电视监控系统传输的信号
视频信号的传输
图像信号的信息量大,带宽宽,监视时直观性强,因此在电视监控系统中视频图像信号的传输是重中之重。视频信号传输质量的好坏将直接决定图象质量和系统整体性能的高低。
从摄象机输出的视频信号,频带宽度为0至6MHz,幅度为1Vp-p,特性阻抗75Ω。
当前视频信号传送的主要方式还是基带传输方式,传输的是来自摄象机输出的不经任何频率变换(如调制)等处理的复合视频信号。视频基带传输最大的优点就是传输系统简单,在一定的传输距离内,失真小,附加噪声低(即信噪比高),不必增加附加设备。视频基带传输质量最好的传输介质就是同轴电缆。
同轴电缆是由两个同轴布置的导体组成,传输的信号完全封闭在外导体内部,从而具有高频损耗低、屏蔽及抗干扰能力强、使用频带宽等显著特点。同轴电缆从内至外的结构为铜单根或多根铜线绞合的内导体、绝缘介质、监控软铜线或镀锡丝编织层和聚氯乙烯护套。同轴电缆传输视频信号损耗小,有较强的抗干扰能力。在工业电视系统中视频信号主要使用的SYV型(绝缘层为实心聚乙烯)、特性阻抗为75的同轴电缆。
视频信号经过同轴电缆传输后,所有0至6M频率幅度都有衰减,频率越高衰减越大,改变了源信号各种频率分量之间的相对比例关系,即“频率失真”。因此视频信号通过同轴电缆传输不仅产生幅度衰减,还产生不可忽视的“频率失真”。从对图像质量的影响来看,幅度降低,使灰度等级降低,图像变的暗淡;“频率失真”,特别是高频成分快速衰减,使图像变得模糊拖尾,清晰度和分辨率严重降低,因为清晰度和分辨率是靠高频成分支持的。同时,因为4.43M的色度付载波也快速衰减,解调幅度不够,将使色饱和度和色调变坏,甚至失彩。
一般来说使用SYV-75-5的同轴电缆传输距离为300米,超过300米以上需要考虑加装电缆补偿器或使用更低损耗的同轴电缆,如SYV-75-7、SYV-75-9等。
在视频信号传输时,如果传输距离过长可以考虑使用光纤传输方式、同轴电缆和加权放大器传输方式、双绞线传输方式以及微波传输方式等。具体的结构除了参考传输距离以外,还要按照建设单位建设需求、实际路由资源、建设投资等。这些传输方式都会涉及到很多传输设备,如视频光端机、双绞线传输设备、视频放大器等,在实际光缆、电缆的选择时需要根据实际的传输结构和选择的传输设备来确定。
通讯信号的传输监控
工业电视系统中控制器与前端解码器之间的通讯信号一般都采用标准RS485通信接口信号,实现控制器对前端设备的动作控制。
在自动化领域,随着分布式控制系统的发展,迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的基础上,EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。RS-485标准采用平衡式发送,差分式接收的数据收发器来驱动总线,具体规格要求:
接收器的输入电阻RIN≥12kΩ,驱动器能输出±7V的共模电压,输入端的电容≤50pF。
在节点数为32个,配置了120Ω的终端电阻的情况下,驱动器至少还能输出电压1.5V(终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关)。接收器的输入灵敏度为200mV,即(V+)-(V-)≥0.2V,表示信号“0”;(V+)-(V-)≤-0.2V,表示信号“1”。因为RS-485的远距离、多节点(32个)以及传输线成本低的特性,使得EIA RS-485成为工业应用中数据传输的首选标准。
影响RS485总线通讯速度和可靠性主要有三个因素:在通讯电缆中的反射;在通讯电缆中的信号衰减;通讯电缆的纯阻负载。这些影响通讯质量的原因主要由于传输电缆阻抗失配和不连续、分布电容和电感等原因造成的。因此,在选定了驱动器的RS-485总线上,在通信波特率一定的情况下,带负载数的多少,与信号传输的最大距离是直接相关的。具体关系是:在总线允许的范围内,带负载数越多,信号能传输的距离就越小;带负载数据少,信号能传输的距离就越远。
RS-485最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般来说,工业电视系统采用的RS485传输速率为9600b/s,属于低速数据传输,因此传输的距离可以达到1000米,但是需要充分考虑传输电缆的阻性负载,避免信号衰减过大。
在通讯距离不远的情况下,实际使用屏蔽双绞线传送通讯信号即可,如果通讯距离过长,就需要与视频信号传输统一考虑传输方式,同样可以采用光纤传输、双绞线传输方式,同轴视控方式由于长距离传输使用的放大器不仅仅是满足放大、补偿视频信号的设备,因此在远距离传输中不建议使用同轴方式传送通讯信号。
电源信号的传输
在电视监控系统中前端设备一般都采用单相交流供电方式,标称值为AC220V,50Hz。系统供电质量应该满足电压传输损耗小、电压稳定、谐波分量小等要求,一般来说
控制系统的结构确定与设备选择监控
当前电视监控系统的结构可以分为模拟系统、数字系统和模拟与数字混合系统。无论室模拟系统还是数字系统,当前的趋势都以多站点远距离联网控制为主要特点。关于模拟、数字系统结构及模拟系统与数字系统的比较请参阅《关于大型项目方案的分析暨模拟与数字监控系统的比较》。
控制系统结构的确定
1、用户需求中已经可以确定系统结构
在这种情况下需要再次细化用户需求,根据用户具体的使用功能来选择满足用户指定系统结构的设备。如果用户需求中提出的使用功能与指定的系统结构相矛盾,或者指定的系统结构无法实现要求的使用功能,需要和建设单位协商,推荐混合系统结构,以满足建设单位的所有功能要求。
2、用户使用功能要求明确
用户没有明确指出系统结构,但对具体的使用功能要求的十分详细,包括图象的切换、显示、录象、回放、遥控、联网、容量等。此时,需要按照这些具体要求的功能确定系统的结构,并选择该结构中完全满足要求的系统设备。
3、用户没有具体的功能要求
此时,设计人员需要根据建设单位的实际应用环境、行业特点结合当前电视监控系统的现状为建设方推荐合适的系统结构
系统结构示意图的绘制
一般在系统结构大体确定后应绘制简单的系统结构示意图,常用的工具软件有AutoCAD、Visio等,相比而言,CAD的功能更加强大,对于系统设备连接等细节表现更为完美,国家相关标准中也对相关设备有通用图标可以在绘图中直接使用,但直观性较差。
Visio软件可以直接利用图库中的很多设备图标,并且可以将设备实物照片直接应用到绘图当中,直观性强,可以使用户直观查看各种设备在系统中的位置,缺点是图幅小,很难将更多的连线描绘清楚。
系统结构示意图中应包括前端设备、传输设备、控制设备、录象设备、显示设备以及各种设备之间的连线示意。
模拟电视监控系统控制设备的设计要点
在以模拟矩阵控制设备为核心的电视监控系统通常都称为模拟系统,模拟系统技术成熟、功能强大、可靠性高,在数字视频技术及产品的冲击下,当前的小型系统已经逐渐被数字系统取代,但在一些大型项目建设中仍然广泛采用模拟矩阵控制器作为核心控制设备。
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