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如何保证监控摄像头在户外高、低温、风沙、爆雨、冰雪等恶劣环境下正常工作

浏览:1340次 日期:2014-08-01

  如何保证监控摄像头在户外高、低温、风沙、爆雨、冰雪等恶劣环境下正常工作? 用各类防护罩,可延长其工作寿命,而保证正常长时间工作!

  防护罩
  为了保证摄像机、镜头工作的可靠性,延长其使用寿命,必须给摄像机装配具有多种特殊性保护措施的外罩,称为防护罩。除此之外,防护罩还可以尽量防止对摄像机和镜头的人为破坏。与云台设备相似,防护罩一般分为通用型和特殊用途型,又可分为室内型和室外型。  

  一、通用型防护罩

  室内防护罩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,同时要能够配合安装地点达到防破坏的目的。室内护罩一般使用涂漆或经阳极氧化处理的铝材、涂漆钢材、黄铜或塑料制成,如果使用塑料,应当使用耐火型或阻燃型。防护罩必须有足够的强度,安装界面必须牢固,视窗应该是清晰透明的安全玻璃或塑料(聚碳酸酯)。电气连接口的设计位置应该便于安装和维护。

  摄像机工作温度为-5℃~45℃,而最合适的温度是 0℃~30℃,否则会影响图像质量,甚至损坏摄像机。因此室外型防护罩要适应各种气候条件,如风、雨、雪、霜、低温、曝晒、沙尘等。室外型防护罩会因使用地点的不同配置如遮阳罩、内装/外装风扇、加热器/除霜器、雨刷器、清洗器等辅助设备。

  首先,室外防护罩密封性要高,以避免雨水进入。同时进线口要开在防护罩的下方,避免雨水顺线缆倒流入防护罩。在防护罩前方还应安装雨刷,以便及时清理所积雨水和污垢,使摄像机能通过玻璃,摄取清晰的图像。罩前或玻璃上除霜器,在视窗积霜、积雪时将其融化。

  其次,防护罩内应装有加热器,在温度较低的环境中进行加热,提升防护罩内部温度,确保摄像机/镜头正常工作;内装或外装风扇可以使罩内空气流通,降低防护罩内的温度;在多风沙少雨水的地点还要考虑配置清洗器,以便和雨刷器配合随时对视窗玻璃进行清洁,保证图像监视效果。

  室外型防护罩的辅助设备控制功能有自动控制和手动控制两种,像加热器/除霜器、风扇都是由防护罩内部的温度传感器自动启动或关闭的,而像雨刷器、清洗器等动作是由控制人员通过对控制设备的操作来实现的。

  室外护罩一般使用铝材、带涂层的钢材、不锈钢或可以使用在室外环境的塑料制造。制造材料必须能够耐受紫外线的照射,否则回很快出现裂纹、褪色、强度降低等老化现象。在需要护罩耐用、具有高安全度、可抵抗人为破坏的环境中应该使用不锈钢护罩;经过适当处理的铝护罩也是一种性能优良的护罩,处理方法有三种:聚氨酯烤漆、阳极氧化、阳极氧化加涂漆。在有腐蚀性气体的环境中不应该选择铝制或钢制互助;在盐雾环境中应使用不锈钢或特殊塑料制成的护罩。

  另外为增加防护罩的安全性能,防止人为破坏,很多防护罩上还装有防拆开关,一旦防护罩被打开将发出报警信号。
监控系统中的防护罩种类繁多,一般可按照其形状分为矩形护罩、墙壁或天花板用护罩、球型护罩、角装护罩、坡形护罩等。

  (一)矩形护罩
  矩形护罩是监控系统最为常见的防护罩,成本低、结实耐用、尺寸多样、样式美观。室内型矩形护罩不需要进行特殊的防锈处理,一般使用涂漆或阳极氧化处理的铝材、钢材或高抗冲塑料,如聚氯乙烯(PVC)、工程塑料(ABS)或聚碳酸酯(如Lexan)等材料。矩形防护罩的开启结构有顶盖拆卸式、前后盖拆开式、滑道抽出式、顶盖撑杆式、铰链悬吊式、顶盖滑动式等,各种结构方式都是以安装、检修、维护方便为目的。

