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    幾種常用安防監控設備視頻信號的傳輸方式

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    文章出處:編輯:方智力創 人氣:5917發表時間:2013-07-10


         隨著社會經濟的發展,人們對日常生活環境的舒適性和安全性的要求越來越高,視頻安防監控工程系統應用也越來越廣(如銀行、證券等金融系統;商業、辦公場所;學校、醫院等公共場所;住宅小區;及社會治安視頻安防監控系統等); 單個視頻安防監控系統工程的規模也越來越大,(上百個、幾百個甚至上千個攝像機規模的視頻安防監控工程系統也不罕見)。大型的視頻安防監控系統具有前端攝像機數量多、分布點廣、信號傳輸距離遠的特點,視頻信號是弱小信號(峰-峰值只有1VP-P)遠距離傳輸信號衰減量大且易受干擾,如何解決好大規模的視頻監控系統的遠距離視頻信號傳輸問題,使得既能保證系統信號的質量,又能有效降低傳輸成本,方便施工,降低工程造價,是視頻安防監控系統工程系統設計的十分重要也是很關鍵的環節。
       1、視頻信號傳輸的常用方式:
    視頻安防監控系統中由于圖像信號的信息量大,帶寬寬,監視時直觀性強,因此視頻安防監控系統信號傳輸的重點就是視頻圖像信號的傳輸。視頻圖像信號的傳輸按有無線分可分為:有線傳輸方式和無線傳輸方式;按信號類型分可分為:模擬傳輸方式和數字傳輸方式等。
         視頻信號傳輸方式的選擇取決于系統規模、系統功能、現場環境和管理工作的要求等因素,一般采用有線傳輸為主、無線傳輸為輔的傳輸方式。當前視頻安防監控系統工程中常用的視頻信號傳輸方式有:
    (1)、同軸電纜視頻基帶傳輸;
    (2)、同軸電纜射頻調制模式傳輸;
    (3)、平衡雙絞線傳輸;
    (4)、光纖傳輸;
    (5)、TCP/IP數字網絡傳輸;
    (6)、無線微波傳輸;
       1.1 同軸電纜視頻基帶傳輸
    視頻基帶是指視頻信號本身的頻帶寬度(約0至6MHz)。視頻基帶傳輸方式是視頻安防監控工程系統中最常用的視頻信號傳輸方式,最常用的傳輸介質是視頻同軸電纜(SYV——實心聚乙烯絕緣,PVC護套)。
    優點:近距離傳輸時,具有頻率損失、圖像失真、圖像衰減的幅度都比較小、造價低廉、系統穩定的特點,能很好的完成傳送視頻信號的任務,常用型號為SYV75系列的同軸電纜, 特性阻抗——75歐姆。
    缺點:同軸電纜視頻基帶傳輸的一個缺點就是長距離傳輸信號衰減嚴重,同軸電纜越細越長,損耗越大,信號頻率越高,損耗越大。如SYV75-5,當傳輸距離到到200米以上,尤其是三、四百米以上時,信號衰減尤其是高頻信號的衰減嚴重,圖像質量進一步下降,必須采用更高等級的同軸電纜,造成傳輸成本大幅上升。傳輸距離在600-1500米之間的監控點,就算不計成本地采用高編、粗芯的線纜,加裝各種同軸放大器,亦難以得到良好的效果。由于同軸線較粗較硬,監控點比較多距離較長的工程項目,穿管布線施工困難,監控中心成了電線堆場,影響美觀。
    同軸電纜視頻基帶傳輸的另一個缺點就是抗干擾能力差,同軸電纜的屏蔽層對頻率越低的電磁波的屏蔽作用越差,因此易受到廣播干擾和低頻電磁波的干擾。同軸電纜在架空設置時,電纜線本身就成了一根很長的天線,在受到廣播電磁波感應時,感應出電位差,這個電位差產生在電纜線屏蔽層兩端(芯線也存在感生電位差,但很小),那么,屏蔽層、信號源內阻、芯線及芯線、75歐姆負載、屏蔽層形成了回路,這個電位差通過回路形成干擾電流,并在負載電阻75歐姆上形成干擾壓降疊加到視頻信號上。這種干擾一般在幾百KHz到幾MHz,對圖像產生較為穩定的網紋干擾,干擾頻率越高,網紋越細越密,大于10MHz的干擾基本上不影響觀看效果。另外同軸電纜也容易受到附近低頻電磁波的干擾,如與大功率動力電纜靠近敷設時易受工頻信號的干擾,造成同步信號不穩定等。
    因此同軸電纜視頻基帶傳輸方式一般適用于傳輸距離較近的場合(一般在200米以內),多適合于中小系統。
