闭路监控系统的设计.docx

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闭路监控系统的设计

谈谈闭路监控系统设计

任何弱电项目建设之前都必要通过系统技术方案设计阶段，电视监控系统也不例外，无论是应用于安全防范系统中还是应用在老式工业电视系统中，电视监控系统技术设计是项目建设基本，设计方案优劣直接影响到项目建设质量和使用功能。

因而，一种好监控系统必要从立项、技术设计之初受到更多注重。

对于电视监控系统设计来说，普通分为两种设计：

系统技术方案设计和系统建设施工方案设计。

系统技术方案设计更合用于仅仅为项目建设提供技术解决方案、设备供应和技术支持状况；而对于整个项目建设承包时除了需要提供系统技术方案设计以外还要提供系统施工方案设计。

由于系统技术方案设计是系统构架、设备选配、功能实现基本，施工方案设计所能遵循有关原则规范已经十分健全，并且还要依照实际建设现场详细状况详细分析，本文将着重探讨电视监控系统技术方案设计程序、环节、办法以及技术方案普通格式。

一、系统技术设计根据

电视监控系统属于弱电工程项目，在设计中除了需要遵守本行业某些原则规范以外，还需要遵循弱电项目建设普通原则规范。

对于某些特殊环境或应用场合使用设备还需要遵循针对该环境及应用场合特殊原则规范。

电视监控系统设计需要遵循常用原则规范如下：

《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94

《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87

《安全防范工程程序与规定》GA/T75-94

《安全防范系统通用图形符号》GA／T74-94

《入侵报警系统技术规定》GA/T368—

《入侵探测器通用技术条件》GBl0408.1-89

《工业公司通信设计规范》GBJ42-81

《建筑电气安装工程质量检查评估原则》GBJ303-88

《中华人民共和国电器装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82

《工业自动化仪表工程施工及验收规范》FBJ93-86

《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90、92

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

《防爆应用电视总技术条件》GB/T15411-1994

《隔爆型防爆应用电视设备防爆性能实验办法》GB/T13953-1992

《爆炸性气体环境用电气设备》GB3836-

《银行营业场合风险级别和防护级别规定》GA38-92

《银行营业场合安全防范工程设计规范》GB/T16676-1996

《文物系统博物馆风险级别和安全防护级别规定》GA27-92

《文物系统博物馆安全防范工程设计规范》GB/T16571-1996

项目建设招标书、系统建设需求或技术规格书

二、对设计人员规定

1、熟悉有关国标和技术规范。

2、全面掌握电视监控系统在各种条件、场合应用实际构造，熟悉各种设备与器材性能、技术指标、基本原理及市场状况，理解业内新技术发展状况和新产品应用状况。

3、熟悉电视监控系统项目建设设备安装、调试过程。

4、掌握电视监控系统设备普通维护和故障分析办法。

5、理解视频信号传播方式及其原理。

6、理解与电视监控系统有关其他弱电系统专业知识。

7、纯熟掌握惯用文字解决软件和绘图软件。

8、具备较强语言文字组织能力。

三、系统技术设计过程

依照有关原则规范规定，技术设计需要通过初步设计、正式设计过程。

技术方案初步设计普通是在接到项目建设任务书之后进行，初步设计重要以需求分析、现场勘察、系统容量拟定、系统构造、设备档次选取、整体费用概算和项目建设工期预测等内容为重点。

初步设计技术方案应递交给建设单位，由建设单位主持，业务主管部门、公安主管部门和设计施工单位及一定数量技术专家参加对初步设计技术方案进行论证。

对初步设计各项内容进行审查，对其技术、质量、费用、工期、服务和预期效果做出评价。

然后报上级审批。

正式设计是在论证、审批通过后初步设计方案基本上进行系统详尽技术设计，正式设计方案是对初步设计方案扩展与补充，在没有通过建设单位和有关审批单位论证承认条件下，不能对初步设计中系统构造、设备重要参数进行更改。

在初步设计与正式设计实际过程中涉及了诸多必要程序，如现场勘察、顾客需求分析、设备考察与选配、系统构造拟定、技术建议书编写、系统可靠性论证等，这些程序会因不同项目特点而有所不同。

