【正文】 第二十章 電視監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式及傳輸用部件 概 述本章將闡述電視監(jiān)控系統(tǒng)中某些常用的、具體的信號(hào)傳輸方式并討論與傳輸系統(tǒng)有關(guān)的一些問題，同時(shí)，結(jié)合對(duì)各種傳輸方式的討論，還將介紹一些有關(guān)的傳輸用部件。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，主要的信號(hào)有兩種，一個(gè)是電視信號(hào)，另一個(gè)是控制信號(hào)。其中電視信號(hào)的流向是從系統(tǒng)前端的攝像機(jī)流向電視監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心；而控制信號(hào)則是從控制中心流向前端的攝像機(jī)（包括鏡頭）、云臺(tái)等受控對(duì)像。并且，流向前端的控制信號(hào)，一般又是通過設(shè)置在前端的解碼器解碼后再去控制攝像機(jī)和云臺(tái)等受控對(duì)像的。在帶有防盜報(bào)警的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，還有報(bào)警信號(hào)的傳送以及控制中心對(duì)前端報(bào)警探測(cè)器的控制信號(hào)（如布防、撤防等控制信號(hào)）的傳送。其中報(bào)警信號(hào)的流向是從前端的報(bào)警探測(cè)器指向控制中心；而由控制中心對(duì)報(bào)警探測(cè)器發(fā)出的控制信號(hào)則是由控制中心指向報(bào)警探測(cè)器。如果從帶有防盜報(bào)警功能的整個(gè)電視監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的整個(gè)報(bào)警信號(hào)的傳遞方向則是從報(bào)警探測(cè)器起始，傳向控制中心的報(bào)警主機(jī)，再由報(bào)警主機(jī)通過報(bào)警信號(hào)接口箱傳向電視監(jiān)控的主機(jī)，再由這個(gè)主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)控制攝像機(jī)及云臺(tái)的動(dòng)作，然后再由攝像機(jī)將圖像傳送回控制中心，從而完成報(bào)警與電視監(jiān)控的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。由于上述的報(bào)警和控制信號(hào)大多采用開關(guān)信號(hào)的直接控制或是采用RS232接口通信的控制方式，有關(guān)書籍和資料介紹的較多，所以這里就不做詳細(xì)地討論了。在本章中，將主要對(duì)電視信號(hào)的傳輸加以詳細(xì)地論述。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，電視信號(hào)的傳輸，主要指的是從前端攝像機(jī)至監(jiān)控中心之間的傳輸。電視信號(hào)在傳輸系統(tǒng)中的流向是由前端攝像機(jī)指向控制中心，而不是像有線電視網(wǎng)那樣電視信號(hào)由有線電視臺(tái)流向各用戶的電視機(jī)終端。從這個(gè)角度上講，也可以說電視監(jiān)控系統(tǒng)圖像信號(hào)的流向正好與有線電視網(wǎng)的電視信號(hào)流向相反，因此，也就導(dǎo)致了電視監(jiān)控系統(tǒng)在電視信號(hào)的傳輸上有許多特殊性而與有線電視網(wǎng)不同或不能完全相似。鑒于上述原因，我們?cè)谟懻摵脱芯侩娨暠O(jiān)控系統(tǒng)的電視信號(hào)傳輸時(shí)，除了有些傳送方式（如射頻有線傳輸）與有線電視網(wǎng)信號(hào)的傳送在理論上、計(jì)算方法上相類似之外，其它許多傳送方式需要專門去討論和研究。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，傳輸方式的確定，主要根據(jù)是傳輸距離的遠(yuǎn)近、攝像機(jī)的多少以及其他方面的有關(guān)要求。一般來說，當(dāng)各攝像機(jī)的安裝位置離監(jiān)控中心較近時(shí)（幾百米以內(nèi)），多采用視頻基帶傳送方式；當(dāng)各攝像機(jī)的位置距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)時(shí)，往往采用射頻有線傳輸或光纖傳輸方式；當(dāng)距離更遠(yuǎn)且不需要傳送標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)圖像時(shí)，也可以采用窄帶電視用電話線路傳輸。在實(shí)際應(yīng)用上，由于光纖傳輸系統(tǒng)造價(jià)較高，故真正采用光纖傳輸?shù)碾娨暠O(jiān)控系統(tǒng)并不多。