高速球摄像机

    在高速球型摄像机发展的初始阶段，人们在选购产品时，主要考虑它的常规操作功能，如摄像机的焦距范围、像素、水平分辨率、信噪比、快门调节方式、白平衡自 动追踪模式、背光补偿以及低照度自动切换的能力等;其次，对于云台则考虑云台水平、垂直连续运行角度、运行速度调节范围，包括快速反应能力、高速运行的可 靠性与寿命、低速时运动的稳定性、图像是否抖动等因素;而对球机存储预置点的能力，则主要考虑云台的位置、变焦位置记忆定位的度等。但是，随着高 速球型摄像机的普及、用户认知度的不断提高以及人们对特殊场合运用等综合因素的考虑，高速球摄像机的功能也不断得到更新和完善。如很多高速球都增加了多路 报警输入、长焦视控、系统自动学习等功能。
    在高速球的发展趋势中，主要的特征表现为功能控制更加智能化、人性化。
    1 实时时钟(RTC)球机
    除了实时显示当前的时间和日期外，还可以定时启动某些功能。如在上午的8∶00~9∶00自动执行所设的条巡视轨迹的巡航;下午的15∶00~18∶00运行自动扫描功能等，更加体现了球机智能化的特点，可以满足客户较为“苛刻”的要求。
    2 自动追踪功能
    当有物体进入球机的监控范围时，在圈定指定的目标后，球机能够随着目标的移动而自动移动，达到自动跟踪的目的。目前这项技术国内还没有生产厂家能够完全掌 握，关键就是目标物体跟踪的性不能确定，这与软件程序的编写有很大关系。处理方法是在各种情况下准确地通过参数筛选，调用既定的程序使球机始终跟踪确 定的目标物体。
    3 提供多种接口
    一般而言，现在市场上的高速球接口相对单一。由于现在IT行业的迅猛发展，监控和IT行业的关系也越来越密不可分。很多客户在中端传输时使用光端机、网络 甚至无限传输;而前端的球机接口没有及时跟上这些设备的使用，所以，今后接口的多种配置将是一个趋势，包括光纤接口、网络接口和现在广泛采用的普通接口。
    4夜视功能
    在闭路电视监控系统施工中，现在市场上很多摄像机普遍都可以很好地解决白天的监控需求，并且众多厂家的摄像机也都在水平分辨率和色彩还原等方面有了长足的 进步。但是，当环境照度变得很低或在完全没有光照的情况下，要想使摄像机捕捉到符合监控需求的图像就变得比较困难。如果采取增强白光照明的方法来解决，大 量的电力消耗会造成资源流失和成本增加，同时，增加环境照明无益于监控设备的隐蔽，甚至可以提醒那些有恶意企图者避开有效的监控范围，实施不良行为或是犯 罪活动。因此，生产厂家把目光逐渐集中到红外夜视系统，而用户对这类产品的使用意识也进一步加强，因此市场需求也越来越大。相对而言，现在在高速球中加入 红外照明较为困难，但是随着市场的发展，相信在不久的将来，会有红外高速球不断出现于市场上。
    5坐标控制方式
    逐渐增多网络视频监视或IP监视系统正在占领越来越大的市场份额。传统的控制方式是控制云台的上下左右移动，但由于网络延时，需要连续不断地发布控制命令来跟踪目 标，搜索目标就显得力不从心。如果改用直接坐标控制方式，将监控范围内的空间化为空间坐标，定位所需监控点的坐标位置，只要发一次调用其坐标命令，即可将 目标移到屏幕的中心，这样可准确地找到目标物体，同时也方便了使用者，使操作更加人性化。
    6图像去抖动功能
    在空旷的野外，当风力较大时，监视器上的图像会来回晃动。其实这种晃动并不是把球机吹动了，而是由于和球机支架相连的立杆或别的固定物体的纲性不够造成 的，晃动的幅度与杆子或支架的纲性有关。依靠球机的去抖动功能就能够很好地解决这一问题，使得用户在大风天气里，依旧可以看到清晰、稳定的图像。