  (二)球型护罩
  球型护罩有半球型和全球型两种,一般室外应用大多采用全球型球罩,室内应用中则会根据现场环境选择半球或全球型护罩。全球型防护罩一般使用支架悬吊式或吸顶式安装,半球型防护罩最常见的是吸顶式和天花板嵌入式安装。

  能够为罩内镜头提供场景光线的塑料球罩有三种:透明、镀膜(镀有半透明的铝或铬)和茶色。在球罩只作为保护摄像机、镜头而不需要隐蔽摄像机的指向时,常采用透明球罩。透明球罩的光线损失最小(10%到15%)。如果希望隐藏摄像机的指向,以获得附加的安全效果,就需要选用镀膜或茶色球罩。光线通过镀膜球罩后回衰减约两个f-stop(约相当于衰减75%),茶色球罩相对来说效果较好,光线衰减只有约1个f-stop,约50%。

  与矩形护罩视窗使用的平面塑料或玻璃的出色光学质量和透光性能不同,所有球罩都会给图像带来一定程度的光学失真,高质量的球型护罩的光学失真很小。摄像机的轴线必须与球罩相交点的外切平面垂直,这样失真至少是均匀的,最主要的影响是镜头的焦距产生微小的变化,这种变化一般是不易察觉或者不另人生厌,否则图像会出现水平或垂直方向的拉伸,尤其在球罩内装有云台是摄像机经常转动时,图像的失真就很容易被发现。因此,光学失真是检验球罩的重要指标。

  室外型的球罩也和矩形护罩相似,除了密封防护等级要满足室外环境使用外,内部装有风扇、加热器等装置以补偿室外环境温度的变化。由于球罩不能像矩形护罩那样安装雨刷器,因此一般都配有如防雨檐或其它类似的装置,以防止过多雨水经下球罩滴落,形成水渍,同时还具有一定的遮阳效果。

  (三)角装护罩
  角装护罩是专为室内墙角(两面墙和天花板的结合处)设计的护罩。一般安装在面积较小的房间或厅内、电梯轿厢、楼梯井或监狱的囚室内。

  摄像机倾斜安装在角装护罩内,指向天花板下面的监视区域,护罩的观察窗口与镜头轴线相垂直。还有一种角装护罩比较特殊,摄像机在防护罩内指向天花板的上方,摄像机上方装有前表民反射镜,可以将天花板下的场景反射给摄像机,反射镜的位置可以上下左右调整,以改变摄像机的视场范围。由于反射镜的场景图像是倒像,因此摄像机必须颠倒安装。

  (四)嵌入式护罩
  嵌入式护罩通常在天花板和墙上,部分外露,部分内藏。这种防护罩适合需要较为隐蔽安装的场合。

  二、特殊用途护罩

  有时,摄像机必须安装在高度恶劣的环境下,不仅要像通用室外防护罩一样具有高度密封、耐高寒、耐酷热、抗风沙、防雨雪等特点,还要防砸、抗冲击、防腐蚀,甚至需要在易爆环境下使用,因此必须使用具有高安全度的特殊护罩。

  (一)高安全度护罩
  这种防护罩一般也称作铠装防护罩,这种防护罩适合安装在监狱或其它容易政治遭到破坏的场所,是由0.134英寸厚的10号焊接钢制成,窗口材料为1/2英寸厚、经过抗磨损处理的聚碳酸酯。护罩可经受铁锤、石块或某些枪弹的冲击而不会遭到洞穿或开裂。机壳以大号机械锁封闭,不宜被拆开。

  (二)电梯用特殊防护罩
  这是专为电梯使用,经过硬化处理设计的护罩。该护罩用不锈焊接钢制成具有防撬功能、引入线在护罩背面,一般人无法触及;视窗是耐磨损的聚碳酸酯。摄像机最佳指向是与两面互相垂直的厢壁各成45°角,同时与天花板平面成向下45°角,在水平视场角超过90°(广角)时可以观察整个轿厢,不会有任何死角。

