帶您全面了解寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)

    一、寬頻共纜監(jiān)控產(chǎn)生的背景

　　談起監(jiān)控，大家應(yīng)該感到不會陌生，道路上、銀行內(nèi)、超市里、工廠中到處可見監(jiān)控探頭，可以說監(jiān)控已經(jīng)深入到社會的層層面面，再也不是國家機關(guān)特有的防范管理系統(tǒng)了。隨著監(jiān)控系統(tǒng)深入千行百業(yè)，傳輸環(huán)境變得異常復(fù)雜，已經(jīng)超出了單一純凈的企業(yè)環(huán)境，應(yīng)用到高壓、高磁等電磁環(huán)境惡劣場所。近年來，無線電技術(shù)更多走向人民大眾，廣播電臺、移動通信及無線電設(shè)備林立，使得空間電磁環(huán)境進一步惡化，這也對監(jiān)控傳輸系統(tǒng)的抗干擾性能提出更高的要求。伴隨著監(jiān)控應(yīng)用的普及化，其傳輸規(guī)模也由原來的三個點、五個點發(fā)展到幾十甚至幾百個點，傳統(tǒng)蜘蛛網(wǎng)式的星型布線方式已不能滿足當前的工程要求。寬頻共纜“一線通”電視監(jiān)控傳輸系統(tǒng)就是針對這樣實際需求應(yīng)運而生，以其布線簡潔、集成性好、抗擾性強、擴展靈活、性價比高等特點，已廣泛地應(yīng)用在各種監(jiān)控系統(tǒng)工程中，為廣大工程商解決了傳輸過程中遇到的各種難題，徹底改變了“一路視頻一條線”的布線方式，被戲成為“一條大路通羅馬”的新監(jiān)控傳輸格局。

　　二、寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)的特點

　　視頻應(yīng)用領(lǐng)域的拓展及系統(tǒng)規(guī)模的擴大、傳輸距離的增長，促進了監(jiān)控傳輸方式的變革，由原來的視頻基帶傳輸發(fā)展到視頻基帶、寬頻共纜（射頻載波）、網(wǎng)絡(luò)、微波、光纜、CDMA及雙絞線多元化傳輸并存模式。北京恒星科通ST-6000寬頻共纜“一線通”電視監(jiān)控傳輸系統(tǒng)以避除監(jiān)控傳輸干擾，實現(xiàn)監(jiān)控信號總線制遠程傳輸為設(shè)計目標，既注重圖像和控制信號的傳輸質(zhì)量，又保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實用性，徹底轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)煩瑣的布線方式，提高了系統(tǒng)抗干擾性能，解決了監(jiān)控傳輸疑難問題。

　　布線簡潔化：該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中可以實現(xiàn)四十路監(jiān)控信號（包括視頻、音頻和控制信號）通過一根同軸電纜雙向傳輸0～3公里，使監(jiān)控信號實現(xiàn)了集約式總線制傳輸。

　　寬頻集成化：同軸電纜頻率帶寬為0～1000MHz,由于寬頻共攬監(jiān)控傳輸信號時只利用了其中550MHz的空間，所以在傳輸監(jiān)控信號的同時，還預(yù)留了報警、廣播系統(tǒng)的擴展空間，使多系統(tǒng)多路信號傳輸匯集到一根電纜傳輸。

　　傳輸雙向化：在信號傳輸時，利用5～65MHz來下行傳輸對前端云臺和鏡頭的控制數(shù)據(jù)信號，利用110～550MHz來上行傳輸監(jiān)控視頻信號和音頻信號，而65～87為信號雙向傳輸?shù)母綦x帶，上下行信號在其中傳輸各行其道不會碰撞。

　　遠距抗擾化：把視音頻及控制信號搬移到高頻上，傳輸時只衰減載波信號，而不衰減視頻信號，只要滿足載噪比即可，且傳輸時允許串接6級放大器，使傳輸距離突破500米瓶頸，最遠可以達到3000米，這就大大延長了監(jiān)控信號傳輸距離，避除了常見干擾頻率。

　　從以上共纜監(jiān)控系統(tǒng)的四個特點來看，寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)是十分符合監(jiān)控工程商的實際需要和技術(shù)要求的，在未來一段時間內(nèi)是“大系統(tǒng)、遠距離、抗干擾”監(jiān)控系統(tǒng)的首選傳輸方式。

　　三、寬頻共纜監(jiān)控應(yīng)用技術(shù)及工作原理

　　CATV有線電視技術(shù)從引入我國到現(xiàn)在已經(jīng)有三十多年的歷史了，目前我國許多城市、農(nóng)村到都安裝了有線電視系統(tǒng)，其技術(shù)已十分成熟，設(shè)備性能穩(wěn)定可靠。ST-6000寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)是有線電視技術(shù)的逆向應(yīng)用，利用頻分復(fù)用（FDM）和FSK數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)等成熟穩(wěn)定的高頻傳輸技術(shù)來實現(xiàn)“一條大路通羅馬、寬頻共纜一線通”的監(jiān)控傳輸新格局。

