【安防知識網】據安防知識網【2007/2008中國攝像機市場調查】顯示，2007年中國攝像機市場總量約800萬臺，根據攝像機的外形，統(tǒng)計出槍型攝像機、球形攝像機(包括高速球、勻速球等攝像機)、半球型攝像機分別占市場總量的55%、10%、35%。由此得知，2007年中國已有近80萬臺球機在應用。

　　在人們的印象中，球機一般指高速球，勻速球因其轉速低等缺陷制約了其發(fā)展。在現實生活中，交通道路、機場、校園、公共廣場等諸多領域均可見高速球的身影。從上述數據可知，高速球在當前中國的安防應用中已具一定規(guī)模，同時越來越多的用戶也開始對其有所了解和熟悉，但在安防業(yè)內還存在一定程度的假產品、假指標等各種不和諧因素的干擾，這對市場的健康發(fā)展造成了阻礙。

　　主要元器件，球機的基礎保證

　　高速球作為集成度相當高的產品，已逐漸向模塊化方向發(fā)展，其將云臺系統(tǒng)、通訊及控制系統(tǒng)、攝像機系統(tǒng)集成到一個球體內。據廣州偉昊科技有限公司技術推廣工程師劉奕介紹，任何廠家的高速球，都有一個起著主導作用的集成機芯，其由一體化彩色攝像機、控制主板(含解碼器)、云臺電機、導電滑環(huán)及機械傳動部件等組成。

　　一體化攝像機

　　一體化攝像機(也稱機芯)是球機的“眼睛”，是優(yōu)質視頻的保證。當前各球機廠家采用的機芯主要分為日系與韓系兩大類，其中日系機芯主要有索尼(SONY)與日立(HITACHI)。

　　據金三立視頻科技(深圳)有限公司市場部工程師張治國介紹，這兩家公司所生產的機芯內嵌鏡頭變焦倍數不盡相同，但卻是互補的，一般18倍與26倍的較多是SONY機芯，而13倍、23倍及35倍則多采用日立機芯，兩類機芯所實現功能及視頻效果基本相同，但在細節(jié)處還有一定差異。SONY機芯的視頻圖像的彩色偏暖，色彩柔和，較符中國人的視覺效果，而日立機芯偏冷。其次，SONY機芯的照度較低，自動聚焦速度及彩轉黑速度也略勝一籌。另一方面，SONY機芯技術稍穩(wěn)定，界面友好，二次開發(fā)較靈活。天津嘉杰電子有限公司開發(fā)工程師李運通解釋道：“除此之外，SONY的價格透明度較高，索尼公司、總代理與分代理之間的價格相差很小。”

　　正因如此，SONY機芯在中國市場的認可度處于優(yōu)勢地位，據天津亞安科技有限公司總工程師張藻介紹，在全國平安城市建設中所使用的攝像機SONY機芯占絕大部分。同時天津天地偉業(yè)數碼科技有限公司智能球產品經理亢力也表示，甲方與工程承包商對SONY機芯認可度相對較高，在工程招標時某些甲方甚至會指定攝像機機芯必須是SONY的。而日立為了更好的滿足中國市場需求，最新推出的機芯采用其最新改進版DSP，其具寬動態(tài)、高靈敏度、高分辨率、低噪點、數字圖像翻轉等特點，另外隱私區(qū)域屏蔽達4個點位，同時具有模擬和數字輸出功能，數字輸出無須通過解碼器即可直接輸出高質量圖像，大大降低了系統(tǒng)成本。

　　另外，在監(jiān)控市場上，包括LG、CNB、三星在內的韓系機芯在某些球機廠家也有使用。但由于韓系機芯在光線處理方面略顯不足，導致視頻顏色存在差異，傳輸方面也易出現丟禎現象，但因其價格較便宜，因此在中低端市場較多使用。金三立的張治國認為，機芯與球機廠家所生產的產品定位一致，若公司注重高端產品，其所選用的機芯會相應高檔，而球機廠家會根據客戶要求靈活選配一體化機芯。 [nextpage]

