監(jiān)控?cái)z像頭防水結(jié)構(gòu)

黃啟駿，林增茂

（1.澳門科技大學(xué)，澳門 999078；2.廣州海晟科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

近幾年以來國內(nèi)各個(gè)城市對(duì)于社會(huì)全面治安防護(hù)監(jiān)控力度都在加強(qiáng)，監(jiān)控?cái)z像頭的使用數(shù)量每年巨高不下，為完成現(xiàn)代城市智能化管理模式監(jiān)控?cái)z像頭在不同場合的安裝是必要的。

同時(shí)為了長期使用攝像頭節(jié)約國民經(jīng)濟(jì)降低安裝和維修成本，防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)十分重要。

為了攝像頭使用正常首要進(jìn)行正確的安裝，很多情況下攝像頭安裝位置的光線照度對(duì)攝像頭清晰度影響較大，光線越強(qiáng)畫質(zhì)越高，所以在安裝時(shí)要求攝像頭避免背光，所以在大街上在路燈旁安裝道路監(jiān)控?cái)z像頭是常用位置。

室外場合的監(jiān)控?cái)z像頭的安裝首要做好防水工作，防止短路情況，目前廣泛使用的監(jiān)控?cái)z像頭還是有線閉路攝像頭，將數(shù)據(jù)線和電源接頭需要隱藏并裹纏防水膠布。避免直接受到陽光照射。

監(jiān)控?cái)z像頭的防水結(jié)構(gòu)主要包括四個(gè)部位，分別是鏡頭，外殼，引出線和玻璃。

1 鏡頭防水

監(jiān)控?cái)z像頭的核心部件是鏡頭，不同的產(chǎn)品也有防水鏡頭和不防水鏡頭的設(shè)計(jì)。線下在學(xué)校和街道上所使用的監(jiān)控?cái)z像頭也有很多的鏡頭類別，不防水鏡頭主要依靠外殼防水是一類，最近幾年將防水鏡頭應(yīng)用到監(jiān)控?cái)z像頭領(lǐng)域的產(chǎn)品也在不斷增多。

1.1 防水鏡頭

防水鏡頭結(jié)構(gòu)主要通過防滴原理和防汽原理實(shí)現(xiàn)的。防滴原理是在鏡頭玻璃上覆蓋一層親水膜，可見水珠有個(gè)頂端，它與玻璃的接觸面有個(gè)邊界。頂端和接觸面邊界的連線與玻璃面構(gòu)成一個(gè)角度θ，叫作接觸角。顯然θ越大，水滴立體化程度越強(qiáng)，反映這種玻璃的親水性弱，對(duì)圖像影響也大；反之θ越小，反映玻璃親水性強(qiáng)，雨滴被擴(kuò)散成水膜（見圖1b），對(duì)圖像質(zhì)量影響也小、因此要解決水滴的影響，必須在鏡頭前邊放置一層親水膜，使水滴盡量均勻散開成為水膜，而且這層親水膜不致對(duì)透光率帶來明顯的影響、

防汽的需求是由于在長期使用過程中，難以保證外殼長期處于正常狀態(tài)，一旦外殼出現(xiàn)裂隙，加雜溫度變化和監(jiān)控?cái)z像頭的整體結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生水汽，水汽十分容易附著在鏡頭上影響光線通過。防汽常用加熱膜來實(shí)現(xiàn)。其總體結(jié)構(gòu)是使用透光率高的光學(xué)玻璃為基礎(chǔ)板件，外側(cè)貼親水膜，內(nèi)側(cè)貼加熱膜。

親水膜表面有很細(xì)微的凹凸和親水基，正是這些因素才使水滴漫開。這里所用的親水膜是用無機(jī)化學(xué)材料構(gòu)成。無機(jī)親水膜抗紫外線破壞性強(qiáng)，受氣候影響也小。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是親水膜對(duì)玻璃附著性強(qiáng)，使用壽命長。

加熱膜可以使用某些三、四族元素的復(fù)合氧化膜，如ITO膜。這種膜本身有一定的電導(dǎo)率，加電后可以發(fā)熱。把這種ITO膜貼在玻璃基板內(nèi)側(cè)就可以烘烤外側(cè)的親水膜，把水分子快速蒸發(fā)掉。

加熱電壓可以由攝像機(jī)提供，也可由單獨(dú)電源提供。電壓可為12V用夾式（grip）電極加到ITO膜上。ITO膜對(duì)玻璃基板附著力也很強(qiáng)。

1.2 不防水鏡頭

對(duì)于本身未涉及防水結(jié)構(gòu)的鏡頭而言，需要在外殼和鏡頭之間安裝O型圈來實(shí)現(xiàn)防水功能。結(jié)構(gòu)上有徑向壓縮防水和軸向壓縮防水。鏡頭需要安裝在玻璃內(nèi)側(cè)然后保障玻璃防水。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)∶一是徑向壓縮防水，需要設(shè)計(jì)O型圈的徑向壓縮量，壓縮量經(jīng)驗(yàn)值為20%～25%；二是軸向壓縮防水，O型圈的壓縮量經(jīng)驗(yàn)值為30%～40%，另外由于鏡頭軸向受力傳遞給鏡頭座和主板，因此鏡頭安裝座最好采用金屬材質(zhì)，塑膠材質(zhì)的鏡頭座高溫下受到擠壓力，容易出現(xiàn)微小的變形，容易導(dǎo)致攝像頭圖像發(fā)朦。

