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监控系统视频传输方法的选择与技术浅析
时间:[2011-08-20]   来自:admin

一、概述

      电视监控系统中,通常按照功能分为前端部分、传输部分和主控部分,传输系统将监控系统的前端设备与终端设备联系起来的物理通道。前端设备所产生的图像信号、声音信号、各种报警信号通过传输系统传送到控制中心,并将控制中心的控制指令传送到前端设备。

      系统工程中,良好的视频传输设计是监控系统中非常重要的一部分。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。

二、监控系统图像传输的几个要点

      监控系统往往要根据不同用户、系统规模、覆盖面积、信号传输距离、信息容量等对系统的功能及质量指标要求不同,而采用不同的传输方式。监控系统中往往也要求传输报警信号、音频信号、控制数据信号等,但图像传输决定着监控系统的好与坏,是最受关注的。由于动态图像信号的信息量大,频带宽,监视实时性强,因此传输的重点就是视频图像信号的传输。 

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 衰减传输距离:监控普及化进程的加速及应用领域日益广泛并不断拓展,促使监控系统规模不再局限于几至几十个点,传输距离也由原来的几十、几百米发展到几公里、几十公里,甚至跨城省区、跨国界传输。从而也推动了监控图像的传输方式的变革,由单一视频基带传输方式发展到视频基带、双绞线、光纤、射频(宽频共缆)、微波、数字网络多元化传输并存模式。由于视频信号采用不同的传输方式,其传输介质的物理特性不同导致信号传输距离不同,传输质量也存在很大差异,故建设监控系统必须根据传输距离和图像质量要求选择合适的传输方式。


      2 视频干扰与抗干扰:在视频监控中,视频信号经过线缆传输时,常常会遇到各种外界干扰源(例如:电源干扰、电磁波干扰、低频干扰、静电干扰等)影响,使监控图像出现网纹、横条、噪点等干扰现象影响图像质量,严重的会使监控系统无法达到业主(客户)的要求,从而使工程商不得不亡羊补牢,被动地二次投资改善图像质量,费力、费财又耗时带来不少损失。视频干扰也是影响视频传输质量的一个重要因素,在系统设计、施工中是必须考虑的一个重要问题。

      3 图像信噪比:信噪比(S/N)就是信号与噪声的比值,图像信噪比和图像清晰度一样,都是衡量图像质量高低的重要指标。图像信噪比是指视频信号的大小与噪波信号大小的比值,两者是同时产生而又不可分离的,噪波信号为无用的信号。监控行业标准规定,系统S/N38dB时才能达到监控图像传输国家标准,这一指标取决于摄像机视频信噪比、传输损失和干扰信号。当噪波信号达到某个限度时对视频信号会产生一定影响,所以在选择摄像机和传输系统时,应选择一些视频指标较高的(≥50dB),以使图像传输质量得到保证。为确定这个限度,一般取两者的比值作为衡量的标准。如果图像的信噪比大,图像的画面就干净,就看不到什么噪波的干扰(主要画面中有雪花状),图像看起来就很舒服;如图像的信噪比小,则在画面中会布满雪花状干扰现象,就会影响图像收看效果。

三、常见的几个视频传输方式介绍

      1、视频基带传输:是最为传统的电视监控传输方式,对06MHz视频基带信号不作任何处理,通过同轴电缆(非平衡)直接传输模拟信号。其优点是:短距离传输图像信号损失小,造价低廉,系统稳定缺点:传输距离短,300以上高频分量衰减较大,无法保证图像质量;一路视频信号需布一根电缆,传输控制信号需另布电缆;其结构为星形结构,布线量大、维护困难、可扩展性差,适合小系统。 

      2、光纤传输:常见的有模拟光端机和数字光端机,是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式,通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。其优点是:传输距离远、衰减小,抗干扰性能最好,适合远距离传输。其缺点是:对于几公里内监控信号传输不够经济;光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理,维护技术要求高,不易升级扩容。

      3、网络传输:是解决城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式,采用MPEG2/4H.264音视频压缩格式传输监控信号。其优点是:采用网络视频服务器作为监控信号上传设备,有Internet网络安装上远程监控软件就可监看和控制其缺点是:受网络带宽和速度的限制,只能传输小画面、低画质的图像;每秒只能传输几到十几帧图像,动画效果十分明显并有延时,无法做到实时监控。

      4 微波传输:是解决几公里甚至几十公里不易布线场所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1GHz以上,常用的有L波段(1.02.0GHz)、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想象。

      5 双绞线传输(平衡传输):也是视频基带传输的一种,将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输,电磁环境复杂场合的解决方式之一,将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。其优点是:布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强其缺点是:只能解决1Km以内监控图像传输,而且一根双绞线只能传输一路图像,不适合应用在大中型监控中;双绞线质地脆弱抗老化能力差,不适于野外传输;双绞线传输高频分量衰减较大,图像颜色会受到很大损失。
      6 宽频共缆传输:视频采用调幅调制、伴音调频搭载、FSK数据信号调制等技术,将数十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。其优点是:充分利用了同轴电缆的资源空间,四十路音视频及控制信号在同一根电缆中双向传输、实现 “一线通”;施工简单、维护方便,大量节省材料成本及施工费用;频分复用技术解决远距传输点位分散,布线困难监控传输问题;射频传输方式只衰减载波信号,图像信号衰减很小,亮度、色度传输同步嵌套,保证图像质量达到4.5级以上国家标准;采用75Ω同轴非平衡方式传输使其具有非常强抗干扰能力,电磁环境复杂场合仍能保证图像质量其缺点是:采用弱信号传输,系统调试技术要求高,必须使用专业仪器。宽频调制端需外加AC220V交流电源,但目前大多监控点都具备这个条件。

四、监控视频传输的综合评价与工程实践中传输方法的选择

      通过对上述几种监控传输方式的比较可以看出,每种传输方式都应一分为二地看待,都有自己的适应性和优异之处,又有不足之处。所以不能笼统的讲哪种传输好哪种传输不好,如果那样讲了,就是不负责任,就是没有根据。一种传输方式是否得体不是看其方式本身如何,而是看其所用方式是否适用于应用场所。打个比方,感冒、咳嗽药同是治病的药物,不能说哪种药好与坏,要看是否对症下药了。
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,能很好的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、超远距离或已有内部局域网的监控环境来讲,监控信号传输可选用数字网络传输方式,通过把视频或控制信号直接转换成数字格式在网络上传输,用连接在网络中的副控软件对监控信号进行多方监看和控制。但受网络带宽和视频压缩比的限制,图像指标不容乐观,用于普通的监看还可以。

      对于点位较多、点位分散、传输距离几百米至几公里的监控环境,或是煤矿、电厂、船厂等存在严重视频干扰源的监控环境,宽频共缆监控传输方式具有非常大的优势。一根同轴电缆传输几十路的图像和控制信号,大大减少了电缆使用量,极大地降低了电缆敷设的施工量;把图像直接调制到高频载波上传输,远远绕开了常见视频干扰010MHz的干扰频段,使系统抗干扰性能大大提高;“总线+星型”即树型布线结构,方便扩容,便于维护。

      总之,监控传输方式的选用应具体问题具体分析,事先把监控传输中出现的问题考虑到,不应盲目上马以致交不了工、验不了收,本文试从实用角度对监控信号的传输进行浅要分析,期望对工程商做监控项目有所裨益。