    7 协议日趋标准化
    目前，市场上的协议多种多样。虽然球机中集成了多种协议，但如果控制器协议不标准会造成球机的部分功能不正常或某些功能不能使用。现在，全国安全防范报警 系统标准化技术委员会秘书处正在制定《视频安防监控系统前端设备控制协议》，目的是为了让各厂家有一个统一的协议可以遵循。相信该协议标准颁布后将对协议 标准化起到一定的作用，各厂商间产品的兼容性也会越来越高。总之，现在球机的发展方向已逐步向IT行业接近，尤其是中后端。相信在不久的将来，会出现更多的人性化、智能化的产品来满足监控市场的需求。

    球机的安装
    安装高速球摄像机前应严格按照电气规范进行管线敷设，将强电与弱电信号线隔离穿敷，避免干扰。在室外空旷环境，应采取独立的外部防雷措施。球机本身也应保持良好的接地，防止静电累积等对球机产生影响。
    安装时要正确接好电源线、通信线和视频线，连接时要仔细参照安装说明的要求，以确认通信方式和相应的引脚定义。一般地，设备应在施工后期安装，以避免施工现场的大量粉尘侵入球机，直接影响其使用效果和寿命。
    此外，以下注意事项应予以额外重视：　注意事项一：供电
    为保证球机正常工作，供电电源不宜低于球机输入电压的标称值。当标称值为24VAC，电压波动不宜超出±25%。球机常见工作电压为24VAC。目前市场上存有220VAC型号球机，其实质将变压器内置于球罩，变压后给球机供电。布线时应强调强、弱电分开，以避免强电对弱电的干扰。球机内部空间有限，内置变压器使强弱电共处，从而影响弱电信号。此外，内置变压器会加重散热负担，从而增加了内置电路烧坏的可能性。
    根据现场环境不同，可选择本地220VAC转24VAC，或远程变压、集中供电方式。集中供电时，应充分考虑传输线路对电能的损耗。选择输出功率较大的设备并适当提高输出电压，以承载线路压降，如选择28VAC输出给远程球机供电。
    球机是否已获得足够的电力驱动?可通过万用表测试，方法是在负载(球机)开启的情况下用万用表测量球机一端电源线的电压，观测电压是否在球机许可范围内。特别需要注意的是，室外球机在加热器启动或停止时，其消耗的功率相差甚远，对室外球机供电时一定要考虑在恶劣环境下球机所需的大供电功率。
    当市电电压波动超出+5%～-10%范围时，应设交流稳压装置。可安装UPS以提供不间断稳定电源供给。
    注意事项二：接地
    高速球摄像机的接地主要分为外壳接地和内部电气接地。
    外壳接地主要用来防止静电积累、电气漏电等，室外球机还特别要加装外部防雷措施。一般来说，安装在立杆支架上的室外球机外壳由于旋接在金属支架上已自然形成接地保护，可不做特别处理。
    球机内部的数据线和视频线都已做相应的接地处理，将球机内部的GND端与地线相连接，以确保设备有效接地。
    注意事项三：地环回路
    即使设备有效接地，但球机和中心设备间不同地位的零电势存在差异、电源负载存在不均衡，仍会引起接地电位差。该电位差通过同轴电缆形成的闭合回路产生电流，引起干扰，从而影响视频信号的正常传输，通常表现为图像中间有水平方向的杂波。
    解决地环回路问题有效的办法是在视频传输中增加地环隔离器。现在室内/外装球机视频信号大多仍采用同轴电缆传输，且部分球机到中心设备较远，较易形成地环回路。如采用光端机进行信号传输，则能较有效地避免地环回路的影响。
    注意事项四：防水
    室外球机安装必须做防水处理。
