浅谈安防监控视频传输技术

浅谈安防监控视频传输技术良好的视频传输设计是监控系统非常重要的一部分，如果建设一套好的监控系统，但是没有良好的传输系统，最终在监视器上看到的图像将无法令人满意。根据“木桶法则”，最终的图像质量将取决于整个系统中最差的一环，而这最差的一环往往就是传输系统。一个标准的视频监控系统，由五大部分组成：视频采集系统、视频传输系统、视频切换管理系统、视频显示系统、视频录像系统。视频采集系统主要是完成对前端图像信号的获取；视频传输控制系统完成对前端图像信号的传送和控制通信；视频切换管理系统完成对图像信号的切换控制和资源分配；视频显示系统完成对前端图像信号的终端设备输出；视频录像系统完成对前端图像信号的长延时存储和回放。   在系统工程中，良好的视频传输设计是监控系统非常重要的一部分。如果建设一套好的系统，选用的都是高指标、高画质的摄像机、镜头、监视器、录像机，但是没有良好的传输系统，最终在监视器上看到的图像将无法令人满意。根据“木桶法则”，最终的图像质量将取决于整个系统中最差的一环，而这最差的一环往往就是传输系统。系统的设计和安装人员必须根据实际需要选择合适的传输方式、高质量的传输线缆、专用连接头和设备、并按专业标准进行安装，才能达到理想的传输效果。   常见的几个视频传输方式介绍同轴电缆传输    通过同轴电缆传输视频基带信号：视频基带传输是指从摄像机至控制台之间采用视频同轴电缆传输标准的06M视频信号。基带传输方式的优点是系统简单；在短距离范围内,失真小、附加噪声低(系统信噪比高)；不必增加诸如调制器、解调器等附加设备。缺点是传输距离不能远、一根同轴电缆只传送一路电视信号、抗干扰能力差等。一般说，大多数电视监控系统摄像机与控制台间的距离都不会太远,所以视频基带传输是最常用的传输方式。    视频基带传输中传输线采用同轴电缆,如型号为SYV-75-5(国产)。其中7 5表示该种电缆的特性阻抗为75,5表示芯线线径。如果传输距离较远,为了减小信号衰减,还可选用SYV-75-7或SYV-75-9的电缆。    在视频传输系统中,摄像机的输出阻抗为75不平衡方式,而控制台及监视器的输入阻抗也为75不平衡方式,故为了整个系统的阻抗匹配,其传输线也必须采用75的特性阻抗。否则在系统中出现了阻抗不匹配的情况,信号就会产生失真。有时由于阻抗不匹配可能会产生寄生振荡(特别是会产生以视频信号的行同步头为基频的高次谐波振荡),这将严重影响图像的质量。有时虽然从表面上看传输线用的是75特性阻抗的同轴电缆,但由于电缆质量不符合标准或其它原因,仍会产生失配现象导致图像质量下降。在传输距离较远时(几百米以190 www.cps.com.cnForum of Authority权威论坛上)这种情况更易发生。因而在实际工程中,根据传输过程中出现的失配情况,往往需要在摄像机的输出端串接几十欧姆的电阻后再接至电缆线上,或在控制台或监视器输入端并联75电阻以满足匹配的要求。总之,由于阻抗不匹配而产生的图像质量下降问题,对较远距离的视频传输，特别需要注意。    通过同轴电缆传输射频信号：射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，采用该系统的优点是布线简单，抗干扰能力强。缺点是需增加调制器、混合器、线路宽带放大器、解调器等传输部件,而这些传输部件会带来不同程度的信号失真,并且会产生交扰调制与相互调制等干扰信号；同时,当远端的摄像机相对分散时,也需要分支传输线将各支路射频信号传送至主干线,再经混合器混合后传送至控制中心,以上这些会使传输系统的造价升高。另外，在某些广播电视信号较强的地区还可能会与广播电视信号或有线电视台的信号产生互相干扰等。    此种传输方式适合在远距离的同一方向上集中有多台摄像机的情况下采用。浅谈安防监控视频传输技术光缆传输方式    光纤其结构类似于同轴电缆，由芯线、包层和防护层组成。