2 前后殼防水

前殼和后殼是構(gòu)成攝像頭的主體，也是PCB板的直接載體，因此前后殼之間的防水更為重要。根據(jù)外形來分，攝像頭殼體可以分為回轉(zhuǎn)體外殼和非回轉(zhuǎn)體外殼兩大類?；剞D(zhuǎn)體外殼大部分為車削件，市場產(chǎn)品常用的前后殼防水結(jié)構(gòu)有三種，主要區(qū)別在于使用O型圈，防水圈還是結(jié)構(gòu)膠。

殼體之間的連接方式為螺紋連接，依靠前后殼擠壓凹槽內(nèi)的O型圈來防水。

非回轉(zhuǎn)體殼體主要靠螺釘把前后殼組裝在一起，依靠前后殼之間的防水圈來防水。

前后殼之間也經(jīng)常會(huì)采用結(jié)構(gòu)膠防水。

三種方式安裝最簡便的是O型圈，適合家用等易于拆卸的監(jiān)控?cái)z像頭應(yīng)用場合使用，成本較低，定期維護(hù)查修的話就可以避免防水效果會(huì)隨著材料耗損而減弱的問題。

防水圈防水效果較好，但是需要根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在工廠定制模具，適合學(xué)校等大量需要監(jiān)控?cái)z像頭的場合運(yùn)用，防水效果較好，不宜拆卸。

結(jié)構(gòu)膠防水效果好，但是配裝難，成本高，防水效果依賴組裝水平，適用于個(gè)人使用，家用場合自構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)。

3 引出線防水

對(duì)于有線攝像頭，供電和信號(hào)輸出需要通過線材進(jìn)行，對(duì)于無線攝像頭，則必須有供電的電源線?，F(xiàn)行攝像頭都必須從殼體內(nèi)部引線出來，因此引出線防水設(shè)計(jì)是攝像頭防水設(shè)計(jì)必須考慮的。

（1）O型圈防水，要注意O型圈壓縮量和硬度的關(guān)系，選擇合適的壓縮量，保證防水效果的同時(shí)，也要保證不能超過O型圈的壓縮極限；

（2）結(jié)構(gòu)膠防水，要注意結(jié)構(gòu)膠填充位置預(yù)留凹槽的直徑和出線孔的直徑，凹槽直徑經(jīng)驗(yàn)值一般是線材直徑的2倍，出線孔直徑一般為線徑+0.2mm，取上偏差。

在街道和學(xué)院內(nèi)的監(jiān)控一般在路燈旁，如此安裝位置主要是為了路燈的光源，以及統(tǒng)一供電的供電系統(tǒng)，并且可以將引出線隱藏在路燈結(jié)構(gòu)內(nèi)，對(duì)于學(xué)校和商場等場合，對(duì)于引出線的防水工作十分重要，一旦防水失效，并出現(xiàn)了漏水情況的話，很可能危及整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。

4 玻璃防水

監(jiān)控?cái)z像頭都會(huì)有外置玻璃窗口，需要很高的透明度，并且起到防塵防水保護(hù)攝像頭本身的作用。且攝像頭玻璃都是經(jīng)過鋼化的玻璃，強(qiáng)度比普通的玻璃好很多，作為主要功能，玻璃的防水作用是非常重要的，玻璃常見的防水結(jié)構(gòu)有兩種∶玻璃防水圈防水和結(jié)構(gòu)膠防水。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：一是玻璃防水圈一般為硅膠材質(zhì)，設(shè)計(jì)時(shí)注意玻璃防水圈的壓縮量，一般來說，壓縮比為30%時(shí)防水效果最好，玻璃防水圈的硬度一般選擇30～40HA。二是結(jié)構(gòu)膠防水，一般玻璃和金屬的粘接大多都用UV膠，也叫無影膠。安裝使用高校，透明無色，不會(huì)影響透光率，痕跡小，但是需要紫外燈輔助安裝，粘合部位寬度最少為兩毫米。

5 常見監(jiān)控?cái)z像頭防水結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

一種監(jiān)控?cái)z像頭的防水結(jié)構(gòu)，包括防水罩，所述防水罩上活動(dòng)安裝有監(jiān)控?cái)z像頭，監(jiān)控?cái)z像頭的兩側(cè)均固定安裝有限位塊，所述防水罩的兩側(cè)內(nèi)壁上均開設(shè)有底部設(shè)置為開口的限位槽，兩個(gè)限位塊的頂部分別與兩個(gè)限位槽的頂部內(nèi)壁相接觸，所述監(jiān)控?cái)z像頭的兩側(cè)還均固定安裝有承載塊，兩個(gè)承載塊相互遠(yuǎn)離的一側(cè)分別與兩個(gè)限位槽相互遠(yuǎn)離的一側(cè)內(nèi)壁滑動(dòng)連接，且兩個(gè)承載塊相互遠(yuǎn)離的一側(cè)均開設(shè)有移動(dòng)槽，移動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)安裝有移動(dòng)板，兩個(gè)移動(dòng)板相互遠(yuǎn)離的一側(cè)均固定安裝有固定塊，兩個(gè)固定塊的底部均開設(shè)有多個(gè)卡槽。本實(shí)用新型的防水罩和監(jiān)控?cái)z像頭的組裝方便快捷，通過防水罩使監(jiān)控?cái)z像頭具備防水功能，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

6 結(jié)束語

隨著社會(huì)需求的提高，各個(gè)城市智能化監(jiān)控系統(tǒng)體系不斷擴(kuò)大，監(jiān)控?cái)z像頭的市場需求穩(wěn)定上升，監(jiān)控?cái)z像頭的防水能力是節(jié)約成本，保障維修順利的最好能力。監(jiān)控?cái)z像頭的防水重點(diǎn)主要在鏡頭、前后殼、引出線和防塵外殼上。對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效提高防水能力，對(duì)于路燈安裝場合，也有和路燈一體化防水的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。