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阳光(香港)企业有限公司
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我们知道,要实现远程监控或超远程监控,要有一个传输媒质,在我们常用的传输媒质中,不外乎无线和有线两种方式。在我们现今大量使用的闭路监控系统中,传输媒质大多采用视频电缆,由视频电缆的结构所限制,它的传输距离<100米,如果加上均衡校正,也不超过1KM,再长的距离视频电缆就很难保证图像质量了。另一个改善的办法是采用有线电视中常用的射频电缆。它的指标要比视频电缆好。并且被理论和实践所证明,其传输距离和质量比视频电缆好,当然电缆的选择是非常重要的利用同轴电缆的传输特性,加以合理的应用,视频同轴有二项重要指标A、
特性阻抗,B、
传输损耗。在小功率的图像传输领域,其输入输出接口阻抗均为75欧姆
。
在闭路监控系统中,都是使用75的同轴电缆。需要指出纵孔电缆,不太适合南方及沿海地带。应当优选新一代高物理发泡电缆,另外电缆损耗与结构尺寸,工作频率有关。
显然基带传输方式,只能传输一路图像,当在一条同轴传输路径上有多个监控点时,就需要采用视频方式来实现,即可以采用数字压缩也可采用模拟传输,当然,对数字方式目前的处理成本太高,还不能普遍使用,主要还采用模拟频分方式来实现(FDM)。当采用550MHZ系统方案时,可传输59个模拟电视频道,当采用750MHZ或860MHZ系统时,可传输85个或98个电视频道(PAL制)。根据不同的传输路径,上述频率可以重复使用(空分方式),但系统的频率选得越高同轴传输的路径越短,通常550MHZ系统同轴传输不大于2KM,对750和860系统则小于1.5KM,同此,要增大多频道传输距离,则采用光纤传输方式,将同轴传输的视频信号,按要求的电平注入光发射机来完成,对我们现在普遍使用1310和1550nm单模光纤,分别可传送40和60KM,如果采用二级接力,可分别达到70和100KM,更大的传输距离,则宜采用1550
nm的光系统+EDFA(光放大器),可实现400-500KM的传输,如果传输频道不是太多小于18个,则可采用付载波调频的(FM)1310
nm光系统,也能达到500-600KM的传输,其成本比1550
nm+EDFA下降许多.
另外,对于30-50KM左右的传输距离,当需要传输的监控点不太多时,并且存在架线和由于其它困难而无法实现有线传输时,也可采用无线微波的方式,或把该无线方式作为整个传输系统中某部分传输路径的补充,或作为特定专网的下行控制通道。总之,应用的层次是丰富多彩的,应根据不同的要求来制定相应的技术措施.
以上我们介绍了信号的远距离传输问题,下面我们谈谈如何接合英国DM公司的监控设备来实现各种不同范围的传输及应用的原则和相应的技术手段.
1、
设计的基本原则
首先是了解用户的要求,并根据用户要求的控制范围(传输路径距离等)和需要设置的监控总数量来初步制定实施方案及工程预算。是否采用公网(如有线电视网等)还是专网(自己建网)。一般的原则是:对城镇型的监控系统宜采用公网,这样可以大大节约网络的投资。但对一些特殊的部门,也不排除建专网的可能。而对于高速公路油田等系统的监控则适用于专网的方式。当然也可用专网+公网的混合模式。
2、利用有线电视网(或类似的其它网络)的设计注意事项
有线电视网的信号传输,有它自身的特点。在有线网内、信号的传输是以频分为基础的。这就是下行频率的安排(按750MHZ为例)56-550MHZ模拟电视,550-750MHZ数字电视或数据下行。上行频率为5-42MHZ。每一个光节点所带用户数量在2000-5000户之间。从前端机房到每一个光节点通常采用2-4芯的光纤,光节点以后为同轴电缆到户。这种结构称之为HFC-光纤同轴混合网,又称宽带传输网络。由于信息产业的快速发展HFC网已被公认为多媒体传输的最佳宽带接入网络。由于同轴段频分的限制,若要在上行频带内5-42MHZ传输图像信号,传输频道变到限制每一同轴支路不能超过2个频道,按标准PAL制我国标准2个频道占用16MHZ带宽(14-30MHZ)图像载频15.25和23.25MHZ两个频点,5-14MHZ和30-42MHZ用于传输上行数据信号。
