解决方案

监控系统中视频信号传输方式

2015/10/14

监控系统中,视频信号的传输是整个系统非常重要的一环,也是广大工程商挺挠头的一件事,随着工程中监控设备价格的透明性和工程商竞争的加剧,信号传输部分的费用越来越受到大家的重视;目前,在监控系统中最常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤等方式,对于不同场合、不同的传输距离,怎样能保证传输质量、降低费用,根据多年的工程经验,在这里我们作一些介绍供参考。

一、 同轴电缆传输

(一)通过同轴电缆传输视频基带信号

视频基带信号也就是通常讲的视频信号,它的带宽是0-6MHZ,一般来讲,信号频率越高,衰减越大,一般设计时只需考虑保证高频信号的幅度就能满足系统的要求,视频信号在5.8MHZ的衰减如下:SYV75-3 96编国标视频电缆衰减30dB/1000米, SYV75-5 96编国标视频电缆衰减19dB/1000米,,SYV75-7 96编国标视频电缆衰减13dB/1000米;如对图象质量要求很高,周围无干扰的情况下,75-3电缆只能传输100米,75-5传输160米,75-7传输230米;实际应用中,存在一些不确定的因素,如选择的摄像机不同、周围环境的干扰等,一般来讲,75-3电缆可以传输 150米、75-5可以传输300米、75-7可以传输500米;对于传输更远距离,可以采用视频放大器(视频恢复器)等设备,对信号进行放大和补偿,可以传输2-3公里;另外,通过一根同轴电缆还 可以实现视频信号和控制信号的共同传输,即同轴视控传输技术,下面简单介绍一下该技术:

在监控系统中,需要传输的信号主要有两种,一个是图像信号,另一个是控制信号。其中视频信号的流向是从前端的摄像机流向控制中心;而控制信号则是从控制中心流向前端的摄像机(包括镜头)、云台等受控对像;并且,流向前端的控制信号,一般又是通过设置在前端的解码器解码后再去控制摄像机和云台等受控对像的。同轴视控传输技术是利用一根视频电缆便可同时传输来自摄象机的视频信号以及对云台、镜头的控制功能,这种传输方式节省材料和成本、施工方便、维修简单化,在系统扩展和改造时更具灵活性;同轴视控实现方法有两类:

  • 一是采用频率分割,即把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内,然后同视频信号复合在一起传送,再在现场做解调将两者区分开;由于采用频率分割技术,为了完全分割两个不同的频率,需要使用带通滤波器、带通陷波器和低通滤波器、低通陷波器,这样就影响了视频信号的传输效果;由于需将控制信号调制在视频信号频率的上方,频率越高,衰减越大,这样传输距离受到限制;另外方法是采用双调制的方式,将视频信号和控制信号调制在不同的频率点,和有线电视的原理一样,再在前、后端解调。

  • 二是利用视频信号场消隐期间来传送控制信号,类似于电视图文传送;将控制信号直接插入视频信号的消隐期,视频信号中的消隐期部分在监视器上不显示,故对图像显示不会产生干扰,不影响图像的传输质量,通过前端视频信号的预放大和接收端信号的加权放大,可以大大延伸视频信号的传输距离,如采用75-5的视频电缆,可以实现2000米、75-7电缆实现3500米、75-9电缆5000米的视频传输和反向控制。

(二)通过同轴电缆传输射频信号

视频信号是指将视频信号调制到一定的频率上进行传输,也就是采用有线电视的传输方式,通常所讲的“一线通”、“共缆传输”、“宽频传输”等就是采用的此技术。

采用该技术特别适合于监控点较多和相对集中、距离较远的系统,采用该系统优点是布线简单,抗干扰能力强,但调试相对麻烦,因为是一根电缆传输多路信号,而且有的还要经过放大器放大,如果调试不好就会产生相互干扰(交调);另外,可靠性相对于光缆、视频电缆稍差,因为共缆系统是以串联为主,接头多,特别是靠近机房的部分,如果出问题将影响前面所有的信号(视频直传方案是一对一,一根电缆出问题只会影响一路信号)。所以采用该方案时,一定要将系统详细的设备位置图给有关“共缆传输”设备的厂家帮助设计系统传输方案,另外你需要配备1台场强仪。

