用于制高点监控特殊摄像机实施应用分析

　　现在平安城市项目已经在我国各地如火如荼的展开，试点项目已经竣工投入使用，但是由于监控点的布局设计很难对突发事件的事发地点做出准确的预测，往往会无法获得事件的完整图像。更限于前端监控设备的技术能力，及时获得的图像也会由于清晰度的原因，而无法辨识，对事件的全面了解形成了障碍。在极端情况下，由于平安城市所布监控点距离事发地点很近，监控设备本身也极易被人为破坏，而丧失了提供监控图像的功能。针对这种常用的监控手段的局限性，急需有其他补充手段来达到有效监控的效果。而实现制高点监控成为众多补充监控手段中，最为成熟、稳定、易于实现的方法之一。

　　制高点监控的重要性

　　制高点监控是指在距离地面30-50米，乃至100米以上的位置布设PTZ摄像机以实现方圆一公里到十几乃至几十公里范围的视频监控。不同于普通的图像监控，它着力于在较高的位置实现大范围的图像精确监控，是一种既兼顾大场面，又实现具体目标特写拍摄的视频监控手段。弥补了普通图像监控手段无法避免环境物体阻挡、视野范围较小的缺点，从而实现基本无阻挡的大范围监控。

　　突发事件监控、城市消防监控、城市重点目标监控、城市治安监控、森林消防监控、机场周界保安监控、城市环保监控、防空安全监控、边境防卫监控、小区防卫监控、厂区监控等环境是相当复杂的，如采用普通摄象机、快球方式在5-20米的空中布设，由于建筑阻挡、易被破坏以及摄像机本身的局限性，要完全实现基本无阻挡的全面监控相当困难。而制高点监控利用其足够的高度，配合PTZ摄像机的性能可以轻而易举地实现大范围的精确监控，如果再通过GIS联动系统辅以普通的图像监控则效果更佳。

　　制高点监控系统的实施难度

　　制高点监控系统用途广泛，监控成果斐然，但搭建成功的制高点监控系统还是有一定的难度，特别是其核心部分的前端PTZ摄像系统的稳定性、望远能力、精确控制能力、夜视能力、自我保护能力是影响制高点监控系统成功实施的重要因素。

　　制高点监控系统由于布设高度较高，一般在30-50米以上的高空，风速以及自身的晃动较为严重，因此前端PTZ摄像设备的抗风能力以及自身的运行间隙控制是影响图像稳定的一个关键;由于布设位置较高，而目标的监控范围也至少在1km以上，最远可能达到几十公里，那么如何配置摄像机、镜头辅以PTZ的稳定性使远处的图像尽收眼底也是系统配置的一个难点;由于高空了望所覆盖的范围较大，普通的照明灯根本不可能实现远距离的照射，因此借助辅助设备完成低照度要求就成为了夜间制高点系统实施的唯一有效手段了(特别是在城市灯光稀少，自然照度几乎为零的地区);而架设于高空的PTZ摄像设备如何自我清洁、防锈防雷、除霜抗冻也是制高点监控系统中的一大难点。可见要成功搭建一个制高点监控系统是非常复杂的。除了上述具体情况的制约，在技术上还有如下通光量不够引起图像灰暗、图像模糊等问题要得到有效地解决。

　　制高点监控的解决之道

　　难点并非不可克服的，日本COYAL株式会社推出了的基于一体化高精度可编程云台摄像机系统而实现的制高点监控解决方案，该方案已广泛的应用于日本国土安全防范体系之中，是日本军民共用的防范手段之一。该方案由高清摄像机、长焦距大口径镜头、高精密云台以及GIS控制软件组成，形成了一套真正可应用于实践的解决方案，对相关技术和项目实施中的问题加以解决。

　　作为整个制高点监控解决方案核心的前端云台摄像机选择是极其重要的。有效的克服普通云台摄像机的弱点，是成功实现制高点监控的关键。该解决方案选择了日本COYAL高精度一体化可编程云台、松下高清晰度摄像机以及COYAL利用独特的光学设计长焦距大口径镜头作为整个系统的前端，有效解决了图像解像力的问题。

　　另外，为了解决制高点监控中夜间监控照明的问题，该方案采用了专门为低照度环境而设计的激光辅助照明产品，该产品配合超低照度、高清晰度摄像机，以及配套的大孔径专业镜头，结合专门设计的云台、防护罩电路，可以使夜间的图像变得清晰可见。最低0.00005Lux的照度指标无论是在夜间城市、森林、海港，无论物体在100m还是10Km，皆可清晰监视。

