一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng),由五大部分組成:視頻采集系統(tǒng)、視頻傳輸系統(tǒng)、視頻切換管理系統(tǒng)、視頻顯示系統(tǒng)、視頻錄像系統(tǒng)。視頻采集系統(tǒng)主要是完成對(duì)前端圖像信號(hào)的獲取;視頻傳輸控制系統(tǒng)完成對(duì)前端圖像信號(hào)的傳送和控制通信;視頻切換管理系統(tǒng)完成對(duì)圖像信號(hào)的切換控制和資源分配;視頻顯示系統(tǒng)完成對(duì)前端圖像信號(hào)的終端設(shè)備輸出;視頻錄像系統(tǒng)完成對(duì)前端圖像信號(hào)的長(zhǎng)延時(shí)存儲(chǔ)和回放。
在系統(tǒng)工程中,良好的視頻傳輸設(shè)計(jì)是監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的一部分。如果建設(shè)一套好的系統(tǒng),選用的都是高指標(biāo)、高畫質(zhì)的攝像機(jī)、鏡頭、監(jiān)視器、錄像機(jī),但是沒(méi)有良好的傳輸系統(tǒng),最終在監(jiān)視器上看到的圖像將無(wú)法令人滿意。根據(jù)“木桶法則”,最終的圖像質(zhì)量取決于整個(gè)系統(tǒng)中最差的一環(huán),而這最差的一環(huán)往往就是傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的傳輸方式、高質(zhì)量的傳輸線纜、專用連接頭和設(shè)備、并按專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝,才能達(dá)到理想的傳輸效果。常見(jiàn)的幾個(gè)視頻傳輸方式見(jiàn)如下介紹。
同軸電纜傳輸
圖像傳輸最基本的方法是采用視頻基帶傳輸,即同軸電纜傳輸,由于同軸電纜具有價(jià)格較便宜、鋪設(shè)較方便的優(yōu)點(diǎn),一般在小范圍的監(jiān)控系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。
利用同軸電纜傳輸視頻信號(hào)由于信號(hào)衰減的原因,使得信號(hào)的傳輸距離有限,因此同軸電纜只適合于近距離傳輸圖像信號(hào),當(dāng)傳輸距離達(dá)到200米左右時(shí),圖像質(zhì)量將會(huì)明顯下降,特別是色彩變得暗淡,有失真感。在工程實(shí)際中,為了延長(zhǎng)傳輸距離,要使用同軸放大器。同軸放大器對(duì)視頻信號(hào)具有一定的放大作用,并且還能通過(guò)均衡調(diào)整對(duì)不同頻率成分,分別進(jìn)行不同大小的補(bǔ)償,以使接收端輸出的視頻信號(hào)失真盡量小。但是,同軸放大器并不能無(wú)限制級(jí)聯(lián),一般在一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)系統(tǒng)中同軸放大器最多只能級(jí)聯(lián)2到3個(gè),否則無(wú)法保證視頻傳輸質(zhì)量,并且調(diào)整起來(lái)也很困難。因此,在監(jiān)控系統(tǒng)中使用同軸電纜時(shí),為了保證有較好的圖像質(zhì)量,一般將傳輸距離范圍限制在四、五百米左右。另外,同軸電纜在監(jiān)控系統(tǒng)中傳輸圖像信號(hào)還存在著一些缺點(diǎn):
.同軸電纜本身受氣候變化影響大,氣候不好圖像質(zhì)量受到一定影響;
.同軸電纜較粗,在密集監(jiān)控應(yīng)用時(shí)布線不太方便;
.同軸電纜一般只能傳視頻信號(hào),如果系統(tǒng)中需要同時(shí)傳輸控制數(shù)據(jù)、音頻等信號(hào)時(shí),則需要另外布線或增加設(shè)備;
.同軸電纜抗干擾能力有限,無(wú)法應(yīng)用于強(qiáng)干擾環(huán)境;
.同軸放大器還存在著調(diào)整困難的缺點(diǎn)。雙絞線和雙絞線視頻傳輸設(shè)備利用雙絞線傳輸視頻信號(hào)是近幾年才興起的技術(shù),所謂的雙絞線一般是指超五類網(wǎng)線,采用該技術(shù)與傳統(tǒng)的同軸電纜傳輸相比,其優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。
雙絞線傳輸優(yōu)點(diǎn)
1.布線方便,線纜利用率高。一根普通超五類網(wǎng)線,內(nèi)有4對(duì)雙絞線,可以同時(shí)傳輸4路視頻信號(hào),或3路視頻信號(hào)、1路控制信號(hào);而且網(wǎng)線比同軸電纜更好敷設(shè)。