    对于悬吊式安装，球机与支架旋合处存在间隙。若遇雨雪天气，水会沿缝隙渗入内部造成危害。因此，安装时应采取防水密封措施，杜绝雨水等从螺旋接口处进入。
    球机安装支架的选择也相当重要，推荐选用原配支架。原配支架充分考虑了防水问题，如以倾斜度设计使球机旋接端略高。即使支架内进水也只会倒流至立柱内，而不会流人球机。因此，若用户自行制作支架应充分考虑防水因素。
    支架内为何会有水滴?一般来说，白天温度较高，立杆内的水汽进入支架。夜间温度降低时，水汽就会冷凝成水滴，凝聚在支架沿壁。当支架无倾斜设计，或反方向倾斜时，水滴会沿壁流入球机，造成危害。为减少水汽进入支架，可将支架与立杆结合处用橡皮泥或硅胶等进行密封处理。
    注意事项五：散热
    高速球摄像机工作时的散热问题也必须要考虑。
    市场上部分品牌球机无室外型号，因此不能直接应用于室外，必须加配室外护罩等配件,以使其能适应户外恶劣的或的温差环境。
    设备调试
    控制设备通过由微拨开关设置的地址码来识别球机。所以正确设置地址码，确保球机的正常通讯。以Pelco的球机为例，微拨开关可设置通讯波特率和球机的通讯地址。球机通常会兼容多种协议，如Pelco球机兼容同轴、Pelco-D、Pelco-P，不同协议间球机具备自适应功能，无需再单独设置。
    SW1用来设置球机的地址信息;SW2是通信线以菊花链方式连接时设置球机的终端信息，如远端的球机应设置为终端状态;SW3用来设置球机与控制设备间的通信波特率，所示用6、7、8号微拨开关的不同组合可以选择不同的波特率。1~5号拨码开关用来选择其它一些辅助功能。
    每个球机安装完毕后应首先进行单体调试，这样可以减少全系统调试时的负担。Pelco的球机提供RJ45接口用于单体调试。通过RJ45接口把球机与调试工具包连接起来，可以调试球机的输出图像、云台转动、镜头拉伸等。亦可进入球机菜单，进一步做初始设置。
    故障排除
    除了球机本身故障外，安装调试时遇到的故障多半由外部设备引起。
    现象一：球机反复重启
    球机反复重启通常由于供电电源功率偏低，不足以驱动球机正常工作所引起。先用万用表检测球机供电电压，必须在负载(球机)开启的情况下测量，判断是否存在供电问题。特别需要注意的是，室外球机在加热器打开和不打开时消耗的功率相差甚远，供电时一定要考虑球机的大功率，保证供电设备足够驱动球机正常工作。
    现象二：视频滚动
    球机视频图像在监视器不断滚动，此种现象大多由视频同步问题引起。24VAC球机大多根据交流电源中的相位进行自动同步，可调出球机菜单，选择相位自动同步功能。若因电源相位导致自动同步失效，则可在球机菜单中手动设置相位值来解决同步问题。
    现象三：控制乱码
    当高速球摄像机出现无规则旋转时，首先检查中心设备是否出现误操作，然后检查球机菜单是否启动了随机扫描模式。若以上步骤均正常，则大多由于数据通信线路受干扰而不间断发送乱码信息所致。干扰主要来自传输路径上的电磁干扰，而光端机在光电还原时也可能出现偏差。

    价格与服务质量
    勿容置疑，客户关心的要算价格问题，但价格不是取舍产品的因素，客户必须考虑综合因素，权衡产品的性能和价格等各种因素，选择性能指标达到项目的要求、工作稳定可靠、价格适当的产品才是客户的明智选择。