　　電機

　　高速球的大腦為控制主板，而電機在其中扮演著發(fā)動機的作用，二者優(yōu)勢的結合實現了球機旋轉的精確定位。對電機最主要是要求在旋轉過程中平滑性要好，轉動時不能產生慣性，以免圖像缺乏穩(wěn)定或定位不精確，因此電機的可靠性決定了高速球的穩(wěn)定和不間斷使用的性能。

　　據上海美贊美數碼科技有限公司總經理唐海峰介紹，當前國內球機廠家較多使用步進電機和傳動皮帶，以令機芯進行水平與垂直方向的轉動。其具有制造成本低、定位控制精確、使用壽命長等諸多優(yōu)點，并解決了控制和噪音問題。其通過高細分精準的電機驅動方式，最大程度地提高了球機定位精度，又減少了在低速高變倍狀態(tài)下的圖像抖動，減輕了監(jiān)控人員的視覺疲勞。據介紹，美贊美公司球機就選用日本富士高細分步進電機，其不僅指定供應的電機要增加細分型驅動器，更要求能將精確計算出的球機負載、轉矩、慣量、轉速、精度及加減速度提供給球機中央處理器。天津亞安張藻也表示，電機廠家會統(tǒng)一根據客戶的要求，對各參數進行修改，以適應高速球廠家的要求。

　　目前，某些國外球機廠家也有采用直流電機，直流電機運行時噪音較小，比較平穩(wěn)，使用壽命也更長。據廠家資料顯示，三星、松下采用的渦輪渦桿傳動方式的直流電機結構緊湊，傳動比大，工作穩(wěn)定，解決了齒輪的降速比不能太大的矛盾，而蝸輪也可達到精確的小角度轉動，還可自鎖。而三洋則采用精密齒輪組的直流電機，此種方式可有效解決皮帶傳動的松弛現象，提高機器的整體性能。深圳金三立的張治國則表示，步進電機產品成本高，控制系統(tǒng)較復雜，若廠家改換直流電機，整個球機的控制及設計也要隨之修改。

　　導電滑環(huán)

　　導電滑環(huán)即電刷，其由大小兩個環(huán)構成，其中一個環(huán)靜止不動，而另一個則可以轉動，在兩環(huán)間存在電刷?？刂凭€、電源線與視頻線進入球機后則連接在導電滑環(huán)一端，轉動環(huán)端出線連接攝像機、電機與解碼板，這樣球機內的機芯就可通過電刷的轉動實現水平360°無限制的繞圈運動，并可實現90°垂直自動翻轉。

　　據深圳英飛拓科技股份有限公司市場總監(jiān)黎志洪介紹，在選擇滑環(huán)時主要考慮其使用壽命、耐磨性、表面光潔度和安裝尺寸，若在旋轉過程中產生摩擦，則會影響視頻效果。據筆者采訪調查得知，由于國內制造業(yè)的日益發(fā)達，球機廠家目前所選用的滑環(huán)也逐漸傾向于價格較低，供貨周期短的國產品牌，較之進口品牌，國產滑環(huán)已有明顯優(yōu)勢。

　　除此之外，高速球還包括解碼板、主控CPU板、字符疊加器等部分，PELCO技術支持經理田亞平認為，高速球內部的各個部件是相輔相成的，在選擇高速球時不僅要看其某個元器件，還要看其綜合效果。

　　關鍵性指標，工程商重要選擇

　　隨著高速球的日益發(fā)展，球機廠家也使出渾身解數，在產品的各種技術性能指標上下功夫。一些中小企業(yè)為了追求“高”指標進行虛報，使得充滿泡沫的指標在一些廠家普遍存在。

　　據上海安保飛沃特設備工程有限公司技術總監(jiān)莊子恒介紹，在選用高速球時除清晰度與照度等最基礎指標外，比較關注的包括監(jiān)看距離、預置位、轉速及精確度等。

