淺析同軸高清傳輸方式在準(zhǔn)能公司小區(qū)模擬監(jiān)控系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

丁鳳陽(yáng)

摘 要：該文首先介紹準(zhǔn)能公司住宅小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀，其次說(shuō)明同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)的組成、優(yōu)勢(shì)等，介紹如何利用既有的視頻同軸線纜傳輸高清數(shù)字視頻監(jiān)控信號(hào)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)從“標(biāo)清模擬系統(tǒng)”升級(jí)到“高清數(shù)字系統(tǒng)”的方案及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：安防 數(shù)字監(jiān)控 同軸高清

中圖分類號(hào)：TN919.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（a）-0028-02

一個(gè)智能小區(qū)，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、視頻技術(shù)、報(bào)警技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳輸技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等為居民生活提供一個(gè)安全、舒適、便捷的生活環(huán)境。視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，是智能小區(qū)安防系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)組成部分，它能做到事前預(yù)警、事中報(bào)警、事后取證，對(duì)違法犯罪分子起到強(qiáng)大的心理震懾作業(yè)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)安防系統(tǒng)的智能化管理。

準(zhǔn)能公司安防監(jiān)控系統(tǒng)自2006年開(kāi)始分批次建設(shè)，2011年完成，采用的是模擬監(jiān)控系統(tǒng)，模擬攝像機(jī)清晰度為420TVL、650TVL、700TVL、720TVL等幾類，攝像機(jī)、光端機(jī)等主要設(shè)備使用時(shí)間6年以上。在日常維護(hù)工作中，發(fā)現(xiàn)模擬監(jiān)控系統(tǒng)存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

（1）系統(tǒng)使用時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備均存在一定程度上的老化。較早安裝的模擬監(jiān)控系統(tǒng)已運(yùn)行5年以上，按照電子設(shè)備使用年限為5年的要求，前端攝像機(jī)及后端錄像設(shè)備都已達(dá)到使用年限，必須更新?lián)Q代。

（2）系統(tǒng)效果不理想，安防系統(tǒng)由于建設(shè)時(shí)間早，系統(tǒng)內(nèi)選用的產(chǎn)品品牌多而雜，產(chǎn)品效果參差不齊，監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)圖像分辨率低、人物面部特征難以分辯、顏色偏差大、夜間效果差等問(wèn)題，嚴(yán)重影響視頻圖像的取證，已經(jīng)越來(lái)越滿足不了公安部門要求安防重點(diǎn)部位安裝高清監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

（3）現(xiàn)有住宅小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備故障率高。

（4）重點(diǎn)部位視頻存儲(chǔ)時(shí)間滿足不了公安規(guī)定3個(gè)月要求，最早安裝的存儲(chǔ)系統(tǒng)硬盤多為500 G，且硬盤錄像機(jī)不支持現(xiàn)在3T、4T硬盤，需要進(jìn)行更新?lián)Q代。

（5）光纖資源浪費(fèi)嚴(yán)重，既有光端機(jī)采用的是單纖單路，目前光纜傳輸方式發(fā)展迅速，單纖16路、32路光端機(jī)已廣泛使用，隨著PON技術(shù)的發(fā)展，采用分光比1：128的GPON傳輸系統(tǒng)也已使用。

綜上幾點(diǎn)，準(zhǔn)能公司小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了目前高清監(jiān)控需要，需要升級(jí)改造。所以，該文主要介紹如何利用既有的視頻同軸線纜傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)從“標(biāo)清模擬系統(tǒng)”升級(jí)到“高清數(shù)字系統(tǒng)”的方案技術(shù)及應(yīng)用

1 準(zhǔn)能公司既有模擬監(jiān)控系統(tǒng)介紹

準(zhǔn)能公司既有模擬監(jiān)控系統(tǒng)組成主要由前端視頻采集設(shè)備、傳輸部分、存儲(chǔ)部分、顯示設(shè)備、核心控制部分組成。

（1）視頻采集設(shè)備：摸擬攝像機(jī)，清晰度為420TVL、650TVL、700TVL、750TVL等

（2）傳輸部分：攝像機(jī)至小區(qū)機(jī)房的傳輸線路采用視頻同軸線纜；小區(qū)機(jī)房至核心機(jī)房采用“模擬光端機(jī)+光纖”方式傳輸

（3）存儲(chǔ)部分：采用IPSAN集中存儲(chǔ)

（4）控制部分：采用H3C視頻管理服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器客戶端查看和管理設(shè)備。

（5）顯示部分：視頻信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸、通過(guò)解碼器上LCD拼接大屏顯示。

這種模擬系統(tǒng)在視頻圖像清晰度和視頻圖像實(shí)時(shí)性存在以下不足：

①目前模擬攝像機(jī)的水平線數(shù)最高為750線，有效像素點(diǎn)（PAL：976（H）×582（V）），相當(dāng)于約57萬(wàn)像素，相比百萬(wàn)像素以上的高清網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字）攝像機(jī)的像素點(diǎn)還是較低；

