器進(jìn)行整合開發(fā)的。視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀不僅可以實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)中的光傳輸通道測試、視頻質(zhì)量測試、云臺控制，也可以通過高精度萬用表模塊測量強(qiáng)電部分。

2 某項(xiàng)目中視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀研究內(nèi)容

2.1 需求分析

根據(jù)工作實(shí)踐中遇到的情況，為使工作人員更方便的進(jìn)行測量，本設(shè)備需要集成光功率計(jì)、數(shù)字萬用表、視頻監(jiān)控測試儀、網(wǎng)線、RS232測試功能。根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇視頻監(jiān)控測試、光功率測量、萬用表測量等模塊，并設(shè)定模塊功能。

2.2 功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析的結(jié)果，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀進(jìn)行功能架構(gòu)設(shè)計(jì)，以微處理器為核心運(yùn)算單元，以電源電路作為支持電路，建立萬用表模塊、光功率計(jì)模塊、視頻監(jiān)控模塊、顯示模塊等多個功能單元，整合數(shù)據(jù)采集和通信等周邊電路，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的架構(gòu)布局。如圖1所示

圖1

2.3 功能電路實(shí)現(xiàn)

根據(jù)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)各模塊電路：

（1）光功率測量模塊，光功率測量原理流程如下，被測光通過接口變換器，變換后的信號經(jīng)放電電路處理送由AD采集電路處理，得到的數(shù)字信號經(jīng)計(jì)算處理后顯示。如圖2所示，該光功率計(jì)集成模塊覆蓋波長850nm 、1300nm 、1310nm 、1490nm、1550nm五個波長校正點(diǎn)?？删€性或非線性顯示光功率，既可用于光功率的直接測量，也可用于光纖鏈路損耗的相對測量。

圖2

（2）數(shù)字萬用表模塊，內(nèi)置的性能穩(wěn)定、高可靠性的數(shù)字萬用表模塊，可用于測量直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻測量、通斷測試，功能齊全，測量準(zhǔn)確度高。

數(shù)字萬用表由數(shù)字電壓表(DVM)配上各種變換器所構(gòu)成的，因而具有交直流電壓、交直流電流、電阻和電容等多種測量功能。下圖3是數(shù)字萬用表的結(jié)構(gòu)框圖，它分為輸入與變換部分、A/D轉(zhuǎn)換器部分、顯示部分。輸入與變換部分，主要通過電流一電壓轉(zhuǎn)換器(w)、交一直流轉(zhuǎn)換器(AC/DC)、電阻一電壓轉(zhuǎn)換器(R/V)；電容一電壓轉(zhuǎn)換器(CN)將各測量轉(zhuǎn)換成直流電壓量，再通過量程旋轉(zhuǎn)開關(guān)，經(jīng)放大或衰減電路送入A/D轉(zhuǎn)換器后進(jìn)行測量。A/D轉(zhuǎn)換器電路與顯示部分由ICL7106和LCD構(gòu)成。

圖3

（3）視頻監(jiān)控測模塊，視頻信號由于視頻線纜過長會造成信號衰減，視頻信號的衰減會造成圖像暗淡，降低圖像動態(tài)范圍；如視頻信號過強(qiáng)，會造成虛影，降低圖像的清晰度。視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀的視頻信號測量功能，實(shí)時顯示視頻信號的電平值，如果超出范圍，儀器的屏幕會有提示信息顯示。

同時，可通過視頻OUT端口，發(fā)送多種制式（PAL，NTSC）彩色圖型條，圖型條有：白、黃、青、綠、粉、紅、藍(lán)、黑共八種顏色，通過監(jiān)控中心的監(jiān)視器是否接收到彩色圖型條來判斷視頻通道是否正常傳輸，通過監(jiān)控中心接收到的彩色圖型條，可以判斷是否因?yàn)閭鬏斢兴p或干擾造成顏色偏差。

本成果選取成熟視頻監(jiān)控模塊，在本設(shè)備上直接集成，監(jiān)控模塊如圖4所示：

圖4

（4）網(wǎng)線、RS232測試電路，頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀獨(dú)特的網(wǎng)線測試功能，通過儀表上的UTP Cable Test測試端口，可以測試出各種網(wǎng)線的連接方式（任意兩線或兩線以上），甚至視頻監(jiān)控工程的各種RJ45連接，都可以快速、準(zhǔn)確顯示出來。簡單、方便、實(shí)用。該測試儀還可以通過RS485/RS232接口捕捉鍵盤或DVR發(fā)過來的控制協(xié)議代碼，檢驗(yàn)監(jiān)控中心機(jī)房發(fā)送過來的PTZ控制命令數(shù)據(jù)是否能正常收到，驗(yàn)證RS485/RS232數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)網(wǎng)線測試儀電路原理如圖5所示：

圖5

2.4 結(jié)構(gòu)殼體設(shè)計(jì)及產(chǎn)品裝配

根據(jù)內(nèi)部功能電路需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行殼體設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)采用PROE軟件完成建模、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)裝配、干涉檢查等整個過程，生產(chǎn)設(shè)備采用數(shù)控加工機(jī)床，材質(zhì)采用ABS工程塑料進(jìn)行零件加工，然后經(jīng)過去毛刺、噴漆、攻絲等后處理工藝，完成整個結(jié)構(gòu)殼體的制作。具體過程分解如下，如圖6所示：

3 某項(xiàng)目視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合測試儀創(chuàng)新點(diǎn)

（1）一機(jī)多用，可以對弱電、強(qiáng)電中多種故障同步排查。設(shè)備整合光纖通信光功率測量、數(shù)字萬用表等模塊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中的光傳輸通道、視頻和云臺控制，同時可以測量強(qiáng)電部分。（2）專門為攝像機(jī)的供電而設(shè)計(jì)了12V 1A的電源輸出端口，為攝像機(jī)提供臨時的供電。（3）支持云臺預(yù)置和調(diào)用功能，將球機(jī)將當(dāng)前狀態(tài)下云臺的水平角度、傾斜角度和攝像機(jī)鏡頭焦距等位置參數(shù)保存到該儀表中，也能通儀表快捷調(diào)出預(yù)置位。（4）獨(dú)特的網(wǎng)線測試功能，通過儀表上的UTP Cable Test測試端口，可以測試出各種網(wǎng)線的連接方式（任意兩線或兩線以上），甚至視頻監(jiān)控工程的各種RJ45連接。

本成果的技術(shù)方案是整合多種測試模塊，并通過功能開發(fā)，解決電力系統(tǒng)監(jiān)控視頻圖像聲音卡頓、延時、丟幀等問題，對傳輸通道如光纖傳輸通道進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測、對監(jiān)控視頻采集源如云臺、攝頭等進(jìn)行遠(yuǎn)端控制、監(jiān)控等。

圖6 裝配模擬