宽频共缆“一线通”电视监控传输系统设计方案

宽频共缆“一线通”电视监控传输系统设计方案前言随着经济迅猛发展及人民生活水平稳步提高，监控作为安全防范及迅速捕获动态信息的手段，被广泛应用到各种领域。安全防范要求的提高及应用领域的拓展，使监控系统自身获得很大发展，由原来单对单监控发展到现在几十甚至几百点同步监控。传统监控采用视频基带方式来传输视频信号，每个点回传需要一根视频电缆，控制信号需布控制电缆，而且传输距离在500米之内。使大、中监控系统传输出现布线烦琐、施工复杂，控制传输、另布电缆、不易扩充、难于维护、传输受限、无法远传等疑难问题，从而引发了对监控传输模式新的思考。监控系统应用领域拓展，也在远距离传输、信号集成度、传输抗干扰上提出更高的要求，传统监控的传输方式，显然已经不能与实际需求相配套，远远不能满足安全防范及可视化管理的需要了，其集中表现在以下几个方面：1）布线繁琐、施工复杂：一根同轴电缆只能传输一路视频信号，布线繁琐，施工量大，施工周期长；2）传输受限、极为不便：标准传输距离为300米，无法实现长距离传输，加视频放大器使噪声加入并放大，图像质量无法保证；3）不易扩充、难于维护：添加监控点需重新布视频电缆，施工极为不便。由于所布电缆过多，维护起来非常麻烦；4）控制传输、另布电缆：无法实现双向传输，需单布RS485控制电缆，使原本复杂的系统更加繁琐；5）低频传输、抗干扰差：传统监控视频信号采用基带方式在同轴电缆中利用低频进行传输，易受高频电磁波干扰，使图像出现网纹和噪点；6）副控添加、极为不易：添加副控需把所有视频信号和控制信号引到副控制室，要布很多电缆，施工难度大；7）功能单一、兼容性差：监控所用同轴电缆只能传输视频信号功能单一，无法做到既传视频信号又传控制信号和报警信号，兼容性差。随着监控系统应用领域拓展及安全防范集成化要求使存在以上缺陷传统监控传输模式局限性充分暴露无遗,建设集成监控、报警、广播及控制传输的宽频共缆“一线通”传输模式成为当务之急。近年来调频调制、单片机应用的推广与发展使开发功能齐全、兼容性强、科学先进的新一代电视监控传输系统成为可能。技术方案一、用户需求与分析随着现代科学技术与信息技术的飞速发展，监控及报警等防范技术的出现，一个“可视化、安全化、集成化”的安全时代已经到来。特别是进入二十一世纪以来，监控系统随着经济的发展，应用到安防、教育、管理、工业探测、森林防火等领域，使人们工作、生活质量大为改观。在应用领域拓展的同时，报警、广播、数据传输等系统要求与监控系统能够集成到一个平台上共同传输，而现有监控系统只是单视频回传，根本无法实现多系统共线、同步、双向传输。如何搭建一个宽广的双向传输平台，使监控、报警、广播、控制等信息集成到一起，采用一根电缆共缆传输，使布线更简洁、维护更方便、操作更简单，使计算机、单片机、编程等技术更多为监控系统所采用，以改变监控系统性能单一、兼容性差、技术落后的格局一直以来是监控业界之难题。恒星科通根据我国监控现状与发展方向，考虑现阶段要求系统集成、简洁布线、维护方便的具体情况，结合我们十几年有线电视行业经验，采用VC编程、单片机、频分复用、虚拟算法等技术，开发出具有自主知识产权ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输系统。该系统可实现采用一根电缆同时传输几十路监控及控制信号，并预留报警、广播信号传输空间，以全新的理念架构了“宽频集成化、布线简洁化、传输双向化、远距抗扰化”的众系统、多路信号共缆“一线通”传输平台：完全创建了“一条大路通罗马”的暂新格局，实现了监控系统里程式跨越。并以其“高效、实用、稳定、经济”等特点得到广大弱电集成商和监控工程商的赞誉。二、设计依据工程方案的制定、设计，依照国家有关文件、标准和规定，主要有：《中华人民共和国安全行业标准》GA/T75-PT《民用闭路电视系统工程技术规范》GBJ42-1981《30MH——1GHZ声音电视信号电缆分配系统》GB6510——86《民用建筑电器设计标准》GB/T50314《安全防范工程程序与要求》GA/G75-94《视频安防监控系统技术要求》GAT367-2001《电视系统视频指标》ccirrecommendation472-3《工业企业通信接地设计规范》及有关行业标准三、设计原则进行设计时将本着“先进性、科学性、稳定性、经济性”相统一的原则进行设计。