3.1现场勘察

现场勘察过程对于与否可以获得一种优良技术设计方案至关重要，现场勘察涉及对建设单位防护级别拟定、工程规模仿定、防护区域详细划分、顾客实际需求分析、现场安装场地与环境详细描述、勘察记录资料全过程。

3.1.1建设单位风险级别拟定

如果建设单位属于国家规定具备高风险级别行业，在技术设计之前必要拟定建设单位风险级别，一旦拟定了建设单位风险级别，那么所有技术设计将严格按照关于该风险级别设计规范中规定严格执行。

像银行营业场合、文博系统就属于这样行业。

如果电视监控系统建设是以提高管理水平、及时掌握现场信息、实现科学生产等为目，就不需要拟定建设单位风险级别，而是按照工业电视系统有关规范来进行设计，此时需要依照建设单位投资大小拟定项目规模。

除了有关原则明确规定具备风险级别划分行业、单位以外电视监控系统建设基本都属于工业电视系统建设，如道路交通、港口、机场、工厂等。

对于某些没有明确风险级别规定但依然以安全防范作为重要系统建设目项目，虽然不能严格拟定建设单位风险级别，但在实际设计时需要参照高风险级别行业系统设计规定，以建设方需求作为重要根据进行系统设计，此类系统应用场合如社区、商场、宾馆等。

3.1.2防护区域划分

电视监控系统中前端设备负责将现场图象、声音、数据都各种信号进行采集，设备安装位置以及防护区域划分将直接影响系统容量拟定。

对于防护区域划分需要依照有关设计规范和建设单位实际需要加以拟定，并最后获得如下信息：

防护区域数量

各防护区域防护目与规定

各防护区域所配备前端设备数量

各防护区域前端设备性能规定

3.1.3顾客实际需求分析

除了有关原则、规范将作为系统建设所必要遵循根据以外，顾客实际需求将直接影响到前端设备数量、系统构架方式、使用功能、设备档次等，因而在技术设计中必要对顾客实际需求加以严格、系统分析。

一、前端设备数量分析

在防护区域划分后来有时可以直接拟定前端设备数量，而有时防护区域划分后只能拟定不同区域实际防护规定，而设备数量则需要依照顾客规定进行拟定。

拟定前端设备数量必要理解顾客在该区域中需要获得什么样监视效果，例如在一种方圆1km范畴内，如果只是以理解现场状况作为监视目时，那么完全可以配备一种监视点，而如果在此范畴内还需要有如果个重要监视点，这些重点区域又需要同步进行监视而不能以巡游方式来解决多点监视时，就需要考虑增长监控点，从而影响了前端设备数量。

因而对顾客需求分析后，结合前面防护区域划分得到如下信息：

·前端设备数量

·前端设备实际配备

二、前端设备档次拟定

设备档次拟定需要依照顾客实际监控质量规定、投资规模来拟定，普通来说前端设备档次拟定后将直接影响到控制设备档次，从而为整个系统档次拟定基调。

三、顾客使用功能分析

系统所能提供信号摄取、解决效果是由设备档次决定，而系统所能实现使用功能决大多数都是由控制设备实现，对顾客使用功能分析后基本上就可以拟定系统控制设备以及整个系统构造。

顾客使用功能分析需要从下面几种方面着手：

·顾客想看什么提供需要图象、声音、报警等

·顾客怎么获得信号提供信号传播方式

·顾客想怎么看提供信息显示平台

·顾客看到后想干什么提供丰富信号解决操作功能

·顾客想怎么干提供相对个性化操作编程

·顾客简便地干提供自动响应功能

·自己干还是人们一起干提供多顾客控制或联网功能

四、系统构架方式

从实际电视监控系统构造来看，可以是老式模仿监控系统构造、数字网络式监控构造、模仿加数字综合监控构造三种，每种构造都具备各自长处和局限性。

依照上面顾客需求特别是顾客使用功能需要来拟定系统实际控制方式，也就拟定了系统构造。

3.1.4现场气候条件勘察

在某些项目建设中，建设单位也许会提供设备安装现场（特别是室外环境）气候条件有关参数，这些参数涉及最高与最低温度及变化状况与持续时间，风、雨、雪、雾、雷电等天气条件及持续时间等状况。

