智能球型摄像机

一种监控设备

智能球型摄像机是现代电视监控发展的代表，她集成彩色一体化摄像机、云台、解码器、防护罩等多功能与一体，安装方便、使用简单但功能强大，广泛应用于开阔区域的监控，不同的场合都可以使用。

一般智能球型摄像机都分为球心部分、外壳部分及配件部分。任何厂家的智能球型摄像机，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，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。

智能球型摄像机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。而几大系统之间，起着横向的连接的是一块主控核心cpu和电源部分。电源部分通过与各大系统之间供电，很多地方是采用的二极管、三极管等微电流供电，而核心cpu是实现所有功能正常运行。

智能球型摄像机的原理实际上大致就是以上所说的，而具体来说，智能球型摄像机采用“精密微分步进电机”实现智能球型摄像机的快速、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。

智能球型摄像机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。智能球型摄像机的通讯问题还有就是涉及到通讯协议和通讯方式的问题，通讯协议是指智能球型摄像机跟主机系统相通讯时候，选择的通讯协议，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，智能球型摄像机都采用485通讯方式，而通讯协议各个不同厂家不同。

分类

(1)以云台的转速为划分依据：包括高速球（0-360/S）；中速球（0-60/S）和低速球（0-30/S）。

(2)以使用环境区分：室内智能球型摄像机和室外智能球型摄像机，室外智能球包括防水装置和恒温装置，多为双层带加热和风扇。 (3)以安装方式划分：吊装（通过支架吊于屋顶及天花板）；侧装（通过支架固定在墙面或立杆）；嵌入（直接在天花板开孔，无支架）。

根据使用的一体化摄像机也可以进行分类。

功能

预置点或预置位

所谓预置功能是指智能快球能将当前状态下云台的水平角度、倾斜角度和摄像机镜头焦距等相关参数储存到存储器中，需要时可以迅速调用这些参数并将云台和摄像头调整至该位置。

自动巡航

所谓自动巡航是指可通过预先编程，将某些预置点按要求的顺序编排到自动巡航队列中，只需一个外部命令就可让球机自动地按设定的预置点顺序以设定的时间间隔往复不停地运动

球机的基本概念（3/6）

自动扫描

所谓自动扫描是指预先设定左限位和右限位，可以实现摄像机在左右限位之间以设定的速度水平自动来回扫描。

模式（PATTERN）或花样扫描

所谓模式（PATTERN）功能是用户启动（PATTERN）录制功能后，球机能够连续记录用户在某一段时间内对球机转动及镜头操作的运行轨迹，通过操作命令可以将录下的操作过程自动循环的回放。业界也有把这称为自学习或智能记忆等。

自动运行（AUTOPARKING）

所谓自动运行功能是使用者在一段时间（时间可自由设置）内没有操作时，智能球能自动回到使用者预先设置的某一个重要的预置位（即通常所说的看守位）或执行某一预先设定的功能：自动扫描、花样扫描或自动巡航等。

焦距控制

用户可以通过控制键盘调整焦距的远近，得到所需的全景画面，或是近景视图。

聚焦控制

系统默认自动聚焦。镜头变焦时，摄像机会以物景画面的中心自动对焦，保持清晰图像；在特殊情况下用户可以

手动聚焦，达到希望的图像效果。

光圈控制

摄像机有自动背光补偿功能。在强光背景下，自动对较黑暗的目标进行亮度补偿。对光亮的背景进行采光调整。避免因背景亮度过高而造成整个画面一团光亮，目标却因黑暗而不可辨别的情形，从而实现清晰视图。

自动翻转

操作者将智能快球的镜头镜头操作到底部（垂直）时,球机的镜头会自动翻转180°，并随即向上转，可直接观看到背面的景物，从而实现纵向180°的全程连续监视。

焦距/速度自动匹配

操作者手动控制智能快球时，对焦距较长的情况，球机高速的反应使得轻微触动摇杆可能使画面迅速移动，从而造成画面丢失。基于人性化考虑，要求智能快球必须具有根据焦距的远近自动调整云台水平和垂直转速，使得监控时手动跟踪目标操作更为简便易行。

