视频监控系统传输系统设备

第4章传输系统设备本章主要阐述传输系统中各类型传输设备的架构与原理，并且对其连接、测试与维护方法进行介绍。4.1传输系统概述视频监控系统的前端设备和后端设备连接，需要通过传输系统进行图4-1传输系统结构传输系统一方面将前端的摄像机、监听头、报警探测器或数据传感器捕获的视/音频信号及各种探测数据传往中心端；另一方面将中心端的各种控制指令传往前端多功能解码器。因此，传输系统应该是双方向的。在大多数情况下，传输系统都是通过不同的单方向传输介质来实现的，如用同轴电缆传输视频信号，而用2芯屏蔽线传输反向控制信号。在某些场合，也可用单一传输介质来传输按多工（Multiplexing）方式处理的视/音频及控制信号。最新的传输概念则是借用已有的通信传输线路或借助计算机网络来传输视频监控信号，在这种情况下，需要专用的信号格式转换、传输或接入设备。VPNVPN的英文全称是“VirtualPrivateNetwork”，翻译过来就是“虚拟专用网络”。顾名思义，虚拟专用网络可以把它理解成是虚拟出来的企业内部专线。虚拟专用网（vpn）被定义为通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。使用这条隧道可以对数据进行几倍加密达到安全使用互联网的目的。虚拟专用网是对企业内部网的扩展。虚拟专用网可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。虚拟专用网可用于不断增长的移动用户的全球因特网接入，以实现安全连接；可用于实现企业网站之间安全通信的虚拟专用线路，用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联网虚拟专用网。VPN可以提供的功能：防火墙功能、认证、加密、隧道化VPN可以通过特殊的加密的通讯协议在连接在Internet上的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专有的通讯线路，就好比是架设了一条专线一样，但是它并不需要真正的去铺设光缆之类的物理线路。这就好比去电信局申请专线，但是不用给铺设线路的费用，也不用购买路由器等硬件设备。VPN技术原是路由器具有的重要技术之一，在交换机，防火墙设备或Windows2000等软件里也都支持VPN功能，一句话，VPN的核心就是在利用公共网络建立虚拟私有网4.2传输电缆在局域性质的视频监控系统中，由于前端设备和中心端之间的距离比较短（一般不超过1km），所以基本上都采用直接传输方式。①从系统主机发出的控制指令通过普通2芯线与前端解码器连接；②由摄像机输出的视频信号采用同轴电缆连接；从监听头输出的音频信号采用2芯屏蔽线连接；③从报警探测器输出的开关量信号用普通2芯线连接。4.2.1传输电缆的选用1．视频同轴电缆外导体用铜丝编织而成。不同质量的视频电缆，其编织层的密度是不一样的，如80编、96编、120编，有的电缆编数少，但在纺织层外增加了一层铝箔。外导体接地、内导体接信号端。内、外导体之间填充有绝缘介质，电磁便被限制在内而不能向外界传输，降低了损耗，同时又避免外界杂散信号的干扰。绝缘介质外导体护套芯线（2）视频同轴电缆的特性如果有电流通过导线，导线就会发热，这是由于导线具有一定的电阻，消耗了有用功功率；又由于导线间绝缘不完全而存在漏电，即导线之间处处有一定的电导；导线中有电流流过时，导线周围就会有磁场产生，所以导线还有一定的电感；导线与导线间的电位差将使其间形成电场，使得导线间存在一定的电容。上述这些分布在电路布线及其结构中的参数统称为“分布参数”，它使得线路中的任一点都呈现出一定的阻抗，这个阻抗即被称为特性阻抗。因此，特性阻抗的大小完全取决于电缆的结构。不同线径的同轴电缆对视频信号的衰减程度是不一样的，线径越粗，衰减越小。表4-1同轴电缆系列的特性参数电缆的线径越粗，则衰减越小，越适合于长距离传输。但在实际应用中可能会遇到这样的情况，即虽然在长距离传输中直接使用电缆连接也可以得到稳定的图像，但因高频衰减会使图像的细节损失过多，分辨率下降，画面有些朦胧感，另外，高频损失还会影响彩色的重现。在这种情况下，就需要使用视频放大器，并通过放大器的高频补偿功能增强图像的轮廓，使图像变得清晰、明快。SYV电缆：全称实心聚乙烯绝缘射频同轴电缆，同轴电缆中的一种SYV-75-5:SYV代表视频线,75代表阻抗为75欧姆,-5代表线材的粗细。SYV75-5-1(A、B、C）S:射频Y:聚乙烯绝缘V:聚氯乙烯护套A：64编B：96编C：128编75：75欧姆5：线径为5MM1：代表单芯SYV电缆的作用：监控中常用的视频线主要是SYV75-3和SYV75-5两种.如果要传输视频信号在200米内可以用SYV75-3,如果在350米范围内就可以用SYV75-5.SYV电缆的使用环境：设备的支架连线，闭路电视(CCTV)，共用天线系统(MATV)以及彩色或单色射频监视器的转送。视频同轴电缆的特征电阻是75欧姆，这个值不是随意选的。物理学证明了视频信号最优化的衰减特性发生在77欧姆。在低功率应用中，材料及设计决定了电缆的最优阻抗为75欧姆。2．视频电缆的选用当传输线终端阻抗等于特性阻抗时，传输线传播的能量将全部被吸收，此时电源输出的功率最大，即阻抗匹配状态。阻抗匹配（Impedancematching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。广播电视标准规定传输线缆的特性阻抗及设备终端阻抗均为75。所以，视频电缆一般用75的同轴电缆，当视频信号的无中继传输距离在300~500m时，常用SYV－75－3和SYV－75－5两种型号。若超过此距离，则应该选用SYV－75－7、SYV－75－9/12的粗型号同轴电缆，一般来说，传输距离越长则信号的衰减越大，频率越高则信号的衰减也越大，但线径越粗则信号衰减越小。