如果建设单位没有提供详尽现场气候条件，需要在勘察阶段与建设单位沟通，必要时与本地气象部门联系，以获得有关气候资料。

现场气候条件将直接影响防护设备指标及实际选取，例如防护罩、云台防护级别、工作环境温度及其他辅助设备等等。

3.1.5现场设备安装环境勘察

前端设备依照需要会安装在室外或室内环境，因而实际勘察也要分为室内环境勘察和室外环境勘察。

一、室内安装环境

对室内环境勘察重要集中在建筑物构造、装饰、管道、照明等状况。

这些现场状况将直接影响设备安装位置、设备类型、信号传播方式、管线路由等。

勘察项目勘察内容勘察意义

建筑物构造建筑物楼层、建筑物构造、梁柱位置、重要出入通道与防火通道、门窗位置与数量拟定前端设备布防位置

建筑物装饰地面、墙壁、屋顶等内部装饰和外沿装饰状况拟定设备安装方式和设备类型

管道水、电、风、气等管道分布，特别是出入户接口状态拟定路由设计

照明与光线自然光与室内照明实际光线强度拟定设备性能参数

建筑物周边环境周界，电磁波发射设施、高压线、变电所等易产生电磁波干扰源分布状况拟定辅助设备增减

配电状况配电间、弱电井位置，所提供电源容量拟定设备功率及电源规定

二、室外安装环境

室外安装环境除了前面提到气候条件为重点勘察对象外，设备安装位置周边土壤、配电、干扰源等状况也需要进行勘察，以拟定设备安装方式。

3.1.6勘察报告

勘察报告中除了需要体现上述勘察内容详细阐明，还需要绘制现场设备布防草图、系统构造草图、信号传播建议、线缆敷设路由草图等。

对于需要进行施工设计项目，现场勘察重要性就更加突出，特别是线缆敷设路由拟定方面对勘察工作规定更为细致。

如果仅仅是设备供应和技术支持而进行技术设计时，除了需要为建设单位提供信号传播方案外，对于线缆附设和路由拟定方面工作将大大减少。

3.2技术设计中前端设备选取

由于初步设计与正式设计所遵循规范、设计思路、设计办法基本一致，只是内容详尽限度有别，因而这里只以正式设计作为详细讨论内容。

3.2.1摄象机选取

当前摄象机设备品牌、种类繁多，需要依照顾客需求、现场环境、安装方式加以选取。

一、摄象机外型选取

枪式摄象机适合于所有监控场合

1/2”CCD适合于配备大倍数、长焦距镜头，监视范畴大、图象质量规定高室外环境

1/3”或更小CCD适合于图象质量规定较高，配备定焦镜头或常规变焦镜头场合

变倍一体化摄象机（含带云台一体机）适合于监视范畴广，可远近调节监视场合例如广场，街道商场、学校、酒店、宾馆大堂等

半球型摄象机适合于室内隐蔽安装，图象质量规定不高，以美观、隐蔽安装为重要目场合

智能球机适合于室内/室外环境，更注重摄象设备整体使用功能以便性和美观隐蔽安装，图象质量规定普通

其他异型摄象机（烟感、针孔、飞碟等）适合于室内环境有特殊安装规定

二、摄象机类型拟定

彩色摄象机适合于光线较为充分环境

黑白摄象机适合于所有监控环境，特别是照度较低环境，并且可以配合红外辅助照明设备以实现夜间监控

彩色转黑白（单色）摄象机适合于光线变化大，日夜监控图象规定均较高场合

3CCD彩色摄象机适合于投资大，图象质量规定很高场合

三、摄象机指标拟定

清晰度450至480线（彩色）560线（黑白）高清晰度，对图象质量规定高

330线至420线（彩色）380线（黑白）普通清晰度，对图象质量规定不高

敏捷度0.1lux（彩色）0.01lux（黑白）低照度，适合于光线局限性监控场合

2lux（彩色）0.1lux（黑白）常规超度，适合于光线充分，对夜间监视规定不高场合

电子快门自动/手动可以配合镜头扩展摄象机敏捷度范畴

AGC自动可以配合镜头扩展摄象机敏捷度范畴

背光补偿自动或菜单设立适合于固定监视点具备逆光监视环境