但隨著技術(shù)的發(fā)展和若干設(shè)備、器件質(zhì)量的提高和價(jià)格的降低，射頻傳輸、光纖傳輸、微波傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葌鬏敺绞揭矊?huì)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)陸續(xù)采用，因而本章對(duì)這些遠(yuǎn)距離傳輸方式也將較具體的加以介紹。 視頻基帶傳輸方式視頻基帶傳輸方式，是指從攝像機(jī)至控制臺(tái)之間傳輸?shù)碾娨晥D像信號(hào)，完全是視頻信號(hào)。視頻傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸系統(tǒng)簡單；在一定距離范圍內(nèi)，失真??；附加噪聲低（系統(tǒng)信噪比高）；不必增加諸如調(diào)制器、解調(diào)器等附加設(shè)備。缺點(diǎn)是傳輸距離不能太遠(yuǎn)；一根電纜（視頻同軸電纜）只能傳送一路電視信號(hào)等等。但是，由于電視監(jiān)控系統(tǒng)一般來說攝像機(jī)與控制臺(tái)之間的距離都不是太遠(yuǎn)，所以在電視監(jiān)控系統(tǒng)中采用視頻傳輸是最常用的傳輸方式。視頻傳輸方式的原理框圖如圖20１所示。圖201 視頻傳輸方式原理框圖在圖20１中，傳輸線采用的是同軸電纜，其型號(hào)為SYV755（國產(chǎn)）。其中75表示該種電纜的特性阻抗為75Ω。５表示電纜的線徑。如果傳輸距離較遠(yuǎn)些時(shí)，為了減小傳輸線路對(duì)信號(hào)的衰減量，還可以用SYV757或SYV759的電纜線。由于在視頻傳輸系統(tǒng)中，攝像機(jī)的輸出阻抗為75Ω不平衡方式，而控制臺(tái)及監(jiān)視器的輸入阻抗也為75Ω不平衡方式，故為了整個(gè)系統(tǒng)的阻抗匹配，其傳輸線也必須采用75Ω的特性阻抗。如果在系統(tǒng)中出現(xiàn)了阻抗不匹配的情況，信號(hào)就會(huì)失真。有時(shí)由于阻抗不匹配可能會(huì)產(chǎn)生寄生振蕩（特別是會(huì)產(chǎn)生以視頻圖像信號(hào)的行同步頭為基頻的高次諧波振蕩），這將嚴(yán)重影響圖像的質(zhì)量。有時(shí)，雖然從表面上看傳輸線用的是75Ω特性阻抗的同軸電纜，但由于電纜質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)或其他原因，仍會(huì)產(chǎn)生失配現(xiàn)像導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。在傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)（幾百米以上）這種情況更易發(fā)生。因而，在實(shí)際工程中，根據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的失配情況，往往需要在攝像機(jī)的輸出端串接幾十歐姆的電阻后再接至電纜線上，或在控制臺(tái)或監(jiān)視器上并聯(lián)75Ω電阻以滿足匹配的要求。如圖202所示?？傊?，由于阻抗不匹配而產(chǎn)生的圖像質(zhì)量下降問題，在較遠(yuǎn)距離的視頻傳輸方式下是特別需要注意的。圖202 為解決阻抗失配而加入電阻 遠(yuǎn)距離視頻傳輸方式在上一節(jié)我們討論了視頻基帶傳輸方式的一般情況。下面我們將討論較遠(yuǎn)距離的視頻傳輸方式。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，有時(shí)攝像機(jī)的位置距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)，甚至距離在幾公里以上。在這種較遠(yuǎn)距離的情況下，有時(shí)采用光纖傳輸方式或射頻傳輸方式。但是由于光纖傳輸或射頻傳輸?shù)脑靸r(jià)均較高，不一定非要采用光纖或射頻傳輸方式。特別是在較遠(yuǎn)距離的位置上攝像機(jī)的數(shù)量較多，其攝像機(jī)所處的位置又比較集中的情況下，仍然考慮用視頻傳輸?shù)姆绞骄蜁?huì)顯得適用些。但是，由于視頻信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)除帶來信號(hào)的衰減外，更主要的是會(huì)產(chǎn)生幅頻及相頻兩方面的失真，因此研究解決較遠(yuǎn)距離情況下的視頻傳輸就是一個(gè)很重要的課題。 視頻平衡傳輸系統(tǒng)目前，解決遠(yuǎn)距離視頻傳輸?shù)囊环N比較好的辦法是采用“視頻平衡傳輸”方式。這種傳輸方式的原理框圖如圖203所示。圖中，攝像機(jī)輸出的視頻全電視信號(hào)經(jīng)發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換為一正一負(fù)的差分信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)普通雙絞線（或電話線）傳輸至監(jiān)控中心的接收機(jī)，由接收機(jī)重新合成為標(biāo)準(zhǔn)的全電視信號(hào)再送入控制臺(tái)中的視頻切換器或其他設(shè)備。