2.價(jià)格便宜,普通超五類網(wǎng)線的價(jià)格相當(dāng)于75-3視頻線,室外防水超五類網(wǎng)線的價(jià)格相當(dāng)于75-5視頻線,但網(wǎng)線可以同時(shí)傳輸多路信號(hào),其經(jīng)濟(jì)性用戶可以根據(jù)具體情況核算。
3.傳輸距離遠(yuǎn),傳輸效果好。由于將視頻信號(hào)進(jìn)行了放大提升,傳輸距離可以達(dá)到1500米,有些廠家的產(chǎn)品可以保證900米內(nèi)達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)一樣的效果。
4.抗干擾能力強(qiáng)。雙絞線傳輸采用差分傳輸方法,其抗干擾能力大于同軸電纜。
使用中注意的問(wèn)題
1、選用雙絞線的原則:一般選用國(guó)產(chǎn)超五類網(wǎng)線,每根網(wǎng)線內(nèi)有8芯,每芯的直流電阻值應(yīng)小于15歐/100米(國(guó)標(biāo)小于10歐/100米)。
2、對(duì)于不同傳輸距離,有不同的選擇,如大樓內(nèi),一般不超過(guò)150米,可以選用無(wú)源收發(fā)器;距離在650米內(nèi)可以選用前端無(wú)源發(fā)射、后端有源接收的設(shè)備,省去了前端加電的麻煩和設(shè)備損壞的可能;650米至1500米可以選用有源發(fā)射、有源接收的設(shè)備;如超過(guò)1500米,可以考慮增加中繼器,在2200米內(nèi)增加1個(gè)中繼器可以保證效果,如再遠(yuǎn)建議選擇光纜傳輸。
3、室外布線,盡可以選用室外阻水網(wǎng)線,雖然價(jià)格高了些,但可靠性可以保證。
4、對(duì)于干擾特強(qiáng)的地方,如電廠、變電站等地方,建議選用屏蔽網(wǎng)線,或在普通網(wǎng)線外套金屬管,如采用屏蔽網(wǎng)線一定要注意傳輸距離,一般控制在700米,采用在監(jiān)控室單端接地的原則;對(duì)于電梯的干擾,建議選用電梯專用雙絞線電纜,它的柔軟性能夠滿足電梯電纜的要求。
5、網(wǎng)線的連接,應(yīng)進(jìn)行可靠的焊接,在室外一定要做好防水處理,處理完后注意防止浸泡在水里,可以將接頭放在礦泉水瓶?jī)?nèi),瓶口朝下,再將瓶口封好。
6、由于雙絞線傳輸采用“虛地”技術(shù),比同軸電纜更容易感應(yīng)靜電或雷電,選擇雙絞線傳輸設(shè)備,一定要注意選用具有防靜電、防雷的產(chǎn)品,如果在多雷區(qū),最好在前端做防雷接地。
光纖和光端機(jī)
光纖自問(wèn)世以來(lái),由于其多方面的優(yōu)勢(shì),迅速在通信領(lǐng)域引發(fā)了一場(chǎng)傳輸線路的革命,利用光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)體現(xiàn)在:
.帶寬大,可傳輸?shù)男盘?hào)容量大;
.衰減小,可遠(yuǎn)距離傳輸;
.抗干擾性強(qiáng),不受電磁場(chǎng)干擾;
.不燃燒、不導(dǎo)電,可用于各種危險(xiǎn)環(huán)境;
.體積小、重量輕;
.保密性強(qiáng)。
光纖和光端機(jī)應(yīng)用在監(jiān)控領(lǐng)域里主要是解決了兩個(gè)問(wèn)題:一是傳輸距離,二是環(huán)境干擾。由于雙絞線和同軸電纜都是以電信號(hào)的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸,傳輸距離受到信號(hào)衰減、失真等因素的影響,僅僅適用于短距離、小范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。如果需要傳輸數(shù)公里甚至上百公里距離的圖像信號(hào)則需要采用光纖傳輸方式;另外,對(duì)一些超強(qiáng)干擾場(chǎng)所,為了不受環(huán)境干擾影響,也可以采用光纖傳輸?shù)姆绞健?br />
光纖分為多模光纖和單模光纖兩種:多模光纖由于色散和衰耗較大,其最大傳輸距離一般不能超過(guò)5km,然而隨著單模光纖成本的大幅度下降,目前除了先前已經(jīng)鋪好了多模光纖的地方外,在新建的工程中一般不再使用多模光纖,而主要使用單模光纖。
光纖中傳輸監(jiān)控信號(hào)要使用光端機(jī),它的作用主要就是實(shí)現(xiàn)電-光和光-電轉(zhuǎn)換。光端機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。