信噪比48dB以上高质量，适合于摄取较暗场景

45至48dB普通质量，适合于光线充分或变化不大环境

白平衡ATW适合于景物色彩温度在拍摄期间不断变化场合

ACW适合于可以找到白色参照目的环境

强光抑制适合于监视现场经常浮现反差很大强烈光线场合

供电方式AC220V或AC24V/DC12V可依照其他前端设备配备选取在具备特殊规定需要使用安全电压时采用低压供电摄象机

四、摄象机推荐

枪式摄象机：

SONY、JVC、CREATOR、GANZ

半球摄象机：

Panasonic、CBC、TRC

一体化摄象机：

CREATOR、LG、SONY

智能快球：

Pelco、Kalatel、Panasonic、CREATOR

3.2.2镜头选取

一、光圈选取

自动光圈：

适合于绝大多数环境，特别是室外光线变化较大环境；

手动光圈：

适合于室内光线变化不大固定监控点；

电动光圈：

适合于室内外光线变化不大全方位监视点。

二、焦距调节方式选取

固定焦距：

适合于可以直接拟定监视区域固定监控点；

手动变焦：

适合于暂时无法拟定监视区域固定监视点；

电动变焦：

适合于大范畴远距离监视全方位监视点。

三、镜头尺寸选取

需要依照使用摄象机CCD尺寸来决定，大尺寸镜头可以和小尺寸CCD摄象机配合使用，但视场角会变小，镜头与摄象机尺寸应尽量选取一致。

四、焦距值选取

短焦距镜头：

适合于对大范畴全景监视；

长焦距镜头：

适合于对远距离特写监视；

实际焦距值可以依照下列公式进行估算。

f/v＝D/Vf/h＝D/H

其中：

f───镜头焦距；D───镜头至景物距离；

h───靶面宽度；v───靶面高度；

H───成像宽度；V───成像高度

估算后得出焦距值和实际镜头产品相比较，并结合摄象机CCD尺寸来拟定实际使用镜头型号。

设计中关于镜头其他参数可以不用重点考虑，由于一旦焦距参数拟定后，也就拟定了镜头型号，对于某种品牌镜头来说，其他参数基本就由产品自身决定了。

五、镜头选取其他注意事项

拟定镜头后还需要考察该镜头接口方式，并参照摄象机接口方式，如果接口方式不适当需要加倍接圈。

注：

当前有摄象机注明可以配合C和CS接口，但没有标配接圈，需要订购。

有自动光圈镜头或摄象机没有标配自动光圈4芯插头，实际时需要考察摄象机自动光圈接口形式和摄象机、镜头与否配备了自动光圈接口插头，否则需要订购。

六、其他特殊镜头选取

无论是3CCD摄象机专用镜头还是针孔镜头都属于特殊环境或者特殊设备专用镜头，需要依照实际需要加以选取。

3CCD镜头——专门配合3CCD摄象机使用；

针孔镜头——适合隐蔽监视，电梯中也有使用。

七、镜头推荐

精工（AVENIR）、CBC（Computar）、福光

3.2.3防护罩选取

防护罩选配原则为：

密封级别、防护罩类型、尺寸和辅助设备种类。

一、防护级别

防护级别对于应用于室外环境来说十分重要，符合IP65即可以应用于室外环境，但是在较为恶劣气候条件并从延长设备寿命、提高摄象机总成可靠性等方面考虑，IP66或更高防护级别将是首选。

二、防护罩类型

矩形防护罩合用于绝大多数应用场合，与其他类型防护罩相比更适合室外环境

球形防护罩合用于绝大多数应用场合，与其他类型防护罩相比更适合室内环境

角装防护罩适合于室内墙角安装场合

嵌入式防护罩合用于室内隐蔽安装场合

三、防护罩尺寸

防护罩内部净尺寸长宽高尺寸应当容纳摄象机、镜头组件，净尺寸是指防护罩标称内部尺寸减去防护罩辅助设备和内部接线端子后尺寸，同步需要考虑摄象机/镜头组件中变焦镜头控制时产生尺寸增长、摄象机/镜头连线空间。