　　1） 首先，根據(jù)同軸電纜傳輸特性、我國有線電視標準PAL D/K制式把同軸電纜劃分成不同的傳輸頻道 (即：每個全電視信號占用8MHz帶寬，其中圖像調(diào)幅載波占用6MHz,伴音調(diào)頻載波在圖像載波的6.5MHz副載波上，按照我國廣播電視標準自112.25～550MHz可劃分出40多個頻道來)。不同的監(jiān)控視頻信號輸入不同頻道的寬頻共纜調(diào)制器ST-201（或202D）上，進行二次變頻調(diào)制及螺旋濾波，對圖像頻譜和相位等嚴格指標控制后搬移到某個頻道高頻載波上，輸出復(fù)用到同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中； 之后，被調(diào)制的不同頻道的多路視頻載波（射頻載波）信號通過信號耦合器，匯集到一根同軸電纜上，并經(jīng)過同軸電纜網(wǎng)絡(luò)及信號放大設(shè)備傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

　　2） 射頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后，進入雙向數(shù)據(jù)分波器，通過其中的高通濾波模塊把下行的控制信號濾掉，只讓87MHz以上的視頻高頻載波通過，分配到ST-3008AV/ST-3016AV多路視頻解調(diào)器（或其他規(guī)格的視頻解調(diào)設(shè)備）對同軸電纜中的監(jiān)控信號進行多路解調(diào)還原成標準視頻基帶和音頻信號，最后送到監(jiān)視器、硬盤錄像機或其他視頻處理設(shè)備。（多路視頻解調(diào)器具有手動/自動控制通道解調(diào)，輕觸按鍵捷變調(diào)節(jié)，隔離度高，解調(diào)畫質(zhì)清晰等特點，操作方便、安裝簡易。）

　　3） 來自硬盤錄像機、控制鍵盤等設(shè)備的RS232/RS485控制信號通過ST-4200 FSK數(shù)據(jù)調(diào)制器進行數(shù)據(jù)封裝打包調(diào)制到射頻（38～40MHz）載波上，進入數(shù)據(jù)分波器低通濾波器下行傳輸。經(jīng)過同軸電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)矫總�寬頻共纜調(diào)制器，由寬頻共纜調(diào)制器的FSK解調(diào)模塊把控制數(shù)據(jù)信號解調(diào)成標準的工業(yè)RS-485控制信號。送到解碼器輸出云臺、鏡頭控制電平，從而驅(qū)動云臺上、下、左、右或自動旋轉(zhuǎn)，推動鏡頭光圈、聚焦、變倍動作。（FSK數(shù)據(jù)調(diào)制方式具有實現(xiàn)容易,誤碼率低,傳輸穩(wěn)定,控制可靠等優(yōu)點。） 
        四、寬頻共纜監(jiān)控的抗干擾性能分析

　　在抗干擾方面,寬頻共纜監(jiān)控有著得天獨厚的技術(shù)優(yōu)勢，這是視頻基帶傳輸方式所不具備的。在前面的敘述中曾提到，寬頻共纜監(jiān)控中的視頻傳輸是利用同軸電纜中的112.25～550MHz的頻段來傳輸，通過高頻載波調(diào)制的方式完全避開了常見干擾頻率，使干擾信號觸不可及、無用武之地。在本人拙著《寬頻共纜監(jiān)控抗干擾性能分析》中有常見干擾現(xiàn)象及干擾頻率的詳細描述。常見視頻干擾源頻率均分布在45MHz以下，可見寬頻共纜監(jiān)控的圖像傳輸頻率與干擾頻率有很寬的頻帶距離，常見干擾頻率根本無法對射頻載波圖像信號進行各種干擾。這就從根本上保證了傳輸?shù)膱D像質(zhì)量，使各種電磁環(huán)境復(fù)雜的工廠、小區(qū)、企業(yè)、煤礦及高壓環(huán)境的電廠、變電站等場所監(jiān)控傳輸不再受常見視頻干擾源的困惑。寬頻共纜監(jiān)控以其獨特技術(shù)特性不愧是抗干擾方面的一種利器，為監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬翻開新的一頁。

　　五、寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)目容量與拓展性

　　寬頻共纜監(jiān)控的一大特點就是大大簡化了布線結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)監(jiān)控布線繁瑣、復(fù)雜、費時、耗工、難度大等不盡人意之瓶頸，使多系統(tǒng)多信號可利用“一根電纜”雙向傳輸，以全新的理念開創(chuàng)了“一條大路通羅馬”的新格局。

　　舉個例子，有個新建看守所需要安裝電視監(jiān)控系統(tǒng)以能實時監(jiān)視關(guān)押犯人的活動場景，這個看守所有監(jiān)舍100間，為看到全景不留死角，每個監(jiān)舍設(shè)監(jiān)控點2個，監(jiān)聽點1個，其中1個監(jiān)控點帶云鏡控制功能。那么，共有監(jiān)控點200個，其中靜點100個、動點100個，監(jiān)聽點100個。用傳統(tǒng)的布線方式在不需要副控的情況下，需要布視頻線200根，控制線40根、監(jiān)聽線100根，除卻電源線不計需布電纜200+40+100=340根。由此可見，這種方式材料費用高，布線煩瑣、施工量大，維護不便，耗費工時。