先进性：充分考虑到电子时代，科学技术迅猛发展的趋势，在技术上着眼超前。采用单片机、中频处理、频分复用、FSK调制等先进科学技术研发的ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输系统，可用“一根”同轴电缆双向宽频传输几十多路监控和控制信号，并且预留广播、报警系统传输空间。此系统无论在国内还是国外都是非常先进的监控传输系统解决平台。科学性：设计时充分考虑到监控系统应用场所的复杂多样性，对大中型监控系统不仅需要远距离传输监控信号，而且应有非常强的抗高压、电磁干扰能力进行严格科学论证和考察。本方案所采用宽频共缆传输系统不仅适用于煤矿、电厂等电磁环境复杂场合具有非常强抗电磁干扰能力，而且用高频传输监控信号，只衰减载波不衰减图像信号，可远传几至几十公里。稳定性：安全防范及可视化管理系统建设目的是保证人民的生命财产不受侵犯或通过此系统进行严格的监视管理，其稳定性是架设系统要考虑的首当其冲的问题。宽频共缆“一线通”电视监控传输系统是基于成熟稳定的有线电视同轴传输技术工作的，而有线电视技术在我国应用已经有二、三十年的历史了，其稳定可靠性不容置疑。经济性：对于建设监控项目来说，性能优越、技术先进是首要考虑的问题，经济性也忽略不得。我们在设计时充分考虑到这一层面，既使系统架设先进简易又不失经济可靠。几十路监控信号采用“一根”电缆传输不仅可以大大减少施工材料和施工费用、工期缩减过半，而且还减少了系统维护费用，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。四、设计理念及设计模式系统设计理念为架构高效、实用高科技现代化电视监控系统，用独特简洁的布线方式建设“一线通”宽频共缆双向传输平台，以实现监控、控制信号集成性传输来节省系统费用，提高系统稳定性和抗干扰能力。系统设计模式为采用我公司自主研发生产的ST-6000宽频共缆“一线通”电视监控传输系统，采用一根SYWV同轴电缆传送四十多路视频信号和控制信号，图像信号调制到高频在同轴电缆47-550MHz带宽之间上行传输，控制信号调制到38MHz中频载波在同轴电缆中下行传输。五、宽频共缆“一线通”电视监控传输系统特点及功能1、系统特点高频传输、超大容量：共缆“一线通”电视监控传输系统把监控及控制信号，由于将信号调制到高频在传输过程中只衰减载波信号，极好地补偿了高频同轴电缆对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图像的亮度和色彩以及实时性，在传输距离达到1km或更远时，图像信号基本无失真（加权信噪比≥60dB，微分增益≤1%，微分相位≤1°）。如果采用中继高频放大的方式或光纤+电缆结合的方式，传输距离会达到几十公里。布线简单、线缆利用率高：一根普通-5同轴电缆就可以用来传送上行视频/音频、下行控制数据信号。点对点传输，也可以进行总线树型、星型结构的连接将多个点合成一根总线进行图像、控制的传输。高频同轴电缆传送视频/音频控制信号，无须另外布线，提高了线缆利用率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。特强抗干扰、适用广泛：载波高频传输方式能有效抑制共模干扰，即使在电厂有强干扰源的环境下使用，也能传送高清晰、实时的图像信号。技术成熟、稳定性高：利用有线电视高频同轴电缆传输的技术，在前端接入宽频共缆调制器，在控制中心接入专用多路视频解调器。这种宽频共缆“一线通”监控的传输设备价格便宜，使用起来也很简单，无需专业知识，一次安装，长期稳定工作。价格便宜，取材方便：对原由对原有系统无须改动线缆，只需安装收发设备即可，给工程应用带来极大的方便。数据调制、双向传输：控制信号采用FSK数据调制技术，与摄像机回传视频信号在同一根电缆中双向传输互不影响。