       1.2 同軸電纜射頻調制模式傳輸
    射頻調制模式是采用調幅調制、伴音調頻搭載、FSK數據信號調制等技術,將數十路監控圖像、伴音、控制及報警信號集成到“一根”同軸電纜中雙向傳輸。它可以較好地抑制基帶傳輸方式中常有的各種干擾,并可實現一根電纜傳送多路視頻信號,這種同軸電纜射頻調制模式傳輸方式在有線電視系統中應用最普遍,常用的傳輸介質為射頻同軸電纜(SYWV——聚乙烯物理發泡絕緣,PVC護套)傳輸,如SYWV75-5(特性阻抗——75歐姆),信號衰減量較視頻基帶傳輸方式小,傳輸距離遠達1~2公里以上。
    但是在實際的視頻安防監控系統中,由于攝像機布置地點比較分散,并不能發揮頻分復用的優勢,而且增加調制、解調設備還會增加系統成本,因此在傳輸距離不遠的情況下,仍然以基帶傳輸為主。  
        1.3 平衡雙絞線(平衡傳輸)傳輸
    雙絞線傳輸(平衡傳輸):也是視頻基帶傳輸的一種,將75Ω的非平衡模式轉換為平衡模式來傳輸。雙絞線傳輸利用差分傳輸原理,在發射端將視頻信號變換成幅度相等、極性相反的視頻信號,通過雙絞線傳輸后,在接收端將二個極性相反的視頻信號相減變成通常的視頻信號,故能有效抑制共模干擾,即使在強干擾環境下,其抗干擾能力遠比同軸電纜好,而且通過對視頻信號的處理,其傳輸的圖象信號也比同軸電纜清晰,同一根網線相互之間不會發生干擾。雙絞線傳輸方式對于不同傳輸距離,有不同的選擇,一般不超過150米,可以選用無源收發器;距離在650米內可以選用前端無源發射、后端有源接收的設備;650米至1500米可以選用有源發射、有源接收的設備;如超過1500米,可以考慮增加中繼器。雙絞線傳輸(平衡傳輸)主要解決監控圖像1Km內傳輸,電磁環境復雜的場合。
    雙絞線傳輸方式優點:
     相對于同軸電纜視頻基帶傳輸,雙絞線傳輸具有布線方便、設備安裝簡單、可靠性高、抗干擾能力強、傳輸效果好、系統成本低廉等許多優點。
    雙絞線傳輸方式缺點:
    只能解決1Km以內監控圖像傳輸,而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像。雙絞線質地脆弱,抗老化能力差,不適于野外傳輸。雙絞線傳輸高頻分量衰減較大,圖像顏色會受到較大損失。
     1 .4 光纖傳輸
         光纖傳輸即是以光波為載頻,以光導纖維為傳輸介質的一種通信方式,常見的通過模擬光端機或者數字光端機將視音頻信號轉換成光信號在光纖中傳輸,因其擁有傳輸頻帶寬、信號損耗低、抗干擾能力強、重量輕等優點。光傳輸系統由三部分組成:光源(光發送機),傳輸介質、檢測器(光接收機)。
    光纖傳輸的分類按傳輸介質來劃分:單模光纖(Single-mode) 和 多模光纖(Multi-mode)。 單模光纖只傳輸主模,由于完全避免了模式色散,使得單模光纖的傳輸頻帶很寬,因而適用于大容量、長距離的傳輸系統。多模光纖有多個模式在光纖中傳輸,由于色散和相差,其傳輸性能較差、頻帶較窄、容量小、距離也較短。
    光纖傳輸系統按傳輸信號劃分,可分為數字傳輸系統和模擬傳輸系統。  在模擬傳輸系統中,是把輸入信號變為傳輸信號的振幅(頻率或相位)的連續變化。光纖的模擬傳輸系統是把光強進行模擬調制,其光源的調制功率隨調制信號的幅度變化而變化。但由于光源的非線性較嚴重,因此其信噪比、傳輸距離和傳輸頻率都十分有限。 數字傳輸系統是把輸入的信號變換成“1”,“0”表示的脈沖信號,并以它作為傳輸信號。在接受端再把它還原成原來的信息。這樣光源的非線性對數字碼流影響很小,再加上數字通信可以采用一些編碼糾錯的方法,且易于實現多路復用,因此數字傳輸系統占有很大的優勢,并在很多地方得到了廣泛的應用。
    光纖傳輸系統具有以下顯著優點:容量大、傳輸距離遠,光纖理論帶寬可達20000GHz,無中繼傳輸距離可達50-80公里;由玻璃制成,抗電磁干擾、傳輸質量好,可用于電力網和變電所內等強電磁環境中;光纖重量輕,可以彎曲,易于鋪設。可節約貴重金屬,且抗腐蝕能力很強;制作光纖的原料豐富,隨著工藝的進步、規模的擴大,其成本進一步下降,整個傳輸系統的成本也低。