四、辅助设备种类

防护罩辅助设备涉及遮阳罩、加热器/除霜器、电扇、雨刷器、清洗瓶等，设计时需要依照现场环境加以选取。

五、特殊用途防护罩

在某些特殊环境中需要选取通过特殊加工、认证特殊用途防护罩，如易燃易爆危险环境、高温环境、强腐蚀环境等，设计时需要依照建设单位环境特殊规定依照有关原则选取符合相应防护级别防护罩。

六、防护罩推荐

通用防护罩：

Bewator、Pelco、亚安（YAAN）、

特殊用途防护罩：

Bewator、Pelco、

3.2.4云台选取

考察云台参数有：

载重、防护级别、转速、转动角度、齿轮间隙（回差）、扭矩、载重方式等。

一、载重

云台载重量应当完全可以承载摄象机、镜头、防护罩极其配件总成总重量，考虑到云台载重指标均为平衡负载，在云台载重选用时应当有恰当余量，普通选用负载1.3～1.5倍作为云台载重指标。

6kg如下适合于室内/外安装一体化摄象机或定焦镜头摄象机

6kg至12kg适合于室内/外安装一体化摄象机或小型变焦镜头

12至25kg适合于安装较大变焦镜头、摄象机、防护罩总成

25kg以上适合于安装特大型变焦镜头、摄象机、防护罩总成

二、防护级别

防护级别对于应用于室外环境来说十分重要，符合IP65即可以应用于室外环境，但是对于较为恶劣气候条件并从延长设备寿命、提高云台可靠性等方面考虑，IP66或更高防护级别将是首选。

三、转速

云台普通分为交流定速云台和直流变速云台，交流定速云台转速低并且恒定，直流变速云台可变速并且转速高。

交流云台水平6～9＆#176;/秒，垂直3～6＆#176;/秒适合于不需要迅速追踪场合

直流云台水平20＆#176;～50＆#176;/秒，垂直10＆#176;～30＆#176;/秒适合迅速追踪或其他需要高转速场合

四、转动角度

云台转动角度分为水平转角和垂直转角，垂直转角与负载安装方式有关，普通顶装云台垂直转角为-90＆#176;～+40＆#176;，侧装云台垂直转角为＆#177;100＆#176;左右，水平转角普通都可以达到345＆#176;～365＆#176;实际设计中需要依照建设需要，尽量保证无监视死角，因而垂直角度需要保证-90＆#176;～+20＆#176;，水平旋转角度需要保证360＆#176;。

五、齿轮间隙

齿轮间隙（GearBacklash）也称回差，是考察云台转动精度重要指标。

齿轮间隙越小阐明云台精准度越高，特别是对于高速转动云台或带预置位功能云台来说十分重要。

六、扭矩

对于一定载重云台来说，扭矩越大阐明云台抗拒非电机启动力量越大，这对于比较恶劣气候条件来说非常重要。

七、承载方式与安装方式

按照负载安装方式，云台有顶装方式和侧装方式，实际选取时需要参照载重和建设单位认知限度选取。

云台安装方式普通有正装和吊装两种，设计时需要考虑同样云台吊装时载重指标大幅度下降，如无特殊需要不建议采用吊装方式。

八、辅助功能

云台辅助功能涉及自动水平扫描、预置位、加热器等选项，设计时需要依照使用环境、顾客使用功能需求决定。

九、球型、半球型云台

上述云台更适合于室外全天候条件下安装，对于球型/半球型云台选取来说，更适合于对于美观、隐蔽而不需要智能快球场合，球型/半球型云台内部空间有限，不适合安装大倍数、长焦距镜头。