扩充简单，平滑升级：总线拓扑的结构，无须单独布线，就地总线添加。功能强大、扩展性好：全面兼容监控、报警、广播，多功能双向传输的平台实现传输新跨越,1000MHz带宽空间设计，预留足够的扩展空间。2、系统功能多路图像实时监控功能：宽频共缆监控系统支持多路视频的同步监控能力。可以利用软件管理和监控网络上所有的监控点，并自由选择控制以达到集中监控。多路声音图像总线传输功能：可实现监控网络上所有的监控点声音、图像一根总线回传功能。副控监看管理功能：各分控点分别设置一套分控授权软件，可以随时随地监看、控制该区域内监控图像。远程多路报警功能：可将远端报警信号通过该系统回传到（如紧急按钮、红外报警、火警等）监恐中心。视频矩阵切换功能：通过多路音视频解调器实现图像矩阵的切换显示功能。多路图像存储显示：在总控中心，对小区的出入口、停车厂家属区、围墙等地段图像通过数字硬盘录像主机中的图像存储功能，进行实时录像，并通过电视墙进行循环显示。网络传输功能：可在局域网中安装客户端软件，进行网上监看管理功能。六、系统原理及组成系统采用“一条大路通罗马”的全新理念来搭建宽频共缆“一线通”电视监控传输系统平台。由摄像机摄取图像信号、监听器拾取声音信号并转换为电信号，送至宽频调制器对音视频信号进行中频调制、中频处理后将信号调制到47-550MHz高频载波，使多路监控信号可以通过“一根”同轴电缆远距离回传并具有很强抗干扰能力。调制后的信号经由同轴电缆网络、双向放大器放大上行传输到通讯数据双向检出器，进入上行通带滤除下行控制信号只让上行监控信号通过，输出到单路或多路视频解调器，解调还原出标准音视频信号给硬盘录像机、画面分割处理器、监视器进行处理或监看。同时由控制键盘、硬盘录像机等控制设备发出的控制信号通过中央通讯主机管理输出到数据调制器，将RS232或RS485控制信号调制到38或31.5MHz中频载波上，使控制数据以FSK数据格式通过同轴电缆与监控音视频信号宽频双向传输。被调制的控制信号经由通讯数据双向检出器、双向放大器放大、同轴网络下行传输到宽频调制器，进入其中的数据解调模块，输出标准工业RS485信号来驱动解码器控制摄像机镜头和云台实现对监控区域的动态监看。宽频共缆“一线通”电视监控传输系统主要由摄像机、监听器、宽频调制器、多路视频解调器、通讯数据双向检出器、数据调制器、双向放大器、电视墙管理控制器等组成。七、系统设计方案系统整体规划为“宽频集成化、布线简洁化、传输双向化、远距抗扰化”的以多路监控图像、伴音及控制信号集成传输为主，预留报警、广播等信号传输空间的“一线通”多功能宽频共缆双向传输系统。采用频分复用、FSK数据调制、中频调制技术共缆传输四十路音视频和控制信号，以彻底摈弃传统监控蜘蛛拉网式繁琐布线结构，完全解决几公里至几十公里大中型监控系统远距离监控图像和控制数据传输的困扰，构建总线式监控传输新模式。1、监控信号拾取单元：监控信号拾取元为监控信号的发生单元，由摄像机和监听器所构成。在此介绍一下摄像机。摄像机分为彩色和黑白两种，黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，适合用于安装在围墙、停车场等光线不足的地方，彩色摄像机用于监视细节色彩的场合效果会更好。一般出入大门口、人行通道选用彩色自动光圈一体机摄像机，电梯、大厅门口采用吸顶半球彩色摄像机。2、宽频调制单元：信号宽频调制单元为宽频共缆“一线通”电视监控传输系统的信号调制单元，也是系统的点睛之笔。信号调制质量的好坏将直接影响整个系统的性能和质量，对此我们通过对监控传输问题广泛深入的市场调研和专业技术的仔细钻研试验，最终确定选用中频处理和FSK数据调制解调技术研发的宽频调制器来严格控制图像调制质量和幅度，以使图像能通过同轴电缆远程邻频传输并有强的抗干扰能力。1）ST-201宽频调制器ST-201宽频共缆调制器是宽频共缆“一线通”电视监控传输系统终端调制设备，采用国内先进中频处理、频率锁相及螺旋滤波技术，对所要传输视频信号进行残留边带调幅，伴音信号进行调频，以使多路视音频信号能够在同轴电缆中邻频传输的调制设备。该调制器具有带外抑制度