    关于产品的服务质量也必须归纳到产品质量上，服务质量包括产品出现质量问题后的维修或更换，更应包括售前、售中和售后的完整服务体系。售前要与客户共同探索项目的佳解决方案，向客户提供免费的产品培训，充分展示产品的性能特点。售后服务要指导客户如何正确地安装和调试设备，并及时地提供周到的维修服务，解决客户遇到的技术难题等。好的一个企业即使经常推出新产品，但对已经销售的产品依然有良好的硬件和软件的维修保障。
    外型的选择
    高速球的形状有全球形、圆柱形和半球形，安装方式有垂挂式、壁挂式、嵌入式等。工程商或用户可以根据自己的实际情况来选择一款外观合适的高速球。一部好的高速球应该具备外型精巧的特点，使其在视觉上产生一定的修饰作用，而且无论安装在何种场所都不会引起特别的注意，使其比较隐蔽，不会影响监控场所的整体布局效果。
    摄像机的选择
    高速球型摄像机是一种摄像设备，摄像机的性能指标是重要的选择参数。现在市场上使用的多数为日本和韩国制造的一体化摄像机。在选择快速球型摄像机倍率的时候，不要以倍数来考虑观看的远近，不要以镜头的焦距大值来选择，比如16倍一体化摄像机(大为63mm)就没有8-80mm的10倍三可变镜头(大80mm)看得远。而且在选择倍率时，应以光学变倍为主要参考，不应把电子变倍计算在内，因为电子变倍是在降低图像清晰度的前提下进行放大处理。
    在摄像机照度的选择方面，18倍SONY和23倍HITACHI使用了不同的处理方式，但使用效果上是基本一致的，在外界光线低于可清晰成像的彩色画面临界照度时，不需要手动控制，快速球机可以进行自动识别，自动切换至黑白图像(有些厂商也可提供手动切换功能)，以上所提及的两种产品都可以在黑白摄像状态下达0.01Lux。
    云台性能的选择
    快速云台是高速球型摄像机的核心机械部件，它的可靠性决定高速球型摄像机的稳定且不间断使用的性能。云台的机架部分因冲压件组合设计比较方便，所以现在多数产品使用这种结构方式。但另一方面，由于这种组合结构对几十种冲压件的尺寸要求很高，在安装、运输和使用过程中容易出现问题等原因，现在有部分快球生产企业也开始采用设计要求较高的铸铝机架设计或注塑机架设计，提高了批量产品的一致性和机架稳定性。
    高速球型摄像机使用的电机也是应该注意的方面，现在多数采用的是直流电机和步进电机，采用直流电机运行噪音较小，且比较平衡，但产品成本高、控制系统比较复杂、使用寿命较短，因此目前生产厂家都开始大量使用步进电机。步进电机具有制造成本低、定位控制准确、使用寿命长等众多优点，并解决了控制和噪音问题，通过很高的细分电机驱动方式，大程度地减少了在低速高倍状态的图像抖动，减少了监控人员的视觉疲劳。此外，快速球型摄像机在功能上也比普通云台更胜一筹，其变速旋转可以轻而易举地扑捉到移动目标;无限位旋转的导电环设计，保证了扑捉目标的速度，提高了由于系统连线牵拉造成的寿命问题;180度自动旋转解决了丢失正下方移动目标的问题。因此，高速球型摄像机的集成虽然较复杂，却是使用可靠的多功能云台系统。
    支持协议的选择
    高速球型摄像机的大脑是解码器，它也是和外界控制系统连接的部件，其所有的功能都是通过它的解码来实现的，在选购搭配中应着重注意，以免产生不能控制的尴尬情况。解码器同控制系统命令的握手方式，是通过相同的内部约定来实现的，也就是通常所说的通讯协议。使用者应根据使用控制器的控制协议类型，来选择不同通信协议类型的球机。
    控制器的协议类型必须与球机的协议类型一致，方能控制，否则，球机将不受控制。通常，当用户已经选择好某种控制系统后，例如系统使用了PELCO协议的矩阵控制器或具有此项协议的硬盘录像机后，在选购球机的时候，就必须选择具有PELCO协议的快速球型摄像机，否则将出现不能控制的情况。进口快速球机的通讯协议基本上自成一体，这给用户选择控制系统带来了一定的局限性，现在也出现了具有多协议集成的快速球型摄像机，可集成多种国内外常用的通讯协议，使客户可以轻松自如的组合系统。