②視頻模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)字硬盤錄像機(jī)的數(shù)字編碼壓縮為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)數(shù)字硬盤錄像機(jī)來(lái)調(diào)看視頻圖像時(shí)存在一定時(shí)間的延時(shí)，實(shí)時(shí)性稍差，一般延時(shí)在300 ms內(nèi)，如果是多級(jí)結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)，那視頻畫(huà)質(zhì)的實(shí)時(shí)性更差。

2 高清監(jiān)控系統(tǒng)介紹

2.1 高清監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

早在20世紀(jì)90年代，世界各國(guó)為了實(shí)現(xiàn)高清視頻，制定了兩種標(biāo)準(zhǔn)，分別為數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)與模擬標(biāo)準(zhǔn)。目前的高清系統(tǒng)普遍采用美國(guó)基于數(shù)字采集、數(shù)字壓縮和數(shù)字傳輸?shù)腍DTV高清視頻標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)也成為了安防監(jiān)控、視頻會(huì)議等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參照依據(jù)。HDTV高清視頻標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)數(shù)字圖像的分辨率，將視頻分為五類，即：

SDTV D1（標(biāo)準(zhǔn)清晰度）為480i格式，和NTSC模擬電視清晰度相同，約35萬(wàn)像素；

SDTV D2（標(biāo)準(zhǔn)清晰度）為480p格式，和逐行掃描DVD清晰度相同，約35萬(wàn)像素；

HDTV D3（高清晰度）為1080i格式，隔行掃描分辨率1920*1080，約200萬(wàn)像素；

HDTV D4（高清晰度）為720p格式，逐行掃描分辨率1280*720，約100萬(wàn)像素；

HDTV D5（高清晰度）為1080p格式，逐行掃描分辨率為1920*1080，約200萬(wàn)像素。

只有在圖像達(dá)到HDTV D3及以上標(biāo)準(zhǔn)的視頻，才可以被稱為高清視頻。

2.2 高清監(jiān)控系統(tǒng)傳輸方式

目前，采用交換機(jī)組網(wǎng)傳輸高清視頻信號(hào)為高清監(jiān)控主要傳輸方式之一，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)提供視頻監(jiān)控的信源，它已將視頻進(jìn)行高清編碼和IP封裝，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸高清圖像，可實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)視、錄像等監(jiān)控功能。

PON高清：基于PON的IP監(jiān)控是通過(guò)以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)將視頻編碼設(shè)備部署在前端，并通過(guò)PON接入網(wǎng)將IP化的視頻信號(hào)上傳，IP視頻流可以靈活地傳輸至多級(jí)監(jiān)控中心，多級(jí)監(jiān)控中心通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)分布在各監(jiān)控中心的視頻解碼器將圖像轉(zhuǎn)化為模擬型號(hào)進(jìn)行輸出顯示。所有監(jiān)控圖像可以直接存儲(chǔ)在總監(jiān)控中心的IP存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)中。PON技術(shù)可采用樹(shù)形線性網(wǎng)絡(luò)連接，各節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)源分光，同時(shí)，提供高達(dá)1 Gbps的帶寬，非常適用于IP監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

全球約有1億個(gè)已部署的同軸纜連接的是模擬攝像機(jī)。在接下來(lái)的幾內(nèi)，模擬攝像機(jī)都將被高清攝像機(jī)取代。然而，部份用戶也開(kāi)始擔(dān)心他們必須重新布線、安裝，以及添加額外的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這些用戶更希望選擇經(jīng)濟(jì)且易于安裝的解決方案升級(jí)到高清，而非直接採(cǎi)用IP攝像機(jī)。在這樣的背景下，同軸高清這種新型高清監(jiān)控傳輸方式問(wèn)世了。

同軸高清是一種共纜傳輸技術(shù)，它將視頻信號(hào)調(diào)制為同軸百萬(wàn)高清電信號(hào)再進(jìn)行傳輸，采用了基帶調(diào)制正交調(diào)幅調(diào)制技術(shù)，避免了傳統(tǒng)監(jiān)控CVBS色度串?dāng)_現(xiàn)象，將亮度和色度信號(hào)進(jìn)行徹底分離，進(jìn)一步提升畫(huà)面品質(zhì)。

3 同軸高清系統(tǒng)組成及其在準(zhǔn)能公司小區(qū)監(jiān)控在改造中優(yōu)勢(shì)分析

3.1 同軸高清系統(tǒng)組

同軸高清系統(tǒng)組成主要由前端設(shè)備（同軸高清攝像機(jī)）、傳輸部分、顯示設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備（同軸高清硬盤錄像機(jī)）組成。

（1）傳輸部分：短距離（500 m以內(nèi)）的傳輸線路采用視頻同軸線纜；超過(guò)500 m后的圖像質(zhì)量衰減很大，傳輸線路采用“光纖+視頻光端機(jī)”方式。