模擬光端機(jī)
90年代初,以視頻傳輸為主要業(yè)務(wù)的模擬光端機(jī)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。此時(shí),市場(chǎng)上主要是1路視頻(加數(shù)據(jù))、2路視頻(加數(shù)據(jù))、4路視頻(加數(shù)據(jù))、8路視頻(加數(shù)據(jù))等幾種較簡(jiǎn)單的產(chǎn)品系列。應(yīng)用領(lǐng)域主要幾種在公安、交警、市政等資金情況較好、對(duì)視頻業(yè)務(wù)有迫切需求以及有較高品質(zhì)要求的行業(yè)。模擬光端機(jī)采用了PFM調(diào)制技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸圖像信號(hào)。發(fā)射端將模擬視頻信號(hào)先進(jìn)行PFM調(diào)制后,再進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換,光信號(hào)傳到接收端后,進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換,然后進(jìn)行PFM解調(diào),恢復(fù)出視頻信號(hào)。由于采用了PFM調(diào)制技術(shù),其傳輸距離很容易達(dá)到30km左右。
然而由于采用模擬信號(hào)傳輸技術(shù),信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的失真等非線性效應(yīng)導(dǎo)致其傳輸距離和容量受到嚴(yán)重的限制,而且模擬光端機(jī)業(yè)務(wù)類型相對(duì)比較單一。
數(shù)字光端機(jī)
由于數(shù)字傳輸技術(shù)與模擬技術(shù)相比在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì),所以正如數(shù)字技術(shù)在許多領(lǐng)域取代了模擬技術(shù)一樣,數(shù)字光端機(jī)也逐漸取代了原先的模擬光端機(jī),從而占據(jù)了市場(chǎng)的主流地位。數(shù)字視頻光端機(jī)一般以非壓縮數(shù)字信號(hào)的方式進(jìn)行視頻信號(hào)的傳輸,其原理就是將模擬視頻信號(hào)進(jìn)行A/D變換后和音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)進(jìn)行復(fù)接,再通過(guò)光纖傳輸。它用高的數(shù)據(jù)速率來(lái)保證視頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量和實(shí)時(shí)性,由于光纖的帶寬非常大,完全可以支持高帶寬的視頻信號(hào)傳輸。非壓縮數(shù)字圖像光端機(jī)能提供很好的圖像傳輸質(zhì)量,達(dá)到了廣播級(jí)的傳輸質(zhì)量,并且圖像傳輸是全實(shí)時(shí)的。由于采用數(shù)字化技術(shù),在設(shè)備中可以利用已經(jīng)很成熟的通信技術(shù)比如復(fù)接技術(shù)、光收發(fā)技術(shù)等,提高了設(shè)備的可靠性,也降低了成本。目前國(guó)內(nèi)能夠提供視頻光端機(jī)的廠家很多,其產(chǎn)品也各不相同,但是其基本原理及結(jié)構(gòu)大同小異。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展,特別是近兩年來(lái)全國(guó)各地多個(gè)城市建設(shè)社會(huì)治安監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)的提出,原來(lái)僅僅局限于單一部門、單一行業(yè)的中小規(guī)模的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足需求,這樣的系統(tǒng)囊括了成千上萬(wàn)個(gè)監(jiān)控點(diǎn)、覆蓋整個(gè)城域范圍,在建設(shè)這種超大規(guī)模的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過(guò)程中如何保證視頻、控制信號(hào)高質(zhì)量、遠(yuǎn)距離的傳輸已經(jīng)成為了影響系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵問(wèn)題。