二、 双绞线传输利用双绞线传输视频信号是近几年才兴起的技术,所谓的双绞线一般是指超五类网线,采用该技术与传统的同轴电缆传输相比,其优势越来越明显:

(一)优点

  1. 布线方便,线缆利用率高。一根普通超五类网线,内有4对双绞线,可以同时传输4路视频信号,或3路视频信号、1路控制信号;而且网线比同轴电缆更好敷设。

  2. 价格便宜。普通超五类网线的价格相当与75-3视频线,室外防水超五类网线的价格相当与75-5视频线,但网线可以同时传输多路信号,其经济性用户可以根据具体情况核算;

  3. 传输距离远,传输效果好。由于将视频信号进行了放大提升,传输距离可以达到1500米,有些厂家的产品可以保证900米内达到与现场一样的效果;

  4. 抗干扰能力强。双绞线传输采用差分传输方法,其抗干扰能力大于同轴电缆。

(二)使用中注意的问题

  1. 选用双绞线的原则:一般选用国产超五类网线,每根网线内有8芯,每芯的直流电阻值应小于15欧/100米(国标小于10欧/100米);

  2. 对于不同传输距离,有不同的选择,如大楼内,一般不超过150米,可以选用无源收发器;距离在650米内可以选用前端无源发射、后端有源接收的设备,省去了前端加电的麻烦和设备损坏的可能;650米至1500米可以选用有源发射、有源接收的设备;如超过1500米,可以考虑增加中继器,在2200米内增加1个中继器可以保证效果,如再远建议选择同轴电缆或光缆传输。

  3. 室外布线,尽可以选用室外阻水网线,虽然价格高了些,但可靠性可以保证;

  4. 对于干扰特强的地方,如电厂、变电站等地方,建议选用屏蔽网线,或在普通网线外套金属管,如采用屏蔽网线一定要注意传输距离,一般控制在700米,采用在监控室单端接地的原则;

  5. 对于电梯的干扰,建议选用电梯专用双绞线电缆,它的柔软性能够满足电梯电缆的要求;

  6. 网线的连接,应进行可靠的焊接,在室外一定要做好防水处理,处理完后注意防止浸泡在水里,你可以将接头放在矿泉水瓶内,瓶口朝下,再将瓶口封好;

  7. 由于双绞线传输采用“虚地”技术,比同轴电缆更容易感应静电或雷电,选择双绞线传输设备,一定要注意选用具有防静电、防雷的产品,如果在多雷区,最好在前端做防雷接地。

  8. 双绞线传输技术并不复杂,市场上的生产厂家也很多,但真正能做好的并不多,首先,没有一定的视频测试设备,近凭示波器和监视器想做好非常不容易,其次,由于双绞线更容易招静电和雷电的损坏,所以其保护措施非常重要(保护部分的成本占到总成本的1/4-1/3),所以建议大家可以选择生产时间较长、规模较大的公司的产品,它们产品的性能、稳定性更好。

  9. 总之,利用双绞线传输视频信号与同轴电缆相比具有明显的优势,对用户来讲有一个认识了解的过程;有些用户曾经用过,但没有选择合格的产品而全面否定该技术,其实你可以多选择几家试一下,该技术真不错。

三、 光纤传输

用光缆代替同轴电缆进行视频信号的传输,给电视监控系统增加了高质量、远距离传输的有力条件。其传输特性和多功能是同轴电缆线所无法比拟的。先进的传输手段、稳定的性能、高的可靠性和多功能的信息交换网络还可为以后的信息高速公路奠定良好的基础;