    监控范围广，无盲点
    道路监控要求监控范围广，在人口密度大的交通道路路口要求360度监控，全方位、无盲点，图像清晰，可以作为取证依据。高速球设备中具有导电滑环，可以360度连续高速旋转，配有自动聚焦的高倍数的一体化摄像机，一般光学变倍为18倍、22倍等，在要求高的重要交通路口可选用26倍、35倍的一体化摄像机，这样可以完全满足监控的全方位需求。
    精准定位，快速跟踪
    道路监控中必须处理违章、交通事故、治安案件等异常情况，要求前端摄像机快速精准的定位和跟踪快速移动的目标。高速球内置一体化摄像机的自动聚焦可以迅速聚焦定位，更关键的是，高速球一般内置高解细分的步进电机，大旋转速度用预置位速度衡量，一般高速球都可以做到每秒钟旋转300度以上，基本上每秒钟可以旋转一圈保证足够快速。自动翻转是指在摄像机在垂直向下时可以做到180度自动翻转，这样保障摄像机可以连续跟踪监控目标。手动速度是指交管部门在中央控制室操作键盘等后端控制设备时的手动操作速度，一般分为手动低速度和手动高速度，手动低速度可以保证在变倍放大时图像的平稳性，手动高速度可以手动快速跟踪监控目标如可疑人物、肇事车辆等。
    随着“平安城市”建设市场的升温，高速球型摄像机的发展也越来越快，它以其独特的功能即360°旋转功能，能监测到所有区域范围;安装方便，简化了布线和 管理过程;集成化、智能化的程度高等特点成为监控领域的宠儿。数年前，高速球市场主要是进口品牌统领天下。高速球是集成了多个部件的设备，价格通常比传 统 的云台加摄像机、防护罩要高。因此，高速球在用户的心中是高端产品且价格昂贵，以致极少有人问津。如今，国内高速球的技术、品质已经比较成熟。在价位上，无论是国产还是进口产品，都在逐年调整，进口高速球从当年每台的5~6万元，降价至1~2万元;国产高速球从低端到高端配置的价格范围每台约是 3000~7000元不等。以前多数不用高速球的场所如小区、道路等，也开始越来越多地使用。可以说，现在在各种场所都可以看到高速球的身影，如城市监 控、体育场馆、港口、地铁、校园、大厦、宾馆等。这些领域的应用都在一定程度上增加了高速球的市场容量。
    近几年，多数业内人士反映，国家“平安城市”的建设是使高速球市场异常活跃的一个重要因素。因为在户外城市监控工程中，一体化摄像机和高速球型摄像机是 主角，尤其是在城市交通中，高速球是被广泛提倡使用的前端设备。据业内人士估计，从厂商向国外几大机芯巨头采购一体化机芯的数量来看，目前高速球的年需求量约是6~7万台，而随着“平安城市”的实施，这一数字会再有增长。高速球之所以在城市监控中受欢迎，与它自身的特点是分不开的。如在路口监控中，高速球 可以360°旋转、没有盲角，对于路口的四个方向都能“兼顾”到，而且跟踪、响应事件的速度快。当有人闯红灯时，高速球就可以自动旋转，迅速监视路口的各个方向。据行内人士表示，高速球在城市监控前端设备的应用中大约占1/4。以目前的21个 试点城市的建设来说，已用到10~20万台高速球，随着其它城市相继启动监控项目，使用量还会增加。“平安城市”的建设促进了高速 球市场量的增长，同时也提高了市场对高速球的认知度，并给高速球厂商带来了商机。