  (三)高防尘护罩
  高防尘护罩与通用护罩类似,不同的是这种护罩与外界完全隔绝,可以在多沙和多灰尘的环境使用,如果使用不锈钢材料还可以用于腐蚀性的环境中。视窗材料是回火玻璃,可提供最大的安全性、耐腐蚀和耐磨损性。为避免罩内温度过高,常配有遮阳罩和风扇,也可以通过经过过滤的外部压缩空气源来维持找内温度。

  (四)防爆护罩
  防爆防护罩与防爆云台的远离相同,也必须符合防爆和防粉尘爆炸电器设备的安全规定。所用材料与云台相同,通常为厚壁全铝结构或不锈钢结构。防爆防护罩的直径一般为6”、8”、10”等,引入线借口都配有防爆密封件。如果防爆防护罩内空间在容纳摄像机、镜头组件之外还能内装解码器将避免解码器重新制作防爆外壳的烦恼。

  (五)高压护罩
  高压护罩可在有害大气中使用。通过在机壳内填充加压惰性气体,可以达到国家防火协会的要求。这种护罩采用经过耐腐蚀处理的厚壁铝材制造,视窗为1/2英寸厚的回火抛光玻璃。护罩中填充压力为15磅/平方米的低压氮气。氮气是完全惰性的,可以避免护罩内的电火花或电气故障引起的爆炸。护罩本体与外盖之间垫有密封用的O型密封圈。所有的电气连线都要经过气密型密封圈引出。

  (六)高温护罩
  高温护罩是指摄像机应用在大于40℃,靠自然对流和辐射换热不能达到正常工作温度的环境时,保护摄像机、镜头正常工作的护罩。对于高温环境,防护罩应采取特殊的冷却降温手段。常见的冷却系统有风冷系统、水冷系统、半导体冷却系统,还有涡旋致冷、氟利昂、氨致冷等方式。

  风冷系统仍然使用的是空气流动冷却原理,采用强迫通风的方式将冷却剂(净化空气)送入防护罩或防护罩隔层中,将防护罩内热量带出,达到冷却目的。强迫通风冷却系统有直接冷却和间接冷却两种。

  在环境温度大于80℃(如加热炉、炼钢炉等)靠强迫风冷已无法控制温升时,可采用强迫水冷系统。水的导热系数和比热均比空气要大,因此与风冷相比,大大减少了有关换热环节的热阻,提高了换热效率。护罩含有内建的水夹套,可以有效地将摄像机和镜头与外界环境隔离。根据用途的不同,材料可以是铝材或者不锈钢。护罩内部装有风扇,使罩内空气往复循环,以提高热传递效率。强迫水冷系统有两种基本型式,一种是水冷防尘型,其结构较为简单,不带报警装置和空气滤清系统,镜头可使用定焦或变焦镜头,用于80℃的环境。另外一种是炉内高温型,可用于温度高达1600℃的环境,其结构较为复杂,整个系统有报警、空气滤清系统、维修快门和高温自动退出系统。

  高温自动退出系统在探测到摄像机冷却功能发生故障时,电动气动控制的退出装置会自动地把摄像机从燃烧室中退出,避免摄像机、镜头损坏。一般出现下列情况时退出系统启动:⑴探头顶部的冷却水温度超过预定值(≤40℃);⑵压缩空气故障或压力降到预定值(≤0.4Mpa);⑶探头处净化空气孔道故障或压力降到预定值(≤0.02MPa);⑷水流量小于预定值(≤6.8升/分);⑸空气或水监测线路中断;⑹主电源电压故障;⑺控制装置或控制中心室发出退出命令。

  半导体冷却系统又称为温差电致冷,是建立在几个不同的半导体效应基础上的冷却方法。当两种不同的导体组成一电偶,通以直流电流时,电偶的相应接头处会发生吸热和放热现象,这种效应在金属中很若,而在半导体中则比较显著。半导体致冷无机械转动部分,具有无噪音、无震动、寿命长、结构简单、安装容易、可靠性高等特点,不需要冷却剂,致冷程度可根据电流进行调节,其缺点是消耗规律较大,必须使用直流电,工作电流大。

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