当长距离无中继传输时，由于视频信号的高频成分被过多地衰减而使图像变模糊，而当视频信号的同步头被衰减得不足以被监视器等视频设备捕捉时，图像就无法稳定地显示出来。视频信号实际传输的距离与同轴电缆的质量成正比，也和系统选用的摄像机、监视器有关。当摄像机输出电阻、同轴电缆特性阻抗、监视器输入电阻3个量不能完全匹配时，就会在同轴电缆中造成回波反射，因而长距离传输会使图像出现重影及波纹，甚至跳动。因此，在实际工程中，尽可能一根电缆一贯到底，中间不留接头，因为中间接头很容易改变接点处的特性阻抗，还会引入插入损耗。某大型物流配送中心的视频监控系统的布线，其周界的边长就达350m，几个远端摄像机到主控室的距离达到了600~900m的范围，该工程事先定制SYV－75－7和SYV－75－9两种超长电缆，每一根电缆都直接引到主控室，没有使用视频放大器，得到了较好的图像质量。3．连接器视频电缆与设备的连接通常为BNC连接器，个别设备也选用RCA连接器，还有些系统选用射频传输常用的F头。当接头与插座的规格不一致时，可以用转换器进行转换，如BNC→RCA转换器或RCA→BNC转换器。BNC连接器BNC电缆连接器必须连接到每段电缆的两端。BNC电缆连接器由一根中心针、一个外套和卡座组成。它包括BNC连接器基座、外套和探针三部分。RCA连接器F头F头，一般用在电视天线分配器上，是一种用电缆芯直接当“针”用的一种插头。头上有螺纹，可以拧紧在分配器上，不会脱落。价格比较便宜，一元左右。4.2.2音频、通信与控制电缆音频、通信及控制电缆都是非同轴电缆，其中，音频及通信电缆为2芯线，而控制电缆为10芯线。显然，它们传输的信号内容不同，但电缆的类型却可以是相同的。音频及通信电缆通常可选为同样的2芯屏蔽电缆；在非干扰环境下，也可选为非屏蔽双绞线，如在综合布线中常用的5类双绞线。双绞线常见的有3类线，5类线和超5类线，以及最新的6类线，前者线径细而后者线径粗1）一类线：主要用于语音传输（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输。2）二类线：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。3）三类线：指目前在ANSI美国国家标准学会和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10BASE-T无屏蔽双绞线以太网。4）四类线：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。5）五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T快速以太网和1000BASE-T（1000BASE-T最新的以太网技术，使用非屏蔽双绞线作为传输介质传输的最长距离是100米）网络。这是最常用的以太网电缆。网线最长100米。6）超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（StructuralReturnLoss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。7）六类线：该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。7）七类线：带宽为600MHz，可能用于今后的10吉比特以太网。通常，计算机网络所使用的是3类线和5类线，其中10BASE-T使用的是3类线，100BASE-T使用的5类线。目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP=UNSHILDEDTWISTEDPAIR）和屏蔽双绞线（STP=SHIELDEDTWISTEDPAIR）。屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射，屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。1．音频电缆及连接器（1）音频电缆音频电缆的结构在有干扰的情况下，一般选用2芯屏蔽线，因为长距离传输时易引入干扰噪声。音频电缆的屏蔽层有防止干扰的作用，还应在系统主机处单端接地。常用的音频电缆型号为RVVP—2/0.3或RVVP—2/0.5。学校、超市、车站等应根据自身的使用特点，要求其视频监控系统兼备公共广播或背景音乐的功能，这就同时需布置音频电缆。公共广播系统的声音是采用120V定压小电流方式传输的，所以也可选用非屏蔽的2芯电缆，如RVV—2/0.5等。由于音频电缆采用总线式布线，所以它和监控系统采用的点对点式布线方式（用于将监听头的音频信号传送到监控中心）不一样。RVV电缆全称铜芯聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀护套软电缆，又称轻型聚氯乙烯护套软线,俗称软护套线，是护套线的一种。R:代表软线\软结构的意思V:聚氯乙烯绝缘V:聚氯乙烯护套按GB5023.5-1997的规定，RVV是指轻型聚氯乙烯护套软线或普通聚氯乙烯护套软线，额定电压等级分别为300/300和300/500，额定电压250V/450VRVV电线电缆是两芯以上的聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软线（两条或上的rv线外加一层护套）。RVV电缆是弱电系统最常用的线缆，其芯线根数不定，两根或以上，外面有PVC护套，芯数从2芯到24芯之间按国标分色，两芯以上绞合成缆，外层绞合方向为右向，芯线之间的排列没有特别要求。RVVPRVVP是一种软导体PVC绝缘线外加屏蔽层和PVC护套的电缆.铜芯聚氯乙烯绝缘屏蔽聚氯乙烯护套软电缆，又叫做电气连接抗干扰软电缆，额定电压250V/45