因此,完全利用有线网在多点监控上存在着传输频带不够的问题,解决的办法就是在同轴段采用专线方式来传送多信道图像。但也不是绝对的。选择的依据仍然是监控点的多少来决定的。实际上,在大范围实现图像的远程和近程监控,是一个多学科技术的综合应用掌握的知识越多,应用就越好,它是监控技术,传输技术,网络技术的合成。
3、调制技术及其接口
传输技术中大量的使用调制,解调,复用,解复用,它们是构成时频传输的基础。在模拟调制技术中,存在AM(调幅)、FM(调频),PM(调相)技术,在数字调制中,有ASK、FSK、PSK、QPSK、QAM等多种方式。由于偏辐所限,我们不可能一一加以介绍。重点介绍一下我们在图像传输中常用的方式。
在电视系统中,不论是无线电视还是有线电视都是采用AM-VSB即调幅——残留边带传输方式。它的定义是:图像采用调幅残留边带,伴音付载被采用FM调制,按我国的标准,伴音付载波FA与图像主载波相距6.5MHZ,每路电视占用8MHZ的带宽。调制器电路框图见图一。
图一中我们看到,图像信号经38MHZ中频幅度调制,音频信号经6.5MHZ调频调制后与38MHZ混频,分别经SAWF(声表面滤波器)合成,得到38MHZ的(fv)图像载波与31.5MHZ的(fa)伴音付载波,经上变得到所需的输出频道。其中频和输出频谱见图
:
调制器的主要指标(广播级)
a、频响50.5dB(fv-0.6/fv+5MHZ),-101B(fv-0.6/fv+6MHZ)
b、杂波输出≤-6001B最高输出电平及A/V44在-7~-2301B范围内
c、输出频率:45-550或550-860MHZ内任一频道
d、输出电平:120dBuv典型值
e、频道内载噪比≥70dBc
f、带外载噪比≤90dBc
g、输入阻抗:视频75Ω,1Vp-p
音频:600Ω odBm+6Db,或高阻抗输入(10K,47K)
h、调制度:最大87.5%,图像f0±50KHZ,max
I、输出阻抗:75Ω
J、微分增益:DG≤5%
K、微分相位:DP≤±5°
利用调制器的伴音付载波,我们可以传送其它的音频或控制信号,如报警等数据速率传输最高可达9.6kb/s,-14.4kb/s,(图像也同时传送)
4、DM系统的特点
英国DM监控系统具有最大集成256路监控的特点,超过这个数量,可在网络结构上采用蜂窝小区方式来实现延伸,理论上达数千路监控的范围。
利用控制主机的双音多频(DTMF)适配接口与相关下行调制器相连接(由于原DTMF接口是适用于有线电话传输用,需要改造成为适应视频接口的DTMF信号)送入原有线电视系统经混合后送到线路上去。由于DM主机采用C-BUS总线技术,它对各解码器之间只是一一对应的代码关系。故一条下行传输通道即可满足。
将原解码器DTMF接口,同样加以改造,使其接口符合有线电视传输标准。这个接口是连接解码器和解调器的桥梁。关于解调器的原理只是调制的反应用,读者可参考相关资料。这里的重点是利用了有线电视的下行频段来传输控制点的云台、摄像机等的运动状态,它只占用最大8MHZ的频率来实现256路的控制。这是采用通用设备,若是采用专用设备,则只需占用最大250KHZ的频带。
网络连接示意图见图。
5、在实施具体工程时,要考虑三点
A、图像信号(含报警信号)如何回传,这点可根据我们前面谈的介绍综合考虑。这
里面最重要的是如何构造一个传输网络,难易是与被监点的数量成正比的。因此,需要有一定网络概念和设计知识——主要是一个综合应用,这是主要难点。
B、控制信号比较好办,利用现有的城市有线网就能轻易的实现。要解决的主要是设备间的接口。清溪台可以提供这方面的技术。
C、
对于特殊单位如油田、公安、交警、高速公路等大范围监控所需的专网。仍然是基于上述的设计思路。需根据不同的用户来作出具体的设计。
D、需要改进的地方是进一步将一些通用器件改为专用器件。主要是由于室外应用,结构上的改进来适应环境。
E、
电源的防护,防需安全等需要周密考虑。
F、其它诸如双向放大器,频率双功器,光发,光收机的选择,都应注意这方面的文章,可参见有线电视技术方面的书和资料。
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