視頻監控系統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

國網河南省電力公司焦作供電公司 河南焦作 454150

1 某項目中應用視頻監控系統綜合測試儀的背景

（1）監控、傳輸設備安裝維護包括視頻監控安裝維護、光纖通信安裝維護、攝像頭檢測、視頻傳輸通道檢測、云臺控制等多個項目，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的質量，并不直觀。（3）監控系統中強電故障，如果不及時排查，也會導致整個系統的不正常運行。本成果-視頻監控系統綜合測試儀是基于以上問題，對傳統的儀器進行整合開發的。視頻監控系統綜合測試儀不僅可以實現安防系統中的光傳輸通道測試、視頻質量測試、云臺控制，也可以通過高精度萬用表模塊測量強電部分。

2 某項目中視頻監控系統綜合測試儀研究內容

2.1 需求分析

根據工作實踐中遇到的情況，為使工作人員更方便的進行測量，本設備需要集成光功率計、數字萬用表、視頻監控測試儀、網線、RS232測試功能。根據設計要求選擇視頻監控測試、光功率測量、萬用表測量等模塊，并設定模塊功能。

2.2 功能架構設計

根據需求分析的結果，將視頻監控系統綜合測試儀進行功能架構設計，以微處理器為核心運算單元，以電源電路作為支持電路，建立萬用表模塊、光功率計模塊、視頻監控模塊、顯示模塊等多個功能單元，整合數據采集和通信等周邊電路，最終實現產品的架構布局。如圖1所示

圖1

2.3 功能電路實現

根據功能架構設計各模塊電路：

（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，變換后的信號經放電電路處理送由AD采集電路處理，得到的數字信號經計算處理后顯示。如圖2所示，該光功率計集成模塊覆蓋波長850nm 、1300nm 、1310nm 、1490nm、1550nm五個波長校正點。可線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）數字萬用表模塊，內置的性能穩定、高可靠性的數字萬用表模塊，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，測量準確度高。

數字萬用表由數字電壓表(DVM)配上各種變換器所構成的，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是數字萬用表的結構框圖，它分為輸入與變換部分、A/D轉換器部分、顯示部分。輸入與變換部分，主要通過電流一電壓轉換器(w)、交一直流轉換器(AC/DC)、電阻一電壓轉換器(R/V)；電容一電壓轉換器(CN)將各測量轉換成直流電壓量，再通過量程旋轉開關，經放大或衰減電路送入A/D轉換器后進行測量。A/D轉換器電路與顯示部分由ICL7106和LCD構成。

圖3

（3）視頻監控測模塊，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，降低圖像動態范圍；如視頻信號過強，會造成虛影，降低圖像的清晰度。視頻監控系統綜合測試儀的視頻信號測量功能，實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，發送多種制式（PAL，NTSC）彩色圖型條，圖型條有：白、黃、青、綠、粉、紅、藍、黑共八種顏色，通過監控中心的監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，通過監控中心接收到的彩色圖型條，可以判斷是否因為傳輸有衰減或干擾造成顏色偏差。

本成果選取成熟視頻監控模塊，在本設備上直接集成，監控模塊如圖4所示：

圖4

（4）網線、RS232測試電路，頻監控系統綜合測試儀獨特的網線測試功能，通過儀表上的UTP Cable Test測試端口，可以測試出各種網線的連接方式（任意兩線或兩線以上），甚至視頻監控工程的各種RJ45連接，都可以快速、準確顯示出來。簡單、方便、實用。該測試儀還可以通過RS485/RS232接口捕捉鍵盤或DVR發過來的控制協議代碼，檢驗監控中心機房發送過來的PTZ控制命令數據是否能正常收到，驗證RS485/RS232數據傳輸。傳統網線測試儀電路原理如圖5所示：

圖5

2.4 結構殼體設計及產品裝配

根據內部功能電路需要結合實際情況進行殼體設計，本次設計采用PROE軟件完成建模、設計、結構裝配、干涉檢查等整個過程，生產設備采用數控加工機床，材質采用ABS工程塑料進行零件加工，然后經過去毛刺、噴漆、攻絲等后處理工藝，完成整個結構殼體的制作。具體過程分解如下，如圖6所示：

3 某項目視頻監控系統綜合測試儀創新點

（1）一機多用，可以對弱電、強電中多種故障同步排查。設備整合光纖通信光功率測量、數字萬用表等模塊，實現監控系統中的光傳輸通道、視頻和云臺控制，同時可以測量強電部分。（2）專門為攝像機的供電而設計了12V 1A的電源輸出端口，為攝像機提供臨時的供電。（3）支持云臺預置和調用功能，將球機將當前狀態下云臺的水平角度、傾斜角度和攝像機鏡頭焦距等位置參數保存到該儀表中，也能通儀表快捷調出預置位。（4）獨特的網線測試功能，通過儀表上的UTP Cable Test測試端口，可以測試出各種網線的連接方式（任意兩線或兩線以上），甚至視頻監控工程的各種RJ45連接。

本成果的技術方案是整合多種測試模塊，并通過功能開發，解決電力系統監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行質量監測、對監控視頻采集源如云臺、攝頭等進行遠端控制、監控等。

圖6 裝配模擬