其他功能

区域显示、隐私保护、白平衡控制、背光补偿控制、彩色/黑白转换控制。

核心部件

一般说来，光学镜头焦距越长变焦倍数越大，该摄像机所能监视并看清的目标也就越远。然而，由于一体化摄像机变焦镜头组受当前国际技术水平的限制，变焦镜

头组的远焦一直在90mm这个难关左右徘徊。一般16倍光学变焦的焦距范围是：4—64mm，18倍光学变焦的焦距范围是：3.1—73.8mm，22倍光学变焦的焦距范围是：4—88mm或3.6—79.2mm，而23倍是3.6—82.8mm，25倍是2.5—62.5mm，27倍是3.25—87.75mm，从以上数据不难看出22倍光学变焦镜头组的远焦88mm是看得最远的，这也是市场比较流行22倍光学变焦一体化智能球机的原因之一。用户在选择镜头变焦倍数时应该要求厂家提供具体的镜头近焦、远焦参数而不应片面听信其广告上的倍数宣传。同样是22倍光学变焦，以日立HITACHI的一体化摄像机为最好，它和韩国产的一体化摄像机不仅存在品质上的差异，也存在很大的价格差异。日立HITACHI的一体化摄像机价格几乎是韩国的二倍。

电刷一体化球形摄像机的第二个关键部件就是电刷。它是一体化智能球机在进行360度连续旋转的同时准确无误地传递视频信号、控制信号的保证。从稳定性和可靠性而言，以美国的品牌为最好，其电刷内部采用金质结构，能确保一千万次以上的寿命。而国内某些球机厂家自行研发的电刷，因为无法很好地解决散热问题（利用黄油来散热，一旦黄油耗损完毕，散热不匀将导致电刷损坏）以及耐磨损问题（受原材料成本和工艺限制，没有使用金质材料，易导致信号传递的可靠性没有保证），一般寿命只有几十万次，这和一千万次相比是完全不同数量级的概念。

电机

一体化球形摄像机的第三个关键部件是电机及其相应的机械结构和控制技术。这是驱动一体化智能球机云台进行水平和垂直运动的动力源泉，球机设计的难点也在此。业界流行使用的电机有2大系列：直流电机和步进电机。

直流电机

从控制的角度来说，直流电机在球机处于静止状态时，电机线圈中几乎没有任何工作电流。直流电机的这种特性，导致直流电机几乎没有什么热损耗，寿命相对较长，一般有10年以上的寿命；若要控制直流电机驱动云台转动，则既要计算球机从当前位置启动的加速度，也要考虑球机将要停在下一个位置的减速度，此外还考虑电机的输出力矩，以保证球机的平稳转动，对控制器的设计要求极高。世界上只有寥寥几家生产商掌握该技术，深圳市艾立克电子有限公司是其中之一。

步进电机

步进电机工作原理决定了它使用脉冲计数的方式进行驱动，属于离散控制系统。若要控制球机从当前位置旋转到下一位置，在匀速控制方式下，只需计算出两个位置之间的步数差即可。相对而言，控制比较简单。比较广泛使用的1.8度或0.9度机械步距角的电机，只要设计好步距角微分电路（比如16微分、32微分、64微分或128微分），就可进行精确角度控制。对于机械步距角相同的步进电机，微分步数越高，控制精度就越高，微分电路的设计难度也就越大。但是必须注意一点：由于步进电机采用微分脉冲技术控制旋转角度和速度，即使球机处于静止状态，为了保持电机的当前位置，电机中必须时刻保留一定的工作电流。因此，步进电机云台存在很大的热耗，电机的寿命自然受到影响。一般说来，步进电机球机寿命仅有3—5年左右。比较通用的散热方法是在球罩内增加风扇，以便在球罩内形成良好的空气循环散热系统。这种方式虽然在一定程度上有助于改善步进电机散热，但是一旦风扇出现故障，由于球罩采用密封结构设计，会出现因局部过热导致球机损坏。使用PELCO球机的用户可能对此深有体会。