（2）存儲(chǔ)部分：采用同軸高清監(jiān)控專用硬盤錄像機(jī)或IPSAN。

（3）控制部分、顯示部分同既有模擬系統(tǒng)一樣。

3.2 同軸高清系統(tǒng)在準(zhǔn)能公司小區(qū)監(jiān)控在改造中優(yōu)勢(shì)分析

準(zhǔn)能公司小區(qū)模擬監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機(jī)老化，如果要升級(jí)到高清網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則需要重新布網(wǎng)線、光纜，路面開(kāi)挖和復(fù)原的工程量較大，并且需要新建一套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)支撐，系統(tǒng)升級(jí)改造的造價(jià)會(huì)比較大。而同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)與模擬監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣，視頻同軸線纜同樣作為傳輸介質(zhì)，只需要更換前端攝像機(jī)、后臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備，幾乎不需要操作培訓(xùn)，就能平滑實(shí)現(xiàn)從“標(biāo)清模擬監(jiān)控”到“高清數(shù)字監(jiān)控”的升級(jí)改造，優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)。

3.2.1 超高性價(jià)比、節(jié)省投資

同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)可以用現(xiàn)有的75-5的線纜，這些同軸線纜有的埋在地下，有的穿過(guò)墻壁、路面，不需要更換布線系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控系統(tǒng)改造，而且傳輸距離可以達(dá)到500米以上。

同軸高清720P攝像機(jī)的有效輸出像素在100萬(wàn)像素以上，是標(biāo)清系統(tǒng)的2倍。1080P攝像機(jī)的有效輸出像素達(dá)到200萬(wàn)以上，是標(biāo)清系統(tǒng)的4倍。

3.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單

同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)是即插即用，硬件線路連通后，即可使用。而IP系統(tǒng)， 不但需要連通硬件鏈路，還需要配置IP地址、架設(shè)網(wǎng)關(guān)，防備IP地址沖突，IP地址丟失，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、丟包、瀏覽器版本不兼容，操作系統(tǒng)不兼容等一系列問(wèn)題。萬(wàn)一出現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的復(fù)雜性和困難度，相比簡(jiǎn)單純粹的同軸高清，那會(huì)增加很多。

3.2.3 產(chǎn)品配套全、合作廠家眾多

當(dāng)前同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品已經(jīng)非常齊全了，前端有720P、1080P的，均可滿足室內(nèi)、室外的監(jiān)控，形態(tài)有槍機(jī)、半球、球機(jī)等，有紅外補(bǔ)光和非紅外的產(chǎn)品，有滿足低照度、寬動(dòng)態(tài)的需求產(chǎn)品。有定焦的產(chǎn)品，也有變焦的產(chǎn)品。

后端產(chǎn)品有硬盤錄像機(jī)、IPSAN等。

4 同軸高清監(jiān)控系統(tǒng)在準(zhǔn)能公司小區(qū)監(jiān)控改造說(shuō)明

利用既有的視頻同軸線纜的傳輸布線系統(tǒng)，不需要重新開(kāi)挖路面（或少量因增加監(jiān)控點(diǎn)的線路敷設(shè)開(kāi)挖），不會(huì)因?yàn)槁访娲竺娣e施工造成對(duì)周圍環(huán)境和居民生活的干擾，既可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸，又可以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)像素以上的高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，需要更換以下設(shè)備：

前端攝像機(jī)：模擬攝像機(jī)→同軸高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)；

存儲(chǔ)設(shè)備：數(shù)字硬盤錄像機(jī)→同軸高清網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像。

在實(shí)際工程改造中需要注意的事項(xiàng)：

（1）檢查視頻同軸線纜的敷設(shè)質(zhì)量，測(cè)試視頻效果。視頻同軸線纜使用時(shí)間長(zhǎng)老化等情況造成視頻信號(hào)受到干擾和衰減，這種情況就需要重新布線；

（2）既有系統(tǒng)中的攝像機(jī)的BNC接頭大多因?yàn)槭褂脮r(shí)間長(zhǎng)久已經(jīng)氧化，會(huì)造成視頻信號(hào)衰減，建議采用高可靠性的全銅質(zhì)BNC接頭進(jìn)行更換；

（3）供電系統(tǒng)方面，采用獨(dú)立的UPS集中供電系統(tǒng)供電，考慮壓降的問(wèn)題，建議用220 V電源傳輸，到前端再變?yōu)榈蛪菏褂茫?/p>

（4）室外立桿攝像機(jī)，必須做好防雷接地措施，必須安裝防浪涌器，并且越靠近攝像機(jī)安裝防雷效果越好，立桿應(yīng)采用鍍鋅鋼管制成，在桿的頂部設(shè)有避雷針，能夠引導(dǎo)直擊雷入地，立桿的基礎(chǔ)接地建議采用獨(dú)立接地方式，采用接地電極以及由扁鋼和角鋼組成的接地網(wǎng)，接地電阻要求≤10 Ω；

（5）攝像頭在滿足監(jiān)視目標(biāo)視場(chǎng)范圍要求的條件下，其安裝高度：室內(nèi)離地不宜低于2.5 m；室外離地不宜低于3.5 m。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著同軸高清監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，同軸高清這種高效率、高清晰度、高利用率的高清監(jiān)控系統(tǒng)將逐步普及，成為今后模擬監(jiān)控改造的首選方式。

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