　　監(jiān)看距離

　　高速球所能監(jiān)看的距離遠近與其鏡頭的焦距有關，理論上其光學變焦倍數越大，所能看到的范圍就越大。

　　由于球機的監(jiān)看范圍是全方位的，因此其視場角與其它攝像機不同，所監(jiān)看的范圍也不盡相同。在廠家標明的變焦倍數中，要看清楚其長焦與短焦的數值，而看的距離的遠近事實上是成像問題，因為還要涉及看到景物的大小。本刊技術顧問凌寧解釋說，球機的監(jiān)看距離要以能看清目標物體為準。比如，可以清晰地看清路上行駛車輛的牌照和看清更遠距離的建筑物，這兩者相比則看清車牌的變焦倍數較為出眾。

　　天津嘉杰李運通解釋說，一般帶26倍光學變焦的一體機可以看清100米左右的范圍，而隨著當前用戶的需求，球機的變焦倍數也逐漸朝大倍數方向發(fā)展，隨著SONY的36倍光學變焦一體機的推出，LG、三星光電子也先后推出具有37倍光學變焦的一體機。而其同時認為，要根據實際情況選擇球機倍數，不必一味追求大倍變焦。

　　預置位

　　用戶可根據監(jiān)控需求，設置一系列預置點、每個預置點監(jiān)看時間及由若干預置點組成的巡航組，即可使快球在預設時間內對不同區(qū)域按某一路徑進行巡視。天地偉業(yè)亢力介紹，天地偉業(yè)所生產的智能球機內置看門狗定時激活功能，可根據用戶需求在菜單中預設某一時間監(jiān)看某一方位，在預定的駐留時間后，仍可繼續(xù)監(jiān)看其他預置點，極大程度地降低了監(jiān)看人員的勞動力。

　　針對當前某些廠家的產品其預置點數已達300多個，上海安保飛沃特莊子恒認為，在工程中并不需要太多預置位，如在十字路口一般只需10個左右的預置點即可，某些廠家聲稱有多少個預置點，事實上工程中并不會用到，僅僅是為了投標進行的炒作而已。由于高速球在某段時間僅能監(jiān)看一個區(qū)域，因此工程商常常會采用多個固定方向、固定焦距的攝像機取代之，也能達到類似的監(jiān)看效果。 [nextpage]

　　轉速與精確度

　　高速球發(fā)展至今，基礎技術已較為成熟，其旋轉速度也是較重要的指標之一。據查看多數廠家資料得知，當前球機的預置位轉速已普遍在280°/s以上，某些廠家已高達450°/s。美贊美的唐海峰認為，攝像機的自動聚焦速度與人眼是無法相比的，因此某些廠家號稱高轉速其實無實際意義，一味的高速反而降低了球機的可靠性。事實上，轉速越快，對電機的性能影響也就越大，會降低電機的使用壽命。

　　天地偉業(yè)亢力認為，用戶除關注轉速外，對其定位精度也較為注重，其不僅與電機性能、機械傳動部件的精度有關，也與球機控制的軟件算法有關，因此在選購器材及算法上要非常注意。目前國內主流廠家的預置位定位精確度一般控制在±0.1°，據說某些廠家可達到±0.05°。

　　除此之外，一些廠家還開發(fā)出一些特殊功能，如上海誠豐數碼設備有限公司的球機具備預置位誤差自動校準功能，可在預置位偏移情況下自動進行校準。

　　另外，手控轉速也是用戶常關注的，當前球機廠家手控水平速度最快可達500°/s，垂直為360°/s，但天津嘉杰的李運通認為，高速球手動控制并不是越快越好，在高速情況下，人眼根本無法看清任何物體，因此在300°/s左右是最理想的，而高速球的比例限速功能也可在攝像機倍數越大的情況下將速度變慢，有利于定位監(jiān)視。

　　而用戶在慢速下的手動控制極為看重。天津天下數碼視頻有限公司總經理韓冰解釋說，隨著高速球的變倍數越做越高，則會要求最低速度越來越低，而從應用的角度看，手控速度的大小要以看清畫面為基本原則。天津亞安的張藻舉例說，其公司對低速做過相關試驗，若在0.01°/s的低速下，看300米遠的目標物體，每轉動0.01°，目標所轉距離約為0.3米，而在0.1°/s的速度下，每轉動0.1°其距離則為3米，因此手動控制的低速要非常低才最好。