光纤的截面尺寸以微米标识，生产工艺要求很高，光纤需要包在高抗拉强度的外套内才能在工程中使用，每根光缆内可以有多芯光纤。    当视频信号需要有线传送时，如1000m以上，则都需要采用光纤进行传输。光纤传输具有非常高的带宽、低的损耗，高信噪比、低失真、抗干扰能力强等诸多优点，对电磁噪声极不敏感，是目前为止最理想的传输介质。尤其是不受幅度畸变影响的高数据率数字视频信号，在远程监控网络系统中传输，无一例外使用了光纤。光纤传输的一个最突出优点就是低损耗，也就是传输的距离远。现代的工艺水平已达到光纤的衰减率为1.0dB/每公里以下,优于同轴电缆衰减率的几十上百倍。    光纤传输使用红外波作为视频信号的载波，模拟视频信号的光纤传送采用密度调制和频率调制方式，即用视频信号直接调制发光设备的发光功率，这一步骤由光发射机完成，光接收机则进行相应的解调接收工作。利用光纤传输的设备如有光发射机、光接收机（工程上通称光端机）、光放大器、光分支分配器等，以实现监控系统的远程或网络视频信号传送。   在电视监控系统中使用光缆传输图像信号，将大大提高图像质量，光缆的传输性能和多功能是同轴电缆所无法相比的。    光缆传输的主要特点：    远距离传输图像信号。目前单模光纤在波长1.31m或1.55m时光速的低损耗窗口,每公里衰减可做到0.20.4dB(或以下),是同轴电缆每公里损耗的1%。模拟光缆多路视频传输系统可实现2Okm无中断传输,这个距离基本上能满足超远距离的视频信号传输。视频信号如要求远距离视频同轴电缆传输，由于同轴电缆衰减大,所以都会增设视频信号补偿放大器，放大器的有效距离一般为数佰米（如500m，按设备厂家不同会有差异）,并一般不建议多级放大，如果距离真的过长还是采用光纤传输较好。    传输容量大。最先进的光纤多路电视传输系统传输的频率范围已由40550MHz扩展到40862MHz。可以通过一根光缆传输几十路以上的视频信号。如果采用多芯光缆,则容量成倍增长。    传输质量高。由于光缆传输不像同轴电缆那样需要中继放大器,因而没有噪声和非线性失真叠加。光频噪声以及光缆传输系统的非线性失真很小,使得光缆多路视频传输系统的传输信号信噪比、交调、互调等性能指标都较高。加上光缆系统的抗干扰性能强,基本上不受外界的影响,从而保证了传输信号的质量。    保密性能好。光缆多路电视传输系统的保密性能好,传输信号不易被窃取。因此,适于保密系统使用。同时,光缆传输不受电磁干扰,适合于有强电磁干扰和电磁辐射的环境。    光缆传输的形式：    光缆传输有三种形式：    调频(FM)光缆传输：调频光缆传输可传输多频道高质量信号,且传输距离远。例如,美国吉尔德公司的RF-700型FM光缆传输系统,一根光缆可传输16路电视信号,传输距离达4Okm。    数字光缆传输：数字光缆传输系统无中继噪声积累,无任何交互调失真,在非常长的距离上仍能保持很好的图像质量。一根光纤能传输68路电视信号。数字光缆传输技术的进一步发展还需要加强数字压缩技术的研究。    多路调幅 (AM) 光缆传输：该系统是一种残留边带调幅光缆传输系统,一般的AM光纤可传输40个频道,且性价比高,发展很快,目前已广泛应用于有线电视系统中。它是电视监控系统中一种很好的传输模式。    网络型数字化电视监控系统    未来的网络型安防系统,主干技术将会完全以基于IP网络架构和光纤技术为主导。资源共享、快速反应、及时应对、有效处理已经成为安防行业的新要求。视频监控可以应用网络、本地、远程、无人、不定时等多种手段，布线则有总线、星型、树型、环型、综合型等多种类型，实现数据授权互动共享、行动协同配合,这都将是未来安防产业的发展趋势。    网络型数字化电视监控系统中需使用网络摄像机来采集图像信息，网络摄像机是指可直接接入网络的数字摄像机(Network Camera 或LANCamera)。