　　那么利用寬頻共纜監(jiān)控傳輸系統(tǒng)會是什么樣的情景呢？通過上面的介紹我們可以得知，共纜傳輸方式一根線可以傳輸四十路監(jiān)控信號，包括40路視頻、40路音頻和40路控制信號。那么上述項目需求用 8根同軸電纜就可以足夠了。8/340≈1/42，從上式中我們可以得到一個準確的比較，利用寬頻共纜傳輸方式所需的電纜數(shù)量、材料成本、施工周期、維護難度為傳統(tǒng)監(jiān)控傳輸方式的1/42。這也正是寬頻共纜監(jiān)控優(yōu)勢之所在，不僅可以節(jié)省材料成本，簡化布線結(jié)構(gòu)，而且能為工程商縮短施工周期，降低輔材及施工費，簡化后期維護。而且共纜系統(tǒng)每根電纜最多可以容納40～50個路視頻信號，具有很強的可擴展性。

　　六、寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸距離

　　視頻基帶傳輸方式利用同軸電纜的0～6MHz來傳輸視頻信號，在傳輸過程中色度、亮度及飽和度不但都要不同衰減，尤其是高頻色彩分量衰減較大。一般的視頻放大器很難做到從幾Hz～幾MHz帶寬內(nèi)良好的線性放大，這使得信號在SYV75-3同軸電纜中只能傳輸300米，距離超過這個門限就需要添加視頻放大器。而且電纜本身在傳輸過程中會產(chǎn)生熱噪聲，從而使信噪比下降，視頻放大器在放大信號的同時，對噪聲信號也同比例加以放大，放大后再傳輸就使圖像質(zhì)量大打折扣，不能達到監(jiān)控系統(tǒng)圖像標準。如果電纜中有干擾信號侵入，系統(tǒng)信噪比就會進一步惡化，圖像質(zhì)量更差。

　　寬頻共纜監(jiān)控充分利用同軸電纜的一千兆頻率帶寬，將帶寬劃分成不同的頻道，用寬頻共纜調(diào)制器將視音頻信號調(diào)制到不同通道高頻載波上傳輸。信號在電纜中傳輸時只衰減載波信號，不衰減視頻信號，且亮度、色度及飽和度可同步嵌套傳輸。載波信號電平衰減可加干線放大器對載波信號進行放大，只要保證足夠的載噪比即可。放大器放大的只是高頻載波信號，圖像的頻譜、相位等分量不會發(fā)生畸變，也不會有噪聲侵入，這就使監(jiān)控信號傳輸距離延伸，圖像質(zhì)量未有任何損傷。一般在有線電視網(wǎng)絡(luò)中允許把放大器串接六級，這就使得監(jiān)控信號的傳輸距離可以達2～3公里。用數(shù)字來表示，3公里=3000米，3000/300=10：說明應(yīng)用寬頻共纜傳輸距離是利用視頻基帶傳輸距離的10倍。可見，寬頻共纜監(jiān)控既延伸了傳輸距離，又從根本上保證了圖像傳輸質(zhì)量。

　　對于3公里以上的傳輸可以采用HFC光電混合的模式，經(jīng)共纜調(diào)制器調(diào)制后的40路射頻信號，采用一臺射頻光端機即可傳輸1～60公里，具有極高經(jīng)濟性。這種光電互補的傳輸模式巧妙地解決了“分散—集中—遠距離”的傳輸要求。這種方式在派出所監(jiān)控、城鎮(zhèn)社會治安監(jiān)控、道路監(jiān)控中具有極大的技術(shù)優(yōu)勢。

　　七、寬頻共纜監(jiān)控廣播級的圖像質(zhì)量

　　由于寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)通過寬頻共纜調(diào)制器把圖像從0～6MHz搬移到112.25～550MHz傳輸，完全避開了常見視頻干擾頻率，使系統(tǒng)的抗干擾能力得到極大提升，確保了圖像在傳輸過程中不受干擾；利用高頻載波來承載信號，在線路傳輸時只衰減載波信號，圖像信號不會衰減：這些從根本上提高了圖像傳輸質(zhì)量，使信號完全達到國標4級以上，清晰無限。假如在共纜傳輸中某個頻道遇到干擾，換個頻道進行傳輸就可以了，所以在抗干擾方面具有很強的主動性和靈活性。

　　對于1～3公里的監(jiān)控傳輸而言，利用寬頻共纜傳輸方式性價比高、經(jīng)濟實用，采用光纜成本昂貴且施工及維護均需專業(yè)人員，極不方便。寬頻共纜監(jiān)控的傳輸?shù)膱D像效果不亞于光纜。