球型/半球型云台由于下球罩起到防护罩作用，清洗困难，因而不建议在恶劣气候条件下使用。

3.2.5解码器

设计时选取解码器需要注意下面几点：

1、驱动能力。

需要依照云台、防护罩辅助设备、摄象机、镜头等前端设备实际驱动所需加以考察，避免解码器输出无法驱动设备动作。

2、通讯合同兼容。

所选用解码器必要与控制设备控制合同兼容。

3、防护级别。

特别时使用于室外环境，应保证解码器相应防护级别。

4、辅助输出功能。

解码器除了应当具备各种辅助输出位前端其他设备提供驱动或驱动能力，还应当具备各种辅助电源输出，如DC12V，交流24V等为不同摄象机供电。

3.2.6报警探测器

报警探测器所使用原理、探测范畴、应用环境均有所不同，关于报警探测器在安防系统设计中选取将以专项方式进行讨论。

3.2.7其他前端设备

其他前端设备涉及辅助照明红外灯、防雷设备、支架等。

红外照明灯选取时需要注意黑白摄象机或彩色转黑白摄象机与否支持红外灯标称波长红外光，同步按照实际所需要照明距离进行选取。

支架选取除了与云台、防护罩安装接口匹配以外，还必要考虑承载问题。

如果是项目施工方案，应当具备整个系统防雷接地建设设计方案，严格按照有关原则规范执行。

对于电视监控系统来说涉及到避雷器涉及视频避雷器、通讯避雷器、电源避雷器。

3.3技术设计中传播构造拟定

工业电视系统或安全防范电视监控中，前端设备采集现场图象、声音、报警、数据等信号以及控制设备向前端设备发送控制信号都将通过传播系统和设备完毕之间传播。

普通，重要信号传播有三种：

视频信号、通讯信号和电源信号。

3.3.1视频信号传播

图像信号信息量大，带宽宽，监视时直观性强，因而在电视监控系统中视频图像信号传播是重中之重。

视频信号传播质量好坏将直接决定图象质量和系统整体性能高低。

从摄象机输出视频信号，频带宽度为0至6MHz，幅度为1Vp-p，特性阻抗75Ω。

当前视频信号传送重要方式还是基带传播方式，传播是来自摄象机输出不经任何频率变换（如调制）等解决复合视频信号。

视频基带传播最大长处就是传播系统简朴，在一定传播距离内，失真小，附加噪声低（即信噪比高），不必增长附加设备。

视频基带传播质量最佳传播介质就是同轴电缆。

同轴电缆是由两个同轴布置导体构成，传播信号完全封闭在外导体内部，从而具备高频损耗低、屏蔽及抗干扰能力强、使用频带宽等明显特点。

同轴电缆从内至外构造为铜单根或多根铜线绞合内导体、绝缘介质、软铜线或镀锡丝编织层和聚氯乙烯护套。

同轴电缆传播视频信号损耗小，有较强抗干扰能力。

在工业电视系统中视频信号重要使用SYV型（绝缘层为实心聚乙烯）、特性阻抗为75同轴电缆。

视频信号通过同轴电缆传播后，所有0至6M频率幅度均有衰减，频率越高衰减越大，变化了源信号各种频率分量之间相对比例关系，即“频率失真”。

因而视频信号通过同轴电缆传播不但产生幅度衰减，还产生不可忽视“频率失真”。

从对图像质量影响来看，幅度减少，使灰度级别减少，图像变暗淡；“频率失真”，特别是高频成分迅速衰减，使图像变得模糊拖尾，清晰度和辨别率严重减少，由于清晰度和辨别率是靠高频成分支持。

同步，由于4.43M色度付载波也迅速衰减，解调幅度不够，将使色饱和度和色调变坏，甚至失彩。

普通来说使用SYV-75-5同轴电缆传播距离为300米，超过300米以上需要考虑加装电缆补偿器或使用更低损耗同轴电缆，如SYV-75-7、SYV-75-9等。

在视频信号传播时，如果传播距离过长可以考虑使用光纤传播方式、同轴电缆和加权放大器传播方式、双绞线传播方式以及微波传播方式等。

详细构造除了参照传播距离以外，还要按照建设单位建设需求、实际路由资源、建设投资等。

这些传播方式都会涉及到诸多传播设备，如视频光端机、双绞线传播设备、视频放大器等，在实际光缆、电缆选取时需要依照实际传播构造和选取传播设备来拟定。

3.3.2通讯信号传播

工业电视系统中控制器与前端解码器之间通讯信号普通都采用原则RS485通信接口信号，实现控制器对前端设备动作控制。

在自动化领域，随着分布式控制系统发展，迫切需要一种总线能适合远距离数字通信。

在RS-422原则基本上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接受高敏捷度RS-485总线原则。

RS-485原则采用平衡式发送，差分式接受数据收发器来驱动总线，详细规格规定：

接受器输入电阻RIN≥12kΩ，驱动器能输出＆#177;7V共模电压，输入端电容≤50pF。

在节点数为32个，配备了120Ω终端电阻状况下，驱动器至少还