(一)、光缆传输的优缺点

  1. 传输距离长,现在单模光纤每公里衰减可做到0.2dB~0.4dB以下,是同轴电缆每公里损耗的1% 。

  2. 传输容量大,通过一根光纤可传输几十路以上的信号。如果采用多芯光缆,则容量成倍增长。这样,用几根光纤就完全可以满足相当长时间内对传输容量的要求。

  3. 传输质量高,由于光纤传输不像同轴电缆那样需要相当多的中继放大器,因而没有噪声和非线性失真叠加。加上光纤系统的抗干扰性能强,基本上不受外界温度变化的影响,从而保证了传输信号的质量。

  4. 抗干扰性能好,光纤传输不受电磁干扰,适合应用于有强电磁干扰和电磁辐射的环境中。

  5. 主要缺点是造价较高,施工的技术难度较大。

(二)单/多模光纤光端机的选用

  1. 目前常用的光纤按模式分有两大类:多模光纤和单模光纤 多模光缆用于视频图像传输时,只能满足最远3~5km左右的传输距离,并且对视 频光端机的带宽(针对模拟调制)和传输速率(针对数字式)有较大的限制,一般适用于短距、小容量、简单应用的场合。单模光缆由于有着优异的特性和低廉的价格已经成为当前光通信传输的主流,但其设备价格比多模光端机高。

  2. 视频监控光端机在技术实现上分为模拟调制的光端机和数字非压缩编码光端机两大类。模拟光端机采用的是基带视频信号直接光强度调制(简称AM)或脉冲频率调制(PFM)技术。数字光端机主要指的是非压缩编码视频光端机,严格意义上说,是一种采用数字传输方式的视频光端机,输入和输出仍然是标准模拟视频信号。模拟光端机发展至今已有十年以上的历史,已经是比较成熟的产品,从稳定性和可维护性上说,模拟设备在温度漂移特性,老化特性和长期工作稳定性上是显然不如数字设备。单从价格上说,目前在1~2路视频光端机上模拟的价格仍然有优势,但在4路以上视频光端机上模拟和数字的差别已经几乎没有了,如果要求需要在视频传输的同时,还要传输音频、低速数据、高速以太网数据等多业务,模拟设备就无法与数字设备比拟了。

四、 视频信号的干扰及解决

(一)干扰的产生

  1. 前端电源的干扰:电梯的变频电机,工厂的大功率电机,变电站等。

  2. 传输过程的干扰:主要是电磁波干扰,如广播电台、电信基站等,还有电缆损坏引起的干扰及地电位差干扰等。

  3. 终端设备干扰:主要是设备电源产生的干扰和连接引起的干扰。

(二)干扰的解决方法

  1. 先判断干扰的产生位置,先从前端检查摄像机有无干扰,如有,一般是通过电源进去的(可以先用12V电瓶供电验证一下是否电源干扰),可以采用开关电源给摄像机供电,也可以安装交流滤波器进行滤波,一般可以解决;

  2. 如果是通过传输过程产生的,首先检查视频线的连接,屏蔽网有无破损等情况,另外可以考虑选择抗干扰器,目前,市场的抗干扰器基本原理有二种,一种是将视频基带信号调制到38MHZ或更高频率,避开干扰频率,其效果可以,但遇到干扰频率与38MHZ接近的话,那就没有办法了;另一种是采用将视频信号在前端进行幅度提升放大的办法,再在终端进行压缩,因为干扰信号的幅度是不变的,相对应的干扰信号也就被压缩了,这是一种广谱的抗干扰办法,但干扰有一定的残留,抗干扰的效果取决于视频信号放大的幅度和干扰信号的位置,幅度越大、干扰越靠近前端,抗干扰的效果越好。

  3. 如果用了抗干扰器效果不明显,有可能是终端(机房)引起的干扰,这样需要检查连接、电源、接地和设备本身问题等方面。


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