它包含有CPU,并由编解码芯片完成对图像及声音的压缩和动态录像的回放。此类摄像机拍摄的图像既可传送给个人电脑,也可以加到 Web站点的主页上,或者附在电子邮件中发送,故也被称为Web摄像机。它将是未来应用的主流。网络摄像机可在任何TCP/IP网络环境中即插即用,通过 Internet或LAN网作实时影像传送,实现远端监控。    通过局域网实现的数字视频监控系统是将传统的CCTV监控系统融入到LAN中,系统将摄像机摄取的模拟图像信号转换成数字图像压缩信号,通过计算机网络传输,并使网络内的计算机都能成为监控终端,不受地域的限制。系统还通过添加视频服务器实现与模拟系统的连接，系统通过客户工作站和软件配置即可实现网络视频监控和对系统进行管理。    数字视频服务器。每个视频服务器是模拟CCTV设备到LAN间的接口，其又可分为视频编码器和视频解码器。在监控前端，模拟摄像机的视频输出、云台和镜头的控制信号、模拟音频信号及其它信号（如报警信号）为了能在网络上传输,需要视频编码器对各信号进行数字化和压缩，并按网络协议要求上传网络。在实际应用中，用户可按要求不同，采用具有相应图像数据压缩标准的视频编码器。而在终端,数字视频解码器对压缩的编码信号（包括视频、音频、报警信号等）进行实时解码,可实现电视墙和报警联动等功能。    多个数字视频服务器之间利用TCP/IP协议进行通信,并且预分配公用信息。    就整个网络数字监控，系统还会有设备管理、图像存储回放管理、图像转发管理、预置视频报警记录、视频动态检测、视频丢失检测，甚至智能视频分析等功能。    客户工作站。它是操作和管理的终端,有友好的用户界面,通过点击鼠标即可完成操作监控。在每个客户工作站上用户可控制系统内的摄像机,可以执行报警/动态监测/记录控制功能,还可以远程访问网络的管理功能。    网络管理服务器。它是为网络设备（客户工作站、视频服务器、网络摄像机等）和信息流设计的,用于用户、设备和数据管理。在其控制下,LAN用户在访问监控服务器前须先注册,注册包括摄像机的使用限制、控制限制、优先级、信息路由分配等。    微波传输    微波传输是解决几公里甚至几十公里不易布线场所的监控传输的解决方式之一。采用调频调制或调幅调制的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输。其优点是：省去布线及线缆维护费用，可动态实时传输广播级图像。其缺点是：由于采用微波传输，频段在1 G H z以上，常用的有L波段（1 . 02 . 0 GHz）、S波段（2.03.0GHz）、Ku波段（1012GHz）,传输环境是开放的空间很容易受外界电磁干扰；微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡；Ku波段受天气影响较为严重，尤其是雨雪天气会有严重雨衰现象。    监控视频传输方法的选择   每种传输方式都有自己的适应性和优异之处，又有不足之处。传输方式是否得体不是看其方式本身如何，而是看其是否适用于应用场所。    对于传输三、四百米内的监控环境，采用视频基带传输方式比较好，其频率损失、图像失真、图像衰减的幅度都比较小，能很好地完成传送视频信号的任务。如果传输中存在高压设备、交流变频器、变电站等干扰源，则应选择宽频共缆、双绞线传输方式，以保证视频传输质量。    对于传输距离较远的监控环境，建议采用光纤传输，光纤传输具有衰减小、频带宽、抗电子电磁干扰强、重量轻、保密性好等众多优点，已成为长距离视音频及控制信号传输的首选方式。    有的监控环境比较复杂，且布线难度比较大，可选用微波方式传输监控信号，既不用布线又可以解决信号远传问题，但在南方降雨较多的区域应该慎用，防止下雨天气监控信号受雨衰影响。    对于跨城区、超远距离或已有内