　　几公里乃至几十公里的视频监控是一个很大的范围，因此利用必要的手段来精确操纵云台是一个很大的问题。该产品不是一般的简单转动机构，而是一个结合计算机和智能化技术所实现的一个可编程管理和控制的智能化设备。利用云台、护罩以及内置专用智能化电路功能，应用程序可以就设备的任何参数进行双向的控制和管理，包括水平转角、垂直转角、雨刷动作、回转速度、镜头光圈、变焦距离、对焦距离、快门速度、白平衡方式、增益强度等等均可双向的传输和控制。利用这些特性，哪怕是基于精确的GIS坐标定位的应用控制都变得轻而易举。

　　然而，优秀的前端PTZ摄像机并不是构建成功的制高点监控系统的全部。用户对未来的监控系统要求是一个以数字网络技术为基础的、结合全方位的设备控制能力，实现快速反应的视频指挥系统。因此制高点监控系统也同样需要先进的后端处理平台来实现全方位的系统控制。真正能够发挥制高点监控系统功效的是一个以GIS(地理信息系统)为基础，以全功能云台直接控制为手段，辅助云台全方位的控制能力实现的一个“所选即所见、所见即所现”的视频指挥系统。

　　针对一个制高点监控的区域环境，可以首先建立该区域的GIS系统，以形成一个监控范围的数字化地标。每一个被安装的PTZ摄像机可以以定点的方式在地图上进行显示。构建完基础平台后，可以通过RS485直接、精确控制前端云台的每一个动作，并通过云台的返回状态功能精确地获知云台的当前状态。

　　通过以下功能，可以实现应对于诸多行业的制高点监控解决方案：

　　■固定重点监控位置的快速定位：任何一个高空了望区域中必定存在一些固定的重要目标，这些目标在监控的时候，需要快速地定位视频图像。目标定位时间要求不超过2秒;

　　■任意位置的监控定位：用户需要任意选择一个位置进行视频实时监控。利用高精度的PTZ摄像机系统以及GIS系统，用户可以直接在GIS系统上点击一个位置，利用GIS的计算功能，系统能够自动选择几台可“看到”该点的高空摄像机。不超过3秒的时间后端的管理人员就可以马上在PC或者监视器上看到该目标的不同角度图像;

　　■监控目标的地图定位：监控人员看到一个目标后，也许根本不知道该图像在地图上是那个位置(该特点在森林、城市的夜间监控中尤为突出)，此时利用该云台的信息回传能力，GIS就可以在最多1秒钟的时间内显示出该摄像机当前所监控区域的扇形角，以及聚焦位置的大致地图范围。

　　当然GIS控制系统决不仅仅是实现以上三个功能，各种不同的应用场合可以根据自身的需要定义不同的应用，包括高空摄像机的定轨迹寻检、随意轨迹寻检、监控目标跟踪监控、监控位置坐标定位等各种功能。甚至可以把视频智能检测的应用引入到高空了望中，诸如通过PTZ摄像机实现高空不明飞行物的检测、水域异常行进船只识别等等。需要高空了望解决方案的场合往往是很特殊的场合，如：山区的低温、森林的高潮湿环境、海岸的高腐蚀性，即使是城市高空了望也必须面对50米以上高空的强大风力。这样也就需要组成高空了望解决方案的核心设备——高精度可编程云台一体机可以针对这些特殊环境提供专门的解决方案。

　　制高点监控的设备选型问题

　　超长焦距监控本身的特性决定了摄像机镜头、配套的云台、护罩产品也必须有其特殊性。这也和普通监控有所不同，要着重图像的清晰度、防水防尘抗风特性、高精度、设备远程调试和自我维护能力等几个方面指标。

　　日本COYAL株式会社的变焦光学镜头采用特殊镀膜技术和光学设计，实现了F2.1/3.0的亮度和2200mm焦距的高倍率镜头，在进行港湾及海防监视等远距离监视时发挥了重要的作用，大变倍、长焦距，能够清晰捕捉在10公里以外的人物活动，带有手动/自动光圈功能，为了便于监视对象，可把光线调低。

　　远距离监控的范围可以从一公里到十几公里，不难想象，普通的照明灯、红外灯是根本无法实现夜间监控照明的，那么夜间的可视问题如何解决呢?该配置虽然拥有专门为低照度环境而设计的超低照度产品，以及配套的大孔径专业镜头为辅助，配合专门设计的云台、防护罩电路，可以使夜间的图像变得清晰可见。鉴于目前国内最大型激光照明器只达到3公里距离，仍然不能完全满足海港夜晚的超低环境要求。为了保证更好地夜视效果但是，在制高点监控系统中我们配合使用了夜晚效果更佳，最远可达10公里的日本RICOMANA激光照明器，并改进了照明距离调整与镜头焦距变化的配合，真正实现了低照度情况下的制高点远距离监控。