    “高速球型摄像机”一词是从国外High　Speed　Dome翻译过来的，有人把它叫做“快球”，还有人称它为“一体化球型摄像机”。但目前该产品的市场情况比较混乱，业界对高速球没有作出特别明确的定义，高速球与中速球、匀速球、恒速球等概念也没有明确的区分。虽然如此，业内人士普遍认同“快球”是 “高速球”的简称。高速球与中速球一样，都可以变速控制，但中速球的转速为60°~120°/s;高速球的转速在120°/s以上;匀速球可以理解为恒速 球或慢速球，它不可以变速控制，只能以恒速控制，转速在15°/s以下。以转速来划分高速球、中速球、匀速球的标准目前在业内已是约定俗成的作法。
    高速球型摄像机是现今安防市场中高端一体化摄像设备，也是电视监控领域的宠儿。不同于传统云台搭配摄像机的方案，高速球型摄像机具有许多优点，它主要是将摄像机、电动变焦镜头、解码器、CPU处理器、非易失性存储芯片等集成于一体，密封于球型防护罩内的智能化摄像机系统。由于其外形美观、无压迫感、且不易被察觉、安装方便等众多特点，因此具有无可比拟的优势。在价格上，它的综合成本随着技术的不断进步而逐渐降低，为下一步在监控系统的大量应用提供了有利条件;在系统集成上，它大限度地减少了在系统搭建中连接部分出现问题的几率;使用上，人性化的功能设计，快速的安装方式便于安装者的使用维护，因此，倍受用户的青睐。

    高速球的原理实际上大致就是以上所说的，而具体来说，高速球采用“精密微分步进电机”实现高速球的快速、准确的定位、旋转。所有这一切都是通过cpu发给的指令来实现的。然后将摄像机的图象、摄像机的功能写进高速球的cpu，实现在控制云台的时候，将图象传输出来，并且能将摄像机的很多功能，例如白平衡、快门、光圈、变焦、对焦等功能同时实现控制。一般高速球都分为球心部分、外壳部分及配件部分。任何厂家的高速球，都有一个用机架把包一体机机心、控制解码主板和电机云台系统的统一起来的球心部分，然后球心部分跟外壳用螺丝或者别的方式连接起来，球心是核心部分，外壳一般有多种外观，比如派尔高外观、松下外观、和自己设计的外观。外壳一般都是采用铝合金，也有塑料的，铝合金的一般又分为铸造和冲压的两种外壳。铝合金的比塑料的好，冲压的比铸造的好。下外壳是透明罩部分，透明罩必须采用光学透明罩，才能保证通光率和图象无变形，同时还要考虑防老化、防破坏、防尘等问题。配件部分一般包括支架部分，加热器部分，扇热部分。支架包括壁装支架、吊杆支架、表面贴装吸顶、嵌入式吸顶不需要支架，一般室外球都装有扇热的装置，而加热装置只有在严寒地区才选装，室内球原则上没有扇热和加热部分。配件还包括电源，一般用的都是24伏2到3安电流的变压器供电。高速球有几个主要的硬件部件，首先是电机，然后是滑环，然后是电源部分和控制主板。传动的皮带也很重要。
    高速球的通讯问题还有就是涉及到通讯协议和通讯方式的问题，通讯协议是指高速球跟主机系统相通讯时候，选择的通讯协议，比如pelco、曼码、松下、菲利普协议等。通讯方式是指这些通讯协议采用什么方式来进行通讯，比如485通讯方式、232通讯方式、422通讯方式、同轴视控通讯方式，一般来讲，高速球都采用485通讯方式，而通讯协议各个不同厂家不同。

    高速球摄像机是一种智能化摄像机前端，全名叫智能高速球型摄像机，或者一体化高速球智能球，或者简称快球，简称高速球。高速球是监控系统复杂和综合表现效果好的摄像机前端，制造杂、价格昂贵，能够适应高密度、复杂的监控场合。 高速球是一种集成度相当高的产品，集成了云台系统、通讯系统、和摄像机系统，云台系统是指电机带动的旋转部分，通讯系统是指对电机的控制以及对图象和信号的处理部分，摄像机系统是指采用的一体机机心。