选购

使用智能球型摄像机应注意品牌和服务，因为不同厂家生产的智能球型摄像机在功能上节本相同，但内部结构却有天壤之别。以电机的选取为例，好的电机多为进口电机，旋转平稳，噪声低，而有些电机则截然相反。

根据使用环境决定选取何类型的智能球型摄像机。一般要看安全防范等级如何？室内还是室外？安装位置如何？等特征进行选取。

注意事项

有些厂家为了降低成本，使用部件不规范，造成长时间工作中，球机内部声音过大、机械部分脱落、接触不良等现象，因此选购此设备应小心。注意厂家提供的保修计划。

发展趋势

在整个监控行业往数字化、智能化、网络化发展的大趋势下，一体化智能快球也不例外，就球机业界的情况来看，有以下几个趋势：

1）支持网络传输和网络控制的网络快球（IP快球）

2）直接支持双绞线传输或光纤传输，更适合未来智能建筑和ITS智能交通的应用

3）在功能上更加智能化和人性化，如增加面部图像识别和自动跟踪，可应用于在公众场合监控和追捕逃犯；如增加语音自动定位，可应用于视频会议系统

4）在外观设计上，随着集成度的提高，小型化和多样化外观造型设计，使得球机安装会更方便，和使用环境配合得也会更具隐蔽性

注意的问题

首先，在指标方面，一体化摄像机一般采用1/4″CCD,近端焦距在3-4mm，远端焦距在90mm左右,虽然倍数大(大部分产品都在22倍以上),可观察的距离未必像想象的那么远,并不像普通1/3″11-110mm的十倍镜头,说是十倍，可看远景物体，效果和27倍的一体化摄像机差不多，所以，采购时要注意。另外，由于相配套的镜头采用1/4″规格，故通光量会较小，灵敏度会降低，这个也要考虑。

功能方面，主要考虑下面几点：是否有日夜转换，是否有感应红外；工作电压是多少，功率是多少，这和解码器有关，不能大意；是否有真正的背光补偿，这个问题听起来很可笑，其实，确实有的厂家不知出于什么考虑，其背光补偿就是简单加大图像亮度，结果是90%的情况下还不如不打开背光补偿功能，这只能通过测试发现，说明书可不会告诉你，再有，有的一体化摄像机在下午4、5点的时候会出现严重的色偏，可能是由于滤光片或镜头处理不善的缘故，这也要通过测试才能发现。

由于一体化摄像机大量应用在匀速球上，所以其接口方式十分重要。有的一体化摄像机采用单一的插拔借口，接口连线又粗硬，结果摄像机在球内转动时，不断出现电源掉电或控制失控故障，而且这类故障很难解决。因此，宜采用压接方式的接口较妥。当然在一般的防护罩中使用时，由于摄像机相对防护罩是固定的，故不存在上诉问题。

再有，大部分一体化摄像机带有摄像机通讯接口，有485的也有232的，由于这些接口大多是同镜头控制端复用的，因此，你要确定如何实现端口功能转换，因为有的一体化摄像机的控制端转换是采用控制镜头的时间来实现的，如果安装了这类摄像机，就要对使用者说明这一点，否则，一旦控制时间过长，就会跳出菜单，给使用者带来迷惑。

要注意视频制式问题。也许是一体化摄像机机芯货源不稳缘故，各别厂家提供的一体化摄像机会出现NTSC制的，这种问题往往还不易发现，因为监视器都是多制式兼容，PAL制和NTSC制的图像在上面都显示得不错，但这种摄像机一旦接到硬盘录像机或视频服务器上，问题就来了，如果硬盘录像机或视频服务器有“确定的”制式设置功能还行，否则就只好看到怪怪的图像了。

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