　　除以上幾個技術指標外，其清晰度、最低照度等也在工程商的考慮范圍之內。

　　因此美贊美唐海峰認為，多數工程商除對球機的旋轉平滑穩(wěn)定度、成像清晰度關注外，還會在選擇時查看球機的機械結構是否合理可靠、攝像機機芯品質，而不是一味相信廠家所提供的技術指標。PELCO的田亞平認為，某些球機在最初使用時效果很好，但過不了多久就需要維護或調試，因此在產品選擇上要實際了解用戶的需求及球機長期工作的穩(wěn)定性，而指標僅僅是作為投標時的“敲門磚”，不能完全相信技術指標。

　　環(huán)境適應性，解決多區(qū)域使用

　　眾所周知，高速球經常被使用在室外視野開闊的區(qū)域，需要每天24小時連續(xù)不間斷的工作，因此其不但要具備高度穩(wěn)定性，在不同環(huán)境下的適應問題也要充分考慮。

　　注重防水

　　由于夏季雨水較多，雨水進入球機內部會影響機器電路和視頻效果，因此多數廠家除采用雙層球罩外，在防護罩與球罩間的連接處也較多采用防水膠圈以避免防護罩進水。

　　除此之外，也有不少廠家在防水方面下了諸多功夫，如天津嘉杰的球機通過遮陽罩上的導水盤及其間的透氣道開閉裝置，可同時滿足南方多雨透氣及北方冰凍保濕的不同需求。而遮陽罩透氣孔外延的擋邊設計及球罩底部的防水槽，可有效阻止污水進入球機透明罩內影響視頻效果，同時在球機內置干燥劑，可針對進水溫度降低產生的霧氣，除潮去濕。

　　針對雨水浸入球機問題，PELCO也在出售產品的同時為客戶配備潤滑密封油，將其涂抹在球罩四周，即可保證球機的密封性及潤滑性，增強球機的防護等級，但由于工程商在安裝時常易忽略，因此較少有人在使用。

　　高低溫設計

　　中國地域遼闊，不同區(qū)域氣候差異較大，南方多雨潮濕，北方干燥寒冷，因此高速球在不同區(qū)域使用時的高低溫適應能力要特別強調。美國諾爾升安控集團市場部經理陳秋根解釋說：“高速球經過近幾年的發(fā)展，自身性能已可適應不同環(huán)境的使用，廠家大多在球機內安裝加熱或排熱裝置，來達到內部溫度平衡?！?/P>

　　針對高溫環(huán)境下球機的散熱問題，天下數碼韓冰說，球機的遮陽罩可起到降低內部溫度的作用，除此之外，內設的抽風裝置(即風扇)可將外部空氣抽入球機內得到有效的冷熱空氣循環(huán)。風扇一般安裝在球機內壁上，可對球機內部進行散熱，而某些廠家則將其安裝在電源板底部或機芯上端，以進行針對性散熱。據PELCO田亞平介紹，由于球芯內大規(guī)模集成電路在工作中會散發(fā)熱量，因此PELCO在集成電路表面添加一層特殊的導熱材料，可通過這些材料將熱量散發(fā)出去。某些廠家會根據球機所使用的不同區(qū)域增加降溫設計，如銷往北方地區(qū)只安裝一個風扇，而在南方地區(qū)使用的球機安裝兩個風扇，以促使內部空氣流通。

　　另外在低溫環(huán)境下球機要保持正常工作，就必須安裝加熱模塊，其可通過溫度傳感器感應球機內部溫度，在溫度較低情況下，自動加熱。天地偉業(yè)亢力介紹說，除利用溫度傳感器外，還可采用數字溫控模塊，其可直接控制風扇與加熱器，在低溫時加熱，同時開啟風扇轉動，將內部溫度攪勻。