圖中的中繼器是為更遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)使用的一種傳輸設(shè)備。當(dāng)這種傳輸方式不加中繼器時(shí)，黑白電視信號(hào)最遠(yuǎn)可傳輸2000米；彩色電視信號(hào)最遠(yuǎn)可傳輸1500米。加中繼器時(shí)最遠(yuǎn)可傳輸20公里（僅為傳送黑白電視信號(hào)時(shí)）。圖203 視頻平衡傳輸系統(tǒng)框圖這種傳輸方式之所以可行的主要原理是，由于把攝像機(jī)輸出的全電視信號(hào)由發(fā)射機(jī)變?yōu)橐徽回?fù)的差分信號(hào)，因而在傳輸中產(chǎn)生的幅頻及相頻失真，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后再合成時(shí)就會(huì)將失真抵消掉；在傳輸中產(chǎn)生的其它噪聲信號(hào)及干擾信號(hào)也因一正一負(fù)的原因，在合成時(shí)被抵消掉。也正因如此，傳輸線采用普通雙絞線即可滿足要求，這無疑減少了傳輸系統(tǒng)的造價(jià)（與電纜相比）。特別是當(dāng)傳輸距離很遠(yuǎn)時(shí)，所用的發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的價(jià)格比遠(yuǎn)距離電纜線的價(jià)格要低得多，所以該方式比較適合遠(yuǎn)距離視頻傳輸?shù)姆绞健，F(xiàn)將這種傳輸方式中所使用的發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)介紹如下：１．視頻發(fā)射機(jī)最大輸入電平：2VPP全電視信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)輸入電平：1VPP全電視信號(hào)輸入阻抗：75Ω不平衡平衡輸出電平：0VPP～4VPP可調(diào)(或3V～+3V)不平衡輸出電平：0VPP～1VPP平衡輸出電阻：120Ω不平衡輸出電阻：75Ω頻響：10HZ～10MHZ177。3dB信噪比：＞54dB電源：AC 180V～250V50HZ尺寸：298mm196mm67mm功耗≤工作環(huán)境溫度：≤10℃～+50℃工作環(huán)境濕度：≤70%2．視頻接收機(jī)最大輸入電平：4VPP全電視信號(hào)（或2V～+2V）標(biāo)準(zhǔn)輸入電平：2VPP全電視信號(hào)（或1V～+1V）輸入阻抗：60Ω～160Ω可調(diào)輸出電平：1VPP可調(diào)177。6dB頻響：10HZ～5MHZ177。3dB黑白電視信號(hào)：2000m， 2500m，彩色電視信號(hào)：1500m（高頻予加重）鉗位：平均值頻率補(bǔ)償：低頻1kHZ～，0dB～20dB～2MHZ，0dB～40dB高頻2MHZ～5MHZ，0 dB～60dB尺寸298mm190mm67mm工作環(huán)境溫度：10～+50℃工作環(huán)境濕度：≤70%如果在這種傳輸方式下，傳輸距離大于2000m（黑白電視信號(hào)）或1500m（彩色電視信號(hào)）時(shí)，可加設(shè)中繼器。中繼器可向供應(yīng)視頻發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的廠商訂購。訂購時(shí)務(wù)必說明傳輸距離，以便生產(chǎn)廠制作時(shí)有所根據(jù)，才能在使用時(shí)滿足要求。當(dāng)傳送彩色電視信號(hào)超過1500m的距離時(shí)，用上述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及中繼器，效果將會(huì)變差，這時(shí)可選用類似的進(jìn)口專用設(shè)備，并仍可用雙絞線（電話線）傳送，最大距離可達(dá)20km以上。 遠(yuǎn)端切換方式在視頻傳輸?shù)姆绞较?，如果在距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)的某個(gè)同一方向相對(duì)集中較多臺(tái)攝像機(jī)時(shí)，也可以采取“遠(yuǎn)端切換方式”。所謂“遠(yuǎn)端切換方式”，就是把原來在控制臺(tái)上進(jìn)行的切換（視頻信號(hào)切換及控制信號(hào)切換）移到遠(yuǎn)端攝像機(jī)群附近的地方進(jìn)行。這樣做的好處是可以大大減少傳輸線路的數(shù)量。如果該監(jiān)控系統(tǒng)控制信號(hào)是采用總線傳送，并且由終端解碼器解出控制命令，則只進(jìn)行遠(yuǎn)端的視頻切換即可?，F(xiàn)將遠(yuǎn)端切換方式的基本原理和具體實(shí)施方法敘述如下：1．基本原理在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，控制中心對(duì)傳送進(jìn)來的各路攝像機(jī)的圖像信號(hào)一般都不是用與攝像機(jī)相同數(shù)量的監(jiān)視器一一對(duì)應(yīng)的顯示。而是按一定的比例，用幾臺(tái)監(jiān)視器輪流切換（自動(dòng)或手動(dòng)）顯示各路攝像機(jī)的圖像信號(hào)。特別是當(dāng)進(jìn)