    缺點:對于距離較近監控信號傳輸不夠經濟;光熔接及維護需專業技術人員及設備操作處理,維護技術要求高,不易升級擴容。
       1.5  TCP/IP數字網絡傳輸
    網絡傳輸:網絡傳輸是20世紀末開始出現的電視監控電視系統中的一種新的傳輸方式。傳輸媒質依舊是銅線、光纖或者微波,但傳輸的內容不再是過去的模擬信號,而是數字信號。解決城域甚至廣域遠距離、點位極其分散的監控傳輸方式,基于IP包,采用MPEG4/H.264等先進音視頻壓縮格式傳輸監控信號。優點:可以利用已建好的IP網資源,采用數字編碼技術,傳輸過程中無差錯,損失小,并且易于存儲。缺點:受網絡帶寬和速度的影響較大。
       1.6 無線微波傳輸
    微波傳輸:采用調頻或調幅的辦法,將圖像搭載到高頻載波上,轉換為高頻電磁波在空中傳輸。是幾公里甚至幾十公里不易布線場所監控傳輸的解決方式之一。監控距離在10Km 范圍內時,可采用高頻開路傳輸;監控距離較遠且監視點在某一區域較集中時,應采用微波傳輸方式。需要傳輸距離更遠或中間有阻擋物時,可考慮加微波中繼;
    優點:省去布線及線纜維護費用,可動態實時傳輸廣播級圖像。
    缺點:由于采用微波傳輸,傳輸環境是開放空間,容易受外界電磁干擾;微波信號為直線傳輸,中間不能有山體、建筑物遮擋。
        2、視頻信號傳輸方式在工程中應用
    在一般的視頻安防監控系統工程造價的組成中,管線工程的造價往往會達到工程總造價的1/4~1/3;而視頻信號傳輸又是視頻安防監控系統管線工程的造價的主要組成部分,且視頻信號傳輸的質量又是系統工程質量的關鍵環節。因此,視頻信號傳輸問題是視頻安防監控系統工程系統設計的十分重要的環節。
    根據前面所述的視頻傳輸方式,不同的視頻信號傳輸方式各有特點,適合不同的應用環境。在實際的工程應用中要根據視頻安防監控系統工程的規模大小、覆蓋面積、傳輸信號的種類、信號傳輸距離、信息容量、對系統的功能及不同質量指標等要求,采用不同的傳輸方式,以達到既能保證系統信號的傳輸質量,又能有效節約資源,方便施工,降低工程綜合造價的目的。
    下面結合筆者的實際工程經驗對一般工程項目中各種視頻信號傳輸方式的選擇做簡要介紹。
    (1) 對攝像機分布比較分散,傳輸距離不超過150m的攝像點采用SYV-75-5的同軸電纜作為視頻基帶傳輸線。(由于有色金屬銅材料的不斷漲價,現在的好多工程應用中200m~300m的信號也采用SYV-75-5同軸電纜基帶傳輸方式,其實并不是很經濟合理,特別是對圖像質量要求不是特別高的場所,采用雙絞線(平衡)傳輸方式會更經濟實用。)
    (2) 對傳輸距離超過150m而不超過1000m的攝像點宜采用雙絞線(平衡)傳輸方式或采用光纖傳輸方式。特別是區域攝像機比較集中的情況,可將就近區域的攝像機視頻信號初步集中后,采用多路視頻光端機進行編碼傳輸則更加經濟實用,當然具體要結合實際工程情況,合理組合。
    (3) 對傳輸距離超過1000米的攝像點的圖像傳輸,一般情況考慮采用光纖傳輸方式,根據區域攝像點分布情況,可分區域將距離相對較近的信號集中后采用光纖傳輸方式,以解決遠距離視頻傳輸的信號衰減及信號干擾問題。
    (4) 監控距離較遠(十幾公里到二三十公里),敷設線纜比較困難,中間無遮擋、且監視點在某一區域較集中時,應采用微波傳輸方式。
    (5) 對于采用全數字視頻監控系統或綜合樓宇內已建好的IP網資源,且帶寬資源允許的情況下,采用TCP/IP數字網絡傳輸方式。
       在實際工程設計過程中,上述的視頻信號傳輸方式的一般選擇方法要結合實際工程項目的具體情況,通過科學的分析比較后才能做出最佳方案選擇。特別是隨著光纖傳輸新技術的不斷發展,光纖及光端機設備的價格不斷下降;而有色金屬原材料價格會不斷上升,使得光纖傳輸方式在視頻信號傳輸方面的應用前景越來越廣闊。

    此文關鍵字:安防監控設備

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