　　球機廠家除設計增降溫裝置外，對球機所能適應的溫度范圍也有嚴格的檢驗。據天津亞安張藻介紹，其公司所設計的每一款產品都會做相應的高低溫測試，每年會對所生產的產品做4次例行檢驗，即隨意抽查部分球機在-40°-70°的環(huán)境下連續(xù)180小時工作，通過檢驗才可出廠，以保證產品可適應-35°-65°的環(huán)境。

　　另外，美贊美唐海峰表示，球機在某些特別惡劣環(huán)境下使用時更要特別注意。如在西藏使用的球機要經過特殊處理，除內置溫控處理外，也要根據西藏地區(qū)特有的地磁、強光等問題進行針對性設計，又如在藏南環(huán)境惡劣地區(qū)，球機內也可能要充惰性氣體，以保持球內環(huán)境及保護元器件不受氧化。 [nextpage]

　　避雷問題

　　由于夏季易發(fā)生雷雨天氣，而球機又多使用在室外空曠區(qū)域，雷擊可能導致球機內部電路被破壞，因此球機避雷問題也尤為重要。據金三立張治國介紹，雷電是無法預見的，因此廠家要考慮在球機內置防浪涌及防感應雷保護電路，盡管不能將雷擊問題100%的解決，但是能盡量地減少雷害的破壞。

　　雷電可分為直擊雷與感應雷兩種，直擊雷即直接擊中球機，可通過安裝避雷針進行化解。而感應雷則是通過球機的視頻電纜、控制電纜、電源電纜感應出高電壓強電流來損壞球機，因此常常需要在球機內增加防雷模塊。當然在工程實施中工程商也會采取一些輔助措施，比如球機的視頻電纜、控制電纜、電源電纜盡可能全程鋼管穿敷，鋼管埋地，這樣對線纜進行屏蔽保護，使最大限度地降低感應雷侵襲的幾率。

　　未來：多方向發(fā)展

　　隨著高速球使用的普及、用戶認知度的不斷提高，以及人們對特殊場合運用等綜合因素的考慮，基礎態(tài)的高速球已無法完全滿足用戶的需求，而高速球功能也隨技術的不斷發(fā)展日趨更新與完善。近年來，不少球機廠家根據用戶的特殊需求，逐漸開發(fā)出更多適應發(fā)展趨勢的產品，以滿足監(jiān)控市場的需求。

　　網絡高速球

　　據了解，目前主流廠家基本已實現網絡化。據PELCO田亞平介紹，從模擬球機過渡到網絡球機，僅需在球機內部增加一個網絡模塊，這樣既具模擬攝像機的基本功能，又可實現網絡化，完成了模擬球機到網絡球機的升級，有效降低成本。

　　但天津嘉杰的李運通表示，網絡球機涉及到網絡平臺的問題，需運營商提供一個平臺，但網絡平臺是不會免費提供的。由于網絡問題，當前網絡高速球需求并不大。用戶在使用網絡球時主要考慮其清晰度及網絡帶寬的問題，而清晰度當前一般都可達到CIF，因此帶寬則是當前主要考慮的問題。球機圖像傳輸與存儲都需要傳輸網絡的帶寬支持。目前網絡高速球普遍還存在延遲問題，PELCO田亞平解釋說：“其延遲主要包括三個方面，即高速球本身的延遲、編碼器延遲與中心解碼器的延遲，而高速球的延遲僅占其中1/3，因此PELCO網絡球所標明的117ms的延遲為這三者之和?！?/P>

　　紅外夜視高速球

　　為了解決低照度下視頻圖像的監(jiān)控效果，目前高速球廠家大多采用彩轉黑攝像機，當環(huán)境照度達到較低的數值時，攝像機由彩色模式轉換為黑白模式，以使其適應夜晚低照度環(huán)境。但由于此種模式在夜晚更低照度下還不能達到令人滿意的效果，因此有的球機廠家也嘗試增加紅外光源來解決圖像監(jiān)控效果的問題。

　　據筆者采訪得知，當前紅外高速球主要有兩種設計，一種是當前較多使用的在球體內的一體機兩旁添加紅外燈，但由于透明罩的反光，會影響視頻效果，所以一體機和光源要分開設計，同時要解決紅外燈的散熱問題;另一種是直接去掉透明罩，添加紅外燈。

　　但對于紅外燈的諸多問題，球機廠家已開始針對性地解決。據美贊美唐海峰透露，其公司已研發(fā)一款紅外高速球，目前正在檢測完善中。據介紹，在防反射方面，紅外光源模塊與攝像機分區(qū)域隔離，以有效解決反射問題，而在散熱問題上，主要采取低功耗設計，采選帶后置外散熱設計的紅外發(fā)光源，而在球機內部設計進出流通散熱通道，以保證內部環(huán)境的熱量及時排除。另外發(fā)光源的燈體散熱性能也是選擇發(fā)光源的關注重點。據了解，該款球機的發(fā)光源模塊獨立成型可進行更換，在使用時可直接嵌入到球體內部，這樣當發(fā)光源壽命達到極限時只需要更換光源模塊即可。

　　無線傳輸方式

　　由于某些地區(qū)偏僻，不易布線，因此在使用球機時也有人曾設想通過無線方式進行信號傳輸，以解決邊遠地區(qū)無法敷線的困難。

　　天下數碼韓冰介紹說，這些應用一般會通過GPRS或GSM方式進行傳輸，但由于帶寬問題，圖像信號傳輸會有延遲。，另外，也可通過IP模塊構建一個無線的局域網，這樣在網內進行監(jiān)看，可以適當改善延遲問題。“除上述方法外，還可以通過微波進行傳輸，但要求區(qū)域空曠無阻擋，因此若傳輸區(qū)域內存在阻隔，可相應增加中繼器，此種方式較多使用在山區(qū)、港口或海軍基地等特殊區(qū)域?！盤ELCO田亞平接著解釋。

　　視頻智能分析技術

　　據天地偉業(yè)亢力介紹，目前業(yè)界所稱的“智能球機”僅是通俗叫法，并未實現真正的智能。其僅是在球機基本功能基礎上增加一些特殊功能，如自動巡航、目標快速定位等。而真正的智能化可有兩種實現方法，一是增加智能模塊，將模塊的智能功能輸入到球機的控制中;另一種則是將模塊的算法直接植入球機的DSP芯片中。智能功能可包括圖像智能分析、視頻處理、人臉識別等功能。

　　當前部分廠家(如松下、三洋、三星等)開發(fā)出的自動跟蹤功能，其主要利用高速DSP芯片對圖像進行差分計算，可自動識別視場范圍內物體運動的方向，并自動控制云臺對移動物體進行追蹤，再輔以高清晰的自動變焦鏡頭，自動跟蹤隨目標物體進入球機視場范圍直至離開視場的所有時間內，并將其所有的動作清晰地傳往至監(jiān)控中心，為監(jiān)控中心監(jiān)控提供了可靠證據。此自動跟蹤功能，較適合使用于防范等級較高的無人值守的場合。

　　而除以上多個發(fā)展方向外，球機廠家還在其他方面對球機進行改進。如利達斯系統(tǒng)有限公司所生產的機器人高速球機，將球機從傳統(tǒng)相似的造型中解放出來。其公司經理助理金宗敏介紹，該球機雖與普通球機原理無太大差別，但廠家在結構設計上進行了重大改進，其具防水、防爆、防彈、防破壞、防腐蝕等五項設計標準，且其鏡頭內配備雨刷，可防止雨水進入影響視頻效果，另外部分機器人球機還可進行水平、垂直360°翻轉，以實現全方位無盲區(qū)監(jiān)控。

　　當前，一體化攝像機光學變焦的倍數逐漸增大，變焦后的圖像不可避免出現抖動現象(特別是橋梁、鐵路、港口等領域)，于是市面上也出現了相關的防抖技術。但是，據實際了解效果并不十分明顯。另外，內置光端機等類型的快球也逐漸應用在一些特